巧用短路偵察器查找電動(dòng)機(jī)繞組短路故障

關(guān)學(xué)琴

技工學(xué)校電機(jī)與變壓器課程中“三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障及處理方法”的教學(xué)內(nèi)容原理深?yuàn)W，分析冗長(zhǎng)，再加上技校生理論基礎(chǔ)薄弱，判斷分析能力差，因此學(xué)生學(xué)習(xí)興趣普遍不高，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。筆者在多年的教學(xué)實(shí)踐中研究發(fā)現(xiàn)：技校生雖然理論基礎(chǔ)差，但有較強(qiáng)的好奇心和求知欲，尤其是實(shí)際動(dòng)手能力較強(qiáng)。筆者因勢(shì)利導(dǎo)，自制了一個(gè)短路偵察器，利用短路偵察器查找電動(dòng)機(jī)繞組短路故障，收到了較好效果。

一、短路偵查器的制作方法

利用廢棄的單相變壓器或吊扇調(diào)速器等鐵芯，將其裁切成“Π”或“Η”的形狀。以“Η”形狀為最好，它既可以做定子繞組短路偵察器，也可以做繞行式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組斷路偵察器，還可以做籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子斷條偵察器?！唉А毙凸桎撈囊欢俗龀赏钩龅幕⌒?，另一端做成凹進(jìn)的弧形；圓弧半徑分別為被測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子的圓弧半徑，窗口寬度大約與槽口寬度相當(dāng)。然后將硅鋼片疊成所需厚度后壓緊。再用厚1mm的鋼板做4塊如“D”形狀的護(hù)線板，把此4塊護(hù)線板與壓緊的硅鋼片用鉚釘鉚在一起，供保護(hù)線圈之用。在一塊護(hù)線板上鉆兩個(gè)出線用的小孔，供穿線圈的兩個(gè)引線頭用。在鐵心中間用絕緣紙板做好線框，將導(dǎo)線繞在絕緣紙框內(nèi)，并把繞線從護(hù)線板上的小孔中引出。最后做浸漆干燥處理。

線圈和鐵芯的參數(shù)，可以用下列五個(gè)公式進(jìn)行粗略計(jì)算：

一是鐵芯截面積的計(jì)算。

其中，S是短路偵察器的容量，單位為VA。用于1～50KW電動(dòng)機(jī)的S可取20～100VA，用于50～500KW電動(dòng)機(jī)的S可取10～1000VA。

二是勵(lì)磁線圈的匝數(shù)的計(jì)算。

其中，A是鐵芯截面積，單位為平方厘米。B是鐵芯磁通密度，一般可取1.3～1.4T。U是工作電壓，單位為伏。

三是勵(lì)磁線圈的電流的計(jì)算。

四是漆包線銅芯的直徑計(jì)算。

五是鐵芯窗口的寬和高的計(jì)算。

其中，h是窗口高度，單位為毫米。C是窗口寬度，單位為毫米。

二、短路偵查器的使用方法

準(zhǔn)備一臺(tái)有繞組短路故障的小容量三相異步電動(dòng)機(jī)加上一個(gè)交流電源和一個(gè)交流電流表與短路偵察器配合使用，采用演示教學(xué)的模式來講解。

如測(cè)定定子繞組匝間短路的故障時(shí)，通常將短路偵察器凸出端的兩鐵芯對(duì)準(zhǔn)被測(cè)繞組兩邊的槽間鐵芯，再將短路偵察器的線圈串接電流表后，接到交流電源上來查找。偵察器的勵(lì)磁繞組相當(dāng)于變壓器的原邊繞組，被測(cè)電動(dòng)機(jī)線圈相當(dāng)于變壓器的副邊繞組。測(cè)試時(shí)，偵察器鐵心開口處對(duì)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)槽口，將偵察器沿著各個(gè)槽口移動(dòng)，當(dāng)檢查到有短路繞組的槽口時(shí)，偵察器的勵(lì)磁電流增大。因此，在用偵察器檢查時(shí)，使電流表讀數(shù)增大的槽口內(nèi)必有線圈匝間短路。繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的匝間短路故障的查找方法與定子繞組匝間短路的故障查找方法一樣，只是利用偵察器的另一端。

測(cè)定籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障時(shí)，短路偵察器的使用方法與繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的匝間短路故障查找方法一樣。但其工作原理卻相當(dāng)于變壓器工作在副邊開路狀態(tài)，即當(dāng)偵察器對(duì)準(zhǔn)斷條所在槽口時(shí)，電流表的示數(shù)由較大突然變得很小。這樣就順利地找到了轉(zhuǎn)子的斷條。

在演示教學(xué)中注意以下三個(gè)問題，以免造成測(cè)定錯(cuò)誤。

第一，如果電動(dòng)機(jī)繞組接成△，則要將△拆開，不能閉合。若△未曾拆開，線圈閉合，則偵察器在各槽口移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)都較大。因此失去判斷標(biāo)準(zhǔn)。

第二，繞組是多路并聯(lián)時(shí)，要拆開并聯(lián)支路。原因同上。

第三，如果是雙層繞組，被測(cè)槽中有兩個(gè)線圈，它們分別隔一個(gè)線圈節(jié)距跨于左右兩邊，若電流表上讀數(shù)增大，要用一把薄鋼片在左右兩邊對(duì)應(yīng)的槽上都試一下（短路線圈所在槽會(huì)吸住薄鋼片），以確定槽中兩個(gè)線圈具體是哪一個(gè)線圈存在匝間短路。

在整個(gè)演示操作中，學(xué)生可以實(shí)時(shí)觀察到電流表示數(shù)的變化，自己動(dòng)手找到故障點(diǎn)，成就感油然而生。此時(shí)教師及時(shí)和學(xué)生一起討論繞組斷路、接地等故障的檢查方法，學(xué)習(xí)趣味在潛移默化中自然生成，而且長(zhǎng)久保持。同時(shí)，在給學(xué)生講解短路偵察器的工作原理時(shí)，也是對(duì)單相變壓器的工作原理知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)。短路偵察器使知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，達(dá)到了直觀、生動(dòng)、全面、牢固的教學(xué)效果，不失為一個(gè)開拓性的教學(xué)方法。

（作者單位：河南省南陽市高級(jí)技工學(xué)校）