{{{sourceTextContent.title}}}

Warum beschädigt der Frequenzumrichter die Motorlager?

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Warum beschädigt der Frequenzumrichter die Motorlager?

{{{sourceTextContent.description}}}

Zunächst müssen wir verstehen, dass durch das Lager Strom fließt und dieser Strom intermittierend ist. In intermittierenden Stromkreisen können Lichtbögen entstehen, die Lager verbrennen können.

Es gibt zwei Hauptgründe für den Stromfluss in den Lagern von Wechselstrommotoren. Zum einen ist dies die induzierte Spannung, die durch die Unausgeglichenheit des internen elektromagnetischen Feldes verursacht wird; zum anderen der durch Streukapazitäten verursachte Hochfrequenzstrompfad.

Das Magnetfeld in einem idealen Wechselstrom-Induktionsmotor ist symmetrisch. Wenn die Ströme der dreiphasigen Wicklungen gleich groß sind und die Phasenverschiebung 120° beträgt, wird an der Motorwelle keine Spannung induziert. Wenn die vom Frequenzumrichter ausgegebene PWM-Spannung ein asymmetrisches Magnetfeld im Inneren des Motors erzeugt, wird an der Welle eine Spannung induziert. Die Amplitude dieser Spannung beträgt 10–30 V und hängt von der Ansteuerspannung ab. Je höher die Ansteuerspannung, desto höher ist die Spannung an der Welle.

Wenn dieser Spannungswert die Isolationsfestigkeit des Schmieröls im Lager überschreitet, entsteht ein Strompfad. Während der Drehung der Welle blockiert die Isolation des Schmieröls an einer bestimmten Stelle den Stromfluss. Dieser Vorgang ähnelt dem Ein-Aus-Vorgang eines mechanischen Schalters, bei dem ein Lichtbogen entsteht, der die Oberfläche der Welle, der Kugeln und der Laufbahn verbrennt und Vertiefungen bildet. Wenn keine äußeren Schwingungen vorliegen, haben kleine Vertiefungen keine nennenswerten Auswirkungen; bei Vorhandensein äußerer Schwingungen entstehen jedoch Rillen, die den Betrieb des Motors erheblich beeinträchtigen.

Darüber hinaus haben Experimente gezeigt, dass die Spannung an der Welle auch mit der Grundfrequenz der Ausgangsspannung zusammenhängt. Je niedriger die Grundfrequenz, desto höher die Spannung an der Welle und desto schwerwiegender die Schäden am Lager.

In der Anfangsphase des Motorbetriebs, wenn die Schmieröltemperatur noch niedrig ist, beträgt die Stromamplitude 5–200 mA, sodass dieser geringe Strom keine Schäden an den Lagern verursacht. Nachdem der Motor jedoch eine gewisse Zeit gelaufen ist und die Temperatur des Schmieröls ansteigt, erreicht der Spitzenstrom 5–10 A, was zu Überschlägen führt und kleine Vertiefungen auf der Oberfläche der Lagerteile verursacht.

{{medias[228552].title}}

{{medias[228552].description}}