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匝間耐壓測(cè)試儀的波形形成機(jī)制和工作原理
2017-05-11 瀏覽次數(shù)：2677
匝間耐壓測(cè)試儀對(duì)于電機(jī)、變壓器、繼電器以及彩電的開關(guān)電源變壓器和消磁線圈等這些由漆包線繞制的產(chǎn)品，其絕緣性能的項(xiàng)目包括:一是繞組對(duì)機(jī)殼、繞組對(duì)繞組的絕緣。另一類是一繞組中線圈層與層之間、匝與匝之間的絕緣。對(duì)于前者絕緣試驗(yàn)的方法較易實(shí)現(xiàn)，就是我們通常使用的絕緣耐壓測(cè)儀。而對(duì)于后者，因?yàn)槔@組首尾之間的直流電阻和工頻阻抗遠(yuǎn)小于它的層與層、匝與匝之間絕緣電阻，實(shí)現(xiàn)起來就復(fù)雜的多了。然而電器的損壞燒毀，由第二種情況引發(fā)的不在少數(shù)，這是因?yàn)槠岚€的絕緣涂敷層本身存在著質(zhì)量問題，以及在該部件生產(chǎn)過程中不慎而引起絕緣層的損傷等，都會(huì)造成線圈層間或匝間絕緣層的絕緣強(qiáng)度的下降。從而影響了電器設(shè)備的質(zhì)量和可靠性。為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命，保證部件的漆包線繞組層間或匝間絕緣良好是*的，因而對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)就勢(shì)在必行。在國(guó)外許多先進(jìn)國(guó)家，都早己制定了這項(xiàng)試驗(yàn)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)現(xiàn)在也制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，以期進(jìn)一步提高我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量，然而測(cè)試設(shè)備的跟上，卻是較晚的事。
繞組匝間絕緣試驗(yàn)有多種方式，但目前上通用的是直接浪涌電壓沖擊法。這是因?yàn)樵摲椒娐泛?jiǎn)單、操作方便，同時(shí)是對(duì)試驗(yàn)對(duì)象直接加壓，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、試驗(yàn)品與標(biāo)準(zhǔn)品的可比性強(qiáng)等的原故。
下面介紹在一般情況下，直接沖擊電壓法主回路的工作原理和波型形成過程。
1工作原理
線圈示波器中主回路可以簡(jiǎn)化成圖1的形式，Ue為高壓變壓器TP1次級(jí)電壓，其中TP1、C、Co組成沖擊電壓發(fā)生器。可控硅SRG起著高壓開關(guān)的作用，R為波頭電阻。圖中L為被測(cè)件，Cl、rl是它的分部電容和繞組電阻。正因?yàn)楸粶y(cè)件是直接接入主回路的兩端，故這種測(cè)量方法稱為直接浪涌電壓沖擊法。通過對(duì)圖1電路在實(shí)驗(yàn)各階段的理論推導(dǎo)分析，沖擊電壓前沿與波頭電阻和Co有關(guān)。被測(cè)繞組參數(shù)r、L、Cl的變化都會(huì)引起衰減速振蕩的振幅、時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)和頻率的變化，所以如果匝間短路、開路等間題出現(xiàn)，繞組參數(shù)產(chǎn)生變化，通過觀察衰減振蕩波形的變化便可檢測(cè)層間、匝間異常。一般情況SRG觸發(fā)和導(dǎo)通階段的電壓幅值較截止階段的大，層間、匝間絕緣不良容易暴露，如電暈的產(chǎn)生、放電的產(chǎn)生等，而其它異常可從波形的整個(gè)過程加以比較和分析。
2電路結(jié)構(gòu)
現(xiàn)以國(guó)產(chǎn)的匝間耐壓測(cè)試儀為例，其結(jié)構(gòu)圖(圖略)所示其中控制器產(chǎn)生與電源相同步的觸發(fā)脈沖和高壓切換開關(guān)控制信號(hào)。觸發(fā)脈沖用以觸發(fā)可控硅和掃描器，產(chǎn)生鋸齒波施加到示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上。
220V交流電源經(jīng)定時(shí)或腳踏開關(guān)控制，加到調(diào)壓器上，并經(jīng)高壓發(fā)生器通過被觸發(fā)的可控硅，再經(jīng)高壓切換開關(guān)，交替地施加在參考件和被測(cè)件上。為了獲取被測(cè)件的響應(yīng)振蕩波形，在被測(cè)件的兩端經(jīng)電容分壓把適當(dāng)?shù)碾妷悍挡ㄐ渭拥绞静ü艿腨軸的偏轉(zhuǎn)板上，從而在示波管上顯示出兩個(gè)波形，以便操作員進(jìn)行比較。匝間耐壓儀可用于單相電機(jī)、三相中小型電機(jī)、微型電機(jī)、特種電機(jī)、電動(dòng)工具電機(jī)、變壓器(包括開關(guān)電源變壓器)、繼電器及含有電磁線繞組的電器的匝間、層間絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)。
3波形分析
圖2中箭頭所指的波形為被試件波形，未標(biāo)箭頭的為參考件波形，可從它們之間的差異來分析。圖2(a)兩波形大體一致，說明被測(cè)件良好，同一型號(hào)的被測(cè)件有可能存在輕微的差異，因而兩波形不一定能*重合。圖2(b)被測(cè)件開路，示波器上顯示保護(hù)電路的放電波形，由于掃描速度快，放電波形近似直線。圖2(c)被試品*短路，此時(shí)被測(cè)品呈現(xiàn)零阻抗，電壓全部降在電阻R上，因而引入示波管的Y偏轉(zhuǎn)板上的電壓為零。圖2(d)被測(cè)件局部出現(xiàn)短路，這種現(xiàn)象可看成為一個(gè)次級(jí)短路線圈與初級(jí)線相禍合，由于反射阻抗的作用[2]，感性阻抗反應(yīng)到初級(jí)回路時(shí)便為容性阻抗，因而初級(jí)電感大為降低。L減小振蕩頻率將增大，衰減系數(shù)也將增大，LT減小被測(cè)件的阻抗也降低，從而可知其振幅也較參考件的小。圖2(e)是被測(cè)件出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，被測(cè)件因漆包線絕緣層損傷、破裂等出現(xiàn)的匝間局部幾乎短路，當(dāng)在測(cè)試儀的高電壓作用下，產(chǎn)生了跳火放電現(xiàn)象。圖2(f)是電機(jī)繞組引線接錯(cuò)出現(xiàn)的現(xiàn)象。圖2(g)是電機(jī)相間絕緣短路出現(xiàn)的現(xiàn)象。
4結(jié)束語
匝間耐壓測(cè)試儀，還需要靠操作員判斷產(chǎn)品的優(yōu)劣與否，如果采用A/D、D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)并采用CPU進(jìn)行處理，代替了操作人員的判斷，例如:可以設(shè)置正負(fù)偏差帶以及被測(cè)件和參考件第幾個(gè)過零點(diǎn)之間的距離進(jìn)行限制設(shè)置，若被測(cè)件的波形超出這些設(shè)置，測(cè)試儀器便會(huì)自動(dòng)報(bào)警和輸出NG信號(hào)(在自動(dòng)生產(chǎn)線上用到它)，也可以將波形存入磁盤，也可以將它從X-Y記錄儀上畫出，實(shí)現(xiàn)匝間耐壓儀的智能化。
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