据BCC Research数据显示技术
绝缘老化是造成电机、高压变压器和发电机发生电气设备故障的主要原因之一。绝缘故障会导致危险电压、火灾、高故障电流和爆炸,损坏设备和财产,造成人身伤害和死亡事故。绝缘故障的主要原因包括电介质的污染、温度循环、过载、因过电压造成的过大电压应力,以及老化。
让我们来看看绝缘故障的两种不同示例。图1所示为有缺陷的电焊用交流电机的定子绕组,及绕组连接侧烧坏的线圈。图2所示为因缺乏及时预防性维护造成绝缘纸受损,从而造成灾难性故障的变压器。
图1:有缺陷的电焊用交流电机的定子绕组(图片来源:windingphotos)
图2:变压器的灾难性故障(图片来源:oilregeneration.com)
绝缘测试可以在任何故障发生之前找出绝缘老化。
用于测试旋转机械绝缘电阻(ieee 4 -2000)的电气和电子工程师协会(ieee)推荐规程中描述了测量绝缘电阻的程序,包括旋转机械绕组的典型绝缘电阻特性,以及这些特性如何指示绕组状态。该标准中介绍了用于交流(ac)和直流(dc)旋转机械绕组绝缘电阻的最低可接受值。根据ieee 4 -2000的规定,表明可接受状态的典型绝缘电阻为100m 及以上。以该测定为基础,ieee标准设定的范围如表1中所示。
应用和使用案例
绝缘测量对诸如变压器、太阳能逆变器和工业电机驱动(变速ac / dc驱动器和伺服驱动器)等的终端设备来说很重要;参见图 和图4。
图 :测量高压变压器的绝缘电阻
图4:测量电机的绝缘电阻
使用一个电阻分压器是测量绝缘电阻的一种简易方法。图5所示为使用这一方法的tina-ti 模拟电路,在该电路中,两个串联电阻(r12和r2)与绝缘电阻(riso)并联。流经并联组合的总电流受到r1、r4和直流输入值(按照ieee 4 -2000,通常为500v)的限制。如图6所示,测量 r2两端的电压(这是电流的结果)(vm1)。
图5:使用电阻分压器法的tina-ti软件模拟
图6所示为tina-ti模拟的测量曲线图。由于电阻的比率,r2两端的电压并不随绝缘电阻(riso)呈线性变化。电压vm1的测定值几近饱和,同时绝缘电阻值大于15m 。
riso(单位:ohms)
图6:显示电阻分压器法中饱和现象的图例
图7所示为电阻分压器法的精度曲线图。在0 -22.49m 这一范围内,百分比精度小于1%。
表2列出了这种方法的实验结果。正如您所看到的,测得的输出值与先前值相差几乎 mv到4mv。该值的差异说明使用电阻分压器法时,需要一个高分辨率的模数转换器(adc),这样提高了系统的成本。
表2:电阻分压器法的实验结果
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