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交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘试验方法

1适用范围

本方法适用于额定电压1140V及以下的三相或单相交流电机散嵌绕组匝间绝缘检测。

2试验原理

本方法采用冲击波形比较法。将具有规定峰值和波前时间的冲击电压波,交替地直接施加于同一 设计的被试品和参照品绕组上,利用冲击电压在两者中引起的衰减振荡波形有否差异来检测电机绕组 匝间绝缘是否良好(详见附录A)

3试验仪器要求

3.1交替输出的两组冲击电压波应对称,容差为土5:%。冲击电压峰值连续可调,并有指示d扫描频率 可选,有刻度指示。

3.2波前时间0.5/xs1.2呷,容差均为±3§MS此外,根据需要还可采用其他波前时间。

3.3仪器容量.•在规定的试品电机功率范围内,应能输出有关产品标准规定的试验电压峰值。

3.4仪器应能清晰显示和分辨波形。冲击波重复频率>25HZ

注:若能达到同样的清晰和稳定程度,允许采用其他频率。

3.5应具有适合三相和单相绕组测试的专用测量线,转换接线应方便可靠,并有自动放电等安全装置。 3.6仪器可配置自动报警、微机接口等辅助判别装置。

3.7仪器性能应稳定、并能连续可靠使用。

4试验方法

4.1   TOC \o "1-5" \h \z .准备

4-1.1检查仪器外壳是否可靠接地。

4.1.2试品铁芯应妥善接地,或对地良好绝缘(此时铁芯带电)。试验时,试品接地与否会改变其阻抗。 4.1.3检查波形重合。将仪器两组测量线分别接至同一绕组上,两振荡波形应完全重合。

4.2三相电机试验                  

4.2.1扒相)接法

任选一组绕组(例U相)作为参照品,另一相绕组(V)作为被试品,在U相和V相上交替地施 加规定的峰值和波前时间的冲击波(见图1),比较两衰减振荡波形之间的同异。再依次转换,重复试验 一次。                                                   t

每次试验后非被试绕组应予放电。


1 +接法接线图例

注:——高电位端子;L——低电位端子。

4-      2.2 Y(线)接法

2 Y接法接线图例 注氏、112~电位端子;L低电位端子。

4 2-3 A(角)接法

对已接成的电机绕组,任选一个(两相绕组串联与第三相绕组并联)绕组(UWT作为参照品;另 、(两相绕组串联与第三相绕组并联)绕组(例VW)作为被试品,在UWVW上交替地施加规定峰 鎌波前时间的冲击波(见图3),比较两衰减振荡波形之间的同异。再依次转换,重复试验一次。

对已接成Y的电机绕组,任选一个(两相串联)绕组(例UW)作为参照品,另一个(两相串联)绕组 _' VW)作为被试品,在UWVW上交替地施加规定峰值和波前时间的冲击波(见图2),比较两衰 ———


氏、112~电位端子;L低电位端子。

4 2-3 A(角)接法

对已接成的电机绕组,任选一个(两相绕组串联与第三相绕组并联)绕组(UWT作为参照品;另 、(两相绕组串联与第三相绕组并联)绕组(例VW)作为被试品,在UWVW上交替地施加规定峰 鎌波前时间的冲击波(见图3),比较两衰减振荡波形之间的同异。再依次转换,重复试验一次。

H!,H2---- 离电位端于> 低电位端子。

单相电机

埤某一台匝间、绕组间和对地绝缘均完好的电机绕组作为参照品,以与参照品同规格的电机绕组作 1雛试品。在被试品和参照品的对应绕组(例IZ2)上交替地施加规定峰值和波前时间的冲击波(见图 -it较两衰减振荡波形之间的同异。再在被试品和参照品的另一对应绕组(例UiUJ上童复试验一次。



注:《一高电位端子山~低电位端子。

4-  4试验显示

试验波形显示于示波屏上,试验时间以能判断为准,不作统一规定。

4   试验方法选择原则

5-      TOC \o "1-5" \h \z 1     接法

适用于检测每相两端均有引出端子的绕组,引出中点NY接法绕组和解开连接点的A接法绕

组。

令接法是判断匝间绝缘故障的基本方法。

5.2    Y接法

适用于检测Y接法电机绕组。

对功率较大的电机绕组,推荐用Y接法。

5.3    A接法

适用于检测法电机绕组。

6试验判别

本方法以试验波形作为主要判别依据。

利用波形差异原理设计的故障波形自动判别装置可作为辅助判别手段。

显示故障波形时常伴有放电声,甚至可见放电火花和嗅到臭氧(o3),这些信号可协助判别故障类

型和定位。

6.1正常波形

若两次试验时显示的衰减振荡波形均基本重合无显著差异(简称重合),则为正常无故障波形。即被 试绕组匝间绝缘无故障。

6.2故障波形

若出现不符合正常波形的情况,则绕组匣间绝缘有故障(详见附录A)

6.3故障判别

6.3.1三相电机

按不同的接线方法分别作故障判别。

若两次试验波形之一显示有差异,则一相绕组中有故障;若两次试验波形显示均有差异。则需进行 第三次试验。

若第三次试验波形显示重合,则一相绕组中有故障;若仍有差异,则表示两相及以上绕组中有故障^ 凡第二次和第三次试验,仅需任选一种接线方式即可作出判断。

6.            3-1-1 接法

令接法故障判别示例见表1,其余类推。


l ♦接法故障判别示例(接线见图1)

序号

轼验次别

仪器端子接线

波形显示

故障判别

h2

L

1

1

02

v2

bT! V'

N/

 

2

U2

w2

Ui Ws

X

W相故障

V2

w2

Vi Wi

X

2

1

u2

v2

Uj Vi

X

 

2

u2

w2

认和Wi

\/

V相故障

V2

W2

Vi Wi

N/

U相故障

3

1

U2

v2

Ux ¥i

X

 

2

U2

W2

U! Wi

X

做第三次试验

v2

w2

Vl W!

X

3

丨丨丨■_ :

V2

w2

Vi Wi

V

U相故障

X

两相及以上故障

u2

w2

Ui Wi

N/

V相故障

X

两相及以上故障


注:V——波形重合I X—波形有差异。

6.3.1.2   Y 接法 Y接法故障判别示例见表2,其余类推。

2 Y接法故障判别示例(接线见图2)

序号

试验次别

仪器端子接线

波形显TK

故障判别

Hx

h2

L

1

1

U

V

w

V

 

2

V

w

u

X

w相故障

U

w

V

X

2

1

U

V

w

X

 

2

V

w

u

V

u相故障

U

w

V

N/

V相故障

3

1

U

V

w

X

 

2

V

w

u

X

做第三次试验

U

w

V

X

3

U

w

V

V

V相故障

X

两相及以上故障

V

w

u

n/

U相故障

X

两相及以上故障


注:v/—波形重合t X—波形有差异。


6- 3.1.3 A接法

A接法故障判别示例见表3,其余类推s

1 A接法故障判别小例(接鱗见a B)

序号

试验次别

仪器端子接线

波形显示

故障判别

Hi

h2

L

1

1

U

V

w

V

 

2

U

w

V

X

u相故障

V

w

u

X

2

1

U

V

w

X

 

2

U

w

V

V

W相故障

V

w

u

X

做第三次试验

3

U

w

V

N/

.W相故障

X

两相及以上有故障

3

1

U

V

w

X

 

2

U

w

V

X

做第三次试验

V

w

u

 

V相故障

3

V

w

u

X

两相及以上有敌障

 

V

V相故障

注:#——_算合I x.. 一救__



_ C_ TTFf _齡绕道4赞猶餐昔v*y |Bj W"相搜舊-Q爾子_聽鲁觀*

6.3.2   单柑电机

若试验被形显讀有差菠* 1被斌砲机对處龜组有被障。


附录A 冲击波形比较法

(补充件)

同一设计的电机绕组,其各相RLC的设计值应是对称和平衡的。

绕组发生匝间短路等故障时绕组阻抗将产生变化。

当冲击波侵入绕组时,在绕组中将形成衰减振荡,其频率为:

/J‘

式中/------ 冲击波衰减振荡频率*Hz;

L——绕组电感,

E——绕组电容,F

衰减的速率与R有关.

在参照品和被试品绕组中交替地输人冲击波,比较两者中衰减振荡波形重合与否,即可判断绕组匝 间等绝缘是否良好。

由于在参照品和被试品中同时出现部位和程度完全相同的绝缘故障的机率甚小.因此比较试验中 的被试品和参照品可以是任选的=即使出现,适当转换试品接线亦可判断。

A.1匝间绝缘无故障波形显示

匝间绝缘无故障的电机绕组,冲击波在参照品和被试品中的衰减振荡波形应该是完全重合的。

但是,由于材料加工工艺的波动,会引起绕组阻抗的少量变化。因此,在两者中的衰减振荡波形实际 上只是基本重合无显著差异(简称重合),见图A1

波形重合时亦可能有特殊故障,参见A. %'%

A.2匝间绝缘故障的波形显示

A.2.1绕组匝间绝缘的缺陷,在一定的净击电压下将被击穿而形成匝间短路。此时比较试验波形显示 有差异,其差异程度随故障程度和部位面不同,见图A2A69

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参见图A10),作为匝间绝缘故障判别的辅助手段。

A.2.2对于Y接法,当故障存在于比较回路的公共部分时,冲击波在两者中衰减振荡波形也将重 合,但其与无故障波形不同。

A.3绕组其他故障的波形显示

绕组有接错线和嵌错槽的故障时,也会改变绕组阻抗,比较试验时,衰减振荡波形将发生变化。

A. 3.1部分接错和嵌错等非对称性故障,比较试验时波形显示有差异,其差异程度随接错或嵌错的程 度而不同。有时会与匝间绝缘故障波形显示十#相似,但无放电现象,见图Mm

A. 3.2各相绕组全部接错或嵌错,其阻抗是平衡和对称的9比较试验时,两波形显示重合,但振荡频率 有变化。

A.3.3绕组断线,试验时不成回路,不能显示振荡波形(见图A9)。有时在断线处也有放电现象。

A. 3.4绕组匝数有差错,随差错多少而不同比较试验时的衰减振荡波形显示有一定的差异。


A.4相间和对地绝缘故障的波形显示

相间和对地绝缘故障也可用冲击波形比较法检测。

绕组相间、或绕组与铁芯间施加冲击电压,当绝缘无故障时,相间和对地绝缘的阻抗甚大,冲击波不 能形成振荡。

当绝缘有故障时,随故障发生的部位不同,波形显示有一定的振荡,并伴有放电火花和放电声,有助 于故障判别和定位,见图AllA12

A.5典型试验波形图谱示例:







It一视在原点;T1:一视在波前时间:7V-视在半峰值时间;

峰值;7V-1. 677'; T.1* m\== 0, ST t r2±Z0)i

冲击波侵人绕组时,除在波前时间内陡增到峰值外,乂将以速度t,沿绕组导线传播



式中;沖击.波在绕组内的传播速度.in/fxs ;

m--- 光速c 42P!Jo/s

Sr——对介电常数;

--- ■:对磁导率。

绕组导线上各点的电位既与时间坐标t有关,又与绕组空间坐标X有关。

当冲击波侵入绕组时,波前时间决定其侵人的深度(绕组线匝的有效长度)波前时间短冲市波侵 入深度浅。

在波前时间内峰值决定在其所匝联线匝的匝间电位差

冲击电压在各线匝匝间分布与第一个电s波峰的视在波前时间有关,短波前的冲击波的峰值te部分降落在进线首端附近的若干线匝上。

为了模拟实际情况,并使冲击电压在匝间分布比较均匀,波前时间应适JS选择,一般认为第一 t压波峰的视在波前时间应不4*o. 5Hs

雷电和操作过电压都是只考虑最大峰值的过电压,故在电机绕组匝间绝缘试验中*对半峰值时时不 规定。

附录C 试验参数和注意事项

(参考件)

C.1冲击电压参数

cx J.1冲击电压峰值

电机绕组匝间绝缘测试时Y和厶三种接法均按下列公式计算冲击电压峰值:


C/t=<2LT4-1000) Ki?

式中:t/T——电机绕组匝间绝缘冲击试验电压(峰值),V;

C7—一电机绕组额定工作电压(有效值),V;

定子绕组为线电压;

绕线转子绕组为开路电压;

尺一试验系数:

电机中心高HlOOmm及以下K = l. 28,- 电机中心高HlOOmm以上,K=l. 40c 若干不同工作电压的电机绕组匝间绝缘冲击试验电压按上式计算并圆整成下表。

1典型电压等级电机匝间绝缘试验冲击电压                                V

电机绕组额定工作电压 (有效值)

! 冲击试验电压(峰值

HlOOmm

HlOOmm及以下

1 140 .

4 600

 

650

8 300

-

500

2 800

% 500

380

%

 

220

2 00 0

1 800

C.1.2冲击电压波前时间 取 0. 5fis



C.2注意事项

C.2.1试验应在电机整机上进行。

允许以压人机壳后的定子绕组和绕线转子绕组在装配前分别进行试验代替整机试验。

整机试验时,绕线转子绕组应处于开路状态。

C.2.2浸渍前的定、转子绕组试验和其他工序间试验均属半成品工艺检查,由制造部门自行确定。

附加说明:

本标准由国家机械工业委员会上海电器科学研究所归口。 本标准由国家机械工业委员会上海电器科学研究所负责起草。 本标准主要起草人:陈涵秋。





冲击波侵入绕组时,除在波前时间内陡增到峰值外,又将以速度v沿绕组导线传播:

式中:P——冲击波在绕组内的传播速度,m/juts;

vo---- 光速 c = 300m//xs;

^相对介电常数S 相对磁导率。

绕组导线上各点的电位既与时间坐标t有关,叉#绕组空间坐标X有关。


当冲击波侵入绕组时,波前时间决定其侵入的深度(绕组线匝的有效长度),波前肘海短,冲击波侵 人深度浅。

在波前时间内,峰值决定在其所匝联线匝的匝间电位差。

冲击电压在各线匣匝间分布与第一个电压波峰的视在波前时间有关,短波前的冲击波的峰值的大 部分降落在进线首端附近的若干线匪上。

为了模拟实际情况,并使冲击电压在匝间分布比较均匀,波前时间应适当选择,一般认为第一个电 压波峰的视在波前时间$不小于0., 5Fs

雷电和操作过电压都是只考虑最大峰值的过电压故在电机绕组匝间绝缘试验中,对半峰值时间不 作规定。

附录C

试验参数和注意事项

I:参考件C.1冲击电压参数

C.1.1冲击电压峰值

电机绕组匝间绝缘测试时,+YA三种接法均按下列公式丨卜算击电压峰值:

SM


0t==(2C/+|0OO)X^

式中:th——电机绕组匝间绝缘冲击试验电压(峰值),v;

0 ~电机绕组额定工作电压有效值),v;

定子绕组为线电压;

绕线转子绕组为开路电压;

-试验系数:

电机中心高HlOOmm及以下,K=lL 电机中心高HMOraai «

若千不同工作电压的电机绕组匝间绝缘冲击试验电压按上式计算并圖整成下表。

1典型电压等级电机匝间绝缘试验冲击电压                  V

电机绕组额定I;#电压 (有效值)

#击试验电座C峰值)

HlOOmm以上

HlOOmm及以下

1 140

4 60S

" ,—

66©

3 300

 

I s_

2 5.00

380

i ma

2 .2:00

22.0

Z,

1霍纖

C.V2冲击电压波前时间 取 O. 5{is



C.2注意事项

C.2.1试验应在电机整机上进行。

允许以压人机壳后的定子绕组和绕线转子绕组在装配前分别进行试验代替整机试验。

整机试验时,绕线转子绕组应处于开路状态。

C.2.2浸溃前的定、转子绕组试验和其他工序间试验均属半成品工艺检查由制造部门自'行确定,

附加说明:

本标准由国家机械工业委员会上海电器科学研究所归a。 本标准由国家机械工业委员会上海电器科学研究所负责起草。 本标准主要起草人:陈涵秋。



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