1.3.8 베어링을 통한 방전

Passage of Electric Current Through the Bearing

 

 

전기 기계에 사용되는 베어링에서 베어링을 통해 전류가 흐를 가능성이 있다.  베어링을 통해 흐르는 전류는 기계설비의 표류 자계로부터 발생되거나 또는 그 기계설비의 어느 부분이 접지와 연결되어 베어링을 통해 전류가 통하도록 회로가 구성되어 있을 경우에도 발생될 가능성이 있다.

가죽, 종이, 옷감, 고무 등을 생산하는 생산공정이나 대전된 벨트로부터 방사되는 정전기에 의해서도 전류가 생성되는데, 이 전류는 축을 지나 베어링을 통과하여 접지에 이른다.  구름요소와 궤도간의 접촉면에서 전류가 끊어질 때 아크가 발생하여 국부적인 고온과 이로 인한 손상을 초래한다.  베어링의 전체적인 손상은 각 손상점의 크기와 수에 비례한다.

그림 3-59와 확대한 그림 3-60은 구형 롤러 베어링의 롤러와 궤도면의 전기 피팅이고, 그 피트는 궤도면과 롤러간의 통로에서 전류가 끊어질 때마다 생성된 것이다.

롤러를 들어낸 다음 베어링을 점검한 결과 이 롤러와 같은 정도밖에 손상을 입지 않았다.  사실 이 베어링을 재사용하여 몇 년동안 문제가 없었으므로 어느 정도의 전기 피팅에 의해서는 손상이 발생하지 않는다.

그림 3-59  비교적 큰 전류의 통과에 의한 구형 롤러 면의 피팅

 

전기적 피트 수가 많거나 오랫동안 베어링을 통해 전류가 흘렀을 경우 베어링에서 또다른 형태의 전기적 손상이 발생한다.  이 결과가 그림 3-61에서 3-65에 걸쳐있는 플러팅 현상으로, 이는 볼 베어링이나 롤러 베어링에서 발생할 수 있다.  플러트(Flutte)는 꽤 깊은 깊이까지 진전될 수 있으며 또한 운전중 진동과 소음을 유발시키고 나중에는 국부적 과응력에 의한 피로 현상도 유발시킨다.  플러트 형성 원인은 아직 명확히 설명되지 않지만 충격 혹은 진동의 초기 동조 현상과 전류 차단시와 관련이 있을 것으로 생각되고 있다.  플러트가 한 번 시작되면 영구적으로 계속될 것이다.

 각각의 전기적 표시, 피트, 플러팅 등은 실험실에서 베어링을 시험할 때에도 발생되었다.  교류 및 직류 모두 손상을 유발하는데, 전압보다 전류가 손상을 유발하는데 지배적이다.  베어링이 레디얼 하중하에 있을 때 내부이완이 클수록 동일 전류에서 전기적 손상이 더욱 크다.  스러스트를 받는 복열(Double Row) 베어링에서 반대쪽의 열이 손상을 받아도 스러스트를 받는 열은 거의 손상이 발생하지 않는다.

그림 3-60  비교적 큰 전류 통과에 의한 구형 외륜면의 전기 피팅

 

그림 3-61  확장 전류통로에 의해 구형 롤러 면에 발생한 플러팅

 

그림 3-62  확장 전류통로에 의해 원통 롤러 베어링내의 궤도면에 발생한 플러팅

 

그림 3-63  구형 롤러 베어링 외륜 궤도면에 발생한 플러팅

 

그림 3-64  구형 롤러 베어링 내륜 궤도면에 발생한 플러팅

그림 3-65  비교적 작은 전류와 진동의 확장통로에 의해 자동조심 볼베어링의 외륜 궤도면에 발생한 플러팅

 

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