小功率電動機電氣強度試驗的研究

程 磊

（威凱檢測技術有限公司 廣州 510663）

引言

《強制性產品認證實施規則 小功率電動機》中對小功率電動機的適用范圍進行了詳細的表述。該規則適用于額定電壓為36 V以上（不含36 V），交流電壓為1 000 V以下，直流電壓為1 500 V以下的驅動用小功率電動機，主要包括兩大類電動機，一類是轉速折算到1 500 r/min時最大連續定額不超過1.1 kW的各類交流同步電動機和交流異步電動機，另一類是最大連續定額不超過1.1 kW的直流電動機和交流換向器電動機。在不同的標準中，電氣強度試驗的具體要求也不相同，這些不同主要表現在施加的電壓和判定要求上，本文主要對這些差異進行研究和分析。

1 標準中關于電氣強度試驗的相關要求

1.1 試驗的通用技術要求

電氣強度試驗通常安排在其他試驗之后，如果電機需要進行熱試驗，那么電氣強度試驗應該在熱試驗之后立即進行。在試驗的過程中，電動機應該處于靜止狀態。

進行電氣強度試驗時，試驗電壓的頻率為工頻50 Hz，電壓波形應該為正弦波。施加試驗電壓的過程應該緩慢，起始試驗電壓應該不超過全值試驗電壓的一半，從半值試驗電壓到全值試驗電壓的過程至少需要花費10 s的時間，電動機應能承受60 s的全值試驗電壓。

1.2 關于試驗電壓的要求

電氣強度試驗的電壓施加部位一般為被試繞組與機殼間或者各項繞組之間，但是有些電機帶有信號控制線，這類電動機的施加部位為信號線與電動機繞組之間。GB/T 12350-2009對不同種類電機的耐壓試驗值有著不同的要求，一般情況下，試驗電壓為1 000 V+2UN，如果計算出的試驗電壓數值小于1 500 V，則選取試驗電壓為1 500 V。標準中對試驗電壓值的特殊情況進行了說明，試驗電壓為500 V是針對額定電壓在48 V及以下由獨立電源供電的電動機，試驗電壓為3 000 V是針對含有加強絕緣的電動機。

GB/T 14711-2013中對額定輸出小于1 kW（或kVA）且額定電壓小于100 V的旋轉電機施加試驗電壓為500 V+2UN，對其余的適用GB/T 14711-2013的小功率電動機來說，試驗電壓均為1 000 V+2UN，但最低為1 500 V。

1.3 關于試驗變壓器容量的要求

GB/T 12350-2009中要求試驗設備的容量不小于0.5 kVA，而GB 14711-2013中對額定電壓1 000 V及以下的電機，每1 kV試驗電壓，試驗電壓器的容量應不小于1 kVA。

1.4 關于試驗判定依據的要求

GB/T 12350-2009要求試驗過程中跳閘電流值應不大于10 mA，而GB 14711-2013對交流1 000 V以下、直流1 500 V以下的小功率電動機試驗用的高壓變壓器過電流繼電器的脫扣電流為100 mA，當試驗電流大于或等于100 mA，則判定被試電機擊穿。

2 相關概念分析

標準中提到的跳閘電流和脫扣電流在實踐中是一個意思，均是指電氣強度測試儀器上設定的跳閘電流值，對于小功率電機來說，10 mA和100 mA是2個典型跳閘電流設定值，試驗中根據標準的使用情況來選擇合適的跳閘電流。

電氣強度試驗中不應出現擊穿，當在試驗電路中電流超過跳閘電流時，其實是假定已經出現擊穿的。之所以是假定擊穿，是因為漏電流超過跳閘電流并不是真正意義上的擊穿，擊穿應該是電動機的內部絕緣材料在電場的作用下產生的破壞性放電。雖然電氣強度測試儀的跳閘和擊穿沒有直接的聯系，但是漏電流過大也說明電動機的絕緣性能是不充分的，也同樣會存在危險，因此在實踐中跳閘視同為擊穿，跳閘就不滿足標準要求。

由于標準的表述不同，會出現“電氣強度試驗”、“介電強度試驗”、“耐電壓試驗”等，這些可以通常稱為“電氣強度試驗”。

3 實際檢測中遇到的問題

3.1 目前電氣強度試驗的局限性

耐電壓試驗的目的是為了驗證電機產品是否存在絕緣的薄弱環節，以便保證消費者的人身安全。隨著電機技術的發展，帶控制器的小功率電動機越來越多，而標準中目前的規定主要是針對傳統的電機，耐壓測試的部位只考慮了繞組與機殼間、繞組間以及信號線與電動機繞組之間，電氣強度試驗考核的部位已經不能滿足帶控制器電機的要求，因此耐電壓部位需要增加帶控制器電動機的主電路與外殼、主電路與控制電路、控制電路與外殼之間，這樣才能使標準的覆蓋性更好，同時也能保證考核電機絕緣的全面性。

3.2 典型電機產品耐電壓值數據分析比較

小功率電機產品的技術標準主要有GB/T 12350-2009、GB/T 14711-2013、JB/T 10888-2008和GB/T 755-2019，其中GB/T 14711-2013和GB/T 755-2019中對耐電壓的要求基本上和國際標準IEC 60034-1:2017中保持一致，圖1～3以圖示的形式來表現這些標準中對電氣強度試驗耐壓值的具體要求。

從圖1～3中可以看出標準中關于小功率電動機耐壓值規定方面的差異主要體現在額定電壓在100 V以下的電機，尤其是額定電壓在48 V～100 V之間的電機，然而48 V～100 V之間的電機大部分屬于永磁直流電動機中的電動車用的電動機，因此這部分電機產品電氣強度試驗的耐壓值需要特別關注。

圖1 GB/T 12350-2009耐壓值和電機額定電壓的關系

圖2 GB/T 14711-2013(GB/T 755-2019/ IEC 60034-1:2017)耐壓值和電機額定電壓的關系

3.3 電氣強度的施加電壓需要合理調整

對于帶控制器的電動機，試驗電壓需要施加于主電路與外殼、主電路與控制電路、控制電路與外殼之間，這些部位的施加測試的電壓值需要根據實際和國內國際的其他標準制定出一個具體值，使其考核更加合理。

GB/T 12350-2009中僅僅對于額定電壓在48 V及以下的電動機規定試驗電壓的有效值為500 V，而其他大于48 V的電動機耐壓的最低值為1 500 V，這個規定對于額定電壓在48～100 V之間的電機有點苛刻。例如電動機車用電動機是直流電源供電的，按照產品標準JB/T 10888-2008規定的電壓等級為“24 V、36 V、48 V、60 V、72 V”，JB/T 10888-2008關于耐電壓試驗的具體耐壓值為500 V+2UN，這樣就會出現額定電壓為60 V和72 V的電動機按照產品標準施加的耐壓有效值為620 V和644 V，而按照強制性認證的要求，其適用于標準GB/T 12350-2009，于是耐壓有效值均為1 500 V，因此就會出現在強制性認證中其耐電壓試驗通不過，而實際上滿足產品標準的電動機就可以滿足絕緣要求。綜上所述，關于額定電壓在100 V以下的電機，GB/T 12350中的規定應該參考GB/T 14711-2013，將試驗電壓定為500 V+2UN比較妥當。

4 總結

本文對強制性認證產品小功率電動機的電氣強度試驗要求進行了詳細的說明，對標準中涉及到的概念進行了解析，并且根據在實踐經驗中提出了一些問題和建議。希望本文能夠對小功率電動機的生產廠家起到一定的指導和啟發作用，同時也希望新版的標準在修訂過程中能夠更加全面地考慮到其適用產品的針對性。