張明

【摘 要】隨著國內(nèi)電機(jī)業(yè)的發(fā)展，國家相關(guān)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人對于電機(jī)生產(chǎn)和檢測中，匝間絕緣測試項目越來越重視。這是因為正確使用電機(jī)匝間絕緣測試項目不僅可以保證電路的穩(wěn)定和可靠，而且操作簡單，不需要預(yù)熱，因此，電機(jī)的使用壽命更長。為了能夠準(zhǔn)確使用電機(jī)檢測匝間絕緣測試項目，本文分別從對匝間絕緣項目測試的概述、匝間絕緣檢測機(jī)理、各檢測參數(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；匝間絕緣檢測；項目測試

0.前言

80年代初，我國關(guān)于電機(jī)雜件檢測項目就有涉及，但是由于受到國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件和生產(chǎn)狀況的限制，其檢測方法的技術(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，國內(nèi)的匝間絕緣測試技術(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，正確使用電機(jī)檢測匝間絕緣測試項目對于電機(jī)業(yè)的發(fā)展以及電機(jī)的生產(chǎn)和檢測具有重要的意義。

1.對匝間絕緣項目測試的概述

80年代和90年代初，使用的匝間絕緣判斷方法還是傳統(tǒng)的目測波形差異測試法，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，工作人員根據(jù)長期的工作經(jīng)驗對被測繞組的合格程度進(jìn)行判斷?？上攵褂萌庋酆徒?jīng)驗進(jìn)行相應(yīng)的判斷，由于每個人的判斷標(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，而且沒有量化指標(biāo)考核，往往會造成制造者和檢驗人之間的分歧和矛盾。

但是到了90年代中期以后，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，匝間絕緣測試方法已從傳統(tǒng)的目測改為計算機(jī)為手段進(jìn)行檢測和分析，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進(jìn)行數(shù)字化處理，其中對波形數(shù)據(jù)的分析比較和計算，以及各參量變化的判斷均是由計算機(jī)自身完成的，由此可見，我國的匝間絕緣測試技術(shù)的發(fā)展水平已經(jīng)得到大幅度提高。

2.匝間絕緣檢測機(jī)理

所謂的匝間絕緣檢測機(jī)理主要指的是在被測繞組兩端加上一個高壓窄脈沖，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)生一個并聯(lián)自激振蕩，經(jīng)過繞組直流電阻的干擾，此振蕩變?yōu)樗p波并較快趨近與零，通過對標(biāo)準(zhǔn)繞組振蕩波形與被測繞組波形之間差異的對比與分析，不僅可以判斷被測繞組材料材質(zhì)的優(yōu)劣，而且對于匝間短路和匝間絕緣等問題也能清晰可見。

其中，對于波形的判斷不是僅憑視覺和經(jīng)驗的，它需要參量進(jìn)行輔助，目前，在我國有很多形式的參量，如：利用被測繞組振蕩波與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，其中前兩種是我國目前使用較普遍的方法。

本文主要以國內(nèi)某公司的定子綜合測試臺中匝間絕緣項目測試為例對檢測機(jī)理與方法進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。

圖1 匝間絕緣測試電路

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為測試臺匹配電容，雖然，R1+R2的電阻很大，超過10MΩ，但是對振蕩回路沒有影響，只有將一個高壓脈沖信號加在a-b端上，才會在回路內(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為單位時間鐵損，T為一個振蕩周期時間。

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因素的影響，分別是L和 R。其中，f受到L的影響相對較大，ΔW0 受到RL 的影響相對較大，而且當(dāng)鐵損在某些場合發(fā)揮著主導(dǎo)作用時，就會對振蕩波產(chǎn)生影響，使其減少甚至消失。

如果被測繞組存在匝間短路現(xiàn)象，通過以上信息是可以輕松判斷出來的，這是因為被測繞組短路匝數(shù)越多，產(chǎn)生的能耗就越大，dS亦越大，所以對于短路狀態(tài)也就可以輕松的判斷出來。

3.各檢測參數(shù)的確定

對于此項測試項目，有關(guān)人員在進(jìn)行研究時，需要選擇四個參數(shù)，分別是峰值電壓、閥值ds、閥值df和周期T。而且在選擇時要保證參數(shù)的準(zhǔn)確性，因為參數(shù)正確與否直接影響著檢測的效果，甚至對產(chǎn)品質(zhì)量，乃至企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都會產(chǎn)生一定的影響。接下來將以峰值電壓這個參數(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，測試臺峰值電壓的范圍在500-3000V之間，并由數(shù)字式電壓表顯示出來。在選擇時可以在以下幾個選項中考慮：當(dāng)電機(jī)屬于E級或B級絕緣性能的，則可以選擇的電壓范圍是1000-1500V，最多不能超過1800V，處于這個范圍的有洗衣機(jī)的電機(jī)、空調(diào)電機(jī)等；當(dāng)電機(jī)屬于F級或H級絕緣性能的，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峰值電壓也是一個很好的選擇，處于這個范圍的有空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)等。目前，在我國對于直流電機(jī)電樞的匝間測試尚沒有統(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因素，當(dāng)繞組匝數(shù)多時，峰值電壓則需要選高一些；相反，峰值電壓則可以低一些。峰值電壓的實際值是由峰值保持電路和數(shù)顯表顯示的，它的特點就是只有在峰值脈沖發(fā)生的一瞬間才能顯示出來，這就需要操作者工作時要十分認(rèn)真，做到隨時觀察和注意。

4.結(jié)束語

綜上所述，電機(jī)匝間絕緣測試技術(shù)的使用，不僅可以保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且可以確保電路穩(wěn)定，使用起來可靠，操作簡單，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)該重視匝間絕緣測試項目，并充分發(fā)揮它的作用，促進(jìn)我國電機(jī)業(yè)的快速發(fā)展。

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