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定子匝间不过是什么原因-定子绕组匝间故障类型和产生原因

定子绕组匝间烧坏是定子绕组某一相或相邻两相绕组中一个槽或相邻几个槽内的线圈烧坏,根据故障原因和表现形式可分为接地匝间,相间击穿匝间和绕组内部匝间三种情况。接地匝间是电机运行过程中,绕组对地绝缘击穿,线圈接地部位短路,造成绕组烧坏;相间击穿匝间是绕组两相之间绝缘击穿,击穿部位线圈短路,造成绕组烧坏;绕组内部匝间是绕组某一相中同一槽或相邻槽的绕组线圈,因绝缘损伤短路而造成的绕组线圈匝间烧毁。

接地匝间多发生在定子槽口或槽背部位,绕组嵌线整形绑扎过程中,槽口或槽背处绝缘容易受到损伤。定子压装时,槽背处绝缘容易损伤,转子填装过程中,槽口处绝缘易磕碰,出厂测试时,由于绕组损伤程度较轻,问题不可能完全显现出来。电机使用运转过程中,绝缘薄弱部位因受潮或脏污,绕组绝缘受到负载电流的反复冲击,绕组温度升高,绝缘性能逐渐降低,绝缘薄弱部位泄漏电流增大,当达到泄露电流极限时,绝缘击穿,击穿部位线圈因接地短路,造成绕组匝间烧坏,电机停转。相间匝间发生在电机绕组端部相邻两相之间,由于定子转运或压装时,端部磕碰损伤,致使绕组两相之间和绕组本身的绝缘受损,电机运转一段时间后,温升增高,故障点绝缘击穿,发生相间短路,造成两相之间接触的绕组匝间烧坏。绕组内部匝间,绕组同一相中同一槽或相邻槽的绕组线圈之间的绝缘因损伤造成的匝间故障,绕组内部匝间大多发生在绕组端部,装配过程中绕组端部磕碰划伤,运转过程中转子所带平衡块或平衡柱松动脱落,定子绕组内部焊头虚接,焊接处接触电阻太大,发热严重,均会导致绕组内部绝缘损伤,造成匝间烧毁。

绕组匝间烧毁大部分属电机质量原因,电磁漆包线存在缺陷,定子制造和转运过程中绕组绝缘受到不同程度的损伤,降低了绕组的绝缘性能,使用过程中由于负载电流的反复冲击和运行环境中湿度和温度增加,匝间绝缘薄弱部位绝缘击穿,短路,造成绕组烧坏。匝间短路故障发生时,可能只有两根导线因交叠处绝缘磨损接触,短路线圈产生环流,使线圈发热累积,进一步损坏邻近导线的绝缘,短路的匝数不断增多、故障范围扩大,短路匝数足够多时,短路处电流大幅增大,烧断绕组。当三相绕组有一相线圈发生匝间短路时,相当于该相绕组有效串联匝数减少,电流增大,造成定子三相电流不平衡,电动机转矩下降,拖动负载无力,转速降低,继续运行,故障范围扩大,最后绕组烧毁。

电机绕组的匝间绝缘是电磁线本身的绝缘或很薄的附加匝间绝缘,如薄膜或云母垫条等,线圈匝间接触面积与绕组的接触长度相同。匝间绝缘在绕线、嵌线、接线,压装等工序中都可能受到损伤。电动机在运行中绕组绝缘承受工频电压、瞬时过电压、操作过电压和雷电过电压。这些电压同时作用于对地绝缘和匝间绝缘上。额定匝间工频电压仅几十伏,对匝间绝缘损伤少。对匝间绝缘造成损伤的主要是各种冲击过电压,其峰值可高达额定电压的数十倍。匝间故障的短路匝在电动机内部,受交变磁场的作用下,产生感应电动势,短路匝自成回路,感应电动势在闭合回路中产生很大的电流,高达额定电流的若干倍,短路匝的温度比其他匝高,长时间持续运转,绝缘材料老化、匝间绝缘损伤,最后导致相间或对地绝缘击穿,烧坏电动机绕组,如图1所示。所以,要延长电动机的运行寿命,需要提高匝间绝缘的电气绝缘强度和工艺稳定性。

图 1 定子绕组局部匝间故障图

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