淺析影響電機(jī)定子介質(zhì)損耗的因素

石紅娟 劉冠芳 裴曉梅

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

【關(guān)鍵詞】電機(jī)定子；介質(zhì)損耗；繞組

1 引言

近年來各主機(jī)廠對電機(jī)的質(zhì)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(qiáng)質(zhì)量控制，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。介質(zhì)損耗檢測是檢測電機(jī)絕緣性能的一種無損檢測方式，被廣泛使用。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)介質(zhì)損耗超標(biāo)時(shí)，需耗費(fèi)設(shè)計(jì)、工藝和質(zhì)量人員大量的時(shí)間和精力去尋找原因。本文通過問題導(dǎo)向，找出影響電機(jī)定子介質(zhì)損耗大的原因，為提升電機(jī)質(zhì)量和工藝設(shè)計(jì)提供了參考。

2 基本概念

介質(zhì)損耗：簡稱介損，是指絕緣材料在外電場的作用下，由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng)，在絕緣材料內(nèi)部引起的能量損耗。

介質(zhì)損耗正切值tgδ：是被測試產(chǎn)品的有功功率和無功功率比值的百分?jǐn)?shù)。

介質(zhì)損耗的形式一般有電導(dǎo)損耗、極化損耗和電離損耗。

電導(dǎo)損耗：在電場的作用下，介質(zhì)中有泄漏電流流過，這種微小的電流流經(jīng)介質(zhì)時(shí)使介質(zhì)發(fā)熱而損耗的電能為電導(dǎo)損耗。

極化損耗：在介質(zhì)發(fā)生緩慢極化時(shí)，帶電粒子在電場力的影響下因克服熱運(yùn)動(dòng)而引起的能量損耗。

3電機(jī)定子介損的檢測要求

介質(zhì)損耗檢測是用來判斷電機(jī)絕緣質(zhì)量優(yōu)劣的方式，對電機(jī)來說介損值越大，絕緣系統(tǒng)的損耗越大，電機(jī)發(fā)熱量增加，會(huì)使電機(jī)增加溫升，加速絕緣老化。我公司電機(jī)定子介損檢測在定子浸漆完成后進(jìn)行，不同絕緣工藝方案的電機(jī)要求的tgδ不一樣。

4 排查電機(jī)定子介損超的原因

一般認(rèn)為影響新造電機(jī)定子介損高的原因是定子繞組受潮，因?yàn)榻橘|(zhì)吸潮后介電常數(shù)會(huì)增加、電導(dǎo)增加，由于電導(dǎo)損耗增大以及松弛極化損耗增加，而使介質(zhì)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(shí)原因。

當(dāng)電機(jī)定子出現(xiàn)介損超標(biāo)時(shí)，我們基于理論層面從產(chǎn)品制造過程進(jìn)行了逐一排查，以求找出影響定子介損超標(biāo)的主要因素，進(jìn)而實(shí)施控制。

4.1測試

首先對電機(jī)定子介損檢測的員工進(jìn)行檢查，操作員工為具有多年工作經(jīng)驗(yàn)的老員工，也不存在測試方法不正確的行為。接著確認(rèn)介質(zhì)損耗測試儀是否故障，使用另外兩臺介損檢測儀進(jìn)行同一產(chǎn)品檢測對比，結(jié)果測試數(shù)據(jù)差異在0.02～0.03%，故可以排除設(shè)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(shí)間溫度均符合工藝要求，未發(fā)現(xiàn)異常。使用測溫儀檢測烘箱內(nèi)部的實(shí)際溫度，實(shí)測溫度滿足工藝要求，且實(shí)測溫度和顯示溫度偏差在控制范圍內(nèi)。檢查定子組裝浸漆前的預(yù)烘和浸漆后烘焙的時(shí)間和溫度，均滿足工藝要求。

針對定子機(jī)座潮濕，可能導(dǎo)致機(jī)座內(nèi)的潮氣滲透到繞組使絕緣受潮，為了驗(yàn)證機(jī)座潮濕的影響，嵌線前選取10臺定子對其進(jìn)行再烘焙，結(jié)果沒有因?yàn)樵黾訖C(jī)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(hù)以及表面干凈狀態(tài)，現(xiàn)場抽查20臺線圈均按照要求防護(hù)，線圈表面干凈，定子嵌線后也未發(fā)現(xiàn)繞組被污染的問題。

驗(yàn)證機(jī)座內(nèi)有油污污染繞組的可能。之前出現(xiàn)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(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為80%的污物是蓖麻油。蓖麻油是在電機(jī)機(jī)座攻絲時(shí)作為潤滑油使用的，其滲透性和流動(dòng)性較強(qiáng)，容易進(jìn)入鐵心疊片內(nèi)。蓖麻油的沸點(diǎn)是313℃，目前機(jī)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(huì)導(dǎo)致絕緣內(nèi)部存在氣隙或氣泡，當(dāng)外加電壓升高到一定值時(shí)，氣泡或氣隙中會(huì)出現(xiàn)游離放電，從而使介損升高。現(xiàn)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(jī)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(yù)烘去潮后冷卻，抽真空排除白坯線圈內(nèi)部的空氣和揮發(fā)物，依靠真空中漆液重力和線圈毛細(xì)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(jié)構(gòu)內(nèi)層，以此達(dá)到浸漬的目的。

首先檢查了VPI設(shè)備的各項(xiàng)監(jiān)控儀表，未發(fā)現(xiàn)問題。接著檢查定子浸漆抽真空時(shí)間和加壓時(shí)間，調(diào)取15次浸漆記錄，全部符合工藝要求。為了進(jìn)一步驗(yàn)證浸漬漆的滲透性，對介損較高的定子線圈進(jìn)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(dá)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(guān)鍵原材料進(jìn)行了質(zhì)保期檢查，均在質(zhì)保期內(nèi)。對定子繞組絕緣性能起決定性作用的云母帶和絕緣漆進(jìn)行了驗(yàn)證。

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

從上表的數(shù)據(jù)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(biāo)的主要原因。

對絕緣漆質(zhì)量進(jìn)行排查，檢查絕緣漆每日的檢測記錄，未發(fā)現(xiàn)異常。同時(shí)此種絕緣漆也應(yīng)用在其他產(chǎn)品上，但沒有出現(xiàn)介損超的問題。

5 結(jié)論

通過對影響電機(jī)定子介質(zhì)損耗各項(xiàng)因素的分析，找出了影響定子介損超的主要原因?yàn)樵颇笌栴}，同時(shí)不能排除機(jī)座內(nèi)油污污染繞組的影響。為了避免云母帶質(zhì)量問題影響電機(jī)定子介損，在后續(xù)的云母帶等主絕緣材料的采購規(guī)范中需增加tgδ的測試。機(jī)座內(nèi)有油污的問題，應(yīng)通過量化并控制機(jī)座加工過程的用油量或考慮更換成易清洗的物質(zhì)來減少或消除機(jī)座內(nèi)的油污。

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（作者單位：中車永濟(jì)電機(jī)有限公司）