Waarom asstroom optreedt in lijn-frequentieaangedreven motoren

De twee fundamentele voorwaarden voor het opwekken van stroom zijn spanning en een gesloten circuit. Asstroom kan zich alleen vormen als er asspanning aanwezig is langs een gesloten geleidend pad. Waarom ontstaat er dan asspanning in motoren die op industriële stroomfrequentie draaien? Twee basismechanismen genereren asspanning in roterende machines: afwisselende magnetische flux en accumulatie van statische lading.

De asspanning geïnduceerd door wisselende magnetische flux is continu en periodiek. Onder normale bedrijfsomstandigheden roteert de motorrotor binnen een symmetrisch sinusoïdaal wisselend magnetisch veld. De wisselende elektromotorische kracht (EMF) die wordt geïnduceerd wanneer de rotor de magnetische flux afsnijdt, genereert gebalanceerde wisselstromen, zodat er in ideale scenario's geen asymmetrische spanning bestaat tussen de twee uiteinden van de rotoras. Een ongelijkmatige magnetische weerstand die langs de omtrek van de statorkern wordt verdeeld, creëert echter een ongebalanceerde wisselende EMF, die op zijn beurt een axiaal gerichte asspanning produceert. De asspanning die voortkomt uit statische lading is daarentegen intermitterend en niet-periodiek. Tijdens de werking van de motor zorgt wrijving tussen procesvloeistofbelastingen en roterende componenten voor een statische lading op het rotorsamenstel; continue accumulatie van lading ontwikkelt vervolgens de asspanning.

Voor middelgrote en grote AC-motoren: zodra zich een geleidende gesloten lus vormt over de rotorasspanning,schacht stroomzal ontstaan, met het typische kenmerk van lage spanning met hoge stroom. De as en lagerbussen zijn gescheiden door smeerolie, waarbij de motorlagers op een oliefilm worden ondersteund. Gegeven de relatief lage omvang van de asspanning blijft de isolerende oliefilm over het algemeen intact zonder dat deze kapot gaat.

Tijdens het roteren van de rotor op hoge- snelheid kan de smeermiddelkwaliteit van slechte kwaliteit of onvoldoende olietoevoer scheuren en de oliefilm afbreken, waardoor de as en de lagerbus in direct metallisch contact komen. Er vormt zich onmiddellijk een gesloten circuit over de asspanning, wat een doorslag van de lage- spanning veroorzaakt. De resulterende asstroom bereikt onmiddellijk enkele honderden of zelfs duizenden ampères, voldoende om de astap en de lagerbussen door te branden.

Statische lading die wordt gegenereerd door operationele wrijving hoopt zich geleidelijk op op de as, waardoor het aspotentieel voortdurend wordt verhoogd terwijl deze wordt opgeladen. Het ontladen vindt onmiddellijk plaats als de roterende as contact maakt met een stilstaand extern onderdeel. Als de as geïsoleerd blijft van niet-roterende delen, blijft de statische lading zich opbouwen totdat er een te hoge spanning ontstaat. Zodra deze spanning de diëlektrische sterkte van de lageroliefilm overschrijdt, vindt er een snelle ontlading plaats en ontstaat dezeschacht stroom.

Deze stroom circuleert door een gesloten lus die bestaat uit de roterende as, de binnenring van het lager, de buitenring van het lager en het lagerhuis. Het duidelijkste teken van falen is een kleine, diepe cirkelvormige putcorrosie op het astapoppervlak en de binnenring van het lager, veroorzaakt door elektrische boogontlading. Dergelijke putjes destabiliseren de vorming en integriteit van de oliefilm, en ruïneren de precieze pasvorm tussen de as en het lager, waardoor het lager onbruikbaar wordt. In ernstige gevallen ontstaan ​​er door zware belasting intense elektrische vlambogen op de contactvlakken van de astap en de lagerbussenschacht stroomwaardoor deze componenten ernstig beschadigd raken. Dit leidt tot overmatige motortrillingen en abnormaal geluid, waardoor de motor uiteindelijk niet meer normaal kan draaien.