关键词：电机；绝缘检测；试验；分析
1导言
随着社会的不断进步，电机在各行各业中的应用更加广泛，它的安全问题也越来越受到人们的关注。其中，电机良好的绝缘状况是电机安全运行的保障，但随着时间的推移，电机的绝缘状况会逐渐降低。电机绝缘性能的劣化是多种多样的原因造成的，如工作电压过大、工作环境中温度和湿度过高、绝缘部分存在污秽等。根据美国、日本、俄罗斯的一份科学研究表明，一台电机工作10年以上时，它的绝缘故障会明显上升。
2绝缘电阻试验
2.1目的和原理
在绝缘检测方面，绝缘电阻测量是一个有效、方便、快捷的检测手段。绝缘电阻能够直观地反映出绝缘的整体状态。原理是在绝缘上施加直流电压，测量出绝缘的电阻值，它反映了绝缘的伏安特性。绝缘电阻测量是一种非破环性试验，它检测绝缘的分布式缺陷。对电机而言，它测量的是所有绝缘并联后的总电阻，所以查找故障点需要分段查找。例如：3000A发电机转子的绝缘电阻测试：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，分别经过18个磁极线圈导线及绝缘，流入磁轭，最后回到兆欧表。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。查找故障点需要对半分段查找。
2.2对试验结果的判断
绝缘电阻低主要有2个原因，一是吸潮，绝缘电阻是随着空气中湿度的变化而变化，如果电机进行烘干，绝缘电阻提升很快。旧绝缘比新绝缘表现尤为明显。从修理电机的经验来看，解决这一问题的有效方法是，决不能仅烘干了事（这样以后绝缘电阻还会反复），而应该烘干后真空压力浸漆。经过真空压浸后的绝缘能够大大提高防潮能力，压浸后绝缘电阻基本不会受湿度影响。如果新造电机出现类似问题，不妨试试此法。二是沾污或破损，也表现为绝缘电阻低，但烘干后绝缘电阻没有明显变化。随着时间的增加，绝缘电阻越来越低，这种情况下，只有分段查找，找到故障点，清除导电粉尘或修复破损部分方可提升。
3绝缘检测装置原理
本装置的系统原理如图1所示。在直流通道模块中，将产生的直流高压施加到被测设备上，通过泄漏电流信号采集电路和A/D模数转换装置将采集到的泄漏电流信号送入单片机系统模块中进行检测；在交流通道模块中，首先对被测设备施加交流电压，将采集到的电压信号U和电流信号I转化成具有一定脉冲宽度的方波信号，再通过过零比较法对介质损耗角进行测量，然后将测量到的介质损耗角数据送入单片机系统模块进行检测分析，再由LED显示输出模块负责显示输出被测设备的绝缘状况。
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图1绝缘检测装置原理图
3.1直流高压产生电路
图2所示为直流高压产生电路原理图，220V交流电压先通过单相不可控桥式整流电路整流滤波，得到198V的直流电压，经过斩波电路将所得的直流电压斩成高频直流电压脉冲波，再由高频变压器升压成1386V的直流高压电压，然后再通过滤波电路，得到较为稳定的直流高压。
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图2直流高压电路产生原理图
此外，在直流高压输出的地方，为了使直流高压相对稳定，本模块设计了一个PWM调制电路来对斩波电路中的MOS管进行控制。当直流输出电压发生变化时，PWM调制电路就会调整MOS管的导通时间和关断时间，使MOS管的占空比发生变化，从而使直流输出电压保持稳定。
3.2泄漏电流信号采集电路
由于泄漏电流一般都是微安级别，直接采集比较困难，为了精确采集泄漏电流大小，在本装置中设计了一个泄漏电流信号采集电路，原理如图3所示。
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图3泄漏电流采集电路原理图
泄漏电流Ix经采样电阻Rs后，产生一定的电压，再经过跟随驱动隔离电路后输出到A/D转换电路，由输出电压与泄漏电流关系Ui=RsIx可知，测出了电压Ui，就能通过计算得出泄漏电流Ix的值。
4直流耐压试验
直流耐压试验是对电机施加高出它的额定电压一定值的直流试验电压，持续一定的时间，观察绝缘是否击穿或其他一些异常情况，主要考察绝缘的耐电强度。在这里，需要说明3点：一是直流耐压试验是非破坏性试验。因为绝缘介质等效一个电容性阻抗，当外加直流电压，通过绝缘的电流很小，产生的损耗很小，所以长时间不会使绝缘强度减弱。二是直流耐压的标准。公司电机品种很多，每种电机的额定电压都不一样。直流耐压应该打多少伏？明确直流耐压值最大是交流工频耐压值的1.7倍，时间1min。三是泄漏电流的大小与绝缘电阻有很大相关性。在测试时，正常情况下，泄漏电流应该越来越小，因为绝缘电阻越来越大。如果泄流超，经常伴随绝缘电阻低。但直流耐压试验由于电压高，比绝缘电阻试验灵敏，更容易发现绝缘的集中式缺陷。
5工频耐压试验
工频耐压试验是对电机施加高出它的额定工作电压一定值的工频试验电压，并持续一定时间（一般为1 min），观察绝缘是否击穿或其他异常情况。工频耐压对绝缘的考察相当严格，通过这项试验，可以发现很多绝缘缺陷，尤其是对集中式缺陷更为有效。但是工频耐压试验有一个重要缺点，它是破坏性试验。因为绝缘相当于电容性阻抗，施加交流电压时会产生电容电流，产生较大损耗，这样会使绝缘中的一些缺陷更加发展，会引起绝缘内部的累积效应（每次试验对绝缘造成的损伤叠加起来的效应）。所以每道工序的工频耐压比上道工序降低200 V。正因如此，必须做完前面其他非破环性试验后，确认电机绝缘没问题后才可做工频耐压试验。在这里需要消除一个认识误区，很多人认为电机通过工频耐压试验就没问题了，不用测绝缘电阻。实际上当电机绝缘电阻在50MΩ或者更低，仍能通过4000 V甚至更高的工频耐压检测。但50 MΩ的绝缘电阻被认为绝缘是不合格的，所以要用别的试验方法验证。
6结论
通过以上的分析，得出以下结论：绝缘试验方法需要不断的发展和更新，可以考虑引入欧美国家早已应用成熟的极化指数和吸收比检测，特别是在修理领域。介损试验理论上并不适合检测电机这么大的被试物，但实际效果究竟怎么样，还需要在实践中进一步观察和验证。
参考文献：
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论文作者:张翼飞
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：电阻论文; 耐压论文; 电压论文; 电机论文; 电流论文; 电路论文; 高压论文; 《科学与技术》2019年第19期论文;