三相異步電動機絕緣性能檢測方法探討

葛睿

摘 ?要：三相異步電動機是一種非常常見的感應電動機，它具有非常簡單的結構，而且價格比較合理，具有良好的經濟性，應用起來非常方便，而且維修比較方便，運行可靠。基于這些優點，據相關數據顯示，從剛開始發展至今，三相異步電動機得到了非常廣泛的應用，已經成為工業上應用最多的電機類型。近幾年，隨著汽車產業朝著節能環保的方向發展，越來越多的電動汽車出現在我們的生活中，表現出了良好的發展前景。電動汽車的供電來自電源，電動機將電源提供的電能轉化為機械能驅動車輪行駛，三相異步電動機由于其優良的特性，在電動汽車的使用上發揮著關鍵的作用。本文重點闡述了三相異步電機絕緣電阻試驗和工頻耐電壓試驗的基本原理和試驗目的，并討論了實際試驗過程中應注意的一些問題。

關鍵詞：絕緣電阻;耐壓試驗;電機試驗

1 引言

三相異步電動機的絕緣包括對地絕緣、相間絕緣和匝間絕緣。其中，對地絕緣指三相繞組對定子鐵芯和機殼及端蓋之間的絕緣;相間絕緣指三相繞組之間的絕緣;匝間絕緣指繞組線圈各匝之間的絕緣。絕緣性能的優劣是衡量電機安全性能的重要指標之一。無論是新造還是返修電機試驗，絕緣檢測都必不可少，常見的絕緣性能試驗項目有絕緣電阻試驗和耐電壓試驗。在實踐過程中發現試驗人員雖然對試驗操作掌握很熟悉，但是對基本原理不甚了解，因此對這兩種檢測方法進行對比分析，以加深對這兩種絕緣檢測方法的認識。

2三相異步電動機基本工作原理

三相異步電動機主要是由定子和轉子兩部分構成的。其中，定子主要有定子鐵心、定子三相繞組和機座構成，是三相異步電動機固定不動的部分;轉子包括轉子鐵心、轉子三相繞組和轉軸幾個部分，轉子是三相異步電動機進行轉動的部分。當三相異步電動機的定子繞組中，通入三相對稱的交流電的時候，就會產生一個圓形的旋轉磁場，旋轉磁場會切割轉子導體，從而產生感應電動勢以及感應電流，這也就是“電生磁”和“磁生電”的過程。由于轉子導體已經產生了電流，因而會在磁場中受到電磁力的作用，形成電磁轉矩驅動電動機進行轉動。三相異步電動機的啟動，也就是從三相異步電動機通入三相電，轉子開始進行轉動，一直到轉速達到額定轉速這一工作過程。對于三相異步電動機的啟動有幾點要求：①盡可能大的啟動轉矩。②一定啟動轉矩下，盡可能小的啟動電流。③操作方便。通常三相異步電動機的啟動方式最常見的有直接啟動和降壓啟動，下文將不同啟動方式的特點進行分析。

3 絕緣電阻試驗

絕緣電阻反映繞組抵抗直流電流的電氣絕緣能力，它是一種非破壞性試驗。原理是從施加電壓起的某一特定時刻，所施加負極性直流高壓除以電機絕緣的直流電流的商。目的是為了確定絕緣系統是否適合于投入運行或進行耐電壓試驗。

絕緣電阻測量必須根據繞組額定電壓和絕緣的基本狀況選擇合適的直流試驗電壓。通常是在500V-10000V負極性的恒定直流電壓下進行的，三相異步電機絕緣電阻試驗電壓指導準則下表[1]。絕緣電阻的讀數通常在試驗電壓施加1min后讀取。

絕緣電阻的影響因素通常有：①繞組表面狀況及是否受潮。繞組表面被嚴重污染或者存在潮氣都可能會導致絕緣電阻降低。②繞組的溫度。對于給定電機在任意給定的時間點的絕緣電阻，隨繞組溫度呈指數規律相反變化。③試驗電壓的幅值。試驗電壓的升高可能會導致絕緣電阻值稍有降低，但對于狀態良好干燥的絕緣，在直至額定電壓峰值的任何試驗電壓下所獲得的絕緣電阻都應該是相同的。④剩余電荷。剩余電荷存在于絕緣中會使測量產生誤差，因此測量之前，必須對繞組進行徹底放電[2]。

在測量完畢后，應將繞組對地放電，這對安全和后續試驗的準確是非常重要的，放電時間至少應為施加電壓時間的4倍。

4 工頻耐電壓試驗

工頻交流耐壓試驗又稱絕緣介電強度試驗， 它是考核絕緣材料耐受高壓交變電場的能力。原理是對電機施加高出它的額定工作電壓一定值的工頻試驗電壓，并持續一定時間（一般為1 min），觀察絕緣是否擊穿或其他異常情況。

交流耐壓試驗的電源一般規定為50Hz的正弦波電壓。因為在試驗的交變電場中， 介質因反復極化而發熱， 頻率越高， 發熱越厲害，材料越容易造成熱擊穿， 所以嚴格規定試驗電源的頻率為50Hz。而規定試驗電源必須是正弦波， 則是對它的峰值電壓進行限制。因正弦波峰值電壓與有效值之間的關系是倍關系。如果試驗電壓波形不是正弦波， 試驗電壓有效值讀數很低， 峰值電壓卻遠遠大于倍， 會對絕緣材料造成重大損壞[3]。

交流耐壓試驗是一種破壞性試驗。試驗前應首先對發電機進行非破壞性試驗，包括絕緣電阻測量等，在非破壞性試驗合格后方能進行交流耐壓試驗。同一電機如果重復進行耐壓試驗或對于返修的電機，應適當降低試驗電壓。

在耐壓試驗時，應注意逐漸升高或降低試驗電壓，而不要突通突斷高壓，否則會產生沖擊過電壓， 易對絕緣造成擊穿。

5 結語

通過以上分析，我們知道絕緣電阻試驗和工頻耐壓試驗雖都是考核電機絕緣性能， 但試驗原理是不同的。絕緣電阻測量是用不會損傷絕緣的辦法測量絕緣的各種特性以判斷絕緣的缺陷，而工頻耐壓試驗是用具有一定破壞性的方法來暴露絕緣的缺陷的。電機繞組的對地絕緣和相間絕緣通過測量電機對地和各相之間的絕緣電阻和工頻耐壓試驗進行檢測確認，匝間絕緣通過繞組匝間實驗進行檢查確認。對絕緣存在故障的繞組或加強絕緣應進行徹底修理，確認無法修復的繞組或引接線應進行更換，確保電機絕緣良好，避免引起不可修復的電氣絕緣故障。

參考文獻

[1]GB/T 1032-2012.三相異步電機試驗方法.2012.

[2]GB/T 20160-2006.旋轉電機絕緣電阻測試.2006.

[3]張文海.電機耐壓試驗中的一些問題.微特電機，2006（12）.

[4]陳金剛，張紅枝，劉志堅，籠型三相異步電動機定子繞組燒壞原因解析[J].船電技術，2019，08：59-61.

[5]陳金剛，王強.鼠籠式三相異步電動機溫升解析[J].電機技術，2013，（01）：40-43.

[6]王強，陳金剛.三相異步電動機絕緣強度測試解析[J].防爆電機，2012，（05）：51-54.