同步電機轉子勵磁繞組故障分析與處理

摘 要：本文就同步電機轉子勵磁繞組故障與處理進行了分析，詳細闡述了其故障原因，并針對故障原因的分析提出了一些行之有效的處理方法，以期能為更好地處理同步電機轉子勵磁繞組的故障提供參考。

關鍵詞：電機轉子；勵磁繞組；故障；處理

中圖分類號：TM341 文獻標識碼：A

同步電機和感應電機一樣是一種常用的交流電機，但是它在運行過程中常常會遇到勵磁繞組故障的問題，導致絕緣電阻下降，并最終使得同步電機無法恢復到正常的工作效率。因此，為了防止這種現象的發生，本文就同步電機轉子勵磁繞組故障與處理進行了分析，并提出了一些行之有效的處理方法，以期能為更好地處理同步電機轉子勵磁繞組的故障提供參考。

1 原因分析

1.1 絕緣因勵磁線圈受潮與表面出現有害臟污而降低

同步電動機磁極主要由極身支架絕緣、勵磁線圈以及磁極鐵心共同組成，其同步電動機使用其來建立相應的轉子磁場。磁極線圈主要由裸銅排邊繞而成，因此，磁極線圈裸銅排通常會在空氣中暴露，這樣在經過長時間的運行，其表面就會很容易出現炭刷粉等，這樣當繞組線圈裸銅排在絕緣表面上經過時，就會因受到有害污穢的影響而導致絕緣電阻出現一定降低。此時，對勵磁線圈表面進行清洗并烘干，就可絕緣電阻值有所上升，但是運行一段時間后，其又會迅速下降。由此可知，此方法不能使絕緣問題得到有效解決。這主要是因為勵磁線圈出現故障時，其內部已形成相應的導電通道，而其內部絕緣結構表面中還覆蓋著某些具有導電性能的塵埃，這樣當線圈從絕緣體中經過時，其表面就會出現較強的漏導電流，從而導致勵磁線圈的極化指數和絕緣電阻不斷降低。

1.2 勵磁線圈絕緣電阻降低的常見類型

（1）因修理或電機制造處理出錯而導致機械性損傷。

（2）電機的絕緣結構出現受潮現象。

（3）勵磁線圈出現非事故性故障，如表面發生受潮或污穢現象，在機組的日常運行中，此類故障的發生率較大，且老電機最容易出現此類故障。

（4）因絕緣老化而導致絕緣出現下降現象，如電機在超常規模式的情況運行或者電機在運行時間超過25s，從而導致絕緣電阻發生不可逆轉的接地或下降等不良現象。出現上述故障時，需對絕緣材料進更換處理才能使勵磁線圈得以正常運行。在機組的運行過程中，此故障的發生概率通常較低，當電機的運行時間過長時，其性能通常會有所下降，因此，可直接更新。

2 處理措施

2.1 測量和故障查找

（1）把電機進行解體，然后轉子抽芯。

（2）匝間短路試驗。增加1/2的額定勵磁電流，使用合適的數字電壓表對轉子中各勵磁線圈的壓降參數進行測量，接著對測量結果進行分析，對于壓降低的，則判定為匝間出現短路現象，然后使用電壓表后紅外測溫計測量該線圈中的各匝間，對于溫度較高的地方，則判定為故障點。

（3）找出勵磁線圈絕緣電阻下降的原因。使用500V兆歐表對勵磁線圈的絕緣電阻進行分別測量，然后根據測量結果對拆除引線后單獨勵磁線圈的絕緣電阻和電機轉子的整體絕緣電阻進行有效區分。若勵磁線圈的絕緣電阻處于下降狀態，則在磁極的1/2處的所在位置進行引線，然后把它們拆開，接著再以分組形式進行測量。

2.2 處理策略

（1）把磁極線圈進行回裝。把線圈向磁極鐵心中進行回轉之前，應先在絕緣支架和其中一只磁極線圈之間所在位置銑出一個形狀為矩形的小槽，接著緊挨著銅排埋設薄膜型的測溫傳感器，為了使之處于一個較固定的狀態，使用環氧樹脂把其封住（如圖1）。把線圈中的直流電阻及其對磁極鐵心的絕緣電阻值進行測量，當其參數符合相關標準后，再把磁極線圈間的引線進行有效連接。

（2）對電機中的磁極進行解體，并對之進行詳細檢查。把出現故障的線圈和磁極吊出，接著把磁極線圈給磁極鐵心所帶來的絕緣電阻參數進行測量，此時測量結果會顯示已發生較大變化，若沒有出現變化，則應直接把磁極鐵心及線圈和兆歐絕緣表進行連接，把磁極線圈進行振動并搖晃后，再對兆歐表中讀數的具體變化情況進行觀察。從轉子上把磁極進行拆除的過程中，磁極鐵心與線圈會因受到震動的影響而從污穢中通過，此時導電通道就會出現斷開現象，或者爬電距離會發生一定變化，因此，為了避免上述現象的發生，應注意對有可能會對線圈絕緣產生影響的污染物進行比較徹底的清掃。清掃方法如下：從磁極鐵心上取下線圈，把支架和線圈上的碳刷粉等對導電有破壞作用的塵埃進行徹底清除，然后把因污染物所導致的導電通路進行斷開，需注意的是，處理后的單只線圈中的絕緣電阻參數通常不會少于300MΩ。

（3）把磁極線圈進行浸漆，然后烘干。如果現場有烘干爐，則把線圈放到爐內，并設置與電機絕緣等級相符的溫度把之烘干，時間通常8～10h即可把線圈取出。若現場沒有烘干爐，則使用以下方法：

①勵磁電流排潮烘干法。把磁極線圈進行回裝，檢查合格后，把測溫顯示器與之連接，然后加入適當的勵磁電流使之得以烘干。烘干溫升H=f（I2）和勵磁電流平方成正比例，根據這個關系，應從1/2額定勵磁電流開始烘， 根據電機的絕緣等級及線圈溫度的升高情況對勵磁電流中所控制的線圈的溫度進行適當調節，此過程中，應盡可能使溫度有一定的上升空間。當新電機的絕緣電阻值不少于300MΩ且持續5h都處于穩定狀態后，則干燥完畢。

②浸漆烘干。把勵磁線圈烘干后，把勵磁電流所控制的線圈溫度調低45℃～75℃，使用1032快干漆對每個線圈進行浸漆（如圖2），接著再使用上述方法烘5h，然后再浸漆，接著再使用同樣的方法把其烘干。最后，把殘留的絕緣漆進行清理，以使測氣隙的準確性得到有效保證，使用電氣對勵磁線圈進行試驗，符合相關要求后再安裝。

3 要點分析

（1）勵磁線圈中的電流是相等的，且都處于并聯狀態，因此，只需要使用一只測溫器對全部的勵磁線圈進行烘干處理。

（2）初期使用1/2的額定勵磁電流進行烘干，可對各勵磁線圈中溫度的均勻性進行檢查，且這樣還能檢查匝間是否存在短路。

（3）使用此方法時，只需在現場對故障線圈處理，這主要是因為線圈內的有害污穢還沒有使轉子鐵心和匝間短路之間形成導電通道，而對浸漆進行烘干后，則可對導電通道進行有效阻隔。回廠修理時，應使用真空浸漆對全部勵磁線圈進行處理。

（4）應使勵磁電流中所控制的線圈的溫度有一定的上升空間，這樣才能使各線圈部位的溫升及勵磁電流的波動等保持一定的均勻狀態，一般而言，應把B等級上升的最高溫度控制在110℃。

結語

綜上所述，同步電機在運行過程中容易遇到勵磁繞組故障的問題，并會損害到機器的正常工作。因此，必須采取必要的方法對故障進行處理，本文提出了將磁極線圈裸銅排封閉的方法進行處理，隔絕了潮濕與有害臟污粉末的侵入，相信這種方法對解決同步電機勵磁線圈絕緣電阻經常下降的故障問題會有極大的參考借鑒作用。

參考文獻

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