许昌电气职业学院 河南许昌 461000
摘要：在实践中，对压缩机用永磁同步电动机绝缘老化的原因及修复方法进行了研究和分析。压缩机与永磁同步电动机绝缘老化造成损害的质量系统，给整个系统带来一定的安全隐患，因此，必须是良好的管理和控制，提高管理和监督系统，定期检查和监督，以确保压缩机的安全与质量的永磁同步电动机，避免压缩机与永磁同步电动机绝缘老化威胁到系统操作，消除系统中潜在的安全隐患，使用专业的方法和先进技术来修复老化，作业帮助通过与永磁同步电动机修理压缩机性能，使系统安全运行和高经济效益。
关键词：压缩机；永磁同步电机；电气绝缘性
引言
为满足空调系统的绝缘要求及保障电器设备的使用寿命，主要研究了压缩机用永磁同步电机的电气绝缘规律，为空调系统的制冷剂及系统管路的选择提供依据。对空调系统中压缩机用永磁同步电机的绝缘系统进行优化设计，大大提高压缩机及其系统的可靠性和安全性，为家用电器的用电安全指明方向。
1电机的电气绝缘机理分析
电机绝缘特性主要是通过绝缘电阻、耐压漏电流和泄漏电流三个指标来衡量，此三者均采用大功率工频电压进行测试，该试验方法较易破坏绝缘性，相关原理在诸多文献有所介绍。为了确认制冷剂对电机定子及绝缘系统的影响，本文通过真空性能测试一体化设备来检测定子绝缘情况，进一步明确制冷剂仅仅是加速电机绕组的绝缘寿命，降低绝缘性能，并不会损伤电机绝缘系统。在高压脉冲的激励下，利用高压充电之微小电容与待测线圈形成ＲLC并联谐振，由此形成自激衰减振荡波形，且该振荡波形曲线、衰减快慢、频率都与Ｒ，L，C相关。在高压下的一个振荡波形中，可以检出线圈自绝缘、相间绝缘、以及线圈铁心或金属外壳绝缘。线圈中出现断线、短路等都直接影响谐振电路参数，通过和标准件波形的对比，也可以检出电阻、电感不合格品。
2绝缘老化处理技术
压缩机用永磁同步电机绝缘老化故障发生后，处理方法有多种。最彻底的方法是对整台电动机进行更换，这不仅能彻底解决电动机的绝缘问题，也能全面消除电动机其他痼疾和隐患。但此方法一次性投资很大，减少了电动机运行年限而造成浪费。定子绕组整体更换，既能排除故障隐患，恢复电机性能，节约资金，缩短工期，又能根据需要对电动机提高绝缘等级，改善防晕性能，扩大单机容量。是较为经济合理的方案。线圈局部修复处理，经济实用，对整台电动机绝缘水平未普遍劣化的绕组故障，可优先采用。特别是机组正处于抗旱排涝的关键时期，该方法尤为优越。但对于老化严重的机组，只能作为临时措施，不能保证机组长期运行。为提高现场大容量同步电动机的使用寿命和可靠性，提高在使用条件下的电动机绝缘结构的性能也是十分重要的。对于中、小型电动机，可以运回检修厂进行维护，对于不能运回的大容量的电动机。由于受现场条件限制，目前检修手段不能满足改善绝缘结构性能的要求，利用有机溶剂和水对电动机线圈进行清洗，也能取得一定的效果。对一台现场大容量高压同步电动机，进行清洗干燥、浸漆、喷覆盖漆等处理的方法，浸漆前、后作了介质损耗和交、直流耐压试验。结果表明，对现场不能运回的大型电动机就地利用该检修工艺，是改善电动机绝缘结构性能的有效方法。
3绝缘老化分析
3.1绝缘老化原因分析
致使泵站电机绝缘老化的因素，主要是热、氧化、电压、湿度、机械作用力等。（1）热老化。在热的作用下，高分子化合物分子链易破裂，降低了树脂的粘结强度，使绝缘变硬、变脆和绝缘机械性能下降。（2）氧化老化。氧化老化与温度有密切关系，而且受风的影响。风能补充新鲜空气，加速氧化反应。由于氧气的吸入，使机械强度下降，氧化老化的程度，可由吸入氧气的体积来确定。 （3）电老化。在电晕作用下，会产生臭氧和氧的几种氧化物，使之产生化学反应和腐蚀作用。由于电晕生成一些高速电子和离子，对有机绝缘材料起侵蚀作用。（4）湿度老化。水分使由电晕产生的几种氧化物变为硝酸、亚硝酸而腐蚀金属，使纤维及其他绝缘变脆。（5）机械老化。电动机在运行中产生机械振动，引起交变机械负荷，对绝缘的槽部、端部及槽口处产生挤压、拉伸、破碎，定子线圈产生位移以及端部下垂，导致绝缘损坏。致使绝缘老化的各种因素，都是互相联系、相互影响的。热老化伴随着氧化作用，而氧化作用又深受湿度的影响，由热分散出来的物质，经过氧化而生的物质，促使进一步老化，又因湿度中的水分和湿度的作用，促使热老化以及其他老化的加剧，使绝缘寿命缩短。
3.2绝缘老化鉴别方法
（1）外观及解剖检查。外观检查是用眼看、手按和小木锤轻轻敲击的办法，可以发现绝缘严重发胖、流胶、龟裂和失去弹性等现象，如果绝缘内部分层和脱壳，可根据敲击的声音作出判断。（2）从电动机运行状况分析。通过电动机累积运行时间和开、停机次数进行老化分析。电动机累积运行时间增长，绝缘老化逐年严重，绝缘强度也跟着降低。
4绝缘老化修复实例
4.1确定定子放电部位
试验人员对定子进行直流耐压试验，当电压升至6kV时，有轻微的放电声，声音在槽口端部位，又将电压升至7kV时，除槽口部位声音加大外，电机定子下部磁缸与线棒绑扎部位及电机定子引出线有轻微的放电声，并伴有明显的火花跳、窜动，对地放电点达8处之多，直流泄漏也很大，经初步判断，线圈绝缘老化，磁缸部位绝缘击穿破损，槽口部位绝缘损坏，引出线盯睛橡胶龟裂等而引起多处放电，需进行干燥，加热后再进行处理。
4.2确定处理方案
槽口处理拟定为退出槽楔板，用纱带，木棒等不宜损伤线棒的工具材料，将线棒往外拉，用高压涤纶薄膜衬垫包扎，最外一层用丝绸带包扎。磁缸与线棒绑扎处有多处放电，采用高压绝缘自粘胶带包扎，同样最外一层用丝绸带包扎。
4.3修复技术
修复大型电机定子，工序较多，主要从以下几方面按步骤进行。（1）干燥处理。要保证检修质量，这一步至关重要。宜采用铜损干燥法，利用励磁装置（直流设备）将定子三相绕组串联（或两并一串，视检修安装进度而定，但要经常互换接法）先通入额定电流的30%烘4h，再以每小时5A的电流将温度升至75.5e，温度计选用酒精温度计，另需保温，通电时间根据测试数据而定，一般不应低于48h，如对检修周期要求不严可适当加长干燥时间，以达到最佳效果，干燥时应定时测量绝缘电阻，每两小时测量一次，达48h以后，连续几次测试数据稳定在一个较高的数值，即可停止干燥，说明干燥已达目的。（2）包扎绝缘层。经过干燥加温使线棒绝缘变软就具备了包扎绝缘的条件，包扎材料选用原配材料或高压自粘绝缘胶带。对磁缸与线棒绑扎处绝缘击穿的处理宜选用高压自粘绝缘胶带，半叠式包扎，根据损伤情况确定包扎层数，最外面一层用丝绸带，在包扎过程中，一定要细心、干净，不能把异物带入绝缘层，包扎要紧，把空气尽量排干净。对槽口放电点的修复，按照常规应该更换线棒，如果没有备用线棒，或条件不具备更换线棒时，也采用包扎法。首先，退出该线棒的槽楔板，承线棒绝缘变软，用白纱带捆住线棒上、下槽口部端部，用木杠用力均匀将线棒往外移动，留出空隙，包扎绝缘涤纶薄膜：再包扎高压绝缘胶带，最外面一层用丝绸带包扎，包扎层数以槽口间隙为标准，尽量多包几层进去。（3）涂绝缘漆，定子耐压试验。包扎结束后，将专用工具打入槽楔板，线棒与线棒之间衬绝缘垫块并绑扎牢固，经干燥加温后，涂刷环氧树脂绝缘漆，涂刷后再烘数小时，达到要求后，即进行直流耐压及交流耐压试验。
5电机用绝缘材料的发展
5.1环保型电机绝缘材料的研发
自1950年开始，现代的水溶性树脂和无溶剂树脂、低挥发的材料是绝缘产品生产、研发的重点，因为此时人们已经开始意识到VOC（可挥发化学有毒物质）的危害了，研发方向也随之发生了转变。美国在1949年研发出了以苯乙烯作为稀释剂的新型电机绝缘材料———无溶剂聚脂浸渍树脂，它毒性很低，挥发物的含量也很少，属于污染程度很轻的绝缘材料。瑞士于1960年代初期开始研发以苯乙烯作为稀释剂的F级双酚A环氧无溶剂浸渍树脂，该新型绝缘材料于BBC公司在1965年得以全面推广应用。中国于1972年自主研发出了B级环氧无溶剂浸渍树脂，随后推广使用；到1987年，我国又成功的自主研发出F级双酚A环氧无溶剂浸渍树脂，该新型绝缘材料迅速在全国范围内推广使用。欧洲于1970年代末研发出了对环境污染极小的环氧酸酐型无溶剂浸渍树脂，该新型绝缘材料毒性很小，在固化和浸渍过程中不宜挥发，固化时收缩率低，不含VOC等可挥发有机物质，不含苯乙烯等烯烃类活性稀释剂，固化物的电气、机械性均很高，一经出现就迅速风靡欧洲，得以广泛应用。我国于1980年代中期开始引入此类产品，作为VPI绝缘系统的最主要浸渍树脂之一，当前国内已经可以自主设计生产此类产品了。目前，国内已经完成了水溶性半无机硅钢片漆的研制和开发，经批量使用，结果证明完全可以替代进口产品，这是一些绝缘材料制造公司与相关高校联合努力的结果，成果振奋人心。近年来，也出现了品种繁多的低能耗的绝缘材料，比如云母带、室温固化的材料、胶、树脂、快干型的漆，这些绝缘产品的出现可以大大减少电机制造的能量消耗。
5.2环保型电机绝缘材料的研发趋势
结合国家“十三五”规划精神，一些节能环保工业将会是我国未来机电工业的研究重点，比如大型火力发电机组的技术改造工程（减薄绝缘、减少硫酸排放，满足增容及环保的要求）、混合动力汽车产业、太阳能工程、超高压直流输配电、高压电动机组（电压等级≥20KV）、大型风力发电机组、超大型核动力发电机组、超大型水轮发电机组等。所以，结合国家“十三五”规划精神，展望未来环保型电机绝缘材料的研发趋势，主要集中在以下六个方面：1）对老产品进行技改型的绝缘材料。2）针对天然绝缘材料的替代型绝缘材料。3）环保产品所需要的配套性绝缘材料。4）可循环使用的节约型绝缘材料。5）低温快固化的节能型绝缘材料。6）无溶剂和水溶性环保型绝缘材料。
结语
绝缘老化现象是压缩机用永磁同步电机中常见的现象，尤为其受到外界自然环境的影响严重，因此容易发生绝缘老化现象。针对压缩机用永磁同步电机绝缘老化现象，应该及时进行分析，掌握导致压缩机用永磁同步电机绝缘老化的原因，通过相应的处理方法进行修复。同时，应该考虑电机发生绝缘老化使的环境因素，通过具体的分析总结出故障主要原因，并进行修复。对于压缩机用永磁同步电机绝缘老化的修复方法具有一定的限制性，主要是由于改修复方法产生时间短，各个技术没有得到良好的发展与应用。而因此必须进行同修复技术的管理与创新。目前，压缩机用永磁同步电机的修复主要应用于大型的排涝泵站，对我国压缩机用永磁同步电机的经济效益的发挥起到了关键性的作用。
参考文献：
[1]储 训，陈 履.大型泵站建设和更新改造对策[M].南京：河海大学出版社，2019：21.
[2]朱林海，谢利宗.泵站电动机绝缘老化原因分析与鉴别[J].湖南水利水电，2019，（1）：47-48.
[3]何效平.同步电动机定子绕组故障分析及修复处理[J].中小型电机，2020，27，（3）：39-40.
[4]黄世忠.同步电动机绝缘结构性能的改善方法[J].化工设备与防腐蚀，2020，5，（4）：275-277.