CN1216296C - 小型电气设备的无损绝缘试验方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是无损绝缘试验方法。在具有线圈的小型电气设备的无损绝缘试验方法中，包括将收容小型电气设备1的容器2内部的压力减压并对小型电气设备1具有的线圈施加高频电压的步骤、以及检测是否所述小型电气设备产生电晕放电的步骤；具有能够利用在绕组线圈与叠片铁心之间施加600～1100V高频电压时增大的电晕放电脉冲来判断是否良好的结构。

Description

小型电气设备的无损绝缘试验方法及装置
技术领域
本发明涉及在非破坏状态以非常高的灵敏度检测小型电动机等的绕组部与叠片铁心之间的绝缘状态的缺陷的试验方法及装置。
背景技术
通常，小型电动机等的使用中，绕组与叠片铁心之间的绝缘受到破坏，影响寿命的主要原因，是绕组的电磁铁导线与绝缘物(薄膜、树脂)在绕线工序中或电动机组装工序中，由于某种机械或工夹具等的打击、机械压力或磨擦等而产生的裂纹、伤痕或针孔等，导致电磁铁导线与叠片铁心接触或异常接近，由于使用中的电气、温度、机械或化学的原因，产生绝缘破坏(所谓接地短路)，流过短路电流等异常电流，致使得绕组受热烧坏。
以往，检查这种绝缘状态的方法，有交流耐压试验、绝缘电阻试验、部分放电测量试验、冲击电压(surge)试验、减压冲击电压试验、针孔试验及目测检查等。下面对这些方法加以说明。
在交流耐压试验及绝缘电阻试验中，电磁铁导线的线圈受伤相当大，而且若不直接与叠片铁心接触或接近，则不可能进行检测，仅仅是将接地短路作为对象。
部分放电测量试验是测量部分放电，在电磁铁导线与叠片铁心接触时，能够以极高的灵敏度进行测试。这是由于隔着电磁铁导线的绝缘膜，判断在线圈与叠片铁心之间是否发生部分放电，因此正常的电磁铁导线稍微离开叠片铁心的现象是不可能检测出的。另外，在减压气氛下的部分放电测电试验中，也只是部分放电发生开始的电压有变化，其检测能力没有变化。
冲击电压试验除了对于检测线圈伤痕接触叠片铁心有效，对于检测因线圈与线圈之间的相邻的线圈伤痕产生的层间短路也有效，但对线圈伤痕的检测是有限的。
减压冲击电压试验对于检测因线圈与线圈之间的相邻线圈伤痕产生的层间短路及线圈伤痕有极高的检测能力，但对于正常的电磁铁导线与叠片铁心接触或接近的现象则不能够检测。
针孔试验是将被试验品完全浸渍在食盐水加酚酞啉溶液中进行试验，虽能够检测线圈伤痕，但该试验是破坏性试验，不能对全部产品进行检查。
目测检查是在绕线工序中及电动机组装工序中进行的，但仅仅是表面检查，不可能看到的部位很多，另外，目测检查最大的问题是产生人为错误，不能希望它有满意的效果。
如上所述，已有的检查绝缘状态的试验方法，对于形成绝缘破坏原因的电磁铁导线与叠片铁心的异常接近，在不久的将来的运行中将引起绝缘破坏的现象，在批量生产过程中以高灵敏度全部进行检查的要求，是不能满足的，存在着下述(a)及(b)所述的问题。
(a)很难自动检测正常的电磁铁导线与叠片铁心异常接近(1mm以内)的状态下的不良现象，为了通过电气方法检测前述缺陷，必须在缺陷部位产生放电现象，但用市电则需要高电压(3000V以上)，而这样则整个小型电气设备(特别是穿过绝缘纸)产生电晕放电，信息将被淹没。
(b)由于施加高电压，成了破坏性试验，不可能对全部产品进行检查。
也就是说，已有的试验方法是检测程度比较严重(电磁铁导线有线圈伤痕时，或电磁铁导线与叠片铁心直接接触的现象)的状态，不能够检测正常的电磁铁导线与叠片铁心异常接近的状态。
本发明是为了解决上述已有的问题而作出的，目的在于提供能够利用无损检查，对正常的绕组线圈与叠片铁心异常接近(1mm以内)的状态下的缺陷部分，在批量生产过程中对全部产品进行检查的绝缘试验方法及装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明，即在具有线圈的小型电气设备的无损绝缘试验方法中，包括这样的步骤，即将放入小型电气设备的容器内部压力减压并对小型电气设备的线圈施加高频电压的步骤、以及检测是否所述小型电气设备产生电晕放电的步骤；所述方法利用在绕组线圈与叠片铁心之间施加600～1100V的高频电压时增大的电晕放电脉冲来判断好坏。
这样，能够利用无损检查对正常的绕组线圈与叠片铁心异常接近(1mm以内)的状态的缺陷部分在批量生产过程中进行全部产品的检查。
本发明是具有线圈的小型电气设备的无损绝缘试验方法，其特征在于，包括将具有线圈的小型电气设备放入容器的第1步骤、将所述容器内减压的第2步骤、对所述线圈施加高频电压的第3步骤、以及判断所述小型电气设备是否产生电晕放电的第4步骤，它具有能够使不良部位以低电压产生电晕放电的作用。
又，本发明的具有线圈的小型电气设备的无损绝缘试验装置，其特征在于，由收容所述小型电气设备的容器、使所述容器内形成减压气氛的减压装置、对所述线圈施加高频电压的高频电源、以及检测从所述小型电气设备是否产生电晕放电的高频电晕放电测量装置构成，具有在不合格部位能够以低电压使其产生电晕放电的作用。
附图说明
图1所示为本发明的无损绝缘试验装置。
图2所示为本发明的电路构成。
图3表示采用本发明一实施例的被测电动机(合格品)的电晕放电发生开始电压。
图4表示采用本发明一实施例的被测电动机不合格现象发生部位的电晕放电发生开始电压。
图5所示为本发明一实施例的电晕放电脉冲发生频度。
具体实施例
下面利用附图说明本发明的实施例。
图1表示本发明的无损绝缘试验方法的一实施例。在图1中，1为被测电动机(小型电气设备)，2为减压箱(容器)，3为高频电晕放电测量装置，4为真空计，5为阀门，6为真空泵，7为套管，8为接线端。
在大气压中，被测电动机1放入减压箱2中，被测电动机1接于接线端8，再通过套管，与电动机绕组线圈的引线连接。
减压装置由真空泵6、阀门5及真空计4构成，减压箱2内的减压度利用真空计4进行监视，同时通过阀门5利用真空泵减压至规定的减压度。减压箱2的减压度根据实验最好是65～200Torr，只要根据被测物体(被测电动机1)的种类进行减压管理即可。
通常在注意减压电晕放电时，根据帕邢定理，1～5Torr时的灵敏度最高，但在该区域电晕放电太活泼，因此无意义的噪声电晕放电量过多，作为原来想要检测的被测电动机绕组的1条电磁铁导线与叠片铁心的距离在1mm以下的不合格现象所产生的电晕放电信息被淹埋，使信噪比明显降低。
在高频电晕放电测量装置3内的高频电源产生的高频电压，利用高压电缆引出，通过引线加在电动机1的线圈上，若慢慢升高所加的电压，则在电动机绕组与层叠铁心之间产生电晕放电。
在小型电气设备的绕组(电磁铁导线)中产生的电晕放电大致可分为两种，(1)是通过电磁铁导线与叠片铁心之间存在的绝缘物(薄膜、树脂等)产生的放电，(2)是在电磁铁导线与叠片铁心之间通过空气绝缘产生的放电。
现象(1)与现象(2)相比，绝缘物的介电常数大，电晕放电发生开始电压低，较早就发生，在施加高电压时，难以判断现象(2)产生的不合格。但是，现象(2)由于电气、机械、温度或化学的原因，在将来导致问题发生的概率高，因此必须进行判断，在事前进行检测。
对于上述问题，只要使用高频电源(1～40kHz)即可。这是因为，具有线圈的小型电气设备的阻抗(Z)是(1/ωC)，使电源频率(ω)增大，则阻抗减小，绕组内流过的电荷量增大，就能够使不良部位以低电压产生电晕放电。
还有，作为前述(1)及(2)的电晕放电的判断方法，可以利用实验求出(2)的电晕放电脉冲频率增大到1.5MHz左右，利用将低通滤波器(500kHz)与高通滤波器(2MHz)的组合形成带通滤波器的方法，实现判断检测。
图3所示为从整个被测电动机产生的电晕放电发生开始电压与真空度的关系，图4所示为被测电动机绕组的1条电磁铁导线与叠片铁心的距离小于0.3mm的不合格部位的电晕放电发生开始电压与真空度的关系。
如该图3及图4所示，必须区别从整个被测电动机(特别是通过绕组槽绝缘纸产生的电晕放电)产生的无意义的电晕放电与不合格部位产生的有意义的电晕放电。
下面用图2说明该方法。将用高频电源50(能够将频率在1～50kHz改变的正弦波信号利用变压器升压至MAX 3000V(O-P)的高频电源)产生的电压施加于被测电动机51的绕组与定子之间。利用这时被测电动机产生的电晕放电，将高频分量与电源叠加。在该放电脉冲中，也利用检测电路52检测低频带的频率的电晕放电脉冲。在检测出的电晕放电脉冲中，为了区别没有意义的电晕放电频率与被测电动机绕组的1条电磁铁导线与叠片铁心的距离小于1mm的不合格部位的电晕放电频率，也利用由低通滤波器(500kHz)与高通滤波器(2.5MHz)形成的带通滤波器52加以区别。
电晕放电脉冲由于是电平非常低的信号，因此利用AMP(放大器)54将信号放大。另外，由于对于由高频电源50施加的负电压产生的电晕放电脉冲也是有效的，脉冲也是负脉冲，因此通过绝对值电路55，全部变为正脉冲。
然后，将电晕放电脉冲用脉冲计数器56对脉冲数进行计数，用积分电路57计算放电量，另外，用峰值检测器58检测电晕放电脉冲的峰值电平，若有不合格部位，则利用判断电路59判断为不合格，通过这样能够进行检测。
图5所示为利用上述方法对被测电动机的合格品及具有不合格现象的被测电动机进行比较测量的结果。
合格品的被测电动机从约1050V起产生脉冲增加的现象，与之相比，具有不合格现象的被测电动机从750V起脉冲增加。对于具有这种关系的被测电动机，通过以900V进行试验，就能够判断合格品与不合格品。
产业上利用的可能性
如上所述，采用权利要求1及权利要求2所述的发明，能够提供对于正常的绕组线圈与叠片铁心处于异常接近(1mm以内)状态的缺陷部分利用无损检查可在批量生产过程中全部进行检查的绝缘试验方法，能够得到所述的有利效果。

Claims (3)

1.一种小型电气设备的无损绝缘试验方法，其特征在于，包括
将具有线圈的小型电气设备放入容器的第1步骤、
将所述容器内减压的第2步骤、
对所述线圈施加频率大于等于1KHz、小于等于40KHz的高频电压的第3步骤、以及
判断所述小型电气设备是否产生电晕放电的第4步骤。
2.如权利要求1所述的小型电气设备的无损绝缘试验方法，其特征在于，
在第2步骤将容器内减压到65～200Torr。
3.一种无损绝缘试验装置，是具有线圈的小型电气设备的无损绝缘试验装置，其特征在于，该无损绝缘试验装置包括：容纳所述小型电气设备的容器、使所述容器内形成减压气氛的减压装置、对所述线圈施加频率大于等于1KHz、小于等于40KHz的高频电压的高频电源、以及判断所述小型电气设备是否正在产生电晕放电的高频电晕放电测量装置。
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