船舶三相异步电机检验方法改进

船舶三相异步电机检验方法改进

李凯峰

中船广西船舶及海洋工程有限公司

摘要：现代船舶建造及修理过程中，三相异步电机的使用越来越频繁，由于电机在船舶舱室内长期处在恶劣潮湿的作业环境，因此对电机的质量和使用过程中的安全提出了更高的技术要求，对电机的故障检测和运行状态判断也必须达到一个更高的精度。作为船舶中使用的电机由于其安装位置的特殊性，如何实现对电机状态的监控以及其故障类型的精确判断，对电机进一步修理起着至关重要的作用，这涉及产品维修质量以及设备使用寿命等安全问题。

关键词：电机定子绕组；检验标准；电机；试验技术改进

（一 ）船舶电机试验指导标准

1、GB755-2008/IEC60034-1:2004《旋转电机定额和性能》

2、GB/T1032-2012《三相异步电动机试验方法》

3、GB/T13957-2008《大型三相异步电动机基本系列技术条件》、

4、GB/T14711-2013《中小型旋转电机通用安全要求》

5、GB/T10068-2008/IEC60034-14:2007《轴中心高为56mm及以上电

机的机械振动振动的测量、评定及限值》

6、GB/T20160-2006《旋转电机绝缘电阻测试》

7、GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

（二） 船舶维修后电机的空载试验方法

对于修理后的电动机，空载试验是在定子绕组上加上额定电压，让电动机在空载状态下运行，空载试验的目的是为了确定空载电流和空载损耗，从而求出铁损耗和和机械损耗。对于中、大修完的三相异步电机，空载试验的目的是检验电机的修理质量，通过测定空载电流数值、振动值、机身温度和轴承温度等来检测检修质量。

电机空载运行过程中检查各项指标是否符合要求：

1、测量电动机绕组的绝缘电阻时,应分别在实际冷状态下和热状态下进行。如绕组已在电动机内部连接仅引出两个或三个出线端时,则测量所有绕组对机壳的绝缘电阻。对绕组转子电动机。应分别测量定子绕组和转子绕组的绝缘电阻。

2、电机的温升情况，要查电机轴承的温度、机壳等的温度；试验时,可用计法,电阻法、埋置检温计法测量电机绕组及其他各部分的温度。轴承温度用温度计测量。对于滑动轴承,温度计放入轴承的测温孔内或者放在接近轴瓦的表面处,对于滚动轴承,温度计放在最接近轴承外圈处。

3、电机的振动情况，根据GB2807-81《电机振动测定方法》测量电机的振动情况，一般是在电机已经达到平稳转速时测量，要测出水平方向，垂直方向，轴向等各个方向的振动情况，用振动仪测定并记录；

4、用专用机械听诊器监听电机的运转声音是否正常，重点监听电机前后轴承运转声音、测量电机的噪声大小等。

5、注意观察电动机的空载电流，不要过大或者过小，且空载电流不平衡度应小于10%；对于低压电动机，空载运行时间应不小于1小时，高压电动机应不小于2小时，以轴承温度稳定半小时为准。

（三）船舶电机试验方法改进

根据修理完成后，售后反馈，三相异步电机轴承发热、电机噪音大、电机定子发热等情况在使用过程中时有发生，为了解决电机售后发现的这部分问题只通过检验电机的常规的电机的空载电压、空载电流、冷热态绝缘、空载时轴承温度、电机温度等简单的试验，很难检查出电机的隐性故障，从而使电机在离厂后很多时候因为检验手段不足导致故障在修理过程中很难被发现，最后我们多方验证后得出方案，通过增加仪器对电机增加了相阻抗平衡检测、相倍频阻抗平衡检测、相角检测、电机转子检查、电机定子线圈检查、电机振动检测等五个方面测试，增加了电机修理后的检验数据，为电机修理提供了更为可靠的修理依据。

如图一所示：在电机的检验过程中加入APM-6806电动机故障检测仪，其应用了“I/F”法技术，即：对于纯感性线圈，电源电压U不变的条件下，电源频率（F）加倍，电流（I）将减半；通过这一方法可以快速、准确地判断电机绕组品质及各相间平衡情况。同时兼有对地绝缘测量、功率因数角、电容测试等功能，又可以通过电缆线进行远距离测量，从而对电机进行综合测试，从根本上解决了目前在电机故障判断上的猜测行为。适用于任何型号的单相、三相交流电机、直流电机、变压器、发电机的绕组和单个线圈及电容器的故障检测。检测内容包括线圈绕组间和绕组对外壳的绝缘，绕组本身的匝间短路、开路。有测试操作需在切断电源的状态下进行，允许在控制开关端通过动力电缆遥测，*大距离不超过60米。

1、三相电机定子绕组的检测

三相电机的定子绕组一般都是平衡的，因此宜用相平衡法检测

（1）相阻抗平衡检测。平衡检测是测量信号电源在绕组中产生的电流，用自动校零的方法把此电流值设定为标准值，然后用同样的工况去测其它绕组获得相对百分比偏差值，此偏差值小于5%时可认为绕组是良好的。

（2）相倍频阻抗平衡检测。对于一个绕组,其阻抗与所加信号的频率成正比。于是，信号源的频率提高一倍，流过绕组的电流减为一半。若在基频条件下把测得的电流值设定为标准值，在倍频条件下，理想值应为－50％。好的绕组应在－50％～－15％左右。对于一个电容器，其阻抗与所加信号的频率成反比。于是，信号源的频率提高一倍，流过电容器的电流增加一倍。若在基频条件下把测得的电流值设定为标准值，则在倍频条件下，理想值应为100％。好的电容器应在90％～100％左右。

（3）相角检测。交流信号加在绕组上，流过绕组的电流比电压滞后一个角度，称为相角。对纯电感，相角为90°。好的绕组应在35°～80°左右。交流信号加在电容器上，流过电容器的电流比电压超前一个角度，称为相角，对纯电容,相角为90°。好的电容器应接近90°。大多数情况下，相角测试与倍频测试同时进行，对结果配合分析：相角越小，Z测试结果也远离-50，相应的绕组品质也越差。

2、电机转子绕组检测

（1）绕线转子可以同定子绕组一样，用倍频检测、相角检测的方法判断绕组的匝间短路。检测线可接在转子的滑环上。

（2）对三相转子绕组也可以用相鼠笼转子可以在定子绕组上进行，利用检测仪把检测线接在某一相上（△时选A－O，Y时选A－B），校零，然后不按任何键，用手慢慢转动转轴，显示值应为零或上下稍有波动。若波动幅度大于10时，表示转子有早期故障；若波动幅度大于30时，表示转子有严重故障。

6 结语

在船舶行业中，大量的机电设备都离不开电机，特别是三相异步电动机在船舶生产作业中使用极为广泛，数量可观，电机经过修理后以前一直只能通过测量常规的空载电流、电压、外表温度等，很多电机的内部故障无法及发现，这些故障如果不及时发现，往往船舶出厂后会造成生产和经济上的巨大损失。通过三相异步电机试验方法改进，在检测方面新增了转子故障检测、定子故障检测、相角检测和倍频检测等先进的测试方法，从而电机的确诊率大为提高，适用范围也从三相绕组扩大到单相绕组、直流绕组及电容器的检测试验。

参考文献

[1]瞿叶奇. 三相异步电机测试安全与试验分析算法研究与应用[D].青岛科技大学,2018.

[2]王吉华. 我是电机维修能手[M].江苏科技出版社,2010.

[3]倪洪杰,周艳群.三相异步电机机械特性测试系统研究[J].工业仪表与自动化装置,2010(06):105-108.

[4]刘万太.电机试验技术[M].机械工业,2019.

作者简介：李凯峰(1987.06-)，男，汉族，广西梧州人，高级技师，研究方向：船舶电气