Γιατί εμφανίζεται το ρεύμα άξονα στη γραμμή-Μοτέρ που λειτουργούν με συχνότητα

Οι δύο βασικές προϋποθέσεις για την παραγωγή ρεύματος είναι η τάση και το κλειστό κύκλωμα. Το ρεύμα άξονα μπορεί να σχηματιστεί μόνο όταν υπάρχει τάση άξονα παράλληλα με μια κλειστή αγώγιμη διαδρομή. Τότε γιατί εμφανίζεται τάση άξονα σε κινητήρες που λειτουργούν με συχνότητα βιομηχανικής ισχύος; Δύο μηχανισμοί ρίζας δημιουργούν τάση άξονα σε περιστρεφόμενα μηχανήματα: εναλλασσόμενη μαγνητική ροή και συσσώρευση στατικού φορτίου.

Η τάση άξονα που προκαλείται από εναλλασσόμενη μαγνητική ροή είναι συνεχής και περιοδική. Υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας, ο ρότορας του κινητήρα περιστρέφεται μέσα σε ένα συμμετρικό ημιτονοειδές εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Η εναλλασσόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) που προκαλείται καθώς ο ρότορας κόβει τη μαγνητική ροή δημιουργεί ισορροπημένα εναλλασσόμενα ρεύματα, επομένως δεν υπάρχει ασύμμετρη τάση μεταξύ των δύο άκρων του άξονα του ρότορα σε ιδανικά σενάρια. Ωστόσο, η άνιση μαγνητική απροθυμία που κατανέμεται περιφερειακά κατά μήκος του πυρήνα του στάτη δημιουργεί μη ισορροπημένο εναλλασσόμενο EMF, το οποίο με τη σειρά του παράγει αξονικά κατευθυνόμενη τάση άξονα. Αντίθετα, η τάση άξονα που προκύπτει από το στατικό φορτίο είναι διακοπτόμενη και μη{4}}περιοδική. Κατά τη λειτουργία του κινητήρα, η τριβή μεταξύ των φορτίων ρευστού διεργασίας και των περιστρεφόμενων εξαρτημάτων δημιουργεί στατικό φορτίο στο συγκρότημα του ρότορα. Η συνεχής συσσώρευση φορτίου αναπτύσσει στη συνέχεια τάση άξονα.

Για μεσαίους και μεγάλους κινητήρες AC, μόλις σχηματιστεί ένας αγώγιμος κλειστός βρόχος στην τάση του άξονα του δρομέα,ρεύμα άξοναθα προκύψει, με το τυπικό χαρακτηριστικό της χαμηλής τάσης με υψηλό ρεύμα. Ο άξονας και οι δακτύλιοι του ρουλεμάν διαχωρίζονται με λιπαντικό λάδι, με ρουλεμάν κινητήρα που στηρίζονται σε φιλμ λαδιού. Δεδομένου του σχετικά μικρού μεγέθους της τάσης του άξονα, το μονωτικό φιλμ λαδιού παραμένει γενικά άθικτο χωρίς βλάβη.

Κατά την περιστροφή του ρότορα υψηλής-ταχύτητας, η κατώτερη ποιότητα λιπαντικού ή η ανεπαρκής παροχή λαδιού σπάει και σπάει το φιλμ λαδιού, φέρνοντας τον άξονα και τον δακτύλιο του ρουλεμάν σε άμεση μεταλλική επαφή. Ένα κλειστό κύκλωμα σχηματίζεται αμέσως κατά μήκος της τάσης του άξονα, προκαλώντας διακοπή-χαμηλής τάσης. Το προκύπτον ρεύμα άξονα φθάνει αρκετές εκατοντάδες ή και χιλιάδες αμπέρ στιγμιαία, αρκετά για να καεί το ημερολόγιο του άξονα και οι δακτύλιοι ρουλεμάν.

Το στατικό φορτίο που δημιουργείται από λειτουργική τριβή συσσωρεύεται προοδευτικά στον άξονα, αυξάνοντας συνεχώς το δυναμικό του άξονα καθώς φορτίζεται. Η εκκένωση πραγματοποιείται αμέσως εάν ο περιστρεφόμενος άξονας έρθει σε επαφή με οποιοδήποτε ακίνητο εξωτερικό εξάρτημα. Εάν ο άξονας παραμένει απομονωμένος από μη-μη περιστρεφόμενα μέρη, το στατικό φορτίο συνεχίζει να συσσωρεύεται μέχρι να αναπτυχθεί μια υπερβολικά υψηλή τάση. Μόλις αυτή η τάση υπερβεί τη διηλεκτρική αντοχή του φιλμ λαδιού ρουλεμάν, εμφανίζεται ταχεία εκφόρτιση και παράγειρεύμα άξονα.

Αυτό το ρεύμα κυκλοφορεί μέσω ενός κλειστού βρόχου που αποτελείται από τον περιστρεφόμενο άξονα, τον εσωτερικό δακτύλιο ρουλεμάν, τον εξωτερικό δακτύλιο ρουλεμάν και το περίβλημα του ρουλεμάν. Το πιο εμφανές σημάδι αστοχίας είναι η μικροσκοπική, βαθιά κυκλική διάβρωση στην επιφάνεια του ημερολογίου και η εσωτερική κούρσα του ρουλεμάν που προκαλείται από την εκκένωση ηλεκτρικού τόξου. Αυτό το κοίλωμα αποσταθεροποιεί τον σχηματισμό και την ακεραιότητα του φιλμ λαδιού και καταστρέφει την ακριβή εφαρμογή μεταξύ του άξονα και του ρουλεμάν, καθιστώντας το ρουλεμάν μη λειτουργικό. Σε σοβαρές περιπτώσεις, σχηματίζονται έντονα ηλεκτρικά τόξα στις επιφάνειες επαφής του κορμού του άξονα και των ρουλεμάν λόγω βαριώνρεύμα άξονα, καταστρέφοντας σοβαρά αυτά τα εξαρτήματα. Αυτό οδηγεί σε υπερβολικούς κραδασμούς του κινητήρα και μη φυσιολογικό θόρυβο, με αποτέλεσμα να μην μπορεί να λειτουργήσει κανονικά ο κινητήρας.