淺析影響電機定子介質損耗的因素

石紅娟 劉冠芳 裴曉梅

【摘 要】本文通過對電機定子制造過程的梳理，對影響定子介質損耗的各項因素進行逐一分析，找出了影響電機定子介質損耗的主要原因。

【關鍵詞】電機定子；介質損耗；繞組

1 引言

近年來各主機廠對電機的質量和交期要求越來越高，為保證客戶滿意，我公司不斷的加強質量控制，提升產品的質量。介質損耗檢測是檢測電機絕緣性能的一種無損檢測方式，被廣泛使用。當電機出現介質損耗超標時，需耗費設計、工藝和質量人員大量的時間和精力去尋找原因。本文通過問題導向，找出影響電機定子介質損耗大的原因，為提升電機質量和工藝設計提供了參考。

2 基本概念

介質損耗：簡稱介損，是指絕緣材料在外電場的作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，在絕緣材料內部引起的能量損耗。

介質損耗正切值tgδ：是被測試產品的有功功率和無功功率比值的百分數。

介質損耗的形式一般有電導損耗、極化損耗和電離損耗。

電導損耗：在電場的作用下，介質中有泄漏電流流過，這種微小的電流流經介質時使介質發熱而損耗的電能為電導損耗。

極化損耗：在介質發生緩慢極化時，帶電粒子在電場力的影響下因克服熱運動而引起的能量損耗。

3電機定子介損的檢測要求

介質損耗檢測是用來判斷電機絕緣質量優劣的方式，對電機來說介損值越大，絕緣系統的損耗越大，電機發熱量增加，會使電機增加溫升，加速絕緣老化。我公司電機定子介損檢測在定子浸漆完成后進行，不同絕緣工藝方案的電機要求的tgδ不一樣。

4 排查電機定子介損超的原因

一般認為影響新造電機定子介損高的原因是定子繞組受潮，因為介質吸潮后介電常數會增加、電導增加，由于電導損耗增大以及松弛極化損耗增加，而使介質損耗增大。但影響介損的因素很多，要解決問題必須找到真實原因。

當電機定子出現介損超標時，我們基于理論層面從產品制造過程進行了逐一排查，以求找出影響定子介損超標的主要因素，進而實施控制。

4.1測試

首先對電機定子介損檢測的員工進行檢查，操作員工為具有多年工作經驗的老員工，也不存在測試方法不正確的行為。接著確認介質損耗測試儀是否故障，使用另外兩臺介損檢測儀進行同一產品檢測對比，結果測試數據差異在0.02～0.03%，故可以排除設備的影響。

4.2 繞組受潮

檢測定子線圈烘焙工序的烘箱曲線記錄，時間溫度均符合工藝要求，未發現異常。使用測溫儀檢測烘箱內部的實際溫度，實測溫度滿足工藝要求，且實測溫度和顯示溫度偏差在控制范圍內。檢查定子組裝浸漆前的預烘和浸漆后烘焙的時間和溫度，均滿足工藝要求。

針對定子機座潮濕，可能導致機座內的潮氣滲透到繞組使絕緣受潮，為了驗證機座潮濕的影響，嵌線前選取10臺定子對其進行再烘焙，結果沒有因為增加機座的烘焙而解決介損超的問題，但問題稍有緩解。

4.3 繞組被污染

檢查定子線圈在制造過程中的防護以及表面干凈狀態，現場抽查20臺線圈均按照要求防護，線圈表面干凈，定子嵌線后也未發現繞組被污染的問題。

驗證機座內有油污污染繞組的可能。之前出現過某定子嵌線后，鐵心滲油污染槽楔的問題。對被污染的槽楔進行檢測，檢測結果為80%的污物是蓖麻油。蓖麻油是在電機機座攻絲時作為潤滑油使用的，其滲透性和流動性較強，容易進入鐵心疊片內。蓖麻油的沸點是313℃，目前機座烘焙的溫度不能超過200度，基本不可能烘干，所以有可能污染線圈。

4.4 線圈絕緣包扎不緊密

如果線圈絕緣包扎不緊密會導致絕緣內部存在氣隙或氣泡，當外加電壓升高到一定值時，氣泡或氣隙中會出現游離放電，從而使介損升高。現場抽查10名員工包扎的線圈，測量絕緣疊包度和線圈直線寬高尺寸滿足要求，且線圈包扎緊密。

4.5浸漆不到位

電機定子浸漆使用的是VPI（真空壓力浸漬）工藝，其工作原理是將工件預烘去潮后冷卻，抽真空排除白坯線圈內部的空氣和揮發物，依靠真空中漆液重力和線圈毛細管作用，對解除真空后的浸漬漆液施加一定壓力的作用，使漆液迅速滲透并充滿絕緣結構內層，以此達到浸漬的目的。

首先檢查了VPI設備的各項監控儀表，未發現問題。接著檢查定子浸漆抽真空時間和加壓時間，調取15次浸漆記錄，全部符合工藝要求。為了進一步驗證浸漬漆的滲透性，對介損較高的定子線圈進行拆解，觀察絕緣漆的滲透情況，線圈匝間絕緣漆填充比較飽滿，絕緣漆滲透性達到工藝要求。

4.6原材料

定子線圈制造需要的原材料主要有電磁線、云母帶、聚酰亞胺薄膜帶、玻璃絲帶；浸漆工序的主要原材料是絕緣漆。對這些關鍵原材料進行了質保期檢查，均在質保期內。對定子繞組絕緣性能起決定性作用的云母帶和絕緣漆進行了驗證。

檢測云母帶的擊穿電壓、拉伸強度和膠含量，均合格，但這些項目的檢測不能全面的評價云母帶的介電性能。為進一步驗證，使用不同批次的兩種云母帶分別制作線棒驗證其對定子介損值的影響，結果如下表所示：

從上表的數據可以看出，使用29368批次云母帶的線棒介損值較小，使用1070806批次云母帶的線棒介損值較大，可以斷定云母帶是影響介損值超標的主要原因。

對絕緣漆質量進行排查，檢查絕緣漆每日的檢測記錄，未發現異常。同時此種絕緣漆也應用在其他產品上，但沒有出現介損超的問題。

5 結論

通過對影響電機定子介質損耗各項因素的分析，找出了影響定子介損超的主要原因為云母帶問題，同時不能排除機座內油污污染繞組的影響。為了避免云母帶質量問題影響電機定子介損，在后續的云母帶等主絕緣材料的采購規范中需增加tgδ的測試。機座內有油污的問題，應通過量化并控制機座加工過程的用油量或考慮更換成易清洗的物質來減少或消除機座內的油污。

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（作者單位：中車永濟電機有限公司）