沈阳工大学者颁发扭起色电轴承电蚀损伤机理与减缓办法的学术综述

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随着现代电力电子技术与驱动机电的深度融合，由变频驱动系统而至使的机电轴电压和轴电流及其负效应-轴承电蚀，已成为轴承生效的首要形式之一却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。今朝，对于扭起色电轴承电蚀损伤生效简直切机理尚不清楚，难以对轴承电寿命停止有用猜测却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。在国家提出高端装备轴承牢靠性提升的布景下，轴承电蚀故障已成为限制机电系统牢靠性的关键题目却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。

沈阳产业大学教育部特种机电与高压电重视点尝试室的迟连强、张殿海等，先容了机电系统轴电压和轴电流的来历及分类，然后分析了轴承电蚀损伤典型故障以及电蚀损伤影响身分，总结了轴承电气模子及轴承电容计较方式的研讨现状，最初会商轴承电蚀损伤减缓技术，并按照今朝的研讨现状和面临的应战，展望未来能够的研讨偏向却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。


在电力驱动快速成长的布景下，据统计，跨越40%的机电故障来历于转动轴承故障，是形成机电停机的首要缘由却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
随着电力电子技术的快速成长，脉冲宽度调制（PWM）技术在交换机电范畴普遍利用却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。PWM技术采用的电力电子器件，如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等，开关频次从几kHz到几十kHz，高开关频次发生高频共模电压，与牵引机电内部杂散电容耦合感化，在轴承两侧发生轴电压，当轴电压跨越油膜击穿电压阈值时，油膜发生击穿发生轴电流却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。一旦轴电流密度跨越特定的阈值，轴承的金属结构和光滑油脂会逐步损坏，从而明显收缩轴承寿命却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
现在，新兴的碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）技术使得开关频次进一步进步，虽然SiC和GaN的高开关频次和低开关消耗进步了变频器的性能，但dv/dt的增加进一步加重了轴承电蚀的风险却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
今朝，轴电压和轴电流已成为轴承故障的首要缘由，其会致使轴承电蚀损坏，收缩机电利用寿命却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。近年来，学者从分歧角度对轴承电蚀题目研讨停顿停止概述，首要触及轨道交通、电动汽车、风力发电等利用范畴，包括轴电流来历及分类、轴电流模子、电蚀影响身分、丈量技术、减缓技术等偏向；但轴承电蚀题目标研讨很少有从轴承自己角度动身，周全综合斟酌其研讨偏向的概述却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
轴电流致使轴承生效简直切机理还处于摸索阶段，为了给轴承电蚀损伤范畴的未来工作供给参考和指导，沈阳产业大学研讨者从轴承本体角度，对轴承电蚀的构成机制、影响身分以及减缓办法等研讨内容停止周全回首却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。

图1 牵引机电轴承损伤比例

图2 轴承电蚀损伤及减缓线路
今朝，经过学者的研讨，引发轴电流的因果链已经较为清楚，但对于轴承内部的电蚀损坏机制的认知仍存在较大分歧，对轴承内部发生的损伤机理的了解也并不周全却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。研讨者针对转动轴承电蚀损伤故障做了较为周全的论述和总结却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。为了充实领会电蚀损伤现象，他们先容了轴电压与轴电流的来历与分类，经过研讨表白，EDM轴电流与高频循环轴电流是形成轴承电蚀损伤、寿命下降的首要缘由却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
为了更好地了解轴承的放电行为，他们研讨了轴承在分歧期间的损伤形状和损伤水平却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。轴承电蚀引发的轴承损伤首要包括磨砂、点蚀、凹槽、红色蚀刻裂纹及光滑油脂降解等却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。轴承安装在机电内部，机电部件和轴承连结架会限制能见度却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。别的，轴电流的出现进程很短，很难观察到轴电流对轴承的破坏进程却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。而且，在轴承电流损伤早期，轴电流对轴承酿成的单个损伤地区在μm级，不能用肉眼间接观察到，需要用电子显微镜观察其微观损伤却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
今朝对轴承早期微损伤的研讨较少，大多是对轴电流损伤的观察和分析却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。磨砂、点蚀损伤属于前期故障，对轴承运转影响较小，在牢靠性要求相对较低的利用处所，可继续利用；凹槽及红色蚀刻裂纹的出现，会致使轴承发生较大振动噪声，同时轴承寿命会急剧下降却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
研讨者分析了轴承电蚀损伤的影响身分，包括转速、光滑油脂、电源激励、机电结构参数、温度、载荷等却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。按照今朝的研讨，随着转速的增加，轴电流显现先增加后减小的趋向，机电起动时轴承放电次数连结在较高的值，变速操纵比恒速操纵对轴承寿命的风险更大却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。是以，利用在需持续起动或频仍变速场所的机电需加倍关注轴承电腐蚀题目却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
电源激励是轴承击穿的重要影响身分，当轴承油膜显现容性，且轴电压跨越油膜的击穿电压阈值时，轴承会出现放电行为，对供电电源范例没有要求，但需留意，施加在轴承上的高电压并不代表击穿频次增加；同时，电源开关频次对轴承放电行为的影响尚不能告竣分歧却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。机电在计划设想阶段，需斟酌机电阻抗对轴电压的影响，在保证机电性能的条件下，可经过调理机电典型运转形式下的机电阻抗，下降轴电压却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
按照今朝文献的研讨表白，温度对轴承放电活动的影响存在差别，部分文献发现，随着温度的升高，轴承放电次数及放电功率下降，但是，其他文献尝试成果表白，温度升高对轴承放电活动的影响显现相反的成果，其缘由能够是由于分歧的尝试条件而至却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。光滑油脂是转动轴承牢靠运转的条件，分歧范例的光滑油脂在不异的工作条件下，其轴承放电水等分歧，是以，在挑选轴承光滑油脂品种时，需斟酌其性能，以下降轴承电腐蚀的风险却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
载荷是机电运转的重要参数，按照研讨发现，相比于径向载荷，轴向载荷能够增加EDM轴电流幅值；且持久运转在轻载工况的机电，其轴承放电活动更加重烈；同时轴承在工作进程中，能够会遭到外界动载荷的影响，如在不服整的路面上运转时，会使轴承遭到额外的动载荷，在针对载荷的研讨中，需斟酌动载荷的影响却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
研讨者先容了多种轴承电气模子及轴承电容计较方式，包括剖析法、有限元方式等，相比于剖析法，有限元分析计较的轴承电容参数更接近丈量值，目条件出的轴承模子与电容计较方式未综合斟酌其影响身分，如转速、温度以及载荷等却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。

表1 轴承电蚀减缓技术特点总结
他们总结了今朝轴承电蚀损伤减缓技术，这些方式可分为在逆变器侧、在逆变器与机电毗连侧、在机电端却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。改良的调制战略和新的逆变器拓扑结构消除或下降了共模电压的幅值，在泉源高低降了轴电流却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。其他减缓方式是经过增加轴电流回路的阻抗或为电流供给一个低阻抗途径实现的却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
轴承本体角度采用的减缓技术，首要为利用绝缘轴承和导电油脂，但轴承损伤减缓技术并非针对一切范例的轴电流都是有用的，这要求在挑选适当的减缓方式之前领会轴电流机制，同时，大大都减缓技术城市形成本钱增加，需评价实施减缓技术的需要性却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
他们暗示未来还需要对相关偏向停止更多的研讨，具体以下：
1）提出或改良轴承电蚀放电活动的检测（侵入式或非侵入式）、分类和量化方式却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
2）针对轴电流影响身分的研讨，今朝存在的题目是斟酌的身分比力单一，尽能够周全综合地斟酌轴电流各影响身分的依靠关系，将有助于深入了解轴承电蚀损伤机理却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
3）建立轴承各个阶段的切确的电蚀损伤模子，实现对轴电流感化下机电轴承寿命的有用猜测，在线检测轴承的运转状态却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
4）在深入领会轴承电蚀损伤机理的条件下，提出轴承电寿命猜测方式，包括关键应力、停机条件、加速模子、寿命模子等却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
5）提出牢靠性更高、本钱更低的轴承电蚀损伤减缓技术，如低本钱绝缘轴承、新型多相或多级逆变器调制技术、削减高频耦合的新型机电设想等却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
他们指出，本研讨内容将辅佐该范畴职员快速把握当前轴承电蚀损伤相关题目标研讨停顿和成长偏向却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。在现实利用中，应对机电典型的运转形式停止评价，以肯定最平安的运转形式，从而耽误轴承的利用寿命却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。
本工作功效颁发在2024年第20期《电工技术学报》，论文题目为“扭起色电轴承电蚀损伤机理与减缓办法研讨停顿”却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。本课题获得国家自然科学基金的支持却是一点都没有影响到其作为一个有着特点的互联网产物的存在的。