В технологических процессах промышленности широко используются асинхронные электрические двигатели с полупроводниковыми регуляторами частоты, у которых есть неоспоримые преимущества перед двигателями постоянного тока. Тем не менее, они имеют ряд особенностей, связанных с высокой частотой коммутации тиристоров, которая вызывает высокочастотные контурные токи и как следствие электроискровые повреждения подшипников. Также несимметрия магнитного поля электродвигателя создают разность электрического потенциала по концам ротора, которая вызывает прохождение контурных токов вокруг двигателя через через подшипники.
Повреждения, вызванные электрическими разрядами, сопровождаются повышенным уровнем шума и вибрацией подшипника при работе электродвигателя. Электрическая дуга оказывает температурное воздействие на смазку подшипника. Это вызывает окисление и коксование смазки, что внешне проявляется в виде почернения при этом ее консистенция становиться более густой. Старение смазки ослабляет несущую способность масляной пленки (клина) между шариками и кольцами подшипника, что приводит к ускоренному выходу из строя подшипника уже по термомеханическим причинам.
Рисунок 1 - Окисление смазки подшипников под действие электрических разрядов
Электрическая коррозия имеет следующие характерные признаки:
1. Рифление поверхности на дорожках качения колец в виде повторяющихся бороздок.
2. Серо матовые потускневшие участки на дорожках качения.
3. Кратеры и точечные выплавления на поверхности тел качения подшипника.
Электрическая коррозия может возникать в течение нескольких недель или даже дней. Как правило, обычного (НЕ токоизолированного) подшипника хватает максимум на один год эксплуатации.
Заземление роторов электродвигателей при помощи токосъемных колец позволяет полностью или частично отказаться от дорогостоящих токоизолированных подшипников и существенно увеличить ресурс работы стандартных подшипников (до трех-четырех лет). Кольца заземления не требуют технического обслуживания и рассчитаны на весь срок службы двигателя.
Токосъем осуществляется при помощи высокопрочного углеродного волокна. Время непрерывной эксплуатации JUVTEK K27 составляет более двухсот тысяч часов. Кольца имеют различные варианты исполнения и легко устанавливаются в условиях производства, в комплекте поставки имеется весь необходимый крепеж.
Мероприятие по заземлению ротора для защиты подшипников от контурных токов полностью соответствует требованиям национальных и международных стандартов по защите подшипников электродвигателей: ГОСТ Р 55136-2012/ (IEK/TS 60034-25:2007) «Машины электрические вращающиеся. Часть 25. Руководство по конструкции и характеристикам машин переменного тока, специально предназначенных для питания от преобразователей».