Применение частотных преобразователей сопровождается рядом особенностей, обусловленных высокой частотой коммутации тиристоров. Одним из характерных последствий является ускоренный износ подшипников и возникновение электрических разрядов в их зонах контакта. Это связано с протеканием высокочастотных контурных токов, замыкающихся с ротора на землю через подшипники.
Электрические разряды в подшипниках чаще всего возникают в местах контакта тел качения с кольцами. Проходящий через них ток вызывает локальные расплавления и образование кратеров на поверхности вследствие электрической дуги, возникающей в смазочном слое. Дополнительно разряды разрушают смазку, ускоряя её старение и ухудшая эксплуатационные характеристики.
Основными признаками наличия электрических токов в подшипниках являются повышение уровня вибрации и посторонний шум при работе электродвигателя. Электрическая дуга вызывает локальный перегрев, окисление и коксование смазки, что проявляется её потемнением и увеличением вязкости. В результате снижается несущая способность масляной плёнки между элементами качения, что приводит к ускоренному разрушению подшипников.
Электрическая коррозия способна развиваться всего за несколько недель, а обычный не токоизолированный подшипник при таких условиях служит не более года. Характерными признаками электрокоррозии являются:
- Рифление дорожек качения в виде повторяющихся борозд.
- Серо-матовые участки и потускнение поверхности колец.
- Мелкие кратеры и точечные расплавления на телах качения.
Причиной таких явлений служит воздействие ШИМ-сигналов, генерируемых преобразователем частоты. Высокочастотные синфазные напряжения на роторе электродвигателя создают контурные токи, замыкающиеся через подшипники. Дополнительным фактором является несимметрия магнитного поля, вызывающая разность потенциалов на концах ротора.
Для защиты подшипников от электрической коррозии применяются токоизолированные подшипники с керамическим изоляционным покрытием. Их размеры и характеристики полностью соответствуют стандартным типоразмерам, однако стоимость в 6–10 раз выше обычных. При этом срок службы таких подшипников редко превышает 3–3,5 года.
Альтернативным и более экономичным способом защиты является заземление ротора электродвигателя, обеспечивающее отвод контурных токов и предотвращающее искровые разряды в подшипниках. Эта мера соответствует требованиям ГОСТ Р 55136-2012 (IEC/TS 60034-25:2007).
Компания «ЮВТЕК» выпускает заземляющие токосъёмные кольца JUVTEK K27, предназначенные для электродвигателей, работающих с частотными преобразователями. Кольца не требуют обслуживания, рассчитаны на срок эксплуатации двигателя и позволяют увеличить ресурс стандартных подшипников до 3–4 лет.
Токосъём осуществляется за счёт использования углеродного волокна, обеспечивающего долговечный контакт (до 200 000 часов). Кольца JUVTEK K27 имеют различные варианты монтажа — на винты, кронштейны, эпоксидный токопроводящий клей или под запрессовку, — и комплектуются всем необходимым крепежом.
Подробнее про заземляющие кольца JUVTEK K27 можно узнать здесь.
