三相异步电动机绝缘性能检测方法探讨

葛睿

摘  要：三相异步电动机是一种非常常见的感应电动机，它具有非常简单的结构，而且价格比较合理，具有良好的经济性，应用起来非常方便，而且维修比较方便，运行可靠。基于这些优点，据相关数据显示，从刚开始发展至今，三相异步电动机得到了非常广泛的应用，已经成为工业上应用最多的电机类型。近几年，随着汽车产业朝着节能环保的方向发展，越来越多的电动汽车出现在我们的生活中，表现出了良好的发展前景。电动汽车的供电来自电源，电动机将电源提供的电能转化为机械能驱动车轮行驶，三相异步电动机由于其优良的特性，在电动汽车的使用上发挥着关键的作用。本文重点阐述了三相异步电机绝缘电阻试验和工频耐电压试验的基本原理和试验目的，并讨论了实际试验过程中应注意的一些问题。

关键词：绝缘电阻;耐压试验;电机试验

1 引言

三相异步电动机的绝缘包括对地绝缘、相间绝缘和匝间绝缘。其中，对地绝缘指三相绕组对定子铁芯和机壳及端盖之间的绝缘;相间绝缘指三相绕组之间的绝缘;匝间绝缘指绕组线圈各匝之间的绝缘。绝缘性能的优劣是衡量电机安全性能的重要指标之一。无论是新造还是返修电机试验，绝缘检测都必不可少，常见的绝缘性能试验项目有绝缘电阻试验和耐电压试验。在实践过程中发现试验人员虽然对试验操作掌握很熟悉，但是对基本原理不甚了解，因此对这两种检测方法进行对比分析，以加深对这两种绝缘检测方法的认识。

2三相异步电动机基本工作原理

三相异步电动机主要是由定子和转子两部分构成的。其中，定子主要有定子铁心、定子三相绕组和机座构成，是三相异步电动机固定不动的部分;转子包括转子铁心、转子三相绕组和转轴几个部分，转子是三相异步电动机进行转动的部分。当三相异步电动机的定子绕组中，通入三相对称的交流电的时候，就会产生一个圆形的旋转磁场，旋转磁场会切割转子导体，从而产生感应电动势以及感应电流，这也就是“电生磁”和“磁生电”的过程。由于转子导体已经产生了电流，因而会在磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩驱动电动机进行转动。三相异步电动机的启动，也就是从三相异步电动机通入三相电，转子开始进行转动，一直到转速达到额定转速这一工作过程。对于三相异步电动机的启动有几点要求：①尽可能大的启动转矩。②一定启动转矩下，尽可能小的启动电流。③操作方便。通常三相异步电动机的启动方式最常见的有直接启动和降压启动，下文将不同启动方式的特点进行分析。

3 绝缘电阻试验

绝缘电阻反映绕组抵抗直流电流的电气绝缘能力，它是一种非破坏性试验。原理是从施加电压起的某一特定时刻，所施加负极性直流高压除以电机绝缘的直流电流的商。目的是为了确定绝缘系统是否适合于投入运行或进行耐电压试验。

绝缘电阻测量必须根据绕组额定电压和绝缘的基本状况选择合适的直流试验电压。通常是在500V-10000V负极性的恒定直流电压下进行的，三相异步电机绝缘电阻试验电压指导准则下表[1]。绝缘电阻的读数通常在试验电压施加1min后读取。

绝缘电阻的影响因素通常有：①绕组表面状况及是否受潮。绕组表面被严重污染或者存在潮气都可能会导致绝缘电阻降低。②绕组的温度。对于给定电机在任意给定的时间点的绝缘电阻，随绕组温度呈指数规律相反变化。③试验电压的幅值。试验电压的升高可能会导致绝缘电阻值稍有降低，但对于状态良好干燥的绝缘，在直至额定电压峰值的任何试验电压下所获得的绝缘电阻都应该是相同的。④剩余电荷。剩余电荷存在于绝缘中会使测量产生误差，因此测量之前，必须对绕组进行彻底放电[2]。

在测量完毕后，应将绕组對地放电，这对安全和后续试验的准确是非常重要的，放电时间至少应为施加电压时间的4倍。

4 工频耐电压试验

工频交流耐压试验又称绝缘介电强度试验， 它是考核绝缘材料耐受高压交变电场的能力。原理是对电机施加高出它的额定工作电压一定值的工频试验电压，并持续一定时间（一般为1 min），观察绝缘是否击穿或其他异常情况。

交流耐压试验的电源一般规定为50Hz的正弦波电压。因为在试验的交变电场中， 介质因反复极化而发热， 频率越高， 发热越厉害，材料越容易造成热击穿， 所以严格规定试验电源的频率为50Hz。而规定试验电源必须是正弦波， 则是对它的峰值电压进行限制。因正弦波峰值电压与有效值之间的关系是倍关系。如果试验电压波形不是正弦波， 试验电压有效值读数很低， 峰值电压却远远大于倍， 会对绝缘材料造成重大损坏[3]。

交流耐压试验是一种破坏性试验。试验前应首先对发电机进行非破坏性试验，包括绝缘电阻测量等，在非破坏性试验合格后方能进行交流耐压试验。同一电机如果重复进行耐压试验或对于返修的电机，应适当降低试验电压。

在耐压试验时，应注意逐渐升高或降低试验电压，而不要突通突断高压，否则会产生冲击过电压， 易对绝缘造成击穿。

5 结语

通过以上分析，我们知道绝缘电阻试验和工频耐压试验虽都是考核电机绝缘性能， 但试验原理是不同的。绝缘电阻测量是用不会损伤绝缘的办法测量绝缘的各种特性以判断绝缘的缺陷，而工频耐压试验是用具有一定破坏性的方法来暴露绝缘的缺陷的。电机绕组的对地绝缘和相间绝缘通过测量电机对地和各相之间的绝缘电阻和工频耐压试验进行检测确认，匝间绝缘通过绕组匝间实验进行检查确认。对绝缘存在故障的绕组或加强绝缘应进行彻底修理，确认无法修复的绕组或引接线应进行更换，确保电机绝缘良好，避免引起不可修复的电气绝缘故障。

参考文献

[1]GB/T 1032-2012.三相异步电机试验方法.2012.

[2]GB/T 20160-2006.旋转电机绝缘电阻测试.2006.

[3]张文海.电机耐压试验中的一些问题.微特电机，2006（12）.

[4]陈金刚，张红枝，刘志坚，笼型三相异步电动机定子绕组烧坏原因解析[J].船电技术，2019，08：59-61.

[5]陈金刚，王强.鼠笼式三相异步电动机温升解析[J].电机技术，2013，（01）：40-43.

[6]王强，陈金刚.三相异步电动机绝缘强度测试解析[J].防爆电机，2012，（05）：51-54.