Zašto se struja vratila javlja u motorima sa linijskim-frekvencijskim upravljanjem

Dva osnovna preduslova za stvaranje struje su napon i zatvoreno kolo. Struja osovine može se formirati samo kada napon osovine postoji uz zatvorenu provodnu stazu. Zašto se onda napon vratila pojavljuje u motorima koji rade na industrijskoj frekvenciji snage? Dva korijenska mehanizma stvaraju napon osovine u rotirajućim mašinama: naizmjenični magnetni tok i akumulacija statičkog naboja.

Napon osovine induciran naizmjeničnim magnetskim fluksom je kontinuiran i periodičan. U normalnim radnim uslovima, rotor motora rotira unutar simetričnog sinusoidnog naizmeničnog magnetnog polja. Izmjenična elektromotorna sila (EMF) inducirana dok rotor sječe magnetni tok stvara uravnotežene naizmjenične struje, tako da ne postoji asimetrični napon između dva kraja osovine rotora u idealnim scenarijima. Međutim, neravnomjerna magnetna reluktantnost raspoređena po obodu duž jezgre statora stvara neuravnotežen naizmjenični EMF, koji zauzvrat proizvodi aksijalno usmjeren napon osovine. Nasuprot tome, napon osovine koji proizlazi iz statičkog naboja je povremen i ne-periodičan. Tokom rada motora, trenje između opterećenja procesnog fluida i rotirajućih komponenti stvara statički naboj na sklopu rotora; kontinuirana akumulacija punjenja kasnije razvija napon osovine.

Za srednje i velike motore na izmjeničnu struju, nakon što se provodna zatvorena petlja formira na naponu osovine rotora,struja osovineće se pojaviti, karakterizirajući tipičnu karakteristiku niskog napona sa velikom strujom. Osovina i ležajevi su odvojeni uljem za podmazivanje, a ležajevi motora su oslonjeni na uljni film. S obzirom na relativno nisku veličinu napona osovine, izolacijski uljni film općenito ostaje netaknut bez kvara.

Tokom-brzine rotacije rotora, kvalitet maziva ispod standarda ili nedovoljna opskrba uljem puca i razbija uljni film, dovodeći osovinu i čahuru ležaja u direktan metalni kontakt. Zatvoreno kolo se trenutno formira na naponu osovine, izazivajući kvar na niskom-naponu. Rezultirajuća struja vratila trenutno doseže nekoliko stotina ili čak hiljada ampera, dovoljna da izgori rukavac vratila i čahure ležaja.

Statički naboj generiran operativnim trenjem progresivno se akumulira na osovini, kontinuirano podižući potencijal osovine dok se puni. Pražnjenje se odvija odmah ako rotirajuća osovina dođe u kontakt sa bilo kojom nepokretnom vanjskom komponentom. Ako vratilo ostane izolirano od-dijelova koji se ne okreću, statički naboj se nastavlja sve dok se ne razvije pretjerano visok napon. Jednom kada ovaj napon premaši dielektričnu čvrstoću uljnog filma ležaja, dolazi do brzog pražnjenja i proizvodistruja osovine.

Ova struja cirkuliše kroz zatvorenu petlju sastavljenu od rotirajuće osovine, unutrašnjeg prstena ležaja, spoljašnjeg prstena ležaja i kućišta ležaja. Najočigledniji znak kvara je sitna, duboka kružna korozija na površini čahure i unutrašnjeg prstena ležaja uzrokovana električnim lučnim pražnjenjem. Takvo udubljenje destabilizuje stvaranje uljnog filma i integritet, i uništava precizno pristajanje između osovine i ležaja, čineći ležaj nefunkcionalnim. U teškim slučajevima na dodirnim površinama osovine i čaura ležaja nastaju jaki električni lukovi zbog teškihstruja osovine, ozbiljno oštetivši ove komponente. To dovodi do prekomjerne vibracije motora i abnormalne buke, što na kraju čini motor nesposobnim da radi normalno.