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电机绕组匝间问题分析

2019-08-28 16:11:26     来源:电机技术日参        

【大比特导读】(1)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线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。此外,匝间绝缘在绕线、嵌线、拉形、复形、烘干等工序中都可能受到损伤。

匝间短路是电机很为常见的故障之一,导致故障的原因也多种多样。应朋友之约,Ms.参结合实际案例发现与大伙做一个交流。

线圈

匝间故障原因及其危害

(1)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线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。此外,匝间绝缘在绕线、嵌线、拉形、复形、烘干等工序中都可能受到损伤。

(2)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。额定匝间工频电压仅几十伏,对匝间绝缘损伤少。损伤匝间绝缘的主要因素是各种过电压。

过电压是一种非周期性的瞬态电压,称为冲击过电压,其峰值可高达额定电压的数十倍,波前时间可短至0.1us。在幅值升降的同时以一定速度进入到电机绕组。

如果在波前时间内波前部分全部进入线圈第1匝内,则匝间绝缘承受到峰值电压,如果进入第1~2匝内,则减为一半。

一般认为在高压电机中,由于导线排列整齐,冲击波的幅值均匀分布在绕组的第1只线圈各匝之间,匝间绝缘承受的冲击电压为幅值除以第1只线圈的匝数。

在散嵌绕组中具有随机性。从第2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薄弱环节。现场运行实践也证明,匝间绝缘的故障率很高。

(3)匝间故障的短路匝在电动机内部,在交变磁场的作用下,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,使短路匝的温度比其他匝高,时间一长,绝缘材料便老化、焦脆脱落,由匝间绝缘损坏开始,很终可能导致相间或对地绝缘的击穿,很终烧坏电动机。所以,要延长电动机的运行寿命,提高匝间绝缘的优良介电强度和工艺性能很有必要。

匝间故障的诊断

匝间故障检查可使用匝间耐压测试仪来进行电动机绕组匝间故障的诊断。

原理: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。

明显的故障点会有冒火花、变黑的迹象,但有些时候故障点非常难找,不少的绕组加工企业通过听诊器进行查找。

匝间故障的处理

● 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。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。

匝间故障控制的关键点

(1)电磁线本身的质量。通过必要的检测指标控制区分电磁线的品质,特别关键的有常温耐电压、扭绞剥离和漆膜连续性。部分制造厂家对于特殊要求电机用电磁线相关的控制指标比行业标准高。实践经验证明,这方面的质量控制对电机匝间故障控制效果明显。

(2)绕线环节控制。在绕线环节,一方面要保证绕线模的符合性,不能对电磁线千厂损伤,另一方面就是电磁线拖地、电磁线与线轴边缘的直接摩擦导致漆皮受损。

(3)嵌线过程中电磁线与槽口、划线板不光滑、压线板强形加压、剪具过于尖锐、端部整形等环节都有可能导致电磁线局部受损。

(4)接线过程中绑扎带穿绕工具不符合、吊运中吊具不符合都会导致绕组局部受损。

(5)铁芯槽口弹开、槽底不平整、槽内有铁屑等不良因素都会导致电磁线不同程度的受损,导致匝间。

(6)定子受潮,特别是有腐蚀性的物质渗入,轻的导致电机局部受损,严重的导致整台电机绕组受损。

(7)烘干过程中炉温过高导致绝缘性能受损。

(8)设计环节的不适宜性。如果设计产品槽满率过高、端部尺寸过于紧张导致操作工艺性差,属于产品先天性的匝间故障隐患。设计时应结合实际工艺,避免由于设计与工艺脱钩导致的问题。

有些时候,电机匝间故障、相间故障和对地故障不太好区分,但匝间故障表象有特点,就是故障点所在的线圈另端会有不同程度的烧痕,而对地和相间故障则表现为局部;但这三项故障又有一定的正相关性或同时性,哪项故障是诱因不太好区分,经验的积累非常重要。

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