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电机轴电流是怎么产生的?

  轧钢厂的辊道电机都是变频器驱动的电机。电机采用 PWM 变频器驱动时,变频器输出的共模电压会施加在电机绕组和地之间,而电机内部存在寄生电容,共模电压在电容耦合作用下,在电机轴承内外圈产生高频轴电压。轴电压高于轴承电容的阈值电压时轴承的润滑油膜会被击穿发生放电,进而产生轴电流。具体轴电压的幅值是多少,和电机本身的杂散参数有关(比如轴承电容分压比),也和变频器产生的共模电压幅值和dv/dt等诸多参数(比如直流母线电压利用率、死区时间、不同调制方式SPWM和SVPWM等等)有关。可以建立电机杂散电容模型进行仿真验证,但精度也很有限。原因主要是杂散电容精准值很难获得:比如定子绕组与机壳之间的耦合电容就和绝缘材料以及绝缘工艺有很大关系,很难定量计算,测试也很难解耦各部分杂散电容分量。简单的仿真可以只考虑包括定子绕组与机壳之间的耦合电容 、定子绕组与转子之间的耦合电容、转子与机壳之间的耦合电容、轴承电容的集中模型。这种等效无法考虑磁场不平衡状态产生的影响。个人经验,高的电机轴电压幅值能达到共模电压的20%以上,低的电机可能不到1%。不过轴电压低的电机轴电流也不见得低,和整个系统有关。抑制手段可以从两个角度思考:1) 变频器方面的优化———比如增加特定频率的前馈有源滤波器、零共模电压的空间矢量调制(与母线拓扑结构有关)等等。2) 电机方面的优化———比如采用绝缘轴承,增加接地碳刷等等。想详细了解建议查查文献,有很多相关论文。

  

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