預先對儲能電容C1充電,充電電壓為儀器設定得大電壓,以一極短暫的時(shí)間將開(kāi)關(guān)SW1合上,在SW1合上器件,由于C1≥C2,C1快速對C2充電,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后SW1斷開(kāi)。
同時(shí),該激勵脈沖同時(shí)加于一被測線(xiàn)圈Lx,C2、Rp、Lx將呈現一自由衰減震蕩,該衰減震蕩呈指數下降趨勢并調制以正弦信號。根據其與諧振電容C2
的衰減振蕩情況來(lái)了解線(xiàn)圈內部狀態(tài)來(lái)判斷該繞線(xiàn)
元件品質(zhì)情況: 包含線(xiàn)圈自身的絕緣,繞線(xiàn)電感量, 圖1. 脈沖測試方案簡(jiǎn)述
及并聯(lián)電容量等狀態(tài)。 上圖中: C1:儲能電容
C2:諧振容量
Cp:線(xiàn)圈兩端等效并聯(lián)電容
R: 能量消耗等效并聯(lián)電阻
Lx:線(xiàn)圈等效電感
線(xiàn)圈類(lèi)產(chǎn)品(如變壓器、電機等)由于繞線(xiàn)材料、磁性材料、骨架、加工工藝等因素的影響會(huì )產(chǎn)生線(xiàn)圈層間、匝間及引腳間等絕緣性能的降低。
線(xiàn)圈的脈沖測試可在不損壞被測件的條件下測試其電氣性能。這種測試方法能在短暫的瞬間判別線(xiàn)圈的品質(zhì)。測量時(shí)將與標準線(xiàn)圈測量時(shí)同樣的脈沖通過(guò)電容器放電施加于被測線(xiàn)圈,由于線(xiàn)圈電感量、雜散電容和Q值的存在,將響應一個(gè)對應于該放電脈沖的電壓衰減波形,比較該衰減波形的某些特征,可以檢測線(xiàn)圈匝間和層間短路及圈 圖2 線(xiàn)圈的衰減震蕩曲線(xiàn)
數和磁性材料的差異, 如果施加一個(gè)高電壓
脈沖,根據出現的電暈或層間放電來(lái)判斷絕
緣不良。
一般地,線(xiàn)圈脈沖測試有兩種測試方案,即模擬式和數字式兩種。
圖4. 正常波形 圖5.匝間絕緣不良
標準件與被測件的衰減振蕩波形基本重合無(wú)顯著(zhù)差 被測件與標準件波形不符,表明被測繞組匝間絕緣
異,則被測繞組匝間絕緣* 有故障。顯示故障波形時(shí)刻能伴有放電聲,或可看
見(jiàn)放電火花和嗅到臭氧,顯示波形呈現放電毛刺和
波形跳動(dòng)。
圖6.斷線(xiàn)波形 圖7.短路波形
被測件繞組斷線(xiàn),即開(kāi)路,顯示的波形呈一條弧 若被測件繞組*短路,則顯示的波形呈一條橫線(xiàn)
線(xiàn),有時(shí)會(huì )在斷線(xiàn)處出現放電現象。
模擬式測試儀優(yōu)缺點(diǎn)如下:
優(yōu)點(diǎn)為:a. 觀(guān)察波形比較直觀(guān);
b. 操作方便;
缺點(diǎn)為:a. 受人為因素影響大,無(wú)法用數據來(lái)判別產(chǎn)品優(yōu)劣;
b. 需將標準件長(cháng)時(shí)間加于測試端,會(huì )因標準件長(cháng)時(shí)間承受高壓而老化從而影響測試結果;
c. 電感量小的被測件很難測量,一般適用于1mH以上的線(xiàn)圈產(chǎn)品,如各種電機等;
d. 測試端長(cháng)時(shí)間輸出高壓脈沖,影響儀器壽命。測試時(shí)每20mS輸出一次脈沖,以使CRT能得到穩定可視的波形;
e. 小電感量測試時(shí)由于很短的屏幕顯示時(shí)間,會(huì )使顯示亮度大大降低而影響觀(guān)察;
采用高速數字采樣的方法,將標準線(xiàn)圈的波形存儲于儀器中,測試時(shí)將被測波形與標準波形比較,根據設定的判據(面積、面積差、過(guò)零點(diǎn)、電暈等)以決定被測線(xiàn)圈的優(yōu)劣。該方法有如下優(yōu)點(diǎn):
a. 高速數字取樣使判別過(guò)程由儀器自動(dòng)完成,可排除人為影響因素;
b. 測試時(shí)無(wú)需同時(shí)測量標準樣件,
所有測試使用統一判據,標準樣件波形可存儲、調用、轉存、多機共用等;
c. 可測試電感量范圍很寬,小可測試10µH的線(xiàn)圈,基本適應各種線(xiàn)圈產(chǎn)品的測試;
d. 高壓是瞬間輸出的,一次測試理論上只需輸出一次高壓脈沖,大大延長(cháng)了儀器壽命。
e. 不存在顯示亮度問(wèn)題,波形可選擇狀態(tài)下顯示;
f. 由于數字化和智能化技術(shù)的采用,可執行許多附加的分析功能,如時(shí)間與周期測量、電壓測量、多次平均、連續測試、輸出電壓的自動(dòng)電平控制(ALC)、PASS/FAILL的聲音模式選擇等;
g. 可采用多種形式的判據以分辨出被測線(xiàn)圈質(zhì)量的細微變化,如面積、面積差、過(guò)零點(diǎn)、電暈等。
h. 使用多種接口于不同的目的。如USB接口用于數據和標準波形的轉存和保存,IEEE488接口和RS232接口用于人機通訊或組成自動(dòng)測試系統,HANDLER/SCANNER接口用于自動(dòng)機械處理器和脈沖式變壓器線(xiàn)圈自動(dòng)測試系統。
一般地,由一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈組合而成的電感器、變壓器、馬達等繞線(xiàn)元件需要通過(guò)下列途徑來(lái)完整地評估該線(xiàn)繞元件的品質(zhì)情況:
線(xiàn)圈之繞線(xiàn)電阻DCR(銅阻),繞線(xiàn)感量(L)圈數N、圈數比例(Np/Ns),線(xiàn)圈間容量(Cp),鐵芯狀態(tài)(Q,ACR,LK)等,屬于低壓參數測試
上述項目使用自動(dòng)變壓測試系統,LCR數字電橋、圈數測試儀、直流低電阻測試儀等完成。
不同線(xiàn)圈間或線(xiàn)圈對鐵芯及外殼等的耐壓和絕緣程度
使用耐壓測試儀和絕緣電阻測試儀。
線(xiàn)圈自身的的絕緣程度
使用脈沖式線(xiàn)圈測試儀(匝間絕緣測試儀)
一般生產(chǎn)過(guò)程中檢驗合格的元件,使用于電氣電子產(chǎn)品中,即使短期功能正常,但長(cháng)期使用也可能因線(xiàn)圈自身的絕緣不佳而產(chǎn)生潛在的不良因素,而影響產(chǎn)品的之壽命和穩定性。
絕緣問(wèn)題導致產(chǎn)品不良的表現:
a. 耐久性差,壽命短;
抗噪聲能力不佳;
高溫下穩定性不好;
常見(jiàn)造成線(xiàn)圈絕緣不良的原因:
a. 漆包線(xiàn),絕緣膠帶或骨架絕緣不良;
原始設計的出線(xiàn)方式或加工工藝不良;
引腳間未留安全距離或焊錫后的污染物的存在;
繞線(xiàn)工序結束,磁性材料加入前進(jìn)行脈沖測試,可發(fā)現如下不良情況:
a. 線(xiàn)圈自身絕緣不良( 波形前段衰減及放電現象)
b. 繞線(xiàn)圈數或接線(xiàn)明顯錯誤(Lx,前段諧振周期變化)
c. 繞線(xiàn)方式錯誤(并聯(lián)電容Cx變化,后段諧振周期)
三.如何進(jìn)行脈沖測試
1. 使用于何部門(mén)?
良好的設計、正確的材料使用及合理的加工過(guò)程可保證元件正常使用下的長(cháng)久穩定性。
研發(fā)或工程部門(mén):對工程設計或變更不良進(jìn)行經(jīng)驗證;
進(jìn)貨檢驗:對進(jìn)貨材料質(zhì)量進(jìn)行把關(guān),防止不良材料混入;
生產(chǎn)線(xiàn):隨時(shí)監測生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量情況;
2. 在何工序進(jìn)行脈沖測試?
建議: 在繞線(xiàn)工序結束, 磁性材料加入前進(jìn)行脈沖測試
原因:a. 脈沖測試的主要目的是檢驗線(xiàn)圈本身的絕緣情形而非磁性材料的特性檢驗;
b. 磁性材料會(huì )吸收測試能量而使繞線(xiàn)絕緣不良的情形顯現不出;
c. 一般磁性材料的規格容許誤差較大, 而造成電感量有較大變化,而繞線(xiàn)絕緣差異較小,而使不良判別不易;
若檢驗目的不在絕緣或工序無(wú)法分離可酌情在成品階段進(jìn)行,但應考慮磁性材料加入的影響。
3. 如何決定測試脈沖電壓?
建議:考慮使用電氣環(huán)境可能出現的高脈沖電壓,并以其1.5~3倍的脈沖電壓進(jìn)行測試。
理由:a. 一般測試均在室溫下進(jìn)行,在元件高使用溫度下絕緣材料的絕緣能力會(huì )降低;
b. 在極短測試時(shí)間內找出須經(jīng)長(cháng)久絕緣劣化后方表現出的潛在不良情況;
如何制定測試標準件?
a. 依標準工藝制作樣品0pcs(成品);
b. 按規定要求檢驗耐壓(Hi-Pot)、絕緣(IR)及低壓電氣參數(DCR,LCR,TR等);
c. 將磁性材料去除,依實(shí)際應用情形進(jìn)行線(xiàn)圈自身絕緣測試(脈沖測試),無(wú)明顯異常放電或層間(匝間)短路者可作為標準樣品使用;
d. 在脈沖測試儀上對樣品進(jìn)行標準波形記憶;
e. 確定客觀(guān)容許誤差及明確的檢驗目的。根據線(xiàn)圈實(shí)際生產(chǎn)情況(圈數差異,高壓、絕緣承受能力等)設定面積、面積差、過(guò)零點(diǎn)和電暈的變動(dòng)范圍作為產(chǎn)品合格與否的判據;
f. 以認定的良品與不良品來(lái)調整檢驗規范;
g. 判定標準記錄于作業(yè)指導書(shū)中;
f. 用U盤(pán)保存標準波形,或將U盤(pán)中標準波形再保存于微機中,以利隨時(shí)調用;
h. 保留5pcs以上的認定樣品供日后標準維護;
四.正確測試操作及安全注意事項
注意:脈沖測試使用高壓進(jìn)行測試,操作人員必須戴高壓安全手套,腳下需墊上絕緣膠墊,交流電源輸入應有可靠的安全接地,否則易發(fā)生觸電危險!
正確的測試環(huán)境
為保持操作人員的安全、測試儀器的正確動(dòng)作以及準確的測試結果,請將測試儀器的接地端子及操作臺面接地。
脈沖測試是絕緣能力測試,潮濕、污穢的操作臺面常是測量誤差的來(lái)源。
為保證測試安全及操作方便性,推薦使用腳踏啟動(dòng)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)儀器測試。
五.脈沖測試技術(shù)
實(shí)際判定方式:
面積(AREA)比較:一般使用于衰減速度的比較。
面積差(DIFF-AREA):一般使用于振蕩頻率差異之比較。
過(guò)零點(diǎn)判別:在線(xiàn)圈衰減處于不同電壓時(shí),電感量會(huì )產(chǎn)生變化,則諧振頻率也將變化,過(guò)零點(diǎn)用于頻率變化的判別。
電暈放電(Flutter):一般使用于局部放電的檢測。
異常波形目測:若放電占整體面積比例低不易判定,測試人員可目測判定明顯異常,并可加注判定原則于作業(yè)指導書(shū)中。
2. 40MHz數字采樣速率,能適應中、小電感量產(chǎn)品測試特性佳,并可檢測局部放電(電暈);
沖擊能量低,脈沖時(shí)間短,對被測試件損壞程度??;
320×240大型圖形LCD顯示;
可屏幕測量時(shí)間、周期、電壓等;
多項檢測判別功能
面積(Area)比較,面積差(Diff-Area),過(guò)零點(diǎn)(Zeroing),局部放電((Flutter)
多重波形顯示能力,使目測判定簡(jiǎn)單,增進(jìn)不良檢出能力
測試速度速度快,單次取樣測量?jì)H需0.6S;
10. 為保證設定電壓準確性,儀器具備自動(dòng)電平控制(ALC)能力,使實(shí)際輸出與設定電壓相一致;
11. PSAA/FAIL判別結果有多種告警能力,可控制蜂鳴器音量、長(cháng)短、次數,屏幕讀數及指示等;
12. 60組Flash Memory標準波形儲存/調用能力,USB接口提供外存及轉存互用能力;
13. 標準IEEE488及RS232接口可直接與PC界面連結;
14. HANDLER/SCANNER接口供自動(dòng)化測試及使儀器擴展為脈沖式變壓器線(xiàn)圈測試系統;
15. 三組獨立記憶波形選擇,適用于三相馬達或多組高壓線(xiàn)圈掃描;
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