电机的绕组测试,一般称作定子测试,或定子绕组测试。主要是因为大多电机的(分布)绕组,位于定子上。

这个特点,也造成一些在转子上的绕组,以及非分布式(集中式)的绕组,其(装配前的)电气检测不够完全。

本文所讲电机绕组,包含定转子上的分布式绕组、集中式绕组,以及其它的附属部件(比如:热电偶、加热带,甚至制动器等)。

电机的绕组测试,一般(至少)包括以下四项内容:

直流电阻测试、(对地)绝缘电阻测试、对地耐(电)压测试和匝间耐(电)压测试。

其中,直流电阻测试,为低压(或微电压)测试,其余为高(电)压测试;

而对地绝缘电阻测试,又属于安全测试范畴,其余为性能测试范畴。

下面就各个测试项目的具体内容及要点,逐一分析讲解,以对专业者做出警示,对非专业者,引导学习。

按照一般的(试验台法)测试顺序:

1.直流电阻测试。

测试原理为四点桥法,具体知识可百度或查找相关书籍。

此项目的测试,目前电机制造厂家均有施行,但对于差值和阻值的“限定范围”,略有偏差。

此测试项目主要有以下几个要点:

(1)不平衡限定值。大多厂家为4%,有些厂家2-2.5%,个别厂家1%甚至更小。

这个值,在于两点∶测试仪器的稳定度和精度,以及产品的设计特性。

首先,4%的限定值,几乎是经验值,也是部分技术标准给定的限制值。也就是说,这个值有“出处”。

其次,2%的限定值,也是有标准要求的。虽非电机行业标准,但属于电气使用参考标准。这个值,也是有“出处”的。

第三,1%以及更低的限定值,一般属于企业标准要求。我们知道,国家标准为最低标准,其次行业标准,最高企业标准。所以,1%以及低于这个数值的标准要求,也属于“有出处”。

那么问题来了:企业到底该用哪个标准?

这个问题,是许多企业碰到的共同话题。

要解决这个问题,还是要从企业的基本情况出发,来制定企业的内部标准。如果企业的设备稳定性好、精度高、员工熟练程度高、工艺管控好等等,较低的限定值,会带来较高的产品质量效果。

举两个例子:

有次在某公司,发现电机电阻不平衡率在3%左右,也怀疑是多匝少匝所致,要求查找原因并加进行整改。嵌线工人说:“我们工程师说,多三两匝少三两匝,对电机影响不大。”他们的意思我能理解,就是电机匝数比较多时,多匝少匝对整机性能的影响的确不大。但有个问题是,你“必须”要确认,电阻不平衡的原因,是多匝或者少匝造成的,而不是焊接不良造成的!如果是焊接不良造成,那就是要了电机的“命”了!

我的回答是:那这个工程师太傻了!那如果每相绕组,都同时少个三匝两匝的,不是会省下不少铜线吗!

第二个例子,不少使用综合测试台的厂家,因为不太了解测试台的工作原理及维修办法,在设备故障后,不能及时修复,又不得不进行测试作业,只好往大调整电阻测试的限定值,使得一些不合格的绕组(定子),流入下道工序,甚至出厂交货。

这个问题的解决办法,其实不难。本文受篇幅限制,不展开讲解,如碰上类似问题,可现场咨询解决。

(2)不同温度下电阻的变化问题。一般测试台在电机测试时,都会设定好电阻值的范围,测试台也具有自动温度换算功能。电机电阻测试完毕的测试值,为温度换算后的值。

有些时候,由于绕组温度与环境温度出现偏差,会造成实际测得的值,游离于限定值之外。

一般情况下,绕组应在该测试环境中,存放“4个小时”左右,绕组内部温度,与环境温度,会较为一致。 这是基于“电机的型式试验的温升稳定时间”为大约4个小时左右,这是绕组热扩散途径所需的最佳时间。有些电机的温升稳定时间会略有长短出入 ,需根据具体情况,来做出选择。

2.绝缘电阻测试。此测试项目,属于“安全测试”范畴,一般是在其它两项测试之前进行,主要是防止绝缘受潮或损坏的情况下,实施对地测试或匝间测试,可能会造成故障点的故障面扩大。

此测试项目的要点,主要是对地直流电压值(量程)的选择。

一般的绝缘电阻测试所施加的直流电压,分为:500V、1000V、2000V、2500V等几个档次。对于额定电压低于1000V电压的电机,使用500V;高于1000V低于2000V的电机,使用1000V; 高于2500V的电机,一律使用2500V进行测试。

3.对地耐压测试。这项测试,主要的要点有如下几个:

(1)耐压值的选择。常规标准要求,对地耐压测试的电压为“2倍额定电压+1000”,耐压时间为60秒(s)。

对于在线测试,测试时间可以缩短到3-5s,但耐压值需提高到(前所计算值的)1.2倍。

比如,电机额定电压为380V,那么如果耐压60s,则耐电压值为1760V; 在线检测时,需要提高到2112V。

这些数值看着有点别扭不易记忆,一般都会“取整”,1760规整到1800,2112规整到2200。这是有一定道理的。

因为检测仪器有误差,需进行必要的(电压值)向上“修正”。

同时,要考虑不同工序,需要使用不同的压值。

对于浸漆前,耐压值应适当提高,而在总装后,至少保持修正规整后的耐压值。浸漆前耐压值的提高数值,可以根据实际的电机绝缘情况及安全系数来确定,一般建议增加200-400V为佳。

(2)泄露电流值的确定。绕组的泄露电流值,与电机的绝缘状况,绕组大小(可以用铜重大致估算)等因素相关。

简易的确定办法,就是采集足够多的样本数据,取平均值来决定。泄露电流的上下偏差值,一般为平均值的1/3左右为佳。

比如,对于某台电机,如果三相绕组的分别对地泄露电流,有某相的偏差值大于平均值的1/3,则可认为该相绕组绝缘不合格,需查找原因,处理故障。

目前大多厂家,对此项测试内容了解不多,管控不够,也缺乏相应的规范化技术支持。但如果能够有效落实,对产品质量大大有益。

4.匝间测试项目。此测试项目的测试目的,是确认绕组在制作,运转过程中,有否受到不可接受的损伤,以影响到电机的使用寿命。

匝间测试项目的主要关注点,包括以下几点:

(1)耐压值的确定。对于常见的380-420V电源电压电机,匝间测试的电压值,一般均在2000-2500V,也有厂家做3000V甚至以上,也有做1800V的,选值很不统一。

主要原因是缺乏相关的指导标准和依据。大多是根据与对地耐压值相近或相等的值,进行设置。这种做法有一定的参考和现实意义,但不很准确。

实际取值,应在参考对地耐压值的基础上,再根据绕组的匝数,进行一定比例的调整。对于匝数多的,耐压值可适当提高;匝数少的,耐压值适当调低。具体情况根据具体电机绝缘状况、绕组参数以及设备限定等因素选取为佳。

(2)匝间波形的设定。匝间测试的参照波形,一般为三相波形比较后,差值较小的绕组,作为样机标准绕组,进行波形录入。

匝间波形差值的比较,是按面积(积分)差进行的,由于绕组的直流电阻值不同,其衰减速度不同,会造成全波形面积差较大,而直流电阻值的差异,对电机性能的影响又可以忽略不计。这样的话,全波形面积差的比较效果,反而会掩盖其它不良因素造成的结果,适得其反。

因此,正常的波形设置,是以一个到一个半波形面积差比较为佳。在一些波形衰减较慢的情形下,可以适当增加波形长度,但一般不要超过三个整波为佳。

关于匝间测试的详细介绍,请参阅后续文章《绕组匝间测试的前世今生》。

基于篇幅所限,对于特殊情况下绕组的测试,比如单相电机、集中式绕组等的匝间测试,双速电机的绝缘测试等内容,未做展开讲解。

以上技术内容,有诸多内容与当前诸多工厂实践不一致的地方,望行家里手纠错斧正!


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