在電機(jī)的運(yùn)行世界里，有一種看不見卻極具破壞力的 “幽靈”—— 軸電流。你或許遇到過這樣的場景：電機(jī)突然出現(xiàn)異常聲響，振動加劇，甚至軸承部位溫度急劇升高，這些現(xiàn)象的背后，很可能就是軸電流在作祟。
那么，究竟什么是軸電流呢？簡單來說，軸電流就是在電機(jī)軸兩端產(chǎn)生的交流電壓所引發(fā)的電流 。正常情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)動部分對地絕緣電阻大于 0.5MΩ ，軸電流不會輕易出現(xiàn)。但當(dāng)軸兩端同時接地，或者滿足其他特殊條件時，軸電流就會悄然誕生。
從原理上講，軸電流的產(chǎn)生需要兩個關(guān)鍵條件：一是軸電壓的存在，二是形成閉合回路。軸電壓的產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，比如電機(jī)定子鐵芯組合縫、硅鋼片接縫，定子與轉(zhuǎn)子空氣間隙不均勻，軸中心與磁場中心不一致等，都會導(dǎo)致機(jī)組的主軸在不完全對稱的磁場中旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而在軸上感應(yīng)出電壓 。當(dāng)這個軸電壓遇到合適的閉合回路，軸電流便會順勢而生。就像一個隱藏在黑暗中的電路，一旦通路被接通，就會釋放出不可小覷的能量。 這種看似微小的電流，卻蘊(yùn)含著巨大的能量，對電機(jī)的關(guān)鍵部件 —— 軸承，造成致命的傷害。
磁不平衡：電機(jī)的 “先天不足”
磁不平衡是導(dǎo)致軸電流產(chǎn)生的常見原因之一 。在電機(jī)的制造過程中，定子鐵心的扇形沖片、硅鋼片疊裝時，如果出現(xiàn)誤差，再加上鐵芯槽、通風(fēng)孔等結(jié)構(gòu)的存在，就會使磁路中出現(xiàn)不平衡的磁阻 。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時，交變磁通切割轉(zhuǎn)軸，就像一把無形的刀在軸上劃過，在軸的兩端感應(yīng)出軸電壓。比如，定子鐵心組合縫、硅鋼片接縫處的不平整，就如同道路上的坎坷，會阻礙磁通的順暢通過，導(dǎo)致磁阻不均勻。當(dāng)電機(jī)的定子鐵芯圓周方向上的磁阻發(fā)生不平衡時，便產(chǎn)生與軸相交鏈的交變磁通，進(jìn)而產(chǎn)生交變電勢 。此時，如果軸兩側(cè)的軸承形成閉合回路，軸電流就會順勢而生，就像電流找到了一條可以流動的通道。
此外，轉(zhuǎn)子偏心也是磁不平衡的一種表現(xiàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子支撐偏心時，會產(chǎn)生脈動磁通，同樣會在轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生感應(yīng)電壓 。就好比一個旋轉(zhuǎn)的陀螺，如果重心不在中心，旋轉(zhuǎn)時就會產(chǎn)生晃動，電機(jī)的轉(zhuǎn)子也是如此，偏心會導(dǎo)致磁場分布不均勻，從而引發(fā)軸電流。
變頻電源供電：現(xiàn)代技術(shù)帶來的 “副作用”
隨著變頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，變頻電源供電也成為軸電流產(chǎn)生的重要因素 。當(dāng)電動機(jī)采用變頻器逆變供電運(yùn)行時，電源電壓含有較高次的諧波分量 。在電壓脈沖分量的作用下，定子繞組線圈端部、接線部分、轉(zhuǎn)軸之間就像被注入了一股不穩(wěn)定的能量，產(chǎn)生電磁感應(yīng)，使轉(zhuǎn)軸的電位發(fā)生變化，從而產(chǎn)生軸電壓 。變頻器 PWM 脈寬調(diào)制導(dǎo)致調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)中高頻諧波成分增多，這些諧波分量在轉(zhuǎn)軸、定子繞組和電纜等部分產(chǎn)生電磁感應(yīng)，電機(jī)內(nèi)分布電容的電壓耦合作用構(gòu)成系統(tǒng)共模回路 。這種共?；芈冯妷阂愿哳l振蕩并與轉(zhuǎn)子容性耦合，產(chǎn)生轉(zhuǎn)軸對地的脈沖電壓，該電壓將在系統(tǒng)中產(chǎn)生零序電流，而電機(jī)軸承則不幸成為這個零序回路的一部分 ?？梢园堰@個過程想象成一個復(fù)雜的電路網(wǎng)絡(luò)，各個部分相互影響，最終導(dǎo)致軸電流的產(chǎn)生。
靜電感應(yīng)：看不見的電場 “搗亂”
在電動機(jī)運(yùn)行的現(xiàn)場，往往存在著各種高壓設(shè)備，它們就像一個個強(qiáng)大的電場源 。在強(qiáng)電場的作用下，轉(zhuǎn)軸就像是一個被電場包圍的導(dǎo)體，兩端會感應(yīng)出軸電壓 。這就好比在雷雨天氣，云層中的電荷會在地面上的物體上感應(yīng)出電荷一樣。當(dāng)這種感應(yīng)出的軸電壓達(dá)到一定程度，并且滿足軸電流產(chǎn)生的其他條件時，軸電流就會出現(xiàn)，給電機(jī)的運(yùn)行帶來隱患。
外部電源介入：意外的 “闖入者”
運(yùn)行現(xiàn)場的接線通常比較繁雜，尤其是大電機(jī)的保護(hù)、測量元件接線眾多 。如果不小心有帶電線頭搭接在轉(zhuǎn)軸上，就如同給電機(jī)的軸接入了一個意外的電源，會產(chǎn)生軸電壓 。這種情況雖然看似偶然，但在實(shí)際的電機(jī)運(yùn)行維護(hù)中，由于操作不當(dāng)或者線路老化等原因，時有發(fā)生，一旦發(fā)生，就可能引發(fā)軸電流問題，對電機(jī)造成損害。
直擊危害現(xiàn)場：軸電流如何破壞軸承
軸電流一旦產(chǎn)生，就如同在軸承內(nèi)部埋下了一顆定時炸彈，對軸承的破壞是多方面且極其嚴(yán)重的。
（一）微觀層面的電蝕破壞
從微觀角度看，當(dāng)軸電流通過軸承時，由于滾珠與滾道之間是點(diǎn)接觸，這就使得電流密度變得極大 。這種高電流密度會在瞬間產(chǎn)生極高的溫度，就像一道閃電劃過，瞬間釋放出巨大的能量 。這股能量足以灼傷軸承，在軸承座圈上留下難以磨滅的痕跡 —— 電腐蝕和槽溝 。
想象一下，軸承內(nèi)部的滾珠與滾道原本是緊密而順滑地配合著，就像一對默契的舞者，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時和諧地運(yùn)動。然而，軸電流的出現(xiàn)打破了這份和諧 。當(dāng)軸電流通過時，滾珠與滾道的接觸點(diǎn)就像是被聚焦的陽光灼燒，金屬材料在高溫下迅速熔化、汽化 。隨著電機(jī)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這些被破壞的微小區(qū)域不斷積累，逐漸形成肉眼可見的電腐蝕痕跡和槽溝 。這些痕跡就像一道道傷疤，刻在軸承的表面，不僅破壞了軸承原本光滑的表面，還改變了軸承內(nèi)部的應(yīng)力分布 。原本均勻承受壓力的滾珠與滾道，因?yàn)檫@些損傷，受力變得不均勻，進(jìn)一步加速了軸承的磨損和損壞 。從微觀圖示（此處可插入一張微觀下軸承電蝕損傷的高清圖片，更直觀地展示損傷細(xì)節(jié)）中，我們可以清晰地看到那些被高溫灼燒后的金屬表面變得粗糙、凹凸不平，原本整齊排列的金屬晶格結(jié)構(gòu)也變得混亂不堪 。
（二）宏觀故障表現(xiàn)
在宏觀層面，軸電流對軸承的危害更是直接而顯著，往往會導(dǎo)致嚴(yán)重的故障，給生產(chǎn)帶來巨大損失 。
對于滾動軸承來說，軸電流的燒蝕可能會使?jié)L動體表面和軸承圈滾道表面出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷 。輕者，軸承會發(fā)熱，溫度異常升高，就像一個人在發(fā)燒，預(yù)示著身體出現(xiàn)了問題 。此時，電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)也會受到影響，可能會出現(xiàn)輕微的振動和異常聲響 。如果軸電流的危害進(jìn)一步加劇，滾動體和軸承圈之間可能會相互抱死，就像兩個齒輪被卡住，無法正常轉(zhuǎn)動 。這種情況下，電機(jī)的過流保護(hù)裝置會立即啟動，緊急停機(jī) 。但這還不是最糟糕的，嚴(yán)重時，滾動軸承甚至?xí)⒓?，?nèi)部的滾珠散落一地，電機(jī)也因此徹底癱瘓 。
而滑動軸承在軸電流的作用下，也難以幸免 。軸電流會從軸承和轉(zhuǎn)軸的金屬接觸點(diǎn)通過，由于接觸點(diǎn)極小，電流密度極大，瞬間產(chǎn)生的高溫足以使軸承局部燒熔 。那些被燒熔的低熔點(diǎn)合金，在碾壓力的作用下四處飛濺，就像爆炸的彈片 。在軸承內(nèi)表面，會留下一個個小凹坑，或者被壓出條狀電弧傷痕，這些傷痕就像一道道溝壑，破壞了滑動軸承的正常工作表面 。當(dāng)滑動軸承的損傷達(dá)到一定程度，它就無法再為轉(zhuǎn)軸提供穩(wěn)定的支撐和潤滑，電機(jī)的振動會急劇增大，最終也只能停機(jī)檢修 。
以某熱電廠為例，其一臺型號為 YKS 710 - 4，額定功率為 3600KW，額定電壓為 6KV，額定電流為 394A 的給水泵電機(jī)，采用滾動軸承和高壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 。在運(yùn)行過程中，由于軸電流的影響，軸承溫度急劇升高，軸承受到嚴(yán)重?fù)p傷 。從機(jī)械方面進(jìn)行分析和采取措施后，效果并不明顯 。經(jīng)進(jìn)一步檢查，確定是軸電流腐蝕造成的 。這次故障導(dǎo)致電機(jī)停機(jī)檢修，不僅影響了熱電廠的正常發(fā)電，還帶來了高額的維修費(fèi)用和生產(chǎn)損失 。據(jù)估算，此次停機(jī)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到了數(shù)十萬元，間接損失更是難以估量，包括因電力供應(yīng)不足對周邊企業(yè)和居民生活造成的影響 。
總結(jié)與展望
軸電流對軸承的危害不容小覷，從微觀的電蝕破壞到宏觀的故障表現(xiàn)，都可能給電機(jī)設(shè)備帶來嚴(yán)重的后果 。了解軸電流產(chǎn)生的原因，如磁不平衡、變頻電源供電、靜電感應(yīng)以及外部電源介入等，是我們預(yù)防和解決問題的關(guān)鍵 。通過采取安裝接地碳刷、使用絕緣軸承、加絕緣隔板等有效的防治措施，可以大大降低軸電流對軸承的危害 。
在實(shí)際的電機(jī)運(yùn)行維護(hù)中，我們要時刻保持警惕，重視軸電流問題 。定期對電機(jī)進(jìn)行檢查和維護(hù)，監(jiān)測軸電流的情況，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的隱患 。同時，也希望大家能在評論區(qū)分享自己在處理軸電流問題中的經(jīng)驗(yàn)和心得，共同交流，共同進(jìn)步 。讓我們一起為保障電機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行而努力，避免因軸電流問題導(dǎo)致的生產(chǎn)事故和經(jīng)濟(jì)損失 。
