电特性检测技术在电机检修维护中的应用

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　　摘  要：现代社会经过多年的发展演变已经逐渐形成了以电气化为主的发展模式。现代文明都是建立在以电为基础上的。电机是重要的动力设备，其在各领域中都有着广泛应用。做好电机的检修维护将有助于提高电机使用的可靠性。以往电机故障诊断多采用的是对电机电流、电压、绝缘情况的检测，都是客观检测，从而导致电机故障检测的准确性和定位精度都大打折扣。文章结合电机特性提出了电特性检测法，能够实现对于电机故障的高效、精确检测。
　　关键词：电机;电特性;故障检修
　　中图分类号：TM359.9 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）14-0161-02
　　Abstract： After years of development and evolution， modern society has gradually formed a development model based on electrification. Modern civilization is based on electricity. Motor is an important power equipment， which is widely used in various fields. Doing a good job in the maintenance and maintenance of the motor will help to improve the reliability of the motor. In the past， motor fault diagnosis mostly uses the detection of motor current， voltage and insulation， which is objective detection， which greatly reduces the accuracy and location accuracy of motor fault detection. In this paper， combined with the characteristics of the motor， an electrical characteristic detection method is proposed， which can realize the efficient and accurate detection of motor faults.
　　Keywords： motor; electrical characteristics; fault maintenance
　　前言
　　 电机检修维护难点在于以无损方式实现对于电机故障点的确诊和快速定位。电机是应用于工业生产、动力传输等各方面的重要设备，其运行的稳定性和可靠性直接影响着生产生活的正常进行。如能够在电机的预防性检修中引入无损伤方法实现对于电机故障点的快速定位将有助于保障生产生活的高效进行。电特性检修技术是一种通过对电机电气参数进行检测并实现电机故障精确定位的方法，其能够借助于电机参数微弱的变化实现故障的诊断。
　　1 电特性检测法的特点
　　电特性检测法是基于RCM模式所推出的，其核心在于通过预防性的检测将设备故障控制在可控的范围内。电机是现代重要的动力设备，其检测技术主要分为电气动态、电气静态和机械特性三大方面，其中电气动态和电气静态其都是通过对电机运行参数进行检测通过数据处理分析用以判断电机是否存在問题且问题出现在什么部位。机械检测则主要对电机的机械部件进行性能检测，其主要借助于电机各部件运行时所呈现的机械信号特性。以往在电机检测中所使用的电压、电流、绕组阻值等参数虽然能够对电机进行故障检测但是这一检测方法是宏观的，无法对电机故障点和故障的严重程度进行精确测定。电特性法其主要检测的是电机的电特性参数，通过对电机的电特性参数进行采集、分析和计算，实现对于电机内阻值、绝缘特性微弱变化的判断，借助于电机电特性参数判断法可以实现对于电机的相间、层间以及匝间的绝缘性故障的有效判断，同时借助于电特性参数还能够实现故障的精确定位，判断出该故障是发生于电机的转子还是定子部分，从而为电机故障的前期判断提供了良好的帮助。电机电特性检测具有操作方便、故障定位快速等特点，同时在使用电特性检测法时无需借助于其他的数据传感器，凭借所检测的电机电特性数据即可实现。
　　电特性检测原理如图1所示。在应用电特性检测电机的运行特性时，可以使用相关电特性检测仪器对相关的电特性参数进行检测，并借助于相应的算法完成对于诸如电机内电阻、电感、阻抗、相角以及倍频等参数的计算，在上述电特性参数中，阻抗和倍频是至关重要的两个参数。通过图1对电特性检测法进行分析，在等效电路中通过在电机的输入端输入高频电流参数，在等效电路中分析后可以发现等效电路中的电感将占据着影响的极大比重，相较于等效电路中的电阻电感将发挥出更强的效果。因此，可以将等效电路看作一个纯电感电路，在对等效电路进行电机故障检测时，以匝间短路故障为例，电机在发生匝间短路故障时将会破坏电机之间的绝缘性，从而使得等效电路中的感性电路遭到了极大影响，在失去电感作用后，等效电路中电阻将占据着较大比重的影响，从而使得等效电路由纯电感电路转变为阻值较大的电阻电路。通过模拟计算，等效电路分别为纯电感和纯电容时其内部的电流分别为纯电阻状态下的0.5和2倍。电机电特性检测法正是凭借着上述原理完成相关故障检测的。在上述模拟示例中，匝间短路将导致模拟电路发生变化，等效电路将会由电感电路向纯电阻电路发生转变，电机的倍频参数在这一变化过程中将逐渐由最高的-50%衰减至0，电机倍频参数可以用于对电机内绕组质量进行判断。
　　2 电特性检测法的相关判据 　　2.1 电静态三相平衡判据
　　IEEE电机三相平衡相关判据如下：电感偏移在5%以内的判定为电机状态良好， 10%左右的判定为电机存在一定的问题，当电感偏移超过15%时则认定电机存在故障，需要及时进行检修。阻抗偏移量在2%以内的认定为电机状态良好，在3%左右的认定为电机存在一定的问题，而当阻抗偏移量超过5%时则认定为电机出现故障。倍频差在0左右时认定为电机状态良好，在2左右的认定为电机存在一定的问题，而当倍频差超过3时则认定为电机出现故障。相角差与上述相似，在0左右时认定为电机状态良好，在1左右的认定为电机存在一定的问题，而当相角差超过2时则认定为电机出现故障。上述参数中，偏移量指的是三相所测平均值的偏移最大值，倍频则为实际测量值即电流在频率加倍后的变化量，在频率加倍后通过对等效电路进行分析电路将转变为纯电感电路，等效电路中的电流将为纯电阻电路的50%，在等效为纯电容电路时电流将为纯电阻电路的2倍左右。上述变化可以作为电机故障的评判标准。
　　潘罗斯判据是由国外公司所提出的，其能够应用于所有三相电机的评判，在应用电特性检测法时可以借助于潘罗斯判据完成相关模型的建立，并利用模糊诊断法对电机故障进行仿真判断。
　　2.2 电机故障评判准则和模拟诊断优化
　　在应用上述的三相平衡判据和潘罗斯判据后能够对电机的三相平衡特性进行宏观判定，同时借助于三相平衡判定标准可以对电机的健康状态建立起一个初步的评判标准，但是仍缺乏对电机绕组绝缘性的精确判读，在上述电特性参数的基础上需要对所采集到的数据进行分析建模，借助于模糊诊断法对电机的健康状况进行判定。通过对电机相关参数进行模拟，分别模拟了电机倍频差>2时相角差超过2°的状态、倍频平衡时相角差>1°的状态以及相角平衡倍频差超过2°时的状态，并通过模拟建立了仿真图。通对模拟图进行分析，在电机倍频差>2时相角差超过2°的仿真图中，其在波峰位置计算出产生了电流，这意味着电机内的同相、同绕组的绝缘性产生了一定的问题，同相、同绕组之间出现了短路电流。在电机倍频平衡时相角差>1°状态的仿真图中，相角超过1%的部分出现了两个较大的波峰，这意味着电机内的绕组间出现了层间短路电流，电机内绕组层间的绝缘性遭到了一定的破坏。在相角平衡倍频差超过2°时的仿真图中，在倍频差超过2的仿真图部分，出现了3个波峰电流，这意味着电机绕组层间的绝缘性遭到了破坏，出现了层间短路问题。借助于模拟数据可以清晰看出电机绕组间的故障，并能够精确判断出该故障是发生于电机的相间、层间还是匝间。
　　3 电特性检测法应用实例
　　电机电特性检测法具有检测方便、无损检测的良好特性，因此可以将其作为日常检测项目，实现了对于电机的预防性检修。某电机采用的是三相380V供电、额定功率达到了45kW，额定转速为2980r/min。在应用电机电特性检测法对于其运行状态进行检测时获取了头年和次年的电特性检测参数。其中头年的参数中并未发现存在问题，而在次年的检测数据中，借助于三相平衡判据发现电机的三相绕组状态呈现为一定的不均衡状态，电机的电感和阻抗表现为非线性比例关系，通过模拟分析判定短路问题发生在电机的定子部分，同时根据判据其电机的相角差和倍频差均超过了2，因此可以判定为电机内的定子部分出现了匝间短路。此后，在对电机进行拆机检查后发现电机故障确实发生在上述区域，从而对电机的状态检测提供了良好的检测手段。
　　4 结束语
　　 电机应用广泛，在一些重要区域无法对电机进行拆机检测，借助于电机电特性检测法将能够实现对于电机的无损检测与预防性检测。本文在分析了电机电特性检测法特性的基础上，对电机电特性检测的应用特性与应用实例进行了分析。借助于电机电特性检测能够凭借电机微弱的阻值变化实现对于电机早期的相间、层间与匝间短路故障的判断，从而为电机的预防性检修提供了数据支撑。电机电特性检测法有着良好的应用前景，需要积极做好电机电特性检测法的研究与应用，提高电机运行的可靠性与稳定性。
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