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匝间测试和工频耐压测试是电机定子绕组白胚和整机进行出厂检验的核心电气绝缘性能测试项目。匝间绝缘耐压测试重点测量绕组各匝线圈之间的电气绝缘性能，一般采用对称绕组匝间波形比较法，检测电机同一相绕组相邻各匝线圈之间的绝缘性能是否良好，绕组在制造过程中是否存在匝间短路、漆包线破损等制造缺陷；工频耐压试验主要测试绕组对地或各相绕组之间的绝缘强度，检验电机绕组对机壳和各相绕组之间的绝缘性能是否良好，验证绕组与铁芯、机壳之间以及各相绕组之间的绝缘材料是否能承受标准规定的高电压，而不被击穿。
1. 匝间绝缘耐压试验
电机绕组的匝间绝缘耐压试验一般采用匝间测试仪进行测试，匝间测试高压脉冲输出电路图如图1所示。匝间测试仪可产生一定频率的高压脉冲，采用“脉冲波形比较法”检验绕组绝缘的对称平衡情况，因施加的高压脉冲波形能量小，时间短，通常认定为“无损试验”。
图 1 匝间测试高压脉冲输出电路图
匝间测试利用脉冲波形比较法检测绕组的对称性和线圈匝间绝缘情况，通过对绕组线圈施加一定数值的高电压脉冲，振荡电路产生匝间电势差，根据匝间放电情况来判断线圈匝间绝缘状况，检测线圈内部匝间绝缘性能，通过比较标准线圈与被测线圈的波形差异，量化评估电感量、电晕放电等参数，判断绕组线圈是否存在匝间绝缘烧毁的故障隐患。
“脉冲波形比较法”利用施加在被测绕组线圈两端规定峰值的脉冲电压，显示脉冲电压在被试品中产生的衰减振荡波形，各对称绕组线圈的波形对比，可以显示出各被试线圈的差异程度，因此在实际进行匝间耐压试验时，至少要有两个线圈。对于三相异步电动机的三相绕组，一个设为标准参考线圈，产生的波形作为标准波形，另两个作为被试线圈，匝间测试仪采集存储标准线圈的波形后，再测试另两个线圈波形与标准波形进行对比，三条曲线差异程度反应出被试绕组匝间绝缘状况。如果三个波形相差不大，各项参数在设定的标准范围以内，说明三个线圈的被测试参数相差不大，判定被试线圈不存在匝间故障隐患。如果三个波形相差较大，各项参数有一项或多项超出设定的标准范围，说明三个线圈的参数相差较大，可判定被试线圈存在匝间故障隐患。需根据故障现象，具体分析可能导致的原因，进行修复，排除故障隐患。图2所示，被测试定子三相绕组波形为黄色（A-B相）、绿色（A-C相）及粉色（C-B相）重叠显示在一起，计算机自动比较其绝对差值及面积差值，均在标准范围以内，判定绕组线圈匝间合格。
图 2 三相绕组匝间波形图
电机出厂试验的匝间测试电压数值，是各系列产品国际标准硬性规定，白坯匝间测试电压数值参考产品图纸技术要求，工况不同，K2系数不同，白坯的K2系数较高。表1是不同系列电机定子白坯和整机匝间波形冲击耐压试验的电压值表。
表1不同系列电机定子白胚、整机的匝间波形冲击耐压试验电压值表
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电动机系列 |
额定电压 V |
试验电压V |
波前时间μs |
试验历时（S） |
备注 |
|
YE3、YT |
380 |
2800（白胚） |
0.5 |
1～3 |
|
|
2500（整机） |
|
||||
|
YX3 |
380 |
2500 |
0.2 |
1～3 |
|
|
YBX3 |
380 |
2900（白胚） |
0.2 |
1～3 |
|
|
2600（整机） |
|
||||
|
JZ2-H、YZ-H |
380 |
3100 |
0.2 |
1～3 |
|
|
Y-H(G)、YB3-H |
480V及其以下电压 |
3100 |
0.2 |
1～3 |
|
|
690 |
3760 |
|
|||
|
JY-H、JYZC |
380 |
3600 |
0.2 |
1～3 |
|
|
YVF2、YVF2-H等变频系列 |
480V及其以下电压 |
3760 |
0.5 |
1～3 |
|
|
690 |
4100 |
0.5 |
1～3 |
|
注：除表1规定外，其余额定电压下的匝间冲击试验电压按公式（1）计算（试验电压应不低于公式计算值）。
2．工频耐压测试
定子绕组的工频耐压测试，为除去线路本身对测试结果的影响，需先测量标准高压下的本底泄漏电流，然后再将标准高压加到被试电机绕组与机壳或绕组与绕组之间，测量绕组产生的泄漏电流，程序自动扣除本底后显示的结果是绕组本身的泄漏电流，可根据设定的限值自动判断合格与否。电机定子白胚、整机的工频耐压试验的对比差异如表2所示。
表 2 电机定子白胚、整机工频耐压测试的差异
|
特性 |
定子白胚耐压测试 |
电机整机耐压测试 |
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测试对象 |
“半成品”，浸漆前、装入机壳的定子铁芯和绕组。 |
电机主要部件装配完成后，裸机状态下进行测试。 |
|
主要目的 |
检验部件制造工艺质量，绕组对铁芯（地）的绝缘，匝间绝缘是否破损；测试电压非常高(通常为2Un+1500V例如：380V电机，测试电压高达2*380+1500=2260V。 |
剔除早期劣质品，检验最终产品安全性能，测试带电部件与可触及金属件（地）之间的绝缘，确保用户使用安全；相对较低(通常为2Un+1000V，但标准有差异)例如：380V电机，测试电压常为2*380+1000=1760V。 |
|
测试部位 |
绕组→定子铁芯（接地） 绕组→绕组（相穿） |
绕组（所有相连）→电机机壳/接地端子 |
|
物理本质 |
考验单一主绝缘（槽绝缘、相纸等）的强度 |
考验整个绝缘系统的强度，包括：定子主绝缘，浸漆质量，接线盒绝缘，引出线与机壳的距离等 |
|
后续工序 |
各项性能测试合格后，转入浸漆工序 |
测试通过后，电机即可作为绝缘性能合格品出厂 |
|
如果击穿 |
可修复，半成品，可以找出故障点，更换故障线圈或修补绝缘。 |
极难修复或报废，浸漆和组装完成后，定位和修复内部绝缘故障的成本极高，通常直接判废。 |
定子白胚测试在浸漆前进行，绕组的匝间、相间以及对地的绝缘强度靠初始绝缘材料保证，用高电压进行冲击测试，可以有效地将“勉强合格”，但存在潜在缺陷的“薄弱点”发现。如果在浸漆前不将这些隐患排除，浸漆后会被绝缘漆覆盖，在电机运行时可能因振动、发热而逐渐恶化，最终导致整机绝缘出现故障。不同系列电机的白胚工频耐压的实验值如表3所示。除表3规定外，其余系列电机额定电压下的定子白胚工频耐电压试验电压值按公式（2）的计算值。
U试验=（1000+2UN）÷0.85×1.1 （2）
表3定子白胚工频耐电压试验电压值表
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电动机系列 |
额定电压V |
试验电压V |
试验时间 |
备注 |
|
YE3、YT |
380 |
2260/2712 |
1min/1s |
|
|
YX3 |
380 |
2260/2712 |
1min/1s |
|
|
YBX3 |
380 |
2260/2712 |
1min/1s |
|
|
YVF2、YVF2-H等变频系列 |
480V及其以下电压 |
3100/3700 |
1min/1s |
|
|
690 |
3390/4070 |
1min/1s |
|
|
|
Y-H（G）、JZ2-H、YZ-H、JY-H、JYZC、YB3-H |
480V及其以下电压 |
2760/3312 |
1min/1s |
|
|
690 |
3100/3700 |
1min/1s |
|
注：对批量生产的200kW及以下，额定电压≤1kV的有绕组定子进行检查试验时，试验时间1min可用1S来替代，但试验电压值应为表3试验值的1.2倍。
电机整机测试时，绝缘系统已浸漆，绕组的绝缘性能得到加强和固化，浸漆后形成一个整体，工频耐压的测试电压根据电机的额定电压和安全规范进行设定，目的是模拟电机在运行中可能遇到的过电压冲击，确保其在寿命期内不会因过电压冲击而造成对地击穿，引起触电或火灾风险。不同系列电机工频耐压的试验电压值如表4所示。除表4规定外，其他系列电机额定电压下的工频耐电压试验电压值应按下述公式（3）的计算值，不同机座号电机绕组在规定的标准高压下的泄漏电流值如表5所示。
U试验=1000+2UN （3）
表4电机整机的工频耐压试验电压值表
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电动机系列 |
额定电压V |
试验电压V |
试验时间 |
备 注 |
|
YE3、YT |
380 |
1760/2110 |
1min/1s |
|
|
YX3 |
380 |
1760/2110 |
1min/1s |
|
|
YBX3 |
380 |
1760/2110 |
1min/1s |
|
|
YVF2、YVF2-H等变频系列 |
480V及其以下电压 |
2380/2860 |
1min/1s |
|
|
690 |
2620/3100 |
1min/1s |
|
|
|
Y-H（G）、JZ2-H、YZ-H、JY-H、JYZC、YB3-H |
480V及其以下电压 |
2000/2400 |
1min/1s |
|
|
690 |
2380/2860 |
1min/1s |
|
注：对批量生产的200kW及以下，额定电压≤1kV的有绕组进行检查试验时，试验时间1min可用1S来替代，但试验电压值应为表4中1分钟试验值的1.2倍。
表5 不同机座号电机标准高压下工频耐压测试的绝缘泄漏电流值表
|
机座号 |
≤H180 |
H200~225 |
H250~280 |
H315 |
H355~500 (散嵌绕组) |
H355~500（成型绕组） |
|
泄漏电流（mA) |
0．01~10 |
10~30 |
20~50 |
30~80 |
50~150 |
30~60 |
3．结论
定子绕组白坯的电气绝缘性能测试是电机生产中的关键工序，定子绕组嵌入铁芯槽内，绕组与铁芯的绝缘性能依靠槽绝缘纸，绕组之间的相间绝缘性能依靠相间绝缘纸进行隔离。定子白坯绕组的电气绝缘性能测试，目的是找出制造过程中产生或存在的缺陷，如嵌线或接线时，工具刮伤导线漆膜或槽绝缘，槽绝缘在安装时被压破或移位，导线或绝缘材料本身存在瑕疵，金属粉尘等异物造成的潜在短路点。电机整机测试是电机主要部件组装完成后进行的测试，验证电机的绝缘系统是否能保证使用者的安全和满足国家标准。模拟电机在运行中可能遇到的过电压冲击进行冲击试验，确保绕组在寿命期内不会因过电压而对地击穿，引起触电或火灾风险。白胚测试保证电机核心部件——绕组的内在质量，整机测试保证最终产品——电机的电气安全性能。
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