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使用 Fluke MDA-550 Motor Drive Analyzer 測量電動機軸的電壓放電

來自變速驅(qū)動器的電壓脈沖可能在電機定子至轉(zhuǎn)子間發(fā)生耦合，從而導致轉(zhuǎn)子軸上出現(xiàn)電壓。當這種轉(zhuǎn)子軸電壓超過軸承潤滑脂的絕緣電壓時，可能會出現(xiàn)高壓電弧或電火花加工，從而導致電機軸承座圈發(fā)生點蝕和槽蝕，這種損壞可能導致電機過早出現(xiàn)故障。本應(yīng)用案例介紹了如何使用 MDA-550 Motor Drive Analyzer 和軸電壓探針來測量電機軸電壓放電事件。

軸電壓放電

電機定子和轉(zhuǎn)子之間的電容耦合會在電機軸上產(chǎn)生電壓。因此，電機中的軸承不僅會因軸的旋轉(zhuǎn)而受到磨損，還會因電流從電機軸經(jīng)過軸承流向地面而受到磨損。由正弦波交流電源供電的電機可能具有大約 1 到 2 V 的軸/軸承至機架電壓。然而，由變頻驅(qū)動器 (VFD) 的快速變換波形供電的電機可能具有高達 8 到 15 V 的軸/軸承至機架電壓。這種電平的電壓可以克服軸承潤滑脂的絕緣特性，由此產(chǎn)生的火花可能會導致點蝕、槽蝕、熔坑，并終導致軸承和電機過早故障。

軸電壓碳刷探針

電機定子和轉(zhuǎn)子之間的電容耦合會在電機軸上產(chǎn)生電壓。因此，電機中的軸承不僅會因軸的旋轉(zhuǎn)而受到磨損，還會因電流從電機軸經(jīng)過軸承流向地面而受到磨損。由正弦波交流電源供電的電機可能具有大約 1 到 2 V 的軸/軸承至機架電壓。然而，由變頻驅(qū)動器 (VFD) 的快速變換波形供電的電機可能具有高達 8 到 15 V 的軸/軸承至機架電壓。這種電平的電壓可以克服軸承潤滑脂的絕緣特性，由此產(chǎn)生的火花可能會導致點蝕、槽蝕、熔坑，并終導致軸承和電機過早故障。

測量設(shè)備

MDA-550 旨在快速、輕松地檢測和排除三相和單相逆變器型電機變頻驅(qū)動系統(tǒng)的各種常見問題。除了 4 通道便攜式示波器和記錄儀功能之外，特定電機驅(qū)動分析功能還提供帶有屏幕信息的程序化分步接線設(shè)置指導。這樣易于配置分析儀，并能實現(xiàn)從電源輸入到所裝電機的變頻驅(qū)動器測量，包括軸電壓測量。

軸電壓峰值可能變化非常快，甚至低于微秒級的測量范圍。Fluke MDA-550 具有 500 MHz 高帶寬和快速采樣率（高達 5 G 樣本/秒），使其非常適合測量軸電壓的快速變化。

測量結(jié)果

默認的電機軸電壓測量顯示電機軸自身上的電壓波形。屏幕頂部顯示的電壓峰值指出了捕獲的波形大電平，這表明軸上存在高電壓電平。但是，這些快速放電的發(fā)生頻率不能用這種方式來確定。憑借“事件開啟”功能，MDA-550 可顯示根據(jù)預定義的小電壓差值和大時間差值記錄的放電波形。

顯示結(jié)果會更新捕獲到的具有更陡上升或下降時間的每個波形，以及每秒檢測到的事件數(shù)量。放電波形將顯示對地電壓的增加，隨后在放電瞬間顯示一條清晰的對地垂直的電壓線。為了詳細分析后捕獲的波形，MDA-550 提供了“重播”功能，屏幕緩沖區(qū)可捕獲后100個波形。屏幕可以單獨選擇，或顯示為動畫。

電壓放電超過 15 V 且瞬變時間短于 50 納秒時，表示放電可能會損壞軸承。但是，僅憑這一點還不足以確定對軸承的潛在損壞，因為還有許多其他因素會對此產(chǎn)生影響。

如果檢測到的軸電壓過大，建議通過調(diào)整電纜、接地、驅(qū)動器參數(shù)或潤滑油來降低放電電壓。如果上述建議不可能或無助于緩解問題，則可以選擇使用軸接地裝置或絕緣軸。通過比較更改前后記錄的事件數(shù)量，可以很容易地了解這些軸電壓緩解措施的效果。