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电机和驱动器的电气、绝缘和热测量
2008-2-29 9:42:00 来源:美国福禄克公司北京代表处 网友评论 条 点击查看

绝缘测量万用表和热成像仪:将两种测试仪表结合使用

  大多数设备都需要其电机具有极长的运行寿命,因为更换电机需要耗费大量资金与人力。电气、绝缘电阻和热测量这三种测量可对电机、驱动器和相关配电盘进行故障排查,以延长它们的运行寿命。结合使用时,热成像仪可检测出潜在问题,电气测量可确定问题的原因

  手持式热成像仪 Fluke Ti30可采集从 1000 hp 一直到 5 hp 的一系列电机的热量特征。它适用于进行抽查,以发现电机和相关配电盘和控制器是否运行过热;并可用于故障排查,以对特定故障部件进行跟踪。它还可以检查供电设备上的相失衡、不良接头以及异常发热。

  绝缘测量万用表(如 Fluke 1587)可以执行对电机进行故障排查和维护所需的大多数其他测试。当电机存在问题时,检查供电电压,然后通过绝缘测试来检查起动器和控制触头,测量电源和负载电路的对地绝缘电阻,以及相间和相对地的绕组电阻。

  电机的热图像可告诉您有关电机质量和状况的许多信息。如果电机发生过热,绕组的性能将迅速下降。实际上,电机绕组温度比其设计工作温度每高出 10°C,就会将线圈绝缘层的寿命减半,即使过热只是暂时的。

  如果电机外壳中的一个温度读数显得异常高,就要获取电机的一个热图像,以便更精确地查找高温来自何处(即绕组、轴承或联轴器)。(如果联轴器运行温度很高,则指示出它没有对准。)

  异常热分布形式有三个主要原因,通常是高阻接触表面(接头或开关触点)所产生的结果。它们通常表现为在高电阻位置处温度最高,随着离开该点而温度降低。此热图像显示了断路器电源侧中心相连接中的一个典型热量形式。请注意图像上方的导体是如何冷却下来的。

  负载不平衡(不管正常还是超出技术规格)会在规格不足/发生过载的整个相上或部分电路中表现为发热。谐波不平衡具有相似的热量形式。如果整个导体发热,则原因可能是规格不足或发生过载;检查额定值和实际负载,以确定原因是哪个。

  有故障部件的温度通常看上去比正常工作的相似部件的温度要低。最常见的例子或许是一个已烧断的熔断器。在一个电机电路中,这可能会导致单相运行状况,可能会对电机造成损坏,从而带来很大损失。

举例

  此热图像显示了在 A 相和 B 相上存在高温接头的一台变频调速柜。单单从这个图像无法确定问题的精确原因,虽然这可能是一个负载或平衡问题。

  此图像显示出泵上的一个热轴承(或密封件)。看得很清楚,空间虽然十分狭小,但我们仍可将轴承与它周围的外壳进行比较。

此图像显示处另外一个轴承问题:热量转移到右侧的联轴器上。

此图像显示出电机因空气流量减小(或更有可能是因没有对准)而发生过热。

  电机和驱动器上的绝缘问题通常是由安装不正确、环境污染、机械应力或老化等原因引起的。绝缘测试很容易与定期电机维护相结合以识别发生故障之前的性能下降,或在安装步骤中进行以检查安全状况和性能。在进行故障排查时,绝缘测试可能是缺少的一环,它可使您简单地通过更换一条电缆而轻松地使电机重新投入运行。

  绝缘测试仪将一个直流电压施加在绝缘系统两端,并测量所得的电流。这可使它们计算并显示出绝缘层的电阻。通常,通过该测试可验证导体与地之间的高电阻或相邻导体之间的高绝缘电阻。两个常见例子是测试电机绕组与电机框架的绝缘,以及检查相导体与导线管和机箱之间的电阻。

  绝缘测量万用表将以上绝缘电阻测量功能与对电机、驱动器和电气故障进行检查的其他测试结合在一起,可进行基本电源测量以及接触温度测量。

  关键差别是,绝缘电阻测试是在断电系统上进行的,而电气测试(和热测量)几乎总是在带电的运行系统上进行。

对电机进行电气和绝缘电阻测试

1. 目视检查

  首先,寻找一个不通电的理由。遵循上锁/挂牌程序,断开电机和起动器(或驱动器)的电源,然后将电机与负载分离。

• 进行目视、味道和热量检查,与客户见面并检查铭牌。在起动器上寻找松动的接头,并检查所有紧固件。

• 使用一块数字式万用表来检查电源电压,然后检查电压起动器的触头。

不要冒因可能的电机短路而发生火灾的风险。如果电源良好,则说明电机存在问题。

2. 控制触头检查

下一步,检查控制触头是否良好:

1. 对起动器的隔离开关进行上锁和挂牌。

2. 手动将起动器接合,使触头闭合。

3. 将绝缘测试仪设置在低电阻量程。

4. 测量每组触头之间的电阻。

5. 读数应近似等于零。如果电阻大于 0.1 欧姆,则需要将该组触头更换。

3. 电源和负载电路对地电阻

然后,测量电源和负载电路的对地绝缘电阻。

  但是,在进行任何绝缘电阻测试之前,必须将电阻控制装置和其他设备与被测试电路进行隔离。然后:

1. 对起动器的隔离开关进行上锁和挂牌。

2. 将绝缘测试仪设置到适宜的测试电压挡(250、500 或 1000 V)。

3. 检查这些点之间的电阻:

• 起动器的电源侧与地之间

• 起动器的负载侧与地之间

4. 相间和相对地绕组电阻测量

进行相间以及相对地绝缘电阻测量。

好的结果:

• 在所有三个定子相上取得平衡的相对较低电阻值

• 在相对地绝缘电阻测试中取得高电阻值

问题:

• 总电阻较低,如发生相间短路

• 绕组间电阻不平衡。如果读数的差别超过百分之几,则电机通电时可能不安全。

  若要通过这些测试,电源和负载电路需要显示出很高电阻。

  一般来说,交流设备需要具备最小 2 兆欧的对地电阻,直流设备需要具备 1 兆欧的对地电阻,这样才可确保安全操作。

  注意:不同公司针对所用设备规定了不同的最低绝缘电阻值,它们从 1 兆欧到 10 兆欧不等。新设备的绝缘电阻测试值应该更高一些:从 100 兆欧到 200 兆欧或更高。

  如果负载侧电阻值可以接受,则继续进行下一个测试。如果电阻值无法接受,则开始追踪问题来源:是否起动器负载侧、电缆或电机中发生了绝缘击穿?

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