直流电机常规试验问题

程大勇

（杭州钢铁股份有限公司维检中心 杭州）

1.故障现象

公司炼铁厂3#高炉上料主卷扬采用他励式直流电机（图1）拖动，电机型号ZD2-132-2B，容量250 kW，电枢电压440 V，电枢电流617 A，励磁电压220 V，励磁电流16 A。2014年12月，该电机在更换碳刷和拆装清灰维护后，对其进行电气试验测试，主要试验内容是励磁绕组T、电枢绕组S、补偿绕组C、换向绕组H等4个线圈绕组的绝缘电阻值和直流电阻值。仅从现场得出的数据结果初步看，并没有什么故障，但是试验过程中出现的1个现象值得关注。分别测试励磁线圈t1t2、t5t6直流电阻时发现，当试验仪器接通线圈通电后，首先仪器对线圈充电时间明显过长，其次电阻值稳定时间过长。针对这一现象，结合该电机前两次的试验数据（表1）进行分析。表1中的数据，其中2014年3月的数据是直流电机大修出烘房后6 h的试验数据，5月和12月分别是电机使用过程中停机维护时所测数据。由于该电机处于在线带负载状态，无法测试电枢绕组S的片间电阻，因此没有电枢绕组的直流电阻数据。

图1 直流电机原理

表1 3#高炉主卷扬直流电机试验数据

2.分析

（1）从绝缘电阻数据直观分析。明显看出使用过程中两次所测各绕组绝缘电阻呈明显下降趋势。按照电力行业标准DL/T 596-1996，使用1000 V摇表测试，各绕组的绝缘电阻应≥0.5 MΩ，因此绝缘电阻符合标准要求。绝缘水平降低的原因和该电机使用环境和空气湿度有很大关系，不能武断做出绝缘材料老化的判定。

（2）从各绕组的直流电阻测试数据分析。补偿绕组C和换向绕组H的串联电阻3次实测数据误差为2.1%，励磁绕组t1t2的实测误差为16%，励磁绕组t5t6的实测误差为18.61%。

根据电力行业标准DL/T 596-1996，直流电机绕组的直流电阻值（不包括电枢绕组的片间电阻）与出厂数据或以往所测数据比较，相差一般≤2%，由此可见励磁绕组的直流电阻值远远超标准值。

（3）从试验过程的现象分析。对线圈的充电时间长，同时所测数据稳定时间长，表明励磁绕组的磁通量发生改变，绕组线圈的电感量变大。电机线圈是感性负载，对线圈通直流电后，在开始瞬间，试验仪器与被测线圈所组成的回路中没有电流I，该时间段即为充电时间t0，然后在一定的时间t1内，I慢慢增大，直至电感作用消失，线圈成为纯电阻特性，回路电流才达到最大值稳定。根据欧姆定律，电压相同，试验仪器所计算出的直流电阻值R应该就是慢慢减小直至平稳的过程，两者的曲线关系见图2。

3.结论

图2 I、R关系曲线

通过对比励磁绕组直观的直流电阻数据，以及间接的电感量分析，可以判断出该直流电机励磁绕组存在故障隐患，从而导致绕组线圈的直流电阻值和电感量发生改变。

（1）影响直流电阻值的常见因素。线圈引出线固定或焊接松动，线圈匝间短路，多层并绕线圈断股或脱焊等。

（2）影响线圈电感值变化因素。在铁芯不发生改变情况下，线圈匝数、线径、线圈长度三者与线圈电感值有着对应关系。

基于上述两点因素，结合现场电机运行环境，综合判断该电机励磁线圈匝间短路或绕组断股的可能性极大。2015年1月，换下该直流电机，抽芯检查维护，维修人员在一组励磁线圈上明显发现线圈断股并且该组励磁绕组框架存在松动和轻微变形，经过单组线圈更换和框架调整固定后，该直流电机隐患得以消除，性能得以恢复。

针对重要电气设备的电气预防性试验，不应单从某一次的实测数据就做出性能判定，既要结合以往历史数据，而且不能只看数据结构，更要注重整个试验过程中的各种现象，这样才能做到不漏判、不误判。