一种大功率绕线型异步电机转子绝缘处理方法

梅 峰 徐文佳 张芳勋

(宝武智维武汉分公司 湖北 武汉：430080)

在日常维修工作中，经常会有绕线型异步电机因转子绝缘低而离线检修。绕线型异步电机的转子绕组端部通过集电环接到启动控制设备，因碳刷与集电环摩擦产生碳粉并四处散落，容易造成转子绝缘低，严重影响到产线正常运行。通过不断的摸索，笔者形成了一套完善的处理方法，可以有效解决绕线型转子绝缘低的问题。

1 故障现象

以武钢有限某炼钢厂340kW吊车副卷电机为例,该电机型号为RSK400M6,定子380V/601A,转子404V/444A，主要用于吊运铁水罐，重载启动频繁。现场环境恶劣，金属粉尘非常多，环境温度较高，电机的安全运行面临严峻的挑战。

2019年4月，该电机因绝缘低离线回厂检修。分解后初步检查其转子绝缘只有0.5MΩ，按正常工序进行吹灰—清洗—干燥后，绝缘上升到10MΩ，达不到企业出厂标准。

2 原因分析

根据多年的工作经验，在排除电击穿等异常情况后，导致绕线型电机转子绝缘低原因一般有以下方面：

(1)绕组受潮。绕组受潮后绝缘性能受空气湿度影响变大，查阅文献[1]了解到其相关性如图1所示。如果对电机进行烘干，绝缘电阻提升会很快。

图1 电机受潮后绝缘电阻的变化示意图

(2)绝缘污染或受损。表现为绝缘电阻低，但烘干后电阻值变化不明显。随着时间增加，绝缘电阻越来越低，如下图2所示[1]。这种情况下，只有分段查找，找到故障点，清除导电粉尘或修复破损部分,绝缘电阻值方可提升。

图2 电机绝缘污染或受损后绝缘电阻的变化示意图

(3)电机绕组老化。主要出现在电机使用年限较长或使用环境存在高温、高湿、强电磁作用力(如使用了变频器)等多因素综合作用的场合,表现多为绕组绝缘表层有剥落、过热、碳化、脆裂等痕迹。

电机绝缘情况异常可能是上述一种或几种因素的共同作用。针对340kW副卷电机，解体抽芯后发现：

(1)定子绕组两端均有很厚的灰尘，转子无纬带表面因灰尘旋转摩擦而出现部分拉丝；

(2)非负荷侧集电环底部机壳有亮闪闪的金属粉尘，有碳刷灰积存现象；

(3)非负荷侧轴承严重漏油，油污混合着导电粉末在绕组表面堆积。

据此，初步推测电机转子故障主要原因为绝缘污染受损。此外，转子引出线与金属挡灰板空隙处也可能存在因受机械损伤或化学腐蚀等因素导致绕组绝缘不良的情况。

3 处理方法

3.1 处理绝缘污染

针对绝缘污染情况，重点在于找到被污染部位进行针对性处理。因转子绕组本体至集电环处又可细分为几个部分，不能简单地一洗了之。本次修理的电机重点需关注转子集电环、绕组槽口、绕组端箍(聚酯“F”级无纬带覆盖的部分)。具体处理步骤如下：

(1)断开集电环与转子绕组连线。若是集电环绝缘低，大多数是因为集电环长时间未保养，碳粉、油脂等吸附在集电环上。可先将集电环表面及两侧吹干净，打磨集电环见本色。注意对集电环绝缘衬、引线槽及环与环之间绝缘层着重清理[2]，如图3所示。必要时可将集电环保护性拆除下来，用无水清洗剂仔细清洗。

图3 集电环结构图

(2)检查绕组。若是绕组本身绝缘低，暂不用打开无纬带(见图4)。可先用橡皮锤敲打无纬带各处，重点敲打靠近集电环侧。敲击能将堆积在无纬带下面的粉尘灰垢震动，再配合洁净的压缩空气/氮气吹干净，可有效提升转子绝缘。

图4 绕组端箍示意图

(3)检查处理绕组槽口。若此处绝缘受污染，可用清洗机每槽仔细冲洗，必要时每槽来回刷洗槽口磁铁、转子绕组出槽口处绝缘，用高压水配合清洗剂做强力清洁。对于直径不超过1米的转子，可将转子整体置入超声波清洗机内清洗，效果更佳。

经上述操作处理后，转子绝缘升到了30MΩ，符合国标出厂前试验标准。但出于稳妥，我们继续排查，进行了如下处理：

拆下绕组端部无纬带，用橡皮锤敲打绕组端部各处，之后把转子竖起，集电环处朝下，将绕组端部整体泡入无水清洗剂中浸泡，同时通压缩空气形成泡状，经24小时连续浸泡并干燥后绝缘恢复正常，用500V低压摇表测试对地绝缘为500MΩ。

3.2 处理绝缘受损

在进行上述处理工序时，发现绕组引线过金属挡灰板入孔处绝缘套管有破损，对电机以后正常运行造成极大隐患。导致绝缘受损的主要原因是由于转子引出线固定不牢固，转子频繁正反转运行，绕组引出线在强大的离心力作用下发生松动，松动的引出线与挡灰板来回碰撞摩擦，造成金属挡灰板入孔部位引出线绝缘受损，严重时会发生引出线与挡灰板放炮，烧毁电机。处理步骤如下：

(1)首先断开引出线与转轴绑扎带(见图5)，若挡灰板上有绝缘套(见图6)，可先用清洗剂将绝缘套彻底清洗干净，绝缘套应完整、无磨损，再将引出线受损处的绝缘层全部剥除，用醇酸玻璃漆布带将引出线半叠包2层，并半叠包一层无碱玻璃丝带，再用聚酯“F”级无纬带将引出线与转轴绑扎牢固，一并上刷绝缘漆干燥即可[3]。

图5 引出线绑扎带示意图

图6 挡灰板上有绝缘套示意图

(2)若挡灰板上无绝缘套(见图7)，可将引出线受损部位的绝缘层全部剥除，用醇酸玻璃漆布带将引线半叠包2～4层，半叠包一层无碱玻璃丝带；然后将引出线在挡灰板的入孔部位用3～5mm厚的羊毛毯包缠垫好塞紧，用聚酯“F”级无纬带将引出线与转轴绑扎牢固，一并刷上绝缘漆干燥。

图7 挡灰板无绝缘套示意图

3.3 针对绕组绝缘老化的情况

检修时还会遇到不少电机绕组老化现象,具体处理工艺方法及注意事项如下：

(1)剥除转子并头套部位碳化的表层绝缘(见图8)，对转子并头套绝缘进行补强。可用醇酸玻璃漆布带半叠包不少于2层，确保包扎整齐，方向一致。

图8 转子并头套示意图

(2)线头根部弯角处,整个端部一周用云母粉调和JF1040绝缘漆做成泥糊状封堵严实，要求绕组表面平整无空洞，并头套绝缘包扎严实紧凑。然后打无纬带整体干燥。

(3)整体浸JF1040漆烘干。利用绝缘漆流动性好附着力的特性,补强绕组绝缘缺陷,提高绕组槽部、端部绝缘强度，延长电机使用年限。

4 实施效果

通过采取适当的检修方法、选用合理的绝缘材料处理后，逐一消除了绕组绝缘低的现象，并消除了可能发生的接地隐患。试验结果表明340kW吊车副卷电机转子各项参数符合电机出厂标准，电机上线运行半年后绝缘性能稳定可靠，未再次发生绝缘低的故障。多次实践检验证明，这种大功率绕线型转子绝缘修复方法行之有效，可以大幅度降低同类型绕线型转子绝缘低的问题。