張明

【摘 要】隨著國(guó)內(nèi)電機(jī)業(yè)的發(fā)展，國(guó)家相關(guān)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)于電機(jī)生產(chǎn)和檢測(cè)中，匝間絕緣測(cè)試項(xiàng)目越來(lái)越重視。這是因?yàn)檎_使用電機(jī)匝間絕緣測(cè)試項(xiàng)目不僅可以保證電路的穩(wěn)定和可靠，而且操作簡(jiǎn)單，不需要預(yù)熱，因此，電機(jī)的使用壽命更長(zhǎng)。為了能夠準(zhǔn)確使用電機(jī)檢測(cè)匝間絕緣測(cè)試項(xiàng)目，本文分別從對(duì)匝間絕緣項(xiàng)目測(cè)試的概述、匝間絕緣檢測(cè)機(jī)理、各檢測(cè)參數(shù)的確定等三方面進(jìn)行論述，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電機(jī)檢測(cè)；匝間絕緣檢測(cè)；項(xiàng)目測(cè)試

0.前言

80年代初，我國(guó)關(guān)于電機(jī)雜件檢測(cè)項(xiàng)目就有涉及，但是由于受到國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件和生產(chǎn)狀況的限制，其檢測(cè)方法的技術(shù)水平十分低。直到90年代中期以后，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技水平的提高，國(guó)內(nèi)的匝間絕緣測(cè)試技術(shù)水平才得到一定的提升，從而為電機(jī)的準(zhǔn)確使用提供保證，由此可見(jiàn)，正確使用電機(jī)檢測(cè)匝間絕緣測(cè)試項(xiàng)目對(duì)于電機(jī)業(yè)的發(fā)展以及電機(jī)的生產(chǎn)和檢測(cè)具有重要的意義。

1.對(duì)匝間絕緣項(xiàng)目測(cè)試的概述

80年代和90年代初，使用的匝間絕緣判斷方法還是傳統(tǒng)的目測(cè)波形差異測(cè)試法，這種方法主要是在雙線示波器上加標(biāo)準(zhǔn)繞組和被測(cè)繞組兩振蕩波，憑借肉眼進(jìn)行觀察，從而得出兩波形的幅值和頻率的差異，與此同時(shí)，工作人員根據(jù)長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)被測(cè)繞組的合格程度進(jìn)行判斷。可想而知，使用肉眼和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的判斷，由于每個(gè)人的判斷標(biāo)準(zhǔn)均是不同的，從而得出的結(jié)論具有一定的主觀隨意性，而且沒(méi)有量化指標(biāo)考核，往往會(huì)造成制造者和檢驗(yàn)人之間的分歧和矛盾。

但是到了90年代中期以后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，匝間絕緣測(cè)試方法已從傳統(tǒng)的目測(cè)改為計(jì)算機(jī)為手段進(jìn)行檢測(cè)和分析，這種方法主要是使用高速A/D系統(tǒng)繞組的脈沖電壓沖擊的衰減自激振蕩波模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，其中對(duì)波形數(shù)據(jù)的分析比較和計(jì)算，以及各參量變化的判斷均是由計(jì)算機(jī)自身完成的，由此可見(jiàn)，我國(guó)的匝間絕緣測(cè)試技術(shù)的發(fā)展水平已經(jīng)得到大幅度提高。

2.匝間絕緣檢測(cè)機(jī)理

所謂的匝間絕緣檢測(cè)機(jī)理主要指的是在被測(cè)繞組兩端加上一個(gè)高壓窄脈沖，此脈沖是根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)脈沖上升沿為1.2μs、0.5μs兩種，而且在繞組與匹配電容之間由于此脈沖能量的存在而產(chǎn)生一個(gè)并聯(lián)自激振蕩，經(jīng)過(guò)繞組直流電阻的干擾，此振蕩變?yōu)樗p波并較快趨近與零，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)繞組振蕩波形與被測(cè)繞組波形之間差異的對(duì)比與分析，不僅可以判斷被測(cè)繞組材料材質(zhì)的優(yōu)劣，而且對(duì)于匝間短路和匝間絕緣等問(wèn)題也能清晰可見(jiàn)。

其中，對(duì)于波形的判斷不是僅憑視覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)的，它需要參量進(jìn)行輔助，目前，在我國(guó)有很多形式的參量，如：利用被測(cè)繞組振蕩波與X軸的面積和標(biāo)準(zhǔn)繞組振蕩波與X軸的面積之差的百分?jǐn)?shù)法、兩個(gè)波的頻率差的百分?jǐn)?shù)法、電暈放電法、電橋不平衡法等，其中前兩種是我國(guó)目前使用較普遍的方法。

本文主要以國(guó)內(nèi)某公司的定子綜合測(cè)試臺(tái)中匝間絕緣項(xiàng)目測(cè)試為例對(duì)檢測(cè)機(jī)理與方法進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。

圖1 匝間絕緣測(cè)試電路

圖2 匝間沖擊振蕩波形

如圖1所示，R1和R2 分別為取樣電阻，L為繞組的電感，RL為繞組的直流電阻，C為測(cè)試臺(tái)匹配電容，雖然，R1+R2的電阻很大，超過(guò)10MΩ，但是對(duì)振蕩回路沒(méi)有影響，只有將一個(gè)高壓脈沖信號(hào)加在a-b端上，才會(huì)在回路內(nèi)產(chǎn)生衰減自激振蕩，振蕩的頻率可以根據(jù)計(jì)算公式算出。

圖2是典型的匝間沖擊震蕩波形，設(shè)ρ為特性阻抗，pFe為單位時(shí)間鐵損，T為一個(gè)振蕩周期時(shí)間。

設(shè)完這些參量后，我們可以分別得出：

公式一：回路等效阻抗 Z0=L/RLC= ρ2/RL

公式二：回路消耗功率 p0=U2/Z0+pFe=RLCU2/L+pFe=RLU2/ρ2+pFe

公式三：自激振蕩每一周期能量損耗： ΔW0=p0T+pFeT=RLU2T/ρ2+pFeT

由以上公式我們可以判斷出f和ΔW0的變化狀況主要受到兩個(gè)因素的影響，分別是L和 R。其中，f受到L的影響相對(duì)較大，ΔW0 受到RL 的影響相對(duì)較大，而且當(dāng)鐵損在某些場(chǎng)合發(fā)揮著主導(dǎo)作用時(shí)，就會(huì)對(duì)振蕩波產(chǎn)生影響，使其減少甚至消失。

如果被測(cè)繞組存在匝間短路現(xiàn)象，通過(guò)以上信息是可以輕松判斷出來(lái)的，這是因?yàn)楸粶y(cè)繞組短路匝數(shù)越多，產(chǎn)生的能耗就越大，dS亦越大，所以對(duì)于短路狀態(tài)也就可以輕松的判斷出來(lái)。

3.各檢測(cè)參數(shù)的確定

對(duì)于此項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目，有關(guān)人員在進(jìn)行研究時(shí)，需要選擇四個(gè)參數(shù)，分別是峰值電壓、閥值ds、閥值df和周期T。而且在選擇時(shí)要保證參數(shù)的準(zhǔn)確性，因?yàn)閰?shù)正確與否直接影響著檢測(cè)的效果，甚至對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量，乃至企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。接下來(lái)將以峰值電壓這個(gè)參數(shù)的選定為例進(jìn)行闡述。

峰值電壓的選定。

峰值電壓的選定主要考慮以下幾方面：制造工藝、電機(jī)浸漆絕緣性能、操作水平、漆包線的漆膜絕緣性能等。一般情況下，測(cè)試臺(tái)峰值電壓的范圍在500-3000V之間，并由數(shù)字式電壓表顯示出來(lái)。在選擇時(shí)可以在以下幾個(gè)選項(xiàng)中考慮：當(dāng)電機(jī)屬于E級(jí)或B級(jí)絕緣性能的，則可以選擇的電壓范圍是1000-1500V，最多不能超過(guò)1800V，處于這個(gè)范圍的有洗衣機(jī)的電機(jī)、空調(diào)電機(jī)等；當(dāng)電機(jī)屬于F級(jí)或H級(jí)絕緣性能的，則可以選擇的電壓范圍是1800-2500V，如果考慮選擇復(fù)合漆包線的電機(jī)，3000V峰值電壓也是一個(gè)很好的選擇，處于這個(gè)范圍的有空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)等。目前，在我國(guó)對(duì)于直流電機(jī)電樞的匝間測(cè)試尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，按照慣例可以選擇的電壓峰值為300-500V，其中高壓直流電機(jī)可以選擇的電壓范圍為1000-1800V。

除此之外，相關(guān)工作人員還需要了解的是繞組匝數(shù)也是影響峰值電壓的一個(gè)因素，當(dāng)繞組匝數(shù)多時(shí)，峰值電壓則需要選高一些；相反，峰值電壓則可以低一些。峰值電壓的實(shí)際值是由峰值保持電路和數(shù)顯表顯示的，它的特點(diǎn)就是只有在峰值脈沖發(fā)生的一瞬間才能顯示出來(lái)，這就需要操作者工作時(shí)要十分認(rèn)真，做到隨時(shí)觀察和注意。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電機(jī)匝間絕緣測(cè)試技術(shù)的使用，不僅可以保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且可以確保電路穩(wěn)定，使用起來(lái)可靠，操作簡(jiǎn)單，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，電機(jī)業(yè)應(yīng)該重視匝間絕緣測(cè)試項(xiàng)目，并充分發(fā)揮它的作用，促進(jìn)我國(guó)電機(jī)業(yè)的快速發(fā)展。

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