电机故障诊断常见误区的剖析.pdf

设计 试验 研究 电机故障诊断常见误区的剖析 中国北车集团永济新时速电机公司修配公司 王 鑫 摘要 把电机故障诊断中一些常见问题进行汇总 从理论和试验结果两个方面进行深入剖析 并给出明确答案 希望对广大技术人员分析和判断电机故障有所帮助 关键词 极化指数匝短短路环接地 0前言 在电机修理和新造过程中 我们会遇到很多问 题 也有很多常规的解决办法 这些办法究竟对不 对 是不是存在一些误区 本文结合实践 对此进 行分析 以供大家参考 不对之处 请多批评指正 1常见问题剖析 1 1绝缘电阻低 分段查找故障点的本质是什么 整机绝缘电阻实质上是电机各部分绝缘电阻并 联后的总电阻 所以整机绝缘电阻小于各部分绝缘电 阻 例如 3K主发电机转子的绝缘电阻测试 引线引线 a 原理图 b 等效电路 图1绝缘电阻测试 如图1所示 18个磁极串联 兆欧表一端接磁 极线圈引线 另一端接转子磁轭 手摇兆欧表发出直 流电 电流从引线进入 分别就经过18个磁极线圈 导线及绝缘 流入磁轭 最后回到兆欧表 等效电路 如图1 b 所示 R Ri 所以测出的总绝缘电阻小于 任何一个磁极线圈的绝缘电阻 故查找故障点需要 分段查找 这样的例子太多了 就不列举了 知道 了这些原理 你就明白 整机绝缘电阻比电机任何一 个部件绝缘电阻都要小 整机绝缘电阻低只能说明 电机至少有一个部件绝缘电阻是低的 把那个部件 找出来 消除故障 整机绝缘电阻就上去了 1 2 电机绝缘电阻达到1 000M就没问题吗 不对 单纯依靠绝缘电阻绝对值的大小 对绕 组绝缘作出判断 其灵敏度 有效性比较低 应增加 用F1550B绝缘测试仪测极化指数和吸收比 检测 绝缘电阻随时问变化快慢的两个重要指标 如果都 在标准范围内 我们才确认绝缘没问题 因为在测 绝缘电阻的时候 绝缘电阻应随时问的增长而迅速 增大 电机绝缘状态好 绝缘电阻随时问增加很快 刚开始数秒是几Gfl 1GQ一1 000MfD 10分钟后 能达到3ooGfl以上 绝缘状态不好 绝缘电阻随时 问增加很慢 甚至还在下降 刚开始是2Gfl 十分 钟后变成1Gfl 这样的绝缘你用1 oooV兆欧表测 没问题 都是满量程 但实际上绝缘是有缺陷的 举 一个应用的例子 动车电机YJ92A在修配公司进行 三级修和四级修 电机一进厂未拆解 我们立即对定 子绕组进行了极化指数PI测试 结果PI在5 7 6 8 合格标准 新造电机 PI 1 5 检修电机 PI 1 2 lJ 10分钟后绝缘电阻l 233Gf1 1 896GQ 可 见YJ92A电机的绝缘设计 可靠性是非常好的 如 果没有这些指标 你是无法知道YJ92A的绝缘和普 通电机绝缘的区别 也无法知道它的可靠性到底能 够达到什么程度 1 3工频耐压通过就可以不测绝缘电阻了吗 不可以 因为电机绝缘电阻100Mt l 数值也是非 常大的 相当于lOaQ 完全能通过几千伏的工频耐压 但我们认为绝缘电阻100Mfl可靠性是比较低的 所 以测绝缘电阻 工频耐压两者缺一不可 而且是先测绝 缘电阻 初步确认绝缘良好再打工频耐压 例如 一台 电机绕组因吸潮绝缘电阻低 如果直接打工频耐压 容 16 矿用汽车 2011年第4期 设计 试验 研究 易将绝缘打穿 原本只需将绕组烘潮真空压浸即可 现 在要更换部分绕组 无形中将故障扩大化 1 4电机吸潮造成绝缘电阻低烘一下就行了吗 不行 必须将电机烘干 再真空压力浸漆 这样绝 缘电阻稳定 不会再变化 仅烘干不浸漆 绝缘电阻还 会随空气湿度反复降低 因为电机吸潮说明绝缘结构 中存在由于有机物挥发所形成的许多微观的针孔和裂 纹 水分子容易进入这些毛细孑L和裂纹中 造成绝缘电 阻低 仅烘干 毛细孔仍存在 水分子还会进入 经过 真空压浸 绝缘一体化 绝缘漆填满绝缘毛细孔和裂 纹 水分子不会进入 绝缘电阻才会稳定 例如 我们 在修理一台港口直流电动机时 发现定子一个负极绝 缘电阻低 在水蒸气较大的清洗工地 单独对该负极进 行烘潮 上午刚冷却至室温后 检测绝缘电阻达到 5001VI 以上 下午绝缘电阻就变为5Mfl 然后对该负 极进行真空压力浸漆两遍 仍放在清洗工地 绝缘电阻 恢复到5001rift 并且很稳定 不随时问变化 1 5直流泄流的本质是什么标准是什么 当给绕组施加直流电压时 绕组电阻是绝缘电 阻 通过的绕组电流是泄露电流 它等于施加的直流 电压除以绕组绝缘电阻 从1 2可知 绝缘电阻随 时间的增长越来越大 绕组施加直流电压不变 相应 的 泄流电流随时问的增长越来越小 两者负相关 这一点是经过F1550B绝缘测试仪实践验证的 知 道了这一点 你就明白 当发现一台电机绝缘电阻低 时 你就不用去测泄露电流了 它肯定是高的 反之 当你发现电机泄露电流很小的时候 你也不用测绝 缘电阻了 它肯定也是高的 不同的电机 直流泄流耐压的标准也不一样 直 流泄流耐压的标准是工频耐压的1 7倍 L 6为什么工频耐压对绝缘是有破坏性的 直流 泄流却是无损的 绝缘在电路上相当于一个电容 当给绝缘施加 工频电压时 内部就会有比较大的交流电流产生 这 个交流电流会在绝缘内部产生损耗 对绝缘有损伤 而当给绝缘施加直流电压时 由于绝缘相当于电容 不通直流电流 所以绝缘内部只有很小的直流泄露 电流 对绝缘几乎没有损伤 1 7绕组匝短的物理过程是怎样的 在电机匝短故障中 我们经常看到 绕组匝短部 位发黑甚至烧损 而同一串联回路的其他部位却完 好 对此人们有两种解释 一种是认为匝短电流过大 导致烧损 既然如此 那么同一串联回路的其他部 位电流一样大 为什么却完好而没有烧损呢 另一 种认为匝短部位粘连造成接触电阻过大导致烧损 如果这样 整个回路电压不变 匝短部位电阻过大 回路电流就会很小 Q I Rt 匝短部位怎么会有很 大的热量产生呢 显然 这两种解释都不能自圆其 说 不能深人解释这一现象 下面就以图2一个等效电路为例 具体分析绕 组匝短的物理过程 十 E a 匝短前 b 匝短后 图2匝短等效电路图 a X b一 如图2 a 所示 每相绕组匝短前为正常状态 共有 匝 1 式中 Je 绕组的电流 U 绕组两端的外施电压 E 绕组产生的反电势 Z 绕组的阻抗 从电机功率转换可知 外施U产生输入功率 反电势E主要产生输出功率 中型感应电动机的效 率一般在0 80 0 92 E一 0 80 0 92 U 1 Ie一 U 一 E 一 二 一 o 08 o 2o 2 如图2 b 所示 绕组在a b问发生匝间短路 被短路的匝数为 每相绕组共有 匝 相对于 CO是个很小的数 可以认为匝短后每极磁通并不变 化 也就是说气隙磁密不变 这样匝短后绕组外 施电压u 反电势为E 阻抗z 绕组电流JP不变 2010年第4期 矿用汽车 17