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摘要：绝缘处理是指用绝缘漆填充绕组的内层并覆盖其表面，以此提高绝缘的耐热性和化学稳定性，降低老化速度，延长电机绝缘的使用寿命。本文从分析电机绕组绝缘处理质量的常用方法：绝缘电阻、电容和介质损耗，提出了如何通过这些方法提高绝缘质量判定的准确率。
关键词：绝缘电阻 电容 介质损耗 预烘 浸漆
0 引言
绝缘处理是指用绝缘漆填充绕组的内层并覆盖其表面。具体工艺包括绝缘的干燥和浸渍过程，作用是将绝缘中的水份、空气、溶剂等除去，用绝缘漆填充空隙，并在表面形成结构致密的漆膜，以此提高绝缘的耐热性和化学稳定性，降低老化速度，延长电机绝缘的使用寿命。然而电机绕组绝缘处理的质量与工艺参数，如浸渍时漆的粘度、浸渍时间、温度、次数、浸渍方式、预烘和固化时间等因素密切相关，如何有效判定绝缘处理的质量，提高电机绕组绝缘性能一直是电机制造厂商不懈追求的目标。本文分析了判定电机绕组绝缘处理质量的常用方法：绝缘电阻、电容和介质损耗，提出了如何通过这些方法提高绝缘质量判定的准确率。
1 绝缘电阻值
1.1浸渍前预烘过程中绝缘电阻。一般电机的浸渍工艺守则中规定了以热态绝缘电阻来决定烘焙时间并判断绝缘质量。由于绝缘电阻对水份极为敏感，因此在电机绕组预烘过程中一般均以定时测量绕组的绝缘电阻来衡量绕组绝缘的干燥程度。当连续三次绝缘电阻不再变化，并达到设计要求的数值，则说明绝缘电阻已经稳定，绕组绝缘内部已经干燥。
1.2浸渍后干燥过程中绝缘电阻。一般电机的绕组，在嵌入铁芯后，通过浸漆、烘焙处理来提高其绝缘、机械、防潮和导热性能。在浸漆后的固化过程中，由于微观变化十分复杂，而且漆的组分中各材料的介电性能均不相同，因此绝缘电阻曲线形状会相差很大。“典型”的干燥过程绝缘电阻曲线为图1所示的曲线“#1”：在烘焙开始时，电机绕组的绝缘电阻急剧下降、随后，经过一段时间的加热、温升、绝缘电阻值逐渐上升、直到稳定，最后，以该曲线上约定的“三点平衡”作为判断电机绕组烘干（可以出炉）的标志。曲线的形成机理分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区段：
区段Ⅰ：温度效应：升温过程中介质电导增大、电阻下降。
区段Ⅱ：烘焙效应：烘焙温度达到工艺温度并保持不变，漆的化学成分逐渐聚合，导电离子数减小，电阻增大速率较大。
区段Ⅲ：聚合效应：恒定的烘焙温度下完全固化，带电离子不再减少，电阻不再增大，从而使绝缘电阻达到稳定值。
自从电机采用B级绝缘后，绕组烘焙绝缘电阻曲线发生了很大的变化，即当浸了B级绝缘漆的电机绕组受热后，绝缘电阻曲线很快下降而不再上翘。
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图1 电机绕组的烘焙曲线
此外，长期实践表明：各种电机绕组的烘焙曲线趋势是浸A级漆是大幅度上翘；浸B或F、H级绝缘漆的小型或微型电机的稍翘，单只线圈的更稍翘（出炉电阻值较高），中、大型电机的基本上是“下而平、平而不翘”。
1.3、有效性分析
尽管绝缘电阻判定方法在电机生产制造中已经沿用了几十年，但这一方法具有一定片面性，因为绕组烘焙时有很多因素将影响其热态绝缘电阻值，具体如下：
1）绕组在嵌线、绕线过程中，绝缘材料如果受到局部损伤就会使绝缘电阻明显下降。2）由于预烘不充分，系统中潮气未完全挥发，导致绝缘电阻值下降。3）浸渍得越好，漆基填充越充分，其热态绝缘电阻值相对的越低。4）不同规格、大小的电机，由于导体与绝缘接触面积大小不同，其热态绝缘电阻值也不同；此外由于所浸的绝缘漆的热态绝缘电阻值不同也会影响整个绝缘系统热态绝缘电阻值。
上述一些因素说明了在烘焙时以测量绕组系统的绝缘电阻来判断浸渍质量甚至决定工艺参数是具有片面性的。但是，为保证电机安全可靠的运行，对不同绝缘系统的电机在烘焙结束阶段的绝缘电阻值必须大于相应的最低值也是必要的。
2 电容量（用“C”表示）
2.1、根据电容C或电容比Cf/Ci可判断整个绝缘系统的浸渍质量。
电介质的电容率ε反映了电解质在电场作用下分子极化的强弱。一个电容器的电容量C与电极间介质的ε成正比。电机的绕组与铁心相当于电容器的二个电极，由于空气的ε≈1，而漆基的ε=3~8，因此绕组浸漆后空气由漆基替代，其电容量就增加。当采用浸漆后的电容Cf与浸渍前电容Ci的比值Cf/Ci来判断漆基填充程度时，就可消除电机几何尺寸的影响。因此，应用测量电容的方法可排除个别薄弱点的影响而纯粹反映绕组系统的填充情况。对于相同规格的电机，由于几何尺寸变化有限，基本上可用C来判析浸渍质量，C越大，浸渍得越好；对于不同规格但绝缘结构相同的电机，基本上可用Cf/Ci来判析浸渍质量，Cf/Ci越大，浸渍得越好，（测试时要保证温度基本相同）。
2.2、根据C=f（t）曲线可选择合理的浸漆时间和烘焙时间。
电容量的大小基本反映了绝缘系统内极性基的多少、它们的迁移率及电矩的大小。绕组浸入绝缘漆中，由于漆逐渐渗入，填充了空隙，C就迅速增大（因为漆液内含有大量未交链的极性基团），当C值不再上升而达到稳定时，意味着漆的渗透过程已趋结束。根据这一原理，可利用浸漆时C= f（t）曲线变化的现象作各种试验研究，来分析、对比漆的粘度、温度、浸漆时间等工艺参数对渗透性的影响，特别对多层绝缘带绕包的绕组采用真空压力浸渍（VPI）时，其渗透性更是重要，因此，利用浸漆时的C=f（t）曲线可明显地看出真空浸漆时、解除真空时、加压浸渍时渗透的情况，从而能选择较合理的真空、加压浸漆的时间以及相应的压力、粘度等工艺参数。
此外，绕组在预烘及固化烘焙时也可利用烘焙时的C=f（t）的变化曲线选择较合理的烘焙时间。在烘焙时，绝缘系统内极性基的微观变化极其复杂，但当电容量达到稳定时意味着烘焙过程已基本结束，根据C达到稳定的时间可以决定最经济、合理的烘焙时间。
3 介质损耗
3.1、介质损耗的意义。与测量电容的用途相仿，利用tgδ=f（t）的变化曲线可显示浸渍漆的渗透情况、烘焙时的最合理的烘焙时间及绝缘处理质量的优劣。
3.2、介质损耗的用途。介质损耗包括极化损耗和漏导损耗。电介质在交变电场中吸收了电场的电能，通过其极性分子的运动把电能转化为电介质的热能这就是介质损耗的物理意义。工程上，常用tgδ来表示损耗的大小。对低压电机来说，tgδ的变化曲线往往和它的数值同样引人注意。电机在预烘、浸渍及固化时的tgδ随着绕组温度、漆的粘度、漆的渗透情况、交链程度等因素而变化，但是当tgδ稳定后意味着分子间交链基本完成，因此，根据tgδ的变化情况可以判断绝缘漆的固化、填充情况。由于tgδ对温度的敏感程度往往比ε大，因此当温度存在波动时，测量C的误差较小。
4 结束语
通过以上分析，得出以下结论：
1）利用烘焙时绝缘电阻可判断电机是否具备最低绝缘能力。
2）根据浸漆时的C和tgδ的变化曲线选择合理的浸漆粘度、浸漆时间和温度，特别对采用多层云母带绕包的电机，为了保证渗透性，采用电容测量可选择真空度，真空浸漆的时间，加压浸漆时间及加压的压力等工艺参数，从而保证可浸漆质量。
3）利用烘焙时的C和tgδ曲线可合理选择最经济的烘焙时间，从而节约了能源和工时。
4）利用绕组浸渍后和浸渍前电容比值Cf/Ci可以对绝缘结构相同的电机进行对比，Cf/Ci值大，说明此工艺（或此电机）的填充较充分，相对来说，其线匝间粘结程度和导热性均较好，因此绝缘系统的整体性较好。
在电机制造过程中，通过对电机绕组绝缘质量的分析判断，不断完善绝缘处理工艺，提高电机绝缘质量。
参考文献：
〔1〕西安交通大学编：《电介质化学原理》上、下册
〔2〕吴广宁编著：《电气设备状态监测的理论与实践》