研究与交流
直流变频压缩机电机匝间绝缘测试研究
王廷奇时红星
松下压缩机（大连）有限公司（116033）
Study on Turn-to-Turn Insulation Test of the DC Frequency-control Compressor Motor
WANG Tingqi SHI Hongxing
Panasonic Appliances Compressor（Dalian）Co.,Ltd.
摘要：因定子绕组磁势与转子永磁磁势共同作用，定子三相线路的阻抗会发生变化，从而使压缩机电机定子三相线路中每相线路的匝间耐压试验波形均不完全重合。为此，提出了判断直流变频压缩机匝间故障的分析方法，并以实例证明该匝间故障分析方法的正确性。
关键词：直流变频压缩机永磁体匝间绝缘检测
中图分类号：TM306文献标识码：A
DOI编码：10.3969/j.issn.l006-2807.2019.01.013 Abstract:Under the mutual effectiveness by magnetic potential of both the stator winding and permanent magnet, impedance of stator3-pha circuit would be changed,resulted in the misalignment of tested waves of each pha of the compressor motor in the turn to turn withstand voltage test.Thus,analysis way to judge turn to turn insulation defaults of the DC frequency-control compressor motor was put forward while correctness of this analysis way to judge turn to turn insulation defaults was proved by the exact example.
Keywords:DC frequency-control compressor permanent magnet turn to turn insulation test
电机是全封闭涡旋压缩机的重要组成部件，而定子是电机的“心脏”，定子线圈匝间绝缘性能直接关系到整台压缩机的使用寿命。所以定子绕组绝缘性能检测是压缩机检测的重点，一般要经过三次检测。第一次是定子完成接线浸漆前的定子线圈匝间绝缘检测；第二次是电机浸漆后的匝间绝缘检测；第三次是压缩机组装完毕后的整机匝间绝缘检测。对于采用永磁转子的直流变频电机的压缩机而言，前两次检测是电机定子单体的检测，而第三次检测则是插入带有永磁体转子的压缩机整机检测。
电机绕组匝间绝缘检测普遍依据冲击电压波形比较法并参照相关标准判断匝间是否短路。对于不带转子的单体电机绕组线圈只需根据波形重合度进行判断，而对于插入带有永磁体转子的直流变频压缩机，由于在定子绕组磁势与转子永磁磁势共同作用下，定子三相线路的阻抗（&厶）会发生变化，从而使压缩机定子三相线路中每相线路的匝间耐压试验波形均不完全重合
因此，若波形发生畸变，其匝间也不一定真正发生了短路，此类问题一致困扰着对直流变频压缩机整机匝间检测结果的判断〔习。针对上述问题，通过对电机定子绕组线圈及直流变频压缩机整机匝间试验的方法和结果的判断进行了仔细研究与分析，并得出了较为准确的检测方法。
1电机匝间绝缘检测原理
将具有规定峰值和波前时间的冲击电压波交替地（或同时）施加于同结构的被试品绕组和参照品绕组上，判断冲击电压在两者中引起的衰变震荡波形是否存在差异来检测电机绕组匝间绝缘是否良好。
同一结构的电机绕组，其各相绕组的E L、C的设计值通常是对称并平衡的。若绕组发生匝
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间短路等故障，绕组阻抗也将产生相应的变化。
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当冲击电压波侵入绕组时，在绕组中将形成
衰减震荡，其震荡频率为：
f=—\=(1)
271VZc
式中：/—冲击波衰减震荡频率，Hz；
L—绕组电感，H；
C——绕组电容，F。
由于在参照品和被试品中几乎不会同时出现部位及程度完全相同的故障，因此，比较试验中的被试品和参照品可以是任选的，即使完全相同的绝缘故障同时出现.通过适当转换试品接线亦可判断。
2永磁体对电机匝间绝缘检测的影响
2.1匝间绝缘检测对永磁体性能的影响
以某4极集中绕组直流变频电机的匝间绝缘检测为例，分析匝间绝缘检测过程中脉冲冲击电流对永磁体性能的影响。
在进行A相的匝间绝缘检测时，在A相中通过的检测电压所产生的电流以及电流方向如图1所示，此电流同时在A相绕组中产生磁通九此时，脉冲冲击电流对于转子中的永磁体而言相当于脉冲磁场充磁的作用，在线圈内产生强脉冲磁场，使线圈内的磁体被磁化。当转子处于如图1(a)的位置时，磁通°对转子永磁体而言是充磁磁场，对转子产生充磁的作用；如果图1(a)中的转子顺时针旋转90°至图1(b)的位置时，磁通。对转子永磁体来说则是退磁磁场，对转子产生退磁作用。
2.2永磁体对线圈电感的影响
如图2所示，当线圈1通以电流八时，衣在线圈1中将产生自感磁通如。相应的磁链P il NQ u，与电流成正比。其比例常数厶称为自感系数，简称电感。即:
同样如图2所示，当线圈周围存在永磁体时,
(a)充磁影响
图1转子处于不同位置时充磁磁场的影响
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(b)永磁体磁通与线圈磁通反向
图2永磁体磁通与线圈磁通的位置关系
永磁体产生的磁通的一部分(或全部)交链线圈1，用如2表示，称为互感磁通，如2交链线圈1产生互感磁通链旳2，此时螺旋线圈中的电感值&为：
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式中：+号一必2的方向与必1相同；
-号一W12的方向与％1湘反，如图2。
在永磁电机中，随着含有永磁体的转子位置的不同.妁2的大小和位置也在变化。因此.电机的电感也随着转子的位置变化而变化，其变化范L■亠^11-^12-Wll+%12亠、r
围在丄』与.［之间。
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2.3直流变频压缩机匝间绝缘检测波形分析
由以上分析，直流变频压缩机电机装入永磁
转子后，绕组磁势与永磁磁势共同作用.从而影 响绕组磁路饱和度及电感值，使定子三相线路的
阻抗（心厶）发生变化，进而对电机的匝间绝缘 检测产生影响C
为验证转子永磁体对压缩机电机匝间绝缘
检测的影响，分别以电机定子单品和带永磁体的
压缩机为参照品进行了电机定子单品和压缩机
的匝间绝缘检测对比测试，检测结果如表1所示，
各测试结果的对应波形见图3。
表1不同组合的匝间绝缘检测结果
物业服务内容序号
参照品绕组被试品绕组波形差异（DIF-A ）合格标准实测值判定(a)电机定子单体电机定子单体25%以下16%
合格(b)
电机定子单体压缩机（转子位置随机）
25%以下187.7%不合格(c)压缩机（转子位置固定）
电机定子单体25%以下
中国元朝地图94.4%不合格
(d)
压缩机（转子位置固定）
压缩机（转子位置随机）
25%以下
60.6%
不合格
以电机定子单品为参照绕组，电机定子单品 匝间绝缘检测合格；当电机定子中装入永磁体
后，压缩机（转子位置随机）匝间绝缘检测的波 形差异达到187.7%。
以压缩机电机绕组（转子位置固定）为参照
（a ）表1中序号（a ）检测组合
（1＞）表1中序号（1＞）检测组合
（c ）表1中序号（c ）检测组合
温泉旅行记（d ）表1中序号（d ）检测组合图3不同组合的匝间绝缘检测波形
绕组，当压缩机转子位置随机时，匝间绝缘检测
的波形差异也达到60.6%。
因此，在对直流变频压缩机进行匝间冲击耐 压实验过程中，当出现波形畸变时并不能确认匝 间绝缘发生故障。
3 直流变频压缩机的匝间绝缘检测方法
在直流变频压缩机的匝间绝缘检测时，通
过调整电机转子的位置即可避免匝间绝缘检测
时冲击电流对转子永磁体造成损坏，同时提高直 流变频压缩机匝间绝缘检测的检查效率和准确
率。具体操作方法如下。
某4极集中绕组直流变频压缩机电机的线
圈接线如图4所示。在进行压缩机匝间绝缘检测
前，首先给压缩机黑色线圈、红色线圈通以直流 电，黑色线圈接正极，红色线圈接负极。通电后，
电机转子位置在电机磁场的作用下旋转至图5
（a ）所示位置；然后给黑色线圈和白色线圈通以
直流电，黑色线圈接正极，白色线圈接负极，电机
转子位置在电机磁场的作用下旋转至图5 （b ）所
示位置，此位置即与图1 （a ）所示位置相同。
检测时.黑色线圈接正极，红色和白色线圈
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图4电机接线图
(a)黑色线圈接正极，红色线圈接负极
(b)黑色线圈接正极.白色线圈接负极 图5匝间绝缘检测转子位置调整
接负极。此时，线圈绝缘检测时所产生的脉冲磁
场对永磁体是充磁作用，以其作为参照品线圈.
进行其它压缩机检测时，只要将转子位置调整到
与其相同的位置，则永磁体对电机线圈的影响相
同.电机线圈的各相参数相同，可进行匝间绝缘 检测，其检测结果见表2。压缩机定子三相线路 中每相线路的匝间耐压试验波形均完全重合，如
图6所示；若波形畸变，则可认为匝间绝缘不合
格，线圈存在短路故障。
表2调整转子位置后的压缩机匝间绝缘检测结果
序号参照品绕组被试品绕组波形差异(DIF-A )合格标准
实测值判定1
压缩机 (转子位置固定)
压缩机
(转子位置同参
照品)
25%以下7」％
合格
图6调整转子位置后的压缩机匝间绝缘检测波形
4 结论
(1) 直流变频压缩机转子采用永磁材料•在
匝间绝缘检测过程中输入的高压脉冲会对转子
永磁体产生充磁或者退磁作用，使压缩机的转子 永磁体的特性发生变化。
(2) 直流变频压缩机定子磁势与转子磁场
存在相互作用，影响三相绕组的匝间绝缘检测波
形。
(3) 通过调整匝间绝缘检测时转子的位置，
可以较便捷地判断直流变频压缩机电机匝间故 障，极大地提高了直流变频压缩机匝间耐冲击电
压的检查效率和准确率。
参 考 文 献
[1] 王洪波.陈健.沈江，马贤好.永磁电机匝间冲击耐压试验研究
党性锻炼小结与分析[J].绝缘材料,2012, 45 (5) ： 60-62.
[2] 郑春兵.三相异步电动机绕组匝间绝缘介电强度试验分析[J].
防爆电机，2011, 46(4) : 43-45.
(收稿日期：2018-11-12)
开工证
作者简介：王廷奇.男，1981年6月生.硕士研究生，电力电子与电力
传动专业，工程师，现主要从事压缩机电机设计开发工作.
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