Por que a corrente do eixo ocorre em motores operados por frequência-de linha

Os dois pré-requisitos fundamentais para a geração de corrente são tensão e circuito fechado. A corrente do eixo só pode se formar quando a tensão do eixo existe ao longo de um caminho condutor fechado. Então, por que surge a tensão no eixo em motores que funcionam em frequência industrial? Dois mecanismos de raiz geram tensão no eixo em máquinas rotativas: fluxo magnético alternado e acúmulo de carga estática.

A tensão do eixo induzida pelo fluxo magnético alternado é contínua e periódica. Sob condições normais de operação, o rotor do motor gira dentro de um campo magnético alternado senoidal simétrico. A força eletromotriz alternada (EMF) induzida quando o rotor corta o fluxo magnético gera correntes alternadas equilibradas, de modo que não existe tensão assimétrica entre as duas extremidades do eixo do rotor em cenários ideais. No entanto, a relutância magnética desigual distribuída circunferencialmente ao longo do núcleo do estator cria EMF alternado desequilibrado, que por sua vez produz tensão no eixo direcionada axialmente. Por outro lado, a tensão do eixo resultante da carga estática é intermitente e não{4}}periódica. Durante a operação do motor, o atrito entre as cargas do fluido do processo e os componentes rotativos cria carga estática no conjunto do rotor; o acúmulo contínuo de carga desenvolve subsequentemente tensão no eixo.

Para motores CA médios e grandes, uma vez formado um circuito fechado condutor através da tensão do eixo do rotor,corrente do eixosurgirá, apresentando a característica típica de baixa tensão com alta corrente. O eixo e as buchas dos mancais são separados por óleo lubrificante, com os mancais do motor apoiados em uma película de óleo. Dada a magnitude relativamente baixa da tensão do eixo, a película isolante de óleo geralmente permanece intacta sem ruptura.

Durante a rotação do rotor em alta-velocidade, a qualidade do lubrificante abaixo do padrão ou o fornecimento insuficiente de óleo rompem e quebram a película de óleo, colocando o eixo e a bucha do rolamento em contato metálico direto. Um circuito fechado se forma instantaneamente na tensão do eixo, provocando uma quebra de baixa-tensão. A corrente resultante no eixo atinge várias centenas ou mesmo milhares de amperes instantaneamente, o suficiente para queimar o munhão do eixo e as buchas do rolamento.

A carga estática gerada pelo atrito operacional acumula-se progressivamente no eixo, elevando continuamente o potencial do eixo à medida que ele carrega. A descarga ocorre imediatamente se o eixo rotativo entrar em contato com qualquer componente externo estacionário. Se o eixo permanecer isolado das peças não{2}}rotativas, a carga estática continuará se acumulando até que uma tensão excessivamente alta se desenvolva. Quando esta tensão excede a rigidez dielétrica da película de óleo do rolamento, ocorre uma descarga rápida e produzcorrente do eixo.

Esta corrente circula através de um circuito fechado composto pelo eixo rotativo, anel interno do rolamento, anel externo do rolamento e caixa do rolamento. O sinal de falha mais evidente é uma pequena e profunda corrosão circular na superfície do munhão e na pista interna do rolamento causada pela descarga de arco elétrico. Tal corrosão desestabiliza a formação e a integridade da película de óleo e prejudica o ajuste preciso entre o eixo e o rolamento, tornando o rolamento inoperante. Em casos graves, arcos elétricos intensos se formam nas superfícies de contato do munhão do eixo e das buchas dos rolamentos devido a cargas pesadas.corrente do eixo, danificando gravemente esses componentes. Isso leva à vibração excessiva do motor e a ruídos anormais, tornando o motor incapaz de funcionar normalmente.