軸電圧

シャフト電圧は、電気モーターや発電機で、モーターの巻線との漏れ、誘導、または容量結合により発生します。これは、暖房、換気、空調、冷蔵システムでよく使用される可変周波数ドライブで駆動されるモーターで発生することがあります。DC マシンでは、シャフトに通電する電機子巻線から漏れ電流が発生することがあります。シャフト電圧による電流はモーター ベアリングの劣化を引き起こしますが、シャフトの接地ブラシ、モーター フレームの接地、ベアリング サポートの絶縁、またはシールドによって防止できます。

軸電圧は、モーター（または発電機）自体の非対称磁場によって誘導されることがあります。軸電圧の外部発生源には、他の連結機械や、駆動プーリに擦れるゴムベルトによる静電気の帯電などがあります。^[1]

すべてのローターはモーターの電気巻線とある程度の容量結合を持っていますが、 ^{[2] [3]}有効なインラインコンデンサはハイパスフィルターとして機能するため、結合は50～60 Hzのライン周波数では弱くなることがよくあります。しかし、多くの可変周波数ドライブ（VFD）は、モーターの制御に使用されるパルス幅変調を生成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）のキロヘルツスイッチングにより、駆動モーターのシャフトにかなりの電圧を誘導します。^[4]高周波接地電流が存在すると、火花、アーク、感電を引き起こし、ベアリングを損傷する可能性があります。^[5]

この問題を最小限に抑えるために使用される技術には、絶縁、代替放電経路、ファラデーシールド、^[6]絶縁ベアリング、セラミックベアリング、接地ブラシ^[6]、シャフト接地リングなどがあります。

静電シールド誘導モータ（ESIM）は、絶縁体によって電圧レベルを絶縁破壊以下に下げるため、軸電圧問題に対する一つのアプローチです。これにより、ベアリングの劣化が効果的に防止され、パルス幅変調（PWM）インバータによって誘発される溝によるベアリングの摩耗加速に対する一つの解決策となります。^[7]

VFD電気モーターの非駆動側または駆動側のいずれかに接地ブラシ装置を設置してシャフトを接地すると、モーターシャフトからモーターケースへの代替低インピーダンス経路が提供されます。この方法は、電流をベアリングから遠ざけます。ローターに電圧が蓄積しないようにすることで、シャフト電圧が大幅に減少し、ベアリング電流も減少します。^[8]

シャフト接地リングは、モーター シャフトの周囲に取り付けられ、電流がモーター フレームと接地点に戻る低インピーダンス経路を作成します。シャフトと直接接触するマイクロフィラメントを含むリングや、シャフトに固定され、リング上にカーボン ブラシが乗っている (シャフトに直接乗っていない) リングなど、さまざまなスタイルのリングがあります。

絶縁ベアリングは、ベアリングを通ったアースへの電流経路を排除します。ただし、絶縁ベアリングを取り付けてもシャフト電圧は排除されず、アースへの最低インピーダンス経路が依然として見つかります。経路が駆動負荷または他のコンポーネントを通った場合、問題が発生する可能性があります。

VFD とモーターの間に極めて低いインピーダンスパスを持つシールド ケーブルを設置すると、高周波接地を大幅に改善できます。一般的なケーブル タイプは、連続波形アルミニウムシース ケーブルです。

• 漂遊電圧

• 「技術ガイド No. 5 – 最新の AC 駆動システムのベアリング電流」(PDF)。2011 年 7 月 20 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2011 年5 月 23 日に取得。
• 高周波浮遊ノイズと過渡コモンモード接地電流をゼロに低減し、その他の接地問題を強化しながら、電気製造およびコイル巻線からの通知と規則の変更に対応する独自のシステム