1 电机轴电流的分析

电 机 轴 电 流 的 分 析轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性， 根据现场实际运 行情况，分析其产生的原因，采取装设转轴接地碳刷、加强非轴伸端轴承座与支 架的绝缘等有效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题。

1 轴电流的危害 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存 在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重 的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及 更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。

2 轴电压和轴电流的产生 (1) 磁不平衡产生轴电压 电动机由于扇形冲片、 硅钢片等叠装因素， 再加上铁芯槽、 通风孔等的存在， 造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴 的两端感应出轴电压。

(2) 逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压 脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使 转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静电感应产生轴电压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的 两端感应出轴电压。 (4) 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、 测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其他原因 如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。 轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。

3 轴电流对轴承的破坏 正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低 的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压 增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴 电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过， 由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局 部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小 凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状 是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。

4 轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施：

(1) 在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与 转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电流。 (2) 为防止磁不平衡等原因产生轴电流，往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处 加绝缘隔板，以切断轴电流的回路。

2 对电动机轴电流的分析及防范

通常在大型电机中特别是采用扇形冲片迭制铁心的电机, 如果磁场不对称 等

易 产 生 轴 电 流 。近 年 来 采 用 变 频 调 速 驱 动 装 置 的 电 机 也

出 现 不 容 忽 视 的 轴 电 流 , 导致电机的轴承过早损坏, 直接影响和降低了电动机运行的可靠寿命, 引起电机 用户和电机维修厂商的关注。

炼 铁 厂 一 台 新 电 机 为 湘 潭 电 机 厂 生 产 ，型 号 为 YKK450－

4，额 定 容

量 为 56 0 kW， 额 定 电 压 6 kV， 额 定 转 速 1 490 r/min，

额 定 电 流 66.5 A， F 级 绝 缘 ， 其 电 机 轴 承 为 滚 动 轴 承 ， 装

在 某 炉 的 二 次 风 机 上 。 2002 年 8 月 24 曰 首 次 投 运 后 ， 安

自 电 机 驱 动 端 轴 承 温 度 出 现 异 常 ， 至 9 月 1 曰 ， 温 度 达

到 86 ℃ ， 电 机 6 个 测 温 点 报 警 ， 同 时 驱 动 端 振 动 增 大 ，

用 远 红 外 测 温 装 置 测 量 电 机 本 体 温 度 为 60 ℃， 国 产 黄 油

润 滑 脂 大 量 以 液 体 形 式 流 出 。因 特 殊 原 因 ，当 时 该 炉 不

能 停 运 ，故 只 能 采取紧急措施，用轴流风机对电机通风降温，电机驱动端轴承温度有所下降。 2002 年 9 月 9 曰 ， 停 炉 后 对 电 机 进 行 解 体

检 查 ， 发 现 转 子 驱 动 端 NU228E、 6228E 2 套 轴 承 严 重 过 热 、

变 黑 ， 轴 承 及 轴 承 盒 内 已 无 润 滑 油 脂 ， 轴 承 盒 内 套 磨 出

0.5 mm 左 右 的 沟 槽 ， 轴 承 盒 外 盖 止 口 磨 掉 1 mm 左 右 ， 轴

承 盒 内 分 布 着 大 量 黑 色 铁 末 ；同 时 ，轴 承 内 套 轨 道 存 在

大 量 麻 坑 ，电 机 本 体 内 外 存 有 大 量 溢 出 的 黄 油 ，非 驱 动

端 NU228E 轴 承 内 套 轨 道 上 磨 出 多 道 划 痕 。电 机 轴 承 小 盖

及 轴 承 盒 磨 损严重。 由 于 电 机 有 振 动 现 象 ，轴 承 小 盖 及 轴

承 盒 磨 损 也 非 常 严 重 ，当 时 检 修 人 员 认 为 是 转 子 轴 承 机

械 配 合 不 好 。 检 修 中 更 换 了 转 子 驱 动 端 NU228E、 6228E 2 套

轴 承 ， 非 驱 动 端 NU228 轴 承 ； 更 换 了 与 轴 承 配 套 的 耐 高

温 润 滑 脂 ， 重 新 制 作 了 轴 承盒并加装新内套。检查电机通风道未发现问题。 检 修 完 毕 ，电 机 通 电 运 行 30 min 后 ，发 现 驱 动 端 轴

承 温 度 已 达 86 ℃，决 定 立即停运。解体后发现轴承内套轨道有大量麻点，已不能使用。 从 2 次 损 坏 的 轴 承 内 套 看 ，其 轨 道 上 都 存 在 大

量 麻 点 。仔 细 观 察 ，发 现 这 些 麻 点 都 是 由 放 电 产 生 。引 起

放 电 的 原 因 是 电 机 转 子 存 在 较 大 轴 电 压 ，在 此 电 压 下 电

机 产 生 严 重 的 轴 电 流 ，电 流 通 过 转 子 和 轴 承 时 发 生 放 电

现 象 ，使 轴 承 内 套 产 生 麻 点 。麻 点 又 使 轴 承 与 转 子 间 的

摩 擦 阻 力 加 大 ，轴 承 温 度 迅 速 上 升 。在 电 机 首 次 投 运 后 ，曾 出 现 轴 承 温 度 异 常 现 象 ，此 温 度 异 常 与 轴 电 流 引 起 的

麻 点 有 关 ，温 度 升 高 造 成 了 轴 承 盒 与 轴 承 外 套 配 合 出 现

问 题 ，引 起 轴 承 与 轴 承 外 套 相 对 运 动 并 磨 损 轴 承 盒 外 盖

和 内 套 ；同 时 也 使 得 轴 承 温 度 继 续 升 高 ，黄 油 受 热 熔 化

溢 出 。由 于 磨 损 严 重 ，电 机 驱 动 端 轴 承 出 现 位 移 ，造 成 转

子 驱 动 端 与 非 驱 动 端 不 同 心 ，轴 承 径 向 受 力 不 均 ，致 使

轴 承 滚 柱 与 内 套 磨 出 划 痕 。在 第 一 次 检 修 时 ，由 于 轴 承

小 盖 及轴承盒磨损非常严重， 机振动明显， 械划伤的痕迹掩盖了大部分放电麻点， 电 机 再 加 上 轴 电 流 在 电 机 轴 承 上 引 起 的 烧 损 事 故

较 少 ，从 而 使 检 修 人 员 忽 略 了 轴 电 流 的存在。 有 时 轴 电 流 3 作 用 在 电 机 轴 承 上 引 起 轴 承 烧 损 的 事 故 不 会 引 起 人 们

的 注 意 。在 发 生 轴 承 烧 损 事 故 时 ，往 往 只 注 意 从 机 械 配

合 方 面 考 虑 。更 换 新 轴 承 后 ，因 为 电 机的轴电流并没有消除，又引起轴承烧损事故，造成不必要的损失。 使 用 滚 动 轴 承 的 大 、中 型 电

机 ，一 旦 发 生 轴 承 损 坏 事 故 ，在 检 修 中 要 特 别 注 意 检 查

轴 承 表 面 痕 迹 。凡 是 轴 电 流 引 起 的 烧 伤 ，在 拆 出 轴 承 检

查 时 会 发 现 轴 承 内 外圈跑道上有像搓板样的条形烧伤痕迹，这是轴电流对滚动轴承破坏的共同特 征 。同 时 其 表 面 还 伴 有 麻 点 、伤 痕 ， 有

的 甚 至 还 有 裂 纹 出 现 。 同 时 ，电 机 轴 承 温 度上升很快，并伴有润滑油脂流出。 造成搓板样的烧痕是由于滚柱或滚珠在轴承圈的跑道上滚动和辗压跑道时， 在 辗 压 接 触 地 方 ，接 触 电 阻 很 小 ，并 将 润 滑 脂

挤 向 两 侧 ，当 滚 动 体 将 要 离 开 原 位 置 时 ，产 生 小 间 隙 ，这 时 会 有 放 电 现 象 产 生 ，类 似 于 电 火 花 作 用 和 影 响 ，将

跑 道 表面烧成线条状痕迹。线条的个数与轴电流频率、电机转速和轴承内状况有关。 当 后 来 的 滚 动 体 继 续 向 前 转 动 时 ，因 辗 压 使 烧 痕 压

平 、压 光 ，所 以 跑 道 表 面 会 出 现光亮。 轴 电 流 的 存 在 对 电 动

机 轴 承 的 使 用 寿 命 具 有 极 大 的 破 坏 性 ，根 据 现 场 实 际 运

行 情 况 ，分 析 其 产 生 的 原 因 ，采 取 装 设 转 轴 接 地 碳 刷 、加

强 非 轴 伸 架 的 绝 缘 等 有 效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题. 1 轴电流的危害 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存 在 ，那 么 对 于 电 机 轴 承 的 使 用 寿 命 将 会 大 大

缩 短 。轻 微 的 可 运 行 上 千 小 时 ，严 重 的 甚 至 只 能 运 行 几

小 时 ，给 现 场 安 全 生 产 带 来 极 大 的 影 响 。同 时 由 于 轴 承

损 坏 及 更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。 2 轴电压和轴电流的产生 轴电压是电动机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压，其产生原因 一般有以下几种： (1) 磁 不 平 衡 产 生 轴 电 压 电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存 在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴， 在轴的两端感应出轴电压。 (2)

逆 变 供 电 产 生 轴 电 压 电 动 机 采 用 逆 变 供 电 运 行 时 ，由 于

电 源 电 压 含 有 较 高 次 的 谐 波 分 量 ，在 电 压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应， 使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静 电 感 应 产 生 轴 电 压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴 的两端感应出轴电压。 (4)

外 部 电 源 的 介 入 产 生 轴 电 压 由 于 运 行 现 场 接 线 比 较 繁

杂 ，尤 其 大 电 机 保 护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其 他 原 因 如 静 电 荷 的 积 累 、测 温 元 件

绝 缘 破 损 等 因 素 都 有 可 能 导 致 轴 电压的产生。 轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产 生轴电流。 3 轴电流对轴承的破坏 正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较 低

的 轴 电 压 ，这 层 润 滑 油 膜 仍 能 保 护 其 绝 缘 性 能 ，不 会 产

生 轴 电 流 。但 是 当 轴 电 压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成， 轴电压将击穿油膜而放电， 成回路， 电流将从轴承和转轴的金属接触点通过， 构 轴 由 于 该 金 属 接 触 点 很 小 ，所 以 这 些 点 的 电 流 密 度 大 ，在 瞬 间 产 生 高 温 ，使 轴 承 局