电机绕组匝间测试原理及结果判断

电机绕组匝间测试原理及结果判断

作者：王海峰

来源：《世界家苑·学术》2017年第11期

摘 要：本文对针对实际工作中使用的的电机绕组匝间绝缘测试设备使用相关问题，进行一些具体问题分析和一些结果判断经验的介绍。 关键词：电机试验；匝间绝缘；震荡波形；分析判断 1 引言

电器修造作业区作为公司修制电机的关键部门，不论是大修电机，还是小修电机，绕组绝缘检测试验是修制质量体系可靠运行的关键，电机在运行过程中，由于温升、机械负荷、电磁场及周围媒介的作用，其电气性能势必会出现劣化，对于送修的解体检查或小修电机必须通过匝间绝缘耐压试验，配合其他相关试验数据，确定其是否需要重新绕制线圈修理，避免出现在线烧毁的事故发生，对于大修电机，匝间绝缘耐压试验，可检测出绕线、嵌线、接线、浸漆、装配过程中的绕组漆膜损伤现象，使修制质量得到有效保障，所以匝间绝缘耐压测试是一个重要试验手段，试验结果分析也是正确判断故障的关键技术，如何正确的通过试验数据指导工作人员采取准确的修制方法，更是显得至关重要。 2 电机绕组匝间绝缘测试原理 2.1 匝间绝缘测试机理

匝间绝缘测试机理为用一个高压窄脉冲加于被测绕组两端，此脉冲能量在绕组与匹配电容之间产生一个并联自激振荡，由于绕组直流电阻的存在，此谐振为一衰减波并较快趋近于零，分析被测绕组振荡波形与标准绕组振荡波形之差异，即可判断被测绕组的优劣，判断其是否存在匝间短路或匝间绝缘不良问题。 2.2 早期匝间绝缘测试方法（观察法）

早期的匝间绝缘测试方法是将两套绕组作为试品，其中一套作为标准绕组，另一套作为被试绕组，将试验电源和电容及两套绕组产生的两振荡波加于双线示波器上，由试验人员通过人工观察两波形幅值和频率的差异，并根据经验判断被试绕组的合格与否，接着用这套被试绕组作为标准绕组，试验其他绕组，以此类推。

该试验方法最大的缺点就是由于作为基准的标准绕组，其选择的随机性和随意性很大，试验过程数据没有量化指标考核，完全依靠试验人员主观判断，通过肉眼和经验进行判断被试绕

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组的绝缘是否正常，称为人工“观察法”。由于经验的多少和理解的差异，使得同样的试验，不同的试验人员结果可能大相径庭，引起修制人员和试验人员的分歧，不利于修制质量的定性分析。

2.3 固化匝间耐压试验方法（计算法）

随着试验系统的更新换代，大量的试验项目已由计算机系统进行操作和计算，匝间绝缘测试方法也大有改进，通过对系统元件和线路的分析，搞清了它是采用一个高速A/D系统，利用的还是上述的测试机理，只是将被试电机定、转子三相绕组的脉冲电压冲击的衰减自激振荡波模拟信号进行了数字化处理，然后由计算机对电机三相绕组波形数据进行分析比较和计算，并由计算机对各参量的变化进行记录，计算每相曲线与横轴（时间轴）所包面积差或差的面积大小，形成综合偏差值，通过对电机三相绕组综合偏差的考量，判定被试电机绕组绝缘是否正常，也称作“计算法”。

3 电机绕组匝间绝缘测试结果判断 3.1 匝间绝缘测试合格结果现象分析

在进行电机定、转子匝间绝缘耐压试验时，采用的是三绕组对比计算法，是以选定的任意一相绕组的振荡波作为基准波形，再与其他两相绕组的振荡波进行比对，若被试品绕组匝间绝缘正常，屏幕上将显示3条完全重合的曲线，但由于电机三相绕组的直流电阻、电感量、磁路参数（包括铁芯的尺寸和各个方向上的导磁性能、槽之间距离的一致性、绕组端部的形状以及与附近机座之间的距离等等）、电容量等数据，无论是在制造工艺上，还是在修制过程中，都无法保证完全相同，做到完全重合客观上将是不可能的，所以在实际操作中屏幕上显示的是“无较大差异”或者说“基本重合”的3条曲线。并由试验系统计算出波形总面积、波形面积差、频率差、相位差等数据，得出综合偏差值与系统内部设置的允许偏差进行比对，在允许范围内则得出结论为匝间耐压合格，因为试验结论是由各项数据综合考量比对后得出的，无法用具体数据记录，所以在试验报告中符合要求则记录合格结论。

在试验过程中，电机定子与电机转子及不同型号的电机其显示的振荡波形也都不尽相同，有的衰减周期长，有的周期短，有的衰减频率慢，有的频率快。形成的原因还需要我们在今后继续分析研究（波形差异性）。

3.2 匝间绝缘测试不合格结果现象分析及原因判断

匝间绝缘耐压试验结果三相波形不完全重合（严格讲是未达到“基本重合”），则试验系统将给出参考性结论为“检查接线”或“某相匝间不合格”，这时就需要具体问题，具体分析了，现结合试验系统投入运行以来，积累的一定经验及处理方法进行一些介绍。

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当试验结论为“检查接线”时，屏幕上显示的曲线为两相曲线基本重合，另一相曲线有小量差异，可能是由下述原因造成的：

1）差异相绕组与仪器之间连线接触不良，使相关线路直流电阻增大。

2）差异相绕组连线焊接不好，接触电阻较大，多出现在大修电机修制过程中，所以在匝间绝缘耐压试验前，先检测直流电阻可避免此类情况发生。

3）系统试验仪器未调整好，造成曲线不重合，重新试验后结果将正常。

当试验结论为“检查接线”时，屏幕上显示的曲线为两相曲线基本重合，另一相为直线， 原因是直线相绕组断路或仪器与绕组的引线断开或仪器一路无输出电压造成的。 当试验结论为“某相匝间不合格”时，屏幕上显示的曲线两相曲线基本重合，三条曲线都很平稳，但其中一条差异较大，其原因就是差异相绕组存在匝间短路故障。

当试验结论为“某相匝间不合格”时，屏幕上显示的曲线两相曲线基本重合，另一条杂乱无章，其原因是出现杂乱波形的绕组内部存在似接非接的匝间短路，如发生在绕组端部，在试验过程中可能看到蓝色的火花，并能听到放电声。 4 结束语

作为电机试验中的关键试验项目，匝间绝缘耐压试验属于比对试验，由不同厂家生产或不同规格的测试仪器，对同一种故障反应也会有所不同，不同的接线也会出现不同，所以很难有一个通用的判定标准，只有通过试验人员长期试验总结经验，得出科学合理的判定标准，此文只是对试验系统投运以来，对一些原理和现象的分析和汇总，还存在有待于完善的地方，在今后的试验工作中还需继续整理和分析。 参考文献

[1] 栾金海.高压绕组匝间绝缘的可靠性问题[J].治金动力，19973，（2）：46～48. [2] 冯雍明.电机的工业试验[M].北京：机械工业出版社，1990.

基金项目：科研项目：2017年度甘肃省高等学校科研项目《开放式互融式“现代学徒制”校企联合人才培养模式的实践与研究》，项目编号：2017A-282。 （作者单位：甘肃钢铁职业技术学院）