匝間耐壓試驗過程中的異常狀況分析

摘 要：在我國電機(jī)行業(yè)中，對于匝間耐壓試驗的重視程度越來越高。匝間耐壓試驗所采用的方法也是越來越多。但是目前最常用的試驗儀器是匝間耐壓試驗儀。試驗儀的試驗工作原理是通過脈沖的脈沖波形來對比以及檢測繞組的相關(guān)阻抗的對稱性以及其平衡情況。文章主要針對匝間耐壓的試驗過程中出現(xiàn)的一系列異常問題進(jìn)行系統(tǒng)的分析和論述，希望通過文章的闡述和分析能夠為我國的匝間耐壓試驗的發(fā)展和創(chuàng)新貢獻(xiàn)力量，同時也為我國的電機(jī)行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：匝間耐壓試驗；過程；異常狀況；分析；繞組；脈沖波形比較法

文章闡述的匝間耐壓試驗中的脈沖波形原理就是在一定的時間以及規(guī)定的峰值的脈沖電壓下，交替的對試驗用品以及參照用品進(jìn)行脈沖波的施加，在脈沖電壓的作用下，對比兩者之間的衰減波形出現(xiàn)的差異，通過差異來區(qū)分電機(jī)繞組的匝間的相應(yīng)絕緣故障。絕緣的差異程度直接反應(yīng)了線圈的絕緣故障嚴(yán)重程度。因此我們通常情況下要進(jìn)行匝間耐壓試驗來進(jìn)行絕緣故障的判斷。

現(xiàn)階段判斷電機(jī)繞組的絕緣強度的最有效的辦法以及最直接的辦法就是進(jìn)行電機(jī)的匝間耐壓試驗。由于電機(jī)在高壓脈沖波施加以前的時間或者是能量較小，我們會認(rèn)為這是一次無損檢測。在這個基礎(chǔ)上我們進(jìn)行的匝間耐壓試驗就成為了電機(jī)能夠進(jìn)行安全運行的最主要的判定方法。雖然現(xiàn)在的匝間耐壓試驗?zāi)軌蛴行У呐卸姍C(jī)的使用和運行性能，但是在這一過程中還是會出現(xiàn)很多的問題和故障，這些問題以及故障使得試驗的操作人員沒有辦法準(zhǔn)確的判定電機(jī)繞組是否存在匝間。因此文章從匝間耐壓試驗的基本原理入手進(jìn)行詳細(xì)的闡述，通過闡述來找出相應(yīng)的試驗問題，并且給予一定程度的分析解決。

1 電機(jī)繞組的匝間耐壓試驗的主要意義以及使用的基本原理

關(guān)于這一方面內(nèi)容的闡述以及分析，文章主要從兩個方面進(jìn)行論述。第一個方面是電機(jī)繞組的匝間耐壓試驗的主要意義。第二個方面是電機(jī)繞組的匝間耐壓試驗使用的基本原理。下面進(jìn)行詳細(xì)的論述和分析。

1.1 電機(jī)繞組的匝間耐壓試驗的主要意義

電機(jī)的繞組由于在設(shè)計過程中的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計不同以及使用的絕緣材料不同，絕緣等級也會相應(yīng)的發(fā)生變化。最主要的是由于使用的加工工藝差異導(dǎo)致的絕緣性能改變的問題更是常見。在電機(jī)繞組的繞線工藝以及嵌線工藝，端部整形工藝的實施過程中，一旦出現(xiàn)造作不當(dāng)，就會嚴(yán)重的影響電機(jī)繞組的絕緣性能，很可能造成絕緣損傷問題，這些問題就會造成電機(jī)繞組之間形成不同形式的匝間絕緣問題，對于電機(jī)繞組來講就形成了絕緣弱點。因此在進(jìn)行電機(jī)繞組絕緣性能監(jiān)測的過程中，匝間耐壓試驗是一種非常直接并且有效的判斷方式，能夠準(zhǔn)確的判斷電機(jī)繞組的絕緣等級。因此現(xiàn)階段電機(jī)繞組必須進(jìn)行相應(yīng)的匝間耐壓試驗來判斷絕緣強度。

1.2 電機(jī)繞組的匝間耐壓試驗使用的基本原理

在電機(jī)繞組的線圈出現(xiàn)直接固體的短路問題時就會在電機(jī)繞組間形成短路匝，這樣就會嚴(yán)重的改變電機(jī)線圈的電感以及線圈的電阻，在還存在一定絕緣的繞組匝間的絕緣薄弱點還沒有被電壓擊穿并且暴露前，電機(jī)繞組的電感以及電阻，電容在一定程度上沒有明顯變化。這一階段電機(jī)繞組出現(xiàn)的匝間故障沒有辦法察覺。只有當(dāng)試驗使用的電壓超出了絕緣薄弱點時，電機(jī)繞組的匝間會被擊穿，這一過程出現(xiàn)火花，同時還會出現(xiàn)放電聲音以及釋放臭氧，最主要的會改變電機(jī)繞組的相應(yīng)的電感以及電機(jī)的電阻，這種情況下會使電機(jī)繞組的衰減振蕩出現(xiàn)頻率改變的狀況，同時衰減速率也會發(fā)生相應(yīng)的改變。我國現(xiàn)階段使用的匝間耐壓試驗的試驗原理就是上述的內(nèi)容。采用的方式是脈沖波形比較的方式進(jìn)行電機(jī)繞組相應(yīng)的阻抗對稱以及阻抗平衡。在脈沖電壓的作用下，對比兩者之間的衰減波形出現(xiàn)的差異，通過差異來區(qū)分電機(jī)繞組的匝間的相應(yīng)絕緣故障。差異的對比就從一定的側(cè)面顯示出了電機(jī)繞組出現(xiàn)絕緣問題的嚴(yán)重程度。由于我們在進(jìn)行試驗的過程中使用的脈沖波時間較短，同時脈沖波釋放的能量較小，通常意義下，匝間耐壓試驗被看作是一種無損試驗。

2 在進(jìn)行電機(jī)繞組的匝間耐壓試驗的過程中出現(xiàn)的主要異常狀況

電機(jī)在進(jìn)行匝間耐壓試驗過程中，使用的匝間試驗儀器和試驗電機(jī)采用的連接方式如圖1所示。

（1）電機(jī)繞組在進(jìn)行半成品的匝間試驗過程中，示波器上顯示的兩個衰減波形完全重合，但是在電機(jī)繞組進(jìn)行漬漆之后的匝間耐壓試驗兩個衰減波形會出現(xiàn)細(xì)微的不重合現(xiàn)象。

電機(jī)繞組在進(jìn)行半成品的匝間耐壓試驗過程中，示波器顯示的衰減波形是兩條完全重合的曲線。我們認(rèn)為重合度為百分之百。如圖2所示。

這種狀況出現(xiàn)的原因有兩點。第一點是電機(jī)繞組自身就帶有很大的靜電，在進(jìn)行匝間耐壓試驗的過程中會釋放電量，導(dǎo)致了電機(jī)繞組的阻抗出現(xiàn)一定程度的變化，因此進(jìn)行試驗的前期，要對電機(jī)進(jìn)行充分的放電處理，避免類似的情況出現(xiàn)。第二點是電機(jī)在試驗的過程中三相繞組沒有完全短接好，導(dǎo)致了電機(jī)繞組出現(xiàn)阻抗變化的問題，出現(xiàn)衰減波出現(xiàn)不重合問題。這一問題我們可以通過打開繞組中的中性點來處理類似的問題。

（2）電機(jī)繞組在進(jìn)行匝間試驗的過程中，兩個衰減波形完全重合，但是會出現(xiàn)波形的細(xì)微抖動問題。

圖2所示的示波器上的兩衰減速波形重合，但波形抖動，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是匝間耐壓試驗儀的高壓接線端子與電機(jī)繞組的接線端子由于某些原因（如電機(jī)繞組接線端子上的漆皮沒有清理干凈）沒有聯(lián)接好，導(dǎo)致電機(jī)繞組接線端子放電，從而使用示波器上的兩衰減波形發(fā)生抖動。因此在做三相異步電動機(jī)繞組匝間試驗前一定要先檢查接線，從而避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）電機(jī)繞組在進(jìn)行匝間耐壓試驗過程中，出現(xiàn)波形細(xì)微不重合的問題。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因很簡單，只是由于匝間耐壓試驗儀所使用的電源諧波分量較大引起的。

因為通常匝間耐壓試驗儀采用脈沖電壓比較法原理，單相交流電源經(jīng)調(diào)壓器升壓經(jīng)硅整流后對脈沖電容充電，通過電源同步觸發(fā)閘流管工作，閘流管觸發(fā)脈沖是由50Hz電源通過整形、分頻脈沖形成、功率放大等幾個環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的250V以上的狹脈沖，在觸發(fā)引燃工作的同時，脈沖電路產(chǎn)生同步脈沖提供給脈沖示波器產(chǎn)生同步掃描，從而在示波器上交替出現(xiàn)被試電機(jī)繞組電壓波形軌跡。

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