三相異步電動(dòng)機(jī)絕緣性能檢測(cè)方法探討

葛睿

摘 ?要：三相異步電動(dòng)機(jī)是一種非常常見的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，它具有非常簡單的結(jié)構(gòu)，而且價(jià)格比較合理，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用起來非常方便，而且維修比較方便，運(yùn)行可靠?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，從剛開始發(fā)展至今，三相異步電動(dòng)機(jī)得到了非常廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為工業(yè)上應(yīng)用最多的電機(jī)類型。近幾年，隨著汽車產(chǎn)業(yè)朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，越來越多的電動(dòng)汽車出現(xiàn)在我們的生活中，表現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。電動(dòng)汽車的供電來自電源，電動(dòng)機(jī)將電源提供的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)車輪行駛，三相異步電動(dòng)機(jī)由于其優(yōu)良的特性，在電動(dòng)汽車的使用上發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。本文重點(diǎn)闡述了三相異步電機(jī)絕緣電阻試驗(yàn)和工頻耐電壓試驗(yàn)的基本原理和試驗(yàn)?zāi)康?，并討論了?shí)際試驗(yàn)過程中應(yīng)注意的一些問題。

關(guān)鍵詞：絕緣電阻;耐壓試驗(yàn);電機(jī)試驗(yàn)

1 引言

三相異步電動(dòng)機(jī)的絕緣包括對(duì)地絕緣、相間絕緣和匝間絕緣。其中，對(duì)地絕緣指三相繞組對(duì)定子鐵芯和機(jī)殼及端蓋之間的絕緣;相間絕緣指三相繞組之間的絕緣;匝間絕緣指繞組線圈各匝之間的絕緣。絕緣性能的優(yōu)劣是衡量電機(jī)安全性能的重要指標(biāo)之一。無論是新造還是返修電機(jī)試驗(yàn)，絕緣檢測(cè)都必不可少，常見的絕緣性能試驗(yàn)項(xiàng)目有絕緣電阻試驗(yàn)和耐電壓試驗(yàn)。在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)人員雖然對(duì)試驗(yàn)操作掌握很熟悉，但是對(duì)基本原理不甚了解，因此對(duì)這兩種檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比分析，以加深對(duì)這兩種絕緣檢測(cè)方法的認(rèn)識(shí)。

2三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)主要是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成的。其中，定子主要有定子鐵心、定子三相繞組和機(jī)座構(gòu)成，是三相異步電動(dòng)機(jī)固定不動(dòng)的部分;轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子三相繞組和轉(zhuǎn)軸幾個(gè)部分，轉(zhuǎn)子是三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的部分。當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組中，通入三相對(duì)稱的交流電的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場會(huì)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以及感應(yīng)電流，這也就是“電生磁”和“磁生電”的過程。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體已經(jīng)產(chǎn)生了電流，因而會(huì)在磁場中受到電磁力的作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，也就是從三相異步電動(dòng)機(jī)通入三相電，轉(zhuǎn)子開始進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，一直到轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速這一工作過程。對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)有幾點(diǎn)要求：①盡可能大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。②一定啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩下，盡可能小的啟動(dòng)電流。③操作方便。通常三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式最常見的有直接啟動(dòng)和降壓啟動(dòng)，下文將不同啟動(dòng)方式的特點(diǎn)進(jìn)行分析。

3 絕緣電阻試驗(yàn)

絕緣電阻反映繞組抵抗直流電流的電氣絕緣能力，它是一種非破壞性試驗(yàn)。原理是從施加電壓起的某一特定時(shí)刻，所施加負(fù)極性直流高壓除以電機(jī)絕緣的直流電流的商。目的是為了確定絕緣系統(tǒng)是否適合于投入運(yùn)行或進(jìn)行耐電壓試驗(yàn)。

絕緣電阻測(cè)量必須根據(jù)繞組額定電壓和絕緣的基本狀況選擇合適的直流試驗(yàn)電壓。通常是在500V-10000V負(fù)極性的恒定直流電壓下進(jìn)行的，三相異步電機(jī)絕緣電阻試驗(yàn)電壓指導(dǎo)準(zhǔn)則下表[1]。絕緣電阻的讀數(shù)通常在試驗(yàn)電壓施加1min后讀取。

絕緣電阻的影響因素通常有：①繞組表面狀況及是否受潮。繞組表面被嚴(yán)重污染或者存在潮氣都可能會(huì)導(dǎo)致絕緣電阻降低。②繞組的溫度。對(duì)于給定電機(jī)在任意給定的時(shí)間點(diǎn)的絕緣電阻，隨繞組溫度呈指數(shù)規(guī)律相反變化。③試驗(yàn)電壓的幅值。試驗(yàn)電壓的升高可能會(huì)導(dǎo)致絕緣電阻值稍有降低，但對(duì)于狀態(tài)良好干燥的絕緣，在直至額定電壓峰值的任何試驗(yàn)電壓下所獲得的絕緣電阻都應(yīng)該是相同的。④剩余電荷。剩余電荷存在于絕緣中會(huì)使測(cè)量產(chǎn)生誤差，因此測(cè)量之前，必須對(duì)繞組進(jìn)行徹底放電[2]。

在測(cè)量完畢后，應(yīng)將繞組對(duì)地放電，這對(duì)安全和后續(xù)試驗(yàn)的準(zhǔn)確是非常重要的，放電時(shí)間至少應(yīng)為施加電壓時(shí)間的4倍。

4 工頻耐電壓試驗(yàn)

工頻交流耐壓試驗(yàn)又稱絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)， 它是考核絕緣材料耐受高壓交變電場的能力。原理是對(duì)電機(jī)施加高出它的額定工作電壓一定值的工頻試驗(yàn)電壓，并持續(xù)一定時(shí)間（一般為1 min），觀察絕緣是否擊穿或其他異常情況。

交流耐壓試驗(yàn)的電源一般規(guī)定為50Hz的正弦波電壓。因?yàn)樵谠囼?yàn)的交變電場中， 介質(zhì)因反復(fù)極化而發(fā)熱， 頻率越高， 發(fā)熱越厲害，材料越容易造成熱擊穿， 所以嚴(yán)格規(guī)定試驗(yàn)電源的頻率為50Hz。而規(guī)定試驗(yàn)電源必須是正弦波， 則是對(duì)它的峰值電壓進(jìn)行限制。因正弦波峰值電壓與有效值之間的關(guān)系是倍關(guān)系。如果試驗(yàn)電壓波形不是正弦波， 試驗(yàn)電壓有效值讀數(shù)很低， 峰值電壓卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于倍， 會(huì)對(duì)絕緣材料造成重大損壞[3]。

交流耐壓試驗(yàn)是一種破壞性試驗(yàn)。試驗(yàn)前應(yīng)首先對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行非破壞性試驗(yàn)，包括絕緣電阻測(cè)量等，在非破壞性試驗(yàn)合格后方能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。同一電機(jī)如果重復(fù)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或?qū)τ诜敌薜碾姍C(jī)，應(yīng)適當(dāng)降低試驗(yàn)電壓。

在耐壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意逐漸升高或降低試驗(yàn)電壓，而不要突通突斷高壓，否則會(huì)產(chǎn)生沖擊過電壓， 易對(duì)絕緣造成擊穿。

5 結(jié)語

通過以上分析，我們知道絕緣電阻試驗(yàn)和工頻耐壓試驗(yàn)雖都是考核電機(jī)絕緣性能， 但試驗(yàn)原理是不同的。絕緣電阻測(cè)量是用不會(huì)損傷絕緣的辦法測(cè)量絕緣的各種特性以判斷絕緣的缺陷，而工頻耐壓試驗(yàn)是用具有一定破壞性的方法來暴露絕緣的缺陷的。電機(jī)繞組的對(duì)地絕緣和相間絕緣通過測(cè)量電機(jī)對(duì)地和各相之間的絕緣電阻和工頻耐壓試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)，匝間絕緣通過繞組匝間實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢查確認(rèn)。對(duì)絕緣存在故障的繞組或加強(qiáng)絕緣應(yīng)進(jìn)行徹底修理，確認(rèn)無法修復(fù)的繞組或引接線應(yīng)進(jìn)行更換，確保電機(jī)絕緣良好，避免引起不可修復(fù)的電氣絕緣故障。

參考文獻(xiàn)

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