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1、新型电机绕组状态监测技术的应用 弓 长志芬 在机械设备故障诊断方面、 随着较成熟的诊断仪器的使用， 使该技术得到普及， 并取得了 显著的效果。 但目前、 诊断技术的发展还很不均衡， 如在电机绕组的故障检测方面， 多数企业基 本上还是使用万用表、 摇表、 双臂电 桥这老三件进行简易诊断， 而仅靠传统的电机绕组故障诊 断手段已不能适应现代企业的发展 一、 传统检测方法的局限性 传统的电机绕组检测方法有绝缘法、 电桥法 电感法、 电流频谱分析法、 高压耐压试验法 等， 但这些方法都有其使用的局限性， 不能全面地反映电机的实际状态， 如用摇表摇绝缘只能 测出电机绕组对地绝缘的好坏， 对电机绕组的匝间短
2、路和平衡度却无从判别; 双臂电桥可以测 量绕组直阻的平衡度， 但因其测量精度有限而不能将匝间短路的程度反映出来; 高压耐压试验 法只能发现对地绝缘问题， 又 J 匝间短路无能为力， 月操作复杂、 对设备本身有一定的破坏性等 为了 进一步判断电机的故障所在， 往往 需要 使用多种仪器， 这样既费时又费工、 有时结果还不 Y T 想因受电机监Al l 手段的限制， 对电机的状态不能作出明确的判断， 使得电机过剩维修和失 修的现象普遍存在， 如何对电机实行有效的状态监测， 了解在线电机真实状况， 实现经济维修， 对传统的检测方法提出了挑战 1 9 9 8 年我厂从北京西 马力公司引进 r美国生产的
3、A T 3电机绕组故障测试仪， 该仪器可 测定交、 直流电机的绕组故障， 经使用后， 本人认为它在交流电机绕组故障判断方面更加简单 迅速， 直观明了， 具有其它检测手段难以比 拟的优点， 整个操作过程只需按相关按键， 仅 几分钟 即可对电机的状况作出定性了解本文着重介绍其对交流电机的监测方法 二、 A T3 电机绕组故障测试仪的主要工作原理 A T 3 采用低压、 高频的交流测试信号， 当电机绕组发生故障时， 电阻K与电感L的关系发 生变化， 引起在相同电压下电流的变化， 通过观察电流的变化范围来判断电机绕组的品质， 由 于检测时利用高频信号将电机绕组的故障放大， 因此它能更准确地反映电机状态
4、。 我们知道， 一 相绕组在交变电流下Z = Z H 乍 2= 7 , e + 2 n f L 如果采用高频， 使频率增大几倍或十几倍， 则 2 : 也相应地增加了几倍或十几倍， 而Z 不 变， 这样就增加了 乙 对 Z *的比率， 甚至使 Z Z l ， 突出了电感量 L在阻抗中所占的比重， 使 得任何L的微小变化也能显著地表现出来 提高 r 仪器的测试精度. A T 3可选择四种频率， 分 ，3 8 6. 别适合不同型号的电机。 1定子三相平衡测试电流对比法 三相绕组的平衡关系， 在相同的电压源作用下， 就转化为三相绕组的电流平衡关系， 如对 一相绕组施加一定频率的恒压源， 并将该电流核定
5、为标准零00 0 %) ， 则另外两相通过相同频 率的电压后， 如果绕组品质相同则其电流变化量较前一相比应该相同， 也应为零 2 一 绕组匝问短路的判断 通过对同一相绕组施加 2 倍领率的电压信号观察电流变化与频率变化的对应关系、 并定 义倍频测试值为电流在领率加倍后的变化量I I F: 乙 一 丁 示 互( , , I) 王 了 ,1 1 R 不而舀 万z ,3 I I一I ，一 U P 一厂 - 1- - x 1 0 u 从上式可以看出， 对于纯电感电路 1一。5 1 , 1 1 F二一5 0 0 6 , 即电流减少半; 对于纯电阻 电路: 1 , =1 , . I / F=0即电流不变
6、对 1 = 品质良好的电机， I I F值应在一; 0 - -5 0之间， 若一相绕组匝间短路后、 绕组的 1 1 F 值将 F 降， 经比较后可判断出绕组有无f间k b 路 3转子故障的判断电模拟法 将交流信号通人定子绕组的任意一组一 在电机内部产生个交变磁场 并在转 Ff 产生感 生磁势 用手动转子， 对于好的转子， 内部磁场近似J 一 “ 点对称” . 这种运动不会影响加载到定 T 绕组上的交变电流。 而当转子有匝间短路、 三fi ll 不平衡、 断条等故障时 转F的转动将会影响其 内部的感生磁场， 破坏系统的平衡状态、 使加载到定子的电流发生变化， 通过观察定子电流的 变化量来反映转子
7、有无故障 三、 A T 3 的 几种测试功能 1 . 定子三相平衡测试 将仪表的两支笔接触电机绕组的任意两相t A 出端子， 此时仪表的“ 指示灯亮， 说明绕组 是感性负载( 若“ C ” 灯亮， 则可能是表笔接触不好， 也可能是绕组已断， 可川表笔重新接触良好 作出判断)用手按动调零键， 调P 频率直到 义 农指不为零 换另外两绕组出线端， 若仪表指不 值( : 十乌 . 说明三相绕4 y 平衡， 否则. 日 ! 能是定子:相绕组故障也可能是转子故障， 需进步判 断 2 . 绕组l1 lH l Y 1 路的判定 操作方法同 1 中使仪表指不为零时. 然后按动倍频键观察电流变化量， 换另外两相
8、观察仅 表读数， 三相绕组指示值相同说明无故障、 正常读数应大 一 3 5 一一。 。之间。若绕组无匝间短 路， 但二相绕组不平衡， 需作转子故障测试 i 87 3 . 转子故障测试 操作方法同 1书使仪表指示为零时， 再用手缓慢转动转子、 观察仪表读数( 此时仪表指示 为电流变化的百分比幅度) ， 若指示值士5 ， 说明电机转子正常， 若超过士5 ， 说明转子故障将 开始影响电机的正常运转， 应计划检修， 对于指示值)二1 0的转子， 说明故障严重， 应立即停 修 4 . 电角度的比较 电角度是指交流电流与电压的角度， 用Z ,与Z * 的比例关系表示; 中二a r c t a n l Z丫
9、Z x l 操作方法同 1 使仪表指示为零时， 再用手按动电角度键， 观察仪表读数 并逐相切换测试。 对于纯电阻负载， 电角度为。度， 纯电感负载， 电角度为 9 0度， 所以正常绕9 1 1 的电角度应在 3 5 - 8 0 度之间 5绝缘测试 将两表笔插至绝缘测试孔、 可以测出电机间及对地的绝缘电阻值。 将两表笔对准要测试的 绕组的一个端与地端 或另一相绕组端) ， 只需按一下绝缘测试键， 就能读出绝缘电阻值。利用 绝缘测试功能 还可以判定正常电机的同一相绕组， 以及电机绕组有无开路。方法为用表笔接 触电机任意两个出线端， 若绝缘测定值为“ 。 ”则为同一相绕组; 否则不为同相绕组， 若电
10、机已 接为丫形或形， 则绝缘指示 。 ” 时， 表示绕组通。 指示“ 1 ” 时， 表示绕组已断 四、 示例分析 l . 一 台型号为J S 1 1 7 一 4 的 排粉机电 机， 1 8 0 k W， 电 机运行中 温度高， 停下后用电桥测试三 相不平衡度为3 . 2 5 肠， 怀疑 绕组有故障， 用A T 3 测试， 三相平衡. , 0， 0 ; ， ,. 0; 倍频值为一5 0 , - 5 0 , - 5 0 ， 电角 度中均为7 5 ; 认为电 机本体没有问题， 安排检查处理外部线路后电机运行正 常 2 一 台煤磨J S 1 5 1 0 -8 电机， 6 k V, 4 7 5 k W，
11、 电机运行中保护跳停。检测结果如表 1 从绝缘测试6 MD说明电机绝缘已破坏; 从相平衡上反映出A B及 B C两相电流升高， 从 电角度上也可看出 A B, B C电角度减少， 反映出三相绕组不平衡; 从倍频测试来看， 电流变化 率减少了3 %， 说明存在匝间短路; 从转子的电流变化率来看， 转子没有问题电机解体后检查 发现， 电机有三支线圈匝间短烧流后绝 缘对地、 笼型转子无故障， 证明 仪器判 断正 确。 .3 8 8 . 3 一 台变频控制的油隔泵电机， 型号为J RI 舒一1 。 ， 1 1 5 k w， 操作者反映电机起动后不久， 温升太快， 电机温度偏高。 电机停车后， 用A T
12、3 测定三相平衡均为“ 0 ” 、 “ 。 ” 、 “ 0， 电机倍频检测 均为“ 一4 9 ” ， 说明定子绕组无匝间短路， 因电机在现场盘动转子困难， 没有作转子故障监测， 而 电机从运行中计划停车， 绝缘也应该没问题 电机解体后发现， 电机定子绕组无故障， 转子由于 变频电机长期过热、 并头套开焊严重， 甩出的焊锡已飞溅到定子绕组上， 幸亏发现及时没造成 电机烧损事故 从以上示例中可以看出， 在使用便利的诊断仪器的同时， 一定要加强对电机运行时的日常 点检维护， 点检是电机安全运行的基础和保障. 而允分利用现代诊断仪器， 在使用中不断总结 经验教训， 提高故障识别能力和判断水平， 对于电
13、机长周期稳定运行， 更好地为生产经营服务 起着积极的作用 五、 测试时注意事项 1 . 作好数据积累 新安装的电机要用A丁 3 进行测试， 作好原始数据记录。 为今后测试时的判断打下基础， 建 立所有要检测电机的基本参数台帐， 以便通过对比及时发现电机绕组初期故障征兆 对电机绕 组实行状态监测， 就要在每次设备检修时、 对相关电机进行监测、 以便充分发挥测试仪的功效， 及早发现隐患所在， 减少故障损失。 2进行综合分析 对于一台电机绕组故障的判断要通过绝缘测试、三 相平衡测试、 匝间短路测试、 电角度侧 试及转子故障测试来综合故障所在刘于正常环境下绝缘不合格的电机必须及时处理。对于 同一型号的电机要进行横向比较， 对于同一台电机要进行纵向比较， 以便准确地作出判断。 3 . 仪器使用与运行点检及解体检杳相配合 要加强对运行中电机的点检. 及时发现电机运行中的异常现象. 对于运行中已有明显问题 的电机 除仪器诊断外还要配合解体检查共同进行、 可 、 能依赖仪器在辞态时的检查， 毕竟仪器 的检查只是定性地反映问题， 而且有时可能因经验欠缺及故障点均匀造成判断失误 地 址 : 山西 铝 厂氧 化 铝 二 分 厂 机 动 科 出 书 编口 通 3 3 O q 3 8 9
