Vòng bi động cơ điện bị hỏng vì nhiều lý do nhưng hai lý do phổ biến nhất gây ra sự cố về điện là dòng điện tuần hoàn và dòng điện chế độ chung. Dòng điện tuần hoàn được tìm thấy trong tất cả các động cơ. Mức độ nghiêm trọng của sự cố và do đó rủi ro đối với vòng bi động cơ tỷ lệ thuận với kích thước khung động cơ - nghĩa là khung động cơ càng lớn thì rủi ro càng lớn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét dòng điện tuần hoàn, bao gồm nguyên nhân, tác động của chúng lên vòng bi động cơ và các chiến lược hiệu quả để giảm thiểu thiệt hại.

Dòng điện tuần hoàn là gì?

Dòng điện tuần hoàn là dòng điện chạy trong động cơ điện do sự mất cân bằng trong động cơ và điện áp mà nó tạo ra giữa stato và sắt roto. Những sự mất cân bằng này tạo ra một từ trường không đối xứng trong động cơ. Sự bất đối xứng của động cơ không liên quan đến bộ truyền động động cơ hoặc phương pháp được sử dụng để dẫn động động cơ mà là do cuộn dây không cân bằng, sự khác biệt trong lõi sắt và các khe hở không khí.

Nguyên nhân gây ra dòng điện tuần hoàn?

Mỗi cuộn dây động cơ có những thay đổi nhỏ so với các cuộn dây khác. Những biến thể này nằm ở bản thân dây, phương pháp cuộn dây, cách điện của dây, v.v. - không có hai cuộn dây nào giống hệt nhau. Điều tương tự cũng đúng với lõi sắt, thường được làm từ một chồng các tấm kim loại, tấm này xếp chồng lên nhau. Mỗi tấm hơi khác nhau một chút và giống như các cuộn dây, không có tấm nào giống hệt nhau. Những thay đổi này cùng với sự khác biệt nhỏ trong khe hở không khí của động cơ khi roto quay tạo ra từ trường không đối xứng trong động cơ, gây ra dòng điện tuần hoàn.

Dòng điện tuần hoàn ảnh hưởng đến vòng bi động cơ như thế nào?

Dòng điện tuần hoàn đi qua và làm hỏng ổ trục khi chúng lưu thông qua động cơ (Hình 1 – thể hiện bằng màu vàng). Các nhà sản xuất cân nhắc cẩn thận trong quá trình thiết kế và sản xuất để giảm sự bất đối xứng, nhưng mức chất lượng đó đi kèm với chi phí mà nhiều người không sẵn sàng chấp nhận. Tất cả các động cơ đều gặp phải sự mất cân bằng này nhưng chỉ trên động cơ khung lớn thì vấn đề nghiêm trọng đến mức gây ra hỏng ổ trục.

Cách giảm thiểu dòng điện tuần hoàn

Đương nhiên, động cơ khung lớn thừa hưởng nhiều sự mất cân bằng hơn dẫn đến dòng điện tuần hoàn nhiều hơn. Nguyên tắc chung là bất kỳ khung động cơ nào trên 100 mã lực đều phải được chế tạo bằng vòng bi cách điện. Người ta thường sử dụng ổ trục cách điện để ngắt 'mạch' (hiển thị màu xanh lam bên dưới). Bằng cách chỉ thêm một ổ trục cách điện vào mạch, dòng điện tuần hoàn sẽ được loại bỏ và vấn đề được khắc phục. Việc cách điện một trong hai ổ trục sẽ có tác dụng nhưng thường chỉ được thêm vào đầu truyền động đối diện (ODE) của động cơ vì nó ít tốn kém hơn và dễ thay thế hơn.

Phân biệt dòng điện tuần hoàn với dòng điện chế độ chung

Dòng điện tuần hoàn rất khác so với dòng điện ở chế độ chung. Dòng điện tuần hoàn là do sự mất cân bằng trong cấu trúc của động cơ, trong khi dòng điện ở chế độ chung được tạo ra bởi tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) được sử dụng để điều khiển động cơ từ bộ điều khiển tần số thay đổi (VFD). Việc cách điện một ổ trục sẽ loại bỏ dòng điện tuần hoàn nhưng nó sẽ không giải quyết được dòng điện ở chế độ chung. Vì cả hai loại dòng điện đều có thể làm hỏng vòng bi động cơ nên điều quan trọng là phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa.

Việc thay thế cả vòng bi đầu dẫn động (DE) và vòng bi đầu dẫn động đối diện (ODE) bằng vòng bi cách điện (đắt tiền) sẽ ngăn ngừa hư hỏng vòng bi động cơ từ một trong hai nguồn nhưng điều này thường chỉ chuyển vấn đề sang các thiết bị hạ lưu như bánh răng hộp số, vòng bi tải, thiết bị đo đạc , v.v. Việc lắp đặt trục nối đất để phóng điện ở cùng một đầu với ổ trục cách điện sẽ thiết lập lại 'mạch' và sẽ bỏ qua ổ trục cách điện qua thiết bị nối đất, dòng điện sẽ buộc phải chạy qua ổ trục không cách điện. Vì lý do này, KHÔNG nên thêm thiết bị nối đất vào cùng một đầu của động cơ với ổ trục cách điện.

Các phương pháp tốt nhất để tránh hỏng vòng bi trong động cơ điện

Dòng điện tuần hoàn liên quan trực tiếp đến kích thước khung và chất lượng kết cấu của động cơ điện. Tiêu chuẩn công nghiệp khuyến cáo cần thực hiện biện pháp phòng ngừa đối với động cơ trên 100HP để ngăn chặn hiện tượng ăn mòn điện của vòng bi động cơ do phóng điện. 

Khi chế độ chung cũng là mối quan tâm, đối với động cơ được dẫn động từ bộ truyền động tần số thay đổi (VFD), cũng nên bổ sung thêm nối đất trục. Khi thêm thiết bị nối đất trục như Bộ bảo vệ vòng bi (BPK) của Helwig cho dòng điện ở chế độ thông thường ngoài ổ trục cách điện để ngăn dòng điện tuần hoàn, hãy cẩn thận để đảm bảo bộ nối đất trục được lắp ở phía đối diện với ổ trục cách điện. 

Đối với động cơ khung lớn được dẫn động từ VFD, nên cách điện ổ trục ODE để ngăn dòng điện tuần hoàn và Bộ bảo vệ vòng bi (BPK) tới DE để ngăn dòng điện ở chế độ chung. Điều này sẽ bảo vệ động cơ khỏi bị hư hại do phóng điện từ cả dòng điện tuần hoàn và dòng điện chế độ chung.

Kỹ Thuật Năng Lượng là nhà phân phối bộ bảo vệ vòng bi Helwig Carbon tại thị trường Việt Nam. Vui lòng liên hệ hotline 0902 477 357 để được tư vấn nhanh nhất.