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【摘 要】随着国内电机业的发展，国家相关行业领导人对于电机生产和检测中，匝间绝缘测试项目越来越重视。这是因为正确使用电机匝间绝缘测试项目不仅可以保证电路的稳定和可靠，而且操作简单，不需要预热，因此，电机的使用寿命更长。为了能够准确使用电机检测匝间绝缘测试项目，本文分别从对匝间绝缘项目测试的概述、匝间绝缘检测机理、各检测参数的确定等三方面进行论述，以供参考。
【关键词】电机检测；匝间绝缘检测；项目测试
0.前言
80年代初，我国关于电机杂件检测项目就有涉及，但是由于受到国家经济发展条件和生产状况的限制，其检测方法的技术水平十分低。直到90年代中期以后，随着经济的发展，科技水平的提高，国内的匝间绝缘测试技术水平才得到一定的提升，从而为电机的准确使用提供保证，由此可见，正确使用电机检测匝间绝缘测试项目对于电机业的发展以及电机的生产和检测具有重要的意义。
1.对匝间绝缘项目测试的概述
80年代和90年代初，使用的匝间绝缘判断方法还是传统的目测波形差异测试法，这种方法主要是在双线示波器上加标准绕组和被测绕组两振荡波，凭借肉眼进行观察，从而得出两波形的幅值和頻率的差异，与此同时，工作人员根据长期的工作经验对被测绕组的合格程度进行判断。可想而知，使用肉眼和经验进行相应的判断，由于每个人的判断标准均是不同的，从而得出的结论具有一定的主观随意性，而且没有量化指标考核，往往会造成制造者和检验人之间的分歧和矛盾。
但是到了90年代中期以后，随着我国经济的快速发展以及计算机技术的发展与普及，匝间绝缘测试方法已从传统的目测改为计算机为手段进行检测和分析，这种方法主要是使用高速A/D系统绕组的脉冲电压冲击的衰减自激振荡波模拟信号进行数字化处理，其中对波形数据的分析比较和计算，以及各参量变化的判断均是由计算机自身完成的，由此可见，我国的匝间绝缘测试技术的发展水平已经得到大幅度提高。
2.匝间绝缘检测机理
所谓的匝间绝缘检测机理主要指的是在被测绕组两端加上一个高压窄脉冲，此脉冲是根据现有标准脉冲上升沿为1.2μs、0.5μs两种，而且在绕组与匹配电容之间由于此脉冲能量的存在而产生一个并联自激振荡，经过绕组直流电阻的干扰，此振荡变为衰减波并较快趋近与零，通过对标准绕组振荡波形与被测绕组波形之间差异的对比与分析，不仅可以判断被测绕组材料材质的优劣，而且对于匝间短路和匝间绝缘等问题也能清晰可见。
其中，对于波形的判断不是仅凭视觉和经验的，它需要参量进行辅助，目前，在我国有很多形式的参量，如：利用被测绕组振荡波与X轴的面积和标准绕组振荡波与X轴的面积之差的百分数法、两个波的频率差的百分数法、电晕放电法、电桥不平衡法等，其中前两种是我国目前使用较普遍的方法。
本文主要以国内某公司的定子综合测试台中匝间绝缘项目测试为例对检测机理与方法进行进一步的阐述。
图1 匝间绝缘测试电路
图2 匝间冲击振荡波形
如图1所示，R1和R2 分别为取样电阻，L为绕组的电感，RL为绕组的直流电阻，C为测试台匹配电容，虽然，R1+R2的电阻很大，超过10MΩ，但是对振荡回路没有影响，只有将一个高压脉冲信号加在a-b端上，才会在回路内产生衰减自激振荡，振荡的频率可以根据计算公式算出。
图2是典型的匝间冲击震荡波形，设ρ为特性阻抗，pFe为单位时间铁损，T为一个振荡周期时间。
设完这些参量后，我们可以分别得出：
公式一：回路等效阻抗 Z0=L/RLC= ρ2/RL
公式二：回路消耗功率 p0=U2/Z0+pFe=RLCU2/L+pFe=RLU2/ρ2+pFe
公式三：自激振荡每一周期能量损耗： ΔW0=p0T+pFeT=RLU2T/ρ2+pFeT
由以上公式我们可以判断出f和ΔW0的变化状况主要受到两个因素的影响，分别是L和 R。其中，f受到L的影响相对较大，ΔW0 受到RL 的影响相对较大，而且当铁损在某些场合发挥着主导作用时，就会对振荡波产生影响，使其减少甚至消失。
如果被测绕组存在匝间短路现象，通过以上信息是可以轻松判断出来的，这是因为被测绕组短路匝数越多，产生的能耗就越大，dS亦越大，所以对于短路状态也就可以轻松的判断出来。
3.各检测参数的确定
对于此项测试项目，有关人员在进行研究时，需要选择四个参数，分别是峰值电压、阀值ds、阀值df和周期T。而且在选择时要保证参数的准确性，因为参数正确与否直接影响着检测的效果，甚至对产品质量，乃至企业的经济效益都会产生一定的影响。接下来将以峰值电压这个参数的选定为例进行阐述。
峰值电压的选定。
峰值电压的选定主要考虑以下几方面：制造工艺、电机浸漆绝缘性能、操作水平、漆包线的漆膜绝缘性能等。一般情况下，测试台峰值电压的范围在500-3000V之间，并由数字式电压表显示出来。在选择时可以在以下几个选项中考虑：当电机属于E级或B级绝缘性能的，则可以选择的电压范围是1000-1500V，最多不能超过1800V，处于这个范围的有洗衣机的电机、空调电机等；当电机属于F级或H级绝缘性能的，则可以选择的电压范围是1800-2500V，如果考虑选择复合漆包线的电机，3000V峰值电压也是一个很好的选择，处于这个范围的有空调压缩机电机等。目前，在我国对于直流电机电枢的匝间测试尚没有统一的标准，按照惯例可以选择的电压峰值为300-500V，其中高压直流电机可以选择的电压范围为1000-1800V。
除此之外，相关工作人员还需要了解的是绕组匝数也是影响峰值电压的一个因素，当绕组匝数多时，峰值电压则需要选高一些；相反，峰值电压则可以低一些。峰值电压的实际值是由峰值保持电路和数显表显示的，它的特点就是只有在峰值脉冲发生的一瞬间才能显示出来，这就需要操作者工作时要十分认真，做到随时观察和注意。
4.结束语
综上所述，电机匝间绝缘测试技术的使用，不仅可以保证监测结果的准确性，而且可以确保电路稳定，使用起来可靠，操作简单，从而提高了产品的质量，增加了企业的经济效益。因此，电机业应该重视匝间绝缘测试项目，并充分发挥它的作用，促进我国电机业的快速发展。
【参考文献】
[1]T heodore W ildi，Electrical M achines，D rives，and Pow er System s[M].（FifthEdition）.Beijing：Science Press and PearsonE d u ca tio n，2002.
[2]李 发海，王岩.电机与拖动基础（第2版）[M].北京：清华大学出版社，I998.
[3]李发海，朱东起.电机学（第3版）[M].北京：科学出版社，2001.
[4]任礼维，林瑞光.电机与拖动基础 [M].杭州：浙江大学出版社，I997.
[5]Fitzgerald A E.Charles K ingsley，Jr.，Stephen D.U m ans.Electric M achinery l-M ].（Sixth Edition ）.Beijing：T singhuaU n ive rsity P re ss，2003.
[6]辜承林，陈乔夫，熊永前.电机学[M].武汉：华中科技大学出版社，2001.
【关键词】电机检测；匝间绝缘检测；项目测试
0.前言
80年代初，我国关于电机杂件检测项目就有涉及，但是由于受到国家经济发展条件和生产状况的限制，其检测方法的技术水平十分低。直到90年代中期以后，随着经济的发展，科技水平的提高，国内的匝间绝缘测试技术水平才得到一定的提升，从而为电机的准确使用提供保证，由此可见，正确使用电机检测匝间绝缘测试项目对于电机业的发展以及电机的生产和检测具有重要的意义。
1.对匝间绝缘项目测试的概述
80年代和90年代初，使用的匝间绝缘判断方法还是传统的目测波形差异测试法，这种方法主要是在双线示波器上加标准绕组和被测绕组两振荡波，凭借肉眼进行观察，从而得出两波形的幅值和頻率的差异，与此同时，工作人员根据长期的工作经验对被测绕组的合格程度进行判断。可想而知，使用肉眼和经验进行相应的判断，由于每个人的判断标准均是不同的，从而得出的结论具有一定的主观随意性，而且没有量化指标考核，往往会造成制造者和检验人之间的分歧和矛盾。
但是到了90年代中期以后，随着我国经济的快速发展以及计算机技术的发展与普及，匝间绝缘测试方法已从传统的目测改为计算机为手段进行检测和分析，这种方法主要是使用高速A/D系统绕组的脉冲电压冲击的衰减自激振荡波模拟信号进行数字化处理，其中对波形数据的分析比较和计算，以及各参量变化的判断均是由计算机自身完成的，由此可见，我国的匝间绝缘测试技术的发展水平已经得到大幅度提高。
2.匝间绝缘检测机理
所谓的匝间绝缘检测机理主要指的是在被测绕组两端加上一个高压窄脉冲，此脉冲是根据现有标准脉冲上升沿为1.2μs、0.5μs两种，而且在绕组与匹配电容之间由于此脉冲能量的存在而产生一个并联自激振荡，经过绕组直流电阻的干扰，此振荡变为衰减波并较快趋近与零，通过对标准绕组振荡波形与被测绕组波形之间差异的对比与分析，不仅可以判断被测绕组材料材质的优劣，而且对于匝间短路和匝间绝缘等问题也能清晰可见。
其中，对于波形的判断不是仅凭视觉和经验的，它需要参量进行辅助，目前，在我国有很多形式的参量，如：利用被测绕组振荡波与X轴的面积和标准绕组振荡波与X轴的面积之差的百分数法、两个波的频率差的百分数法、电晕放电法、电桥不平衡法等，其中前两种是我国目前使用较普遍的方法。
本文主要以国内某公司的定子综合测试台中匝间绝缘项目测试为例对检测机理与方法进行进一步的阐述。
图1 匝间绝缘测试电路
图2 匝间冲击振荡波形
如图1所示，R1和R2 分别为取样电阻，L为绕组的电感，RL为绕组的直流电阻，C为测试台匹配电容，虽然，R1+R2的电阻很大，超过10MΩ，但是对振荡回路没有影响，只有将一个高压脉冲信号加在a-b端上，才会在回路内产生衰减自激振荡，振荡的频率可以根据计算公式算出。
图2是典型的匝间冲击震荡波形，设ρ为特性阻抗，pFe为单位时间铁损，T为一个振荡周期时间。
设完这些参量后，我们可以分别得出：
公式一：回路等效阻抗 Z0=L/RLC= ρ2/RL
公式二：回路消耗功率 p0=U2/Z0+pFe=RLCU2/L+pFe=RLU2/ρ2+pFe
公式三：自激振荡每一周期能量损耗： ΔW0=p0T+pFeT=RLU2T/ρ2+pFeT
由以上公式我们可以判断出f和ΔW0的变化状况主要受到两个因素的影响，分别是L和 R。其中，f受到L的影响相对较大，ΔW0 受到RL 的影响相对较大，而且当铁损在某些场合发挥着主导作用时，就会对振荡波产生影响，使其减少甚至消失。
如果被测绕组存在匝间短路现象，通过以上信息是可以轻松判断出来的，这是因为被测绕组短路匝数越多，产生的能耗就越大，dS亦越大，所以对于短路状态也就可以轻松的判断出来。
3.各检测参数的确定
对于此项测试项目，有关人员在进行研究时，需要选择四个参数，分别是峰值电压、阀值ds、阀值df和周期T。而且在选择时要保证参数的准确性，因为参数正确与否直接影响着检测的效果，甚至对产品质量，乃至企业的经济效益都会产生一定的影响。接下来将以峰值电压这个参数的选定为例进行阐述。
峰值电压的选定。
峰值电压的选定主要考虑以下几方面：制造工艺、电机浸漆绝缘性能、操作水平、漆包线的漆膜绝缘性能等。一般情况下，测试台峰值电压的范围在500-3000V之间，并由数字式电压表显示出来。在选择时可以在以下几个选项中考虑：当电机属于E级或B级绝缘性能的，则可以选择的电压范围是1000-1500V，最多不能超过1800V，处于这个范围的有洗衣机的电机、空调电机等；当电机属于F级或H级绝缘性能的，则可以选择的电压范围是1800-2500V，如果考虑选择复合漆包线的电机，3000V峰值电压也是一个很好的选择，处于这个范围的有空调压缩机电机等。目前，在我国对于直流电机电枢的匝间测试尚没有统一的标准，按照惯例可以选择的电压峰值为300-500V，其中高压直流电机可以选择的电压范围为1000-1800V。
除此之外，相关工作人员还需要了解的是绕组匝数也是影响峰值电压的一个因素，当绕组匝数多时，峰值电压则需要选高一些；相反，峰值电压则可以低一些。峰值电压的实际值是由峰值保持电路和数显表显示的，它的特点就是只有在峰值脉冲发生的一瞬间才能显示出来，这就需要操作者工作时要十分认真，做到随时观察和注意。
4.结束语
综上所述，电机匝间绝缘测试技术的使用，不仅可以保证监测结果的准确性，而且可以确保电路稳定，使用起来可靠，操作简单，从而提高了产品的质量，增加了企业的经济效益。因此，电机业应该重视匝间绝缘测试项目，并充分发挥它的作用，促进我国电机业的快速发展。
【参考文献】
[1]T heodore W ildi，Electrical M achines，D rives，and Pow er System s[M].（FifthEdition）.Beijing：Science Press and PearsonE d u ca tio n，2002.
[2]李 发海，王岩.电机与拖动基础（第2版）[M].北京：清华大学出版社，I998.
[3]李发海，朱东起.电机学（第3版）[M].北京：科学出版社，2001.
[4]任礼维，林瑞光.电机与拖动基础 [M].杭州：浙江大学出版社，I997.
[5]Fitzgerald A E.Charles K ingsley，Jr.，Stephen D.U m ans.Electric M achinery l-M ].（Sixth Edition ）.Beijing：T singhuaU n ive rsity P re ss，2003.
[6]辜承林，陈乔夫，熊永前.电机学[M].武汉：华中科技大学出版社，2001.