巧用短路侦察器查找电动机绕组短路故障

关学琴

技工学校电机与变压器课程中“三相异步电动机常见故障及处理方法”的教学内容原理深奥，分析冗长，再加上技校生理论基础薄弱，判断分析能力差，因此学生学习兴趣普遍不高，难以达到理想的教学效果。笔者在多年的教学实践中研究发现：技校生虽然理论基础差，但有较强的好奇心和求知欲，尤其是实际动手能力较强。笔者因势利导，自制了一个短路侦察器，利用短路侦察器查找电动机绕组短路故障，收到了较好效果。

一、短路侦查器的制作方法

利用废弃的单相变压器或吊扇调速器等铁芯，将其裁切成“Π”或“Η”的形状。以“Η”形状为最好，它既可以做定子绕组短路侦察器，也可以做绕行式异步电动机的转子绕组断路侦察器，还可以做笼型异步电动机的转子断条侦察器。“Η”型硅钢片的一端做成凸出的弧形，另一端做成凹进的弧形；圆弧半径分别为被测电动机的转子和定子的圆弧半径，窗口宽度大约与槽口宽度相当。然后将硅钢片叠成所需厚度后压紧。再用厚1mm的钢板做4块如“D”形状的护线板，把此4块护线板与压紧的硅钢片用铆钉铆在一起，供保护线圈之用。在一块护线板上钻两个出线用的小孔，供穿线圈的两个引线头用。在铁心中间用绝缘纸板做好线框，将导线绕在绝缘纸框内，并把绕线从护线板上的小孔中引出。最后做浸漆干燥处理。

线圈和铁芯的参数，可以用下列五个公式进行粗略计算：

一是铁芯截面积的计算。

其中，S是短路侦察器的容量，单位为VA。用于1～50KW电动机的S可取20～100VA，用于50～500KW电动机的S可取10～1000VA。

二是励磁线圈的匝数的计算。

其中，A是铁芯截面积，单位为平方厘米。B是铁芯磁通密度，一般可取1.3～1.4T。U是工作电压，单位为伏。

三是励磁线圈的电流的计算。

四是漆包线铜芯的直径计算。

五是铁芯窗口的宽和高的计算。

其中，h是窗口高度，单位为毫米。C是窗口宽度，单位为毫米。

二、短路侦查器的使用方法

准备一台有绕组短路故障的小容量三相异步电动机加上一个交流电源和一个交流电流表与短路侦察器配合使用，采用演示教学的模式来讲解。

如测定定子绕组匝间短路的故障时，通常将短路侦察器凸出端的两铁芯对准被测绕组两边的槽间铁芯，再将短路侦察器的线圈串接电流表后，接到交流电源上来查找。侦察器的励磁绕组相当于变压器的原边绕组，被测电动机线圈相当于变压器的副边绕组。测试时，侦察器铁心开口处对准电动机槽口，将侦察器沿着各个槽口移动，当检查到有短路绕组的槽口时，侦察器的励磁电流增大。因此，在用侦察器檢查时，使电流表读数增大的槽口内必有线圈匝间短路。绕线式异步电动机转子的匝间短路故障的查找方法与定子绕组匝间短路的故障查找方法一样，只是利用侦察器的另一端。

测定笼型异步电动机转子断条故障时，短路侦察器的使用方法与绕线式异步电动机转子的匝间短路故障查找方法一样。但其工作原理却相当于变压器工作在副边开路状态，即当侦察器对准断条所在槽口时，电流表的示数由较大突然变得很小。这样就顺利地找到了转子的断条。

在演示教学中注意以下三个问题，以免造成测定错误。

第一，如果电动机绕组接成△，则要将△拆开，不能闭合。若△未曾拆开，线圈闭合，则侦察器在各槽口移动时，电流表示数都较大。因此失去判断标准。

第二，绕组是多路并联时，要拆开并联支路。原因同上。

第三，如果是双层绕组，被测槽中有两个线圈，它们分别隔一个线圈节距跨于左右两边，若电流表上读数增大，要用一把薄钢片在左右两边对应的槽上都试一下（短路线圈所在槽会吸住薄钢片），以确定槽中两个线圈具体是哪一个线圈存在匝间短路。

在整个演示操作中，学生可以实时观察到电流表示数的变化，自己动手找到故障点，成就感油然而生。此时教师及时和学生一起讨论绕组断路、接地等故障的检查方法，学习趣味在潜移默化中自然生成，而且长久保持。同时，在给学生讲解短路侦察器的工作原理时，也是对单相变压器的工作原理知识点的复习。短路侦察器使知识点融会贯通，达到了直观、生动、全面、牢固的教学效果，不失为一个开拓性的教学方法。

（作者单位：河南省南阳市高级技工学校）