如何甄别并处理匝间故障?

发布时间:2021-07-05

电动机的故障一般可分为电气故障和机械故障两种,其中绕组匝间故障是电动机本身的一种较为常见的电气故障。

 

今天,我们一起来看下“匝间故障”相关的内容,以及如何甄别匝间故障。

 

一、何为“匝间故障”?

 

开头已经提到,匝间故障其实是一种较为常见的电气故障。同一个绕组是由很多线圈围绕而成,如果绝缘不好,叠加在一起的线圈之间就会发生短路,相当于一部分线圈直接“被短路”而无法起到相应的作用。匝间短路后,电机的绕组磁场就会不对称,而且剩余线圈的电流比以前增大,电机运行中会有振动增加,电流增大,出力相对减小的问题。

 

在电机运行过程,无论是试验运行还是实际运行,如果出现匝间故障,最为直接的现象是电流出现不平衡、有焦糊味、电机有沉闷的声音,同时会有明显的振动问题,严重时会发生冒烟、放炮的情况。

 

二、为何会出现匝间故障?

 

第一,电动机绕组的匝间接触面积与绕组的匝长基本相同。匝间绝缘往往是电磁本身的绝缘或很薄的附加匝间绝缘,如薄膜或云母垫条等。匝间绝缘的介电强度远不如对地绝缘。另外,匝间绝缘在绕线、嵌线、辣形、复形、烘压等工序中都可能收到损害。

 

第二,电动机在运行中绕组绝缘承受工频电压、瞬时过电压、操作过电压和雷电过电压。这些电压同时作用于对地绝缘和匝间绝缘上。

 

额定匝间工频电压只有几十伏,对匝间绝缘损伤较小。其实,损伤匝间绝缘的主要因素是各种过电压——一种非周期性的瞬间电压,也成为了冲击过电压,其峰值可高达额定电压的数十倍,前波时间可短至0.1us。在幅值升降的同时以一定速度进入到电机绕组。如果在前波时间内波前部分全部进入线圈第一匝内,匝间绝缘承受到峰值电压;如果进入低1~2匝内,承受的电压则减少一般。

 

一般认为,在高压电中,由于导线排列整齐,冲击波的幅值均匀分布在绕组的第一只线圈各匝之间,匝间绝缘承受的冲击电压为幅值除以第一只线圈的匝数。这在散嵌绕组中,具有随机性。从第二只线圈开始,分布电容衰减的作用使幅值下降。

 

因此,匝间绝缘是电机绝缘结构中的包若环节。现场运行实践也证明,匝间绝缘故障率最高。

 

第三,匝间故障的短路匝在电动机内部,在交变磁场作用下,产生感应电动势,短路匝自成回路,感应电动势就在这个电阻很小的闭合回路中产生很大的电流。

 

该电流高达额定电流的若干倍,使得短路匝的温度比其他匝要高。时间长了,绝缘材料便会老化、焦脆脱落。将从匝间绝缘损坏开始,最终可能导致相间或对地绝缘的击穿,最终烧坏电动机。

 

 

因此,想要延长的电动机的运行寿命,就要提高匝间绝缘的优良强度和工艺性能。

 

三、故障原因分析

 

1、匝间故障之土方法判断

 

首先,提供3种匝间故障判断的土办法,操作较为简便。

 

(1)测电感

 

用电感表或万用表电感档测量,如电感值较正常的线圈小很多,则有匝间短路。

 

(2) 测电流

 

在被测线圈串一只交流电流表或万用表交流电流档,接入额定交流电压,如电流较正常的线圈大很多,则有匝间短路。

 

(3)串负载

 

在被测线圈串一只功率大小适当的白炽灯,接入市电(要注意安全),灯泡如较正常的线圈亮很多则有匝间短路。

 

2、匝间故障之仪器判断

 

除了土方法之外,我们可以使用RZJ型匝间耐压测试仪来进行电动机绕组匝间故障的诊断。   

 

该仪器的检测原理是,以检测被试品的阻抗对称平衡情况为基本原理,用冲击波比较法,以高压脉冲对电动机进行等效过电压的无损伤模拟试验。利用测试仪本身的显示器观察波形和对比分析,可直观、迅速、正确地测定绕组匝间耐压及各种故障。  

 

绕组匝间绝缘如有缺陷,在一定的冲击波电压下将被击穿,而形成匝间短路。匝间绝缘击穿时,有时会伴有放电火花和放电声,试验波形显示放电毛刺和跳动,波形不重合。   

 

四、如何处理匝间故障?

 

对低压散嵌绕组,在绕线和嵌线过程中,要仔细检查线材质量,观察漆膜绝缘层色泽是否均匀,有无划磨伤、气泡等。如有要用薄膜或透明胶带包垫好。

 

以我的实际经历举例说明。一台DSB-75A型电动机,额定电压为660V/1.14kV,额定电流为82A/47.3A,接法△/Y.48槽4极,4路,每把匝数2l,匝间电压7.85V。

 

这台电机在绕组浸漆前白坯用匝间耐压测试仪做匝间试验,电压在升到2kV左右时,有一相波形不重合。把这相联线打开,分4个极相组,电压可降到lkV左右。每两组逐一比较,发现有一组线波形不重合,端部有轻微放电声。

 

用划线板划拨导线,改动一下匝间排列顺序或塞进绝缘纸,波形跳动,说明此处是故障点、仔细检查时发现导线有两处漆膜脱落相碰,用薄膜包上,联好线再做匝间试验,波形重合,放电声消失,试验合格。有时匝线材质量不高,在绕线、嵌线过程中操作不当,都会在绕组匝问试验中暴露出故障来。

 

如果在槽内和端部按上述方法找不出故障点或不好处理,可把有故障的线把起出槽子,更换导线或重新排绕一遍,再嵌进去,避开匝间薄弱点,使绕组匝间耐压达到标准要求。  

 

五、小结

 

最后,再提示一下:我们在电机绕组的制作与嵌线等过程中要避免损伤电磁线的绝缘;在电机的使用过程中,要尽可能避免或减轻操作过电压与雷电过电压对绕组匝间绝缘的损坏。

 

对于匝间短路故障的检测,采用中频或高频电源时,能放大故障绕组所减少的感抗与所增加的电流,使得检测简单、准确、实用。


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