This paper examines ac motor shaft voltages and resulting bearing currents when operated under pulse width modulation (PWM) voltage source inverters. The paper reviews the electrical characteristics of bearings and motors that cause shaft voltages and bearing currents. A brief review of previous work is presented, including a system model for electrical analysis of bearing currents. Relying on the work of a companion paper, the propensity for electric discharge machining (EDM) is determined by a design equation that is a function of system components. Pertinent machine parameters and their formulas are presented and values calculated for machines from 5 to 1000 hp. The effects of system elements on shaft voltages and bearing currents are evaluated experimentally and the results compared to theory. Finally, the paper will present quantitative results for one solution to the shaft voltage and bearing current problem

چکیده

این مقاله ولتاژهای شفت موتور ac و جریان‌های یاتاقان حاصل را هنگامی که تحت اینورترهای منبع ولتاژی مدولاسیون پهنای پالس (PWM) کار می‌کند، مورد بررسی قرار می‌دهد. مقاله، ویژگی‌های الکتریکی یاتاقان‌ها و موتورهایی که باعث ولتاژهای شفت و جریان‌های یاتاقان می‌شوند را بررسی می‌کند. یک مرور خلاصه از کارهای گذشته شامل یک مدل‌ سیستم برای تحلیل‌های الکتریکی جریان‌های یاتاقان ارائه خواهد شد. بسته به کار مقاله مشابه، گرایش برای ماشین‌کاری دشارژ الکتریکی (EDM) با رابطه طراحی شده که یک تابع از اجزای سیستم است، تعیین می‌شود. پارامترهای ماشین مربوطه و فرمول‌های آن‌ها ارائه شده و مقادیر آن‌ها برای ماشین‌های 5 تا 1000 hp محاسبه گردیده است. اثرات اجزای سیستم بر روی ولتاژهای شفت و جریان‌های یاتاقان به طور آزمایشگاهی بررسی شده و نتایج با تئوری مقایسه گردیده است. در نهایت، مقاله نتایج مقداریِ راه حل برای مساله جریان یاتاقان و ولتاژ شفت ارائه خواهد کرد.

1-مقدمه

مهندسان سیستم‌های درایو معمولاً با توزیع گشتاور ایجادی موتور سروکار دارند. آنالیز اجزای مکانیکی (نظیر یاتاقان‌های موتور) به ندرت مورد علاقه می‌باشد. حضور ترانزیستورهای IGBT و فرکانس‌های حامل بالاتر، نیازمند مهندسی طراحی بردای آگاهی از اثرات شکل‌موج‌های مدولاسیون پهنای باند بر روی اجزای مکانیکی سیستم می‌باشد. اخیراً، محققان وجود ولتاژهای شفت قابل توجهی را که به وسیله اینوترهای منبع ولتاژی PWM تحمیل می‌شود را مورد ارزیابی قرار داده‌اند. مقادیر از آن‌هایی که به درجه عدم توازن در سیستم سه‌فاز منتشر شده توسط Alger  و دیگران طی سه ربع از قرن اخیر، مربوط می‌شوند تجاوز کرده‌اند...