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什么是绝缘轴承,什么情况下使用绝缘轴承


[中华轴承网] 2019/10/30 作者:中华轴承网

什么是绝缘轴承?

所谓绝缘轴承就是指能够阻挡电流通过,轴承自身具有绝缘性能的总称。其绝缘性能通常是采用特殊工艺在轴承外圈或内圈涂覆一层绝缘材料,或者其滚动体采用陶瓷制作而成来保证的。电绝缘轴承的名称,代号采用国际轴承代号。外圈绝缘轴承代号VL0241,内圈绝缘轴承代号VL2071。

绝缘轴承优势

1、内圈或外圈加涂层

绝缘轴承采用特种喷涂工艺,在轴承的外表面喷镀优质覆膜,覆膜与基体结合力强,绝缘性能好,可避免感应电流对轴承的电蚀作用,防止电流对润滑脂和滚动体、滚道造成的损坏,提高轴承的使用寿命。该工艺不断被改进,绝缘轴承中,在外圈或内圈表面有一层100μm厚的涂层,可承受最高1000 V DC的电压。 特殊的喷涂工艺可形成一层厚度均匀、粘附力极强均匀的涂层,再经过进一步处理,使其能不受湿气和湿度的影响。

2、避免造成的损害

绝缘轴承可避免电腐蚀所造成的损害,因此与普通的轴承相比应用在电机中可保障运行更可靠。而比起其它绝缘方法,如轴或外壳绝缘等,更加符合成本效益和可靠。绝缘轴承的外形尺寸和基本技术特点与非绝缘轴承相同,因此可以百分之百互换。适用于电机、发电机,特别是变频电机应用更广泛。

3、陶瓷滚动体

该类轴承采用Si3N4材料的陶瓷滚动体(球或滚子);具有优良的绝缘性能,其电容容性基本为40pf,绝缘性能优于带涂层的轴承。高温条件下其直流阻抗也可达到G欧姆范围,绝缘性能良好;陶瓷滚动体具有优良的耐磨性能,对润滑的要求低,特别适用于高速,低摩擦以及低温运行的场合;干摩擦条件下运行状况良好;对于小尺寸的滚动轴承,采用陶瓷滚动体绝缘轴承具有良好的经济性能。

绝缘轴承分类

电绝缘轴承产品主要分类有:电绝缘深沟球轴承,电绝缘角接触球轴承,电绝缘圆柱滚子轴承,带有氧化物镀层的内圈或外圈绝缘轴承和带有电绝缘陶瓷滚动体的混合轴承。

什么情况下采用电绝缘轴承?

因电机在制造过程中即使非常严格地控制生产也难以完全避免电枢和转子的磁性不对称,对这种不对称会在定子之间产生电压,它会产生经过轴承的电流,尤其是交流电机中更为严重,该电流在轴承滚道和滚动体表面产生蚀坑,熔痕,电蚀锉纹,变色,磨损等损伤。当然使用逆变和变频技术的电机上也会产生这种现象。为了阻断这种电流流过轴承,就需切断其回路,这样绝缘轴承和绝缘轴承室就应运而生了。绝缘轴承室是在轴承室内孔及端面采用一定硬度的绝缘材料制作而成的。

绝缘轴承绝缘情况的检查

1、检查目的和范围

为了保障绝缘性能,需要对绝缘轴承的绝缘情况进行测量,其中包含轴承的绝缘电阻、轴电压和轴电流。其中测定电机轴电压的目的就是了解电机轴电流的大小;测定电机轴电流的目的则是直接得到流过电机轴承电流的数值。

因为轴电流的损害主要发生在机座号为280及以上的变频电源供电的电动机及普通大中型高压电机中。所以本项检查一般只对这些类型的电机在初次试制时或对个别因使用时发现轴电流对轴承产生严重影响的电机在改进设计时进行。

2、绝缘轴承的绝缘电阻的测量

测量时,可单独对轴承进行,但最好是将轴承安装在转轴上之后进行。一般选用250V规格的绝缘电阻表。将仪表的E端与转轴连接;轴承的绝缘部分(如外圈)用铝箔覆盖后,用裸铜线绑扎将铝箔固定,然后与仪表L端连接;或者将绝缘轴承装入轴承座或电机端盖轴承室中,在轴承座或电机端盖与安装绝缘轴承的转轴没有电的通路的状态下,测量转轴与轴承座或电机端盖之间的绝缘电阻。测量操作与测量电机和绕组对地绝缘电阻完全相同。 

3、轴承电流的测定方法

对使用滚动轴承的电动机,轴电流按下图进行测量。在电动机非轴伸端的轴承与机壳之间加装绝缘环(轴承和转轴之间垫入干燥的绝缘片)或者使用绝缘轴承,确保电动机轴承绝缘良好。

轴承电流的测定方法

将电流表串联到与轴承绝缘层两面接触的金属件上,在额定电压、额定频率下空载运行,测量电流值,即轴电流。

对使用滑动轴承和滚动轴承的电动机,如不能按上述方法测量,可采用轴上放置电流互感器的方法测量轴电流。

绝缘轴承在电机中的应用

1、电机轴电压和轴承电流的形成的原因和危害

在电机运行中,定、转子磁路中或围绕轴的相电流中的任何不平衡都能产生旋转系统磁链。当轴旋转时,这些磁链能在轴两端产生电位差,这一电位差称为轴电压。轴电压能通过两端轴承在轴和机壳所形成的环路(闭合电路)中激励出循环电流,该电流称为轴电流。如下图所示。

轴电流

另外,转子铁心的剩磁较多,对于绕线转子电机,若发生绕组两点及以上对转子铁心或转轴短路等,也会产生轴电压和轴电流。

轴承电流的大小与电机的结构、电机的功率、驱动电压的幅度、脉冲上升时间、电缆长度等因素有关。电机的功率越大、驱动电压越高、驱动电压的上升沿越陡、电缆越短,则轴承电流越大。

2、阻断轴电流的措施—使用绝缘轴承

为了避免轴电流对轴承的灼伤损害,应采取有效措施隔绝轴电流。

对于两端利用独立轴承座的大型电机,可在轴承座与金属底座之间放置绝缘材料做成的隔离垫片。对于普通的轴承与机壳组装成一体的电机,则一般是在其一端(常安排在非主轴伸端)使用绝缘轴承,对于要求较高的场合,两端均安装绝缘轴承。所使用的绝缘轴承一般为外圈附加(一般为涂覆)绝缘层的办法,个别场合也会使用内、外圈均附加绝缘层的,如下图所示。

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