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针对地铁车辆电机轴承电腐蚀的分析及改进建议

2021-01-15

科海故事博览 2020年8期

(南宁轨道交通集团有限责任公司 运营分公司,广西 南宁 530001)

国内某公司地铁列车交付运行两年后发现牵引电机存在异响故障,特别是列车行驶里程达到 10 万~20 万公里时异响明显突出。拆解电机后发现非驱动端球轴承有规律的搓衣板纹路,滚珠表面粗糙发暗,轴承润滑油脂变黑,并且有烧焦气味。因此认定异响原因为牵引电机轴承电腐蚀。

1 电腐蚀产生机理

电机轴承电腐蚀产生机理有很多,但造成电腐蚀的电流形式主要分为轴承电流 A 和轴承电流 B 两种。(如图1所示)

轴承电流A:变频驱动系统产生的共模电压通过电机中的分布参数(如电机定子、转子、转轴间的寄生电容等)耦合到轴承油膜上,当电压足够高时,会击穿油膜产生放电,瞬时放电电流造成 EDM(电火花加工)效应,最终引发轴承电腐蚀。

轴承电流B:变频电机的高频磁通不对称,在转轴-轴承-电机外壳回路,产生高频回路电流,频率从 kHz 到MHz,轴承电流B对风力发电机等大型电机影响较大,对地铁牵引电机影响很小。

由于国内地铁用牵引电机的功率均在 300kW 以下,由轴承电流类型对轴承电腐蚀的影响曲线图(图2)可看出地铁用电机轴承电腐蚀主要是由轴承电流 A 形成。共模电压经过系统分布参数在轴承内外圈之间感应出电压,即轴承电压。

在正常情况下,电动机的轴承电压较低,轴承内的润滑油膜能起到绝缘作用,不会产生轴电流。但当轴电压较高,或电机起动瞬间油膜还未稳定形成时,轴承电压将放电击穿油膜形成回路产生轴电流。……

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