馬達小教室：絕緣破壞 ( I )

因客戶詢問，當馬達絕緣不良時，馬達會產生甚麼反應，故撰寫此文以利詳細說明。

主要是技術人員已經確認馬達絕緣出了問題，而電控人員依舊嘗試驅動馬達，意外發現仍有部份馬達可以正常運轉，而產生了疑問；無法工作實屬意料中事，但竟然還有可以使用的馬達，反而無法理解，只好向筆者提出了疑問。

關於馬達絕緣破壞一事，是可以細分為兩類，常用的名稱分別為耐壓不良與層間不良；這也代表兩種漏電的情況並不一樣，故其產生的原因以及後續對馬達的影響，都大相逕庭，需要分別解釋說明。

耐壓不良其實更接近日常所認知的漏電情況，當人碰觸到耐壓不良的馬達時，是會直接被電到的；這代表著馬達負責通電的線圈或導線有破損，並且直接與馬達內部的金屬元件接觸在一起，導致電被引導得四處亂竄，因此耐壓不良的危險及影響程度都較高。由於此刻電的走向狀態是不明確的，無法保證電流會順利進入馬達線圈當中，也就無法生成電磁場來推動馬達旋轉；且電控上的電壓位準也可能受到漏電的影響，造成控制命令無法下達，甚至連電路板都一同燒毀故障；所以耐壓不良的馬達，無法順利運轉的機率非常高。若還能維持正常運作，那就是漏電的比例不高，例如馬達正常工作所需電流為10A，但有漏電流0.1mA，那就代表絕大部分的電流仍然進入馬達線圈內工作，馬達仍可以正常運轉。此外在進行絕緣檢測時，大多會拉高工作電壓進行測試，這會大幅增加漏電的比例及嚴重程度，這也會造成檢測不良，但正常供電使用仍然正常的現象。

而這種拉高電壓的檢測方式，主要是絕緣破壞這件事，會受到時間影響越來越嚴重，因此需要直接採用更為嚴苛的測試條件，來模擬時間造成的傷害。也就是初期的耐壓不良僅會產生微小的漏電流，但微弱的電流會逐漸侵蝕絕緣材料，導致絕緣強度會隨著時間持續的弱化，最終被擊穿造成直接漏電。這也是老舊房子需要更換家中電線的原因，時間會導致這些絕緣材料老化，或是被漏電流給破壞，造成短路失火的可能性。

雖然耐壓不良是從馬達導線漏至金屬零件上，雙方都有責任去做好絕緣處理，但針對耐壓的處理工作往往是優先針對金屬零件執行。以下圖為例，馬達矽鋼片上會纏繞導電的漆包線圈，因此會在矽鋼片上加上塑膠架來做絕緣處理。然而此例可以明顯觀察到，黑色塑膠並未完整的包裹住矽鋼片，這就會增加漏電流的風險。這種直覺的判斷依據，在電器相關的安全規範中，稱之為爬電距離；會要求通電的導線與可以導電的材料維持一定的距離，確保安全不漏電，算是一種最低限度的保護機制。

爬電距離往往跟輸入電壓的大小有關係，如高壓電搭都會隔離一段很大的空間，避免人靠近，就是怕高壓電隔空傳導的風險；反之越低壓就越不擔心，如3.3V的電池拿在手上也不會觸電。此外針對不同的絕緣材料，也會要求材料的厚度尺寸不同，如使用環氧樹脂進行絕緣時，披覆的厚度需要超過1mm；而改用射出成型的絕緣塑膠，厚度僅需要0.8mm；使用高壓擠製的絕緣片時，厚度則為0.2mm。這些都是因應不同的材料其絕緣強度不同，所造成的尺寸要求限制。

查詢馬達絕緣耐壓法規時，會發現是允許一定的漏電流量，如下圖中CNS3765明確的告知不同的電器種類會有不同的漏電流限制。主要是除了瑕疵所因起的耐壓不良外，其實馬達磁場作用於導電材料時，會感應生成渦電流，在檢測時會被視為漏電流的一種，因此無法完全杜絕漏電流的產生；所以電器產品無論絕緣做得多好，仍然需要做接地保護，將漏電流導出的原因。

此外絕緣是可以執行針對性補強的，由於耐壓檢測設備發展已然相當成熟，可輕易地藉由設備檢測出耐壓不良的準確位置，後續就可以利用生產技巧來增加爬電距離，就可以達到強化絕緣的效果。

重點整理：

絕緣沒處理好，就算馬達能轉，還是會潛藏意外風險。

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