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線圈元件的脈沖測(cè)試技術(shù)

更新時(shí)間:2019-12-26點(diǎn)擊次數(shù):1337

一.什么是線圈元件的脈沖測(cè)試

1.線圈脈沖測(cè)試原理

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預(yù)先對(duì)儲(chǔ)能電容C1充電,充電電壓為儀器設(shè)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(duì)C2充電,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后SW1斷開(kāi)。
同時(shí),該激勵(lì)脈沖同時(shí)加于一被測(cè)線圈Lx,C2、Rp、Lx將呈現(xiàn)一自由衰減震蕩,該衰減震蕩呈指數(shù)下降趨勢(shì)并調(diào)制以正弦信號(hào)。根據(jù)其與諧振電容C2的衰減振蕩情況來(lái)了解線圈內(nèi)部狀態(tài)來(lái)判斷該繞線元件品質(zhì)情況:包含線圈自身的絕緣,繞線電感量,及并聯(lián)電容量等狀態(tài)。

圖1.脈沖測(cè)試方案簡(jiǎn)述及并聯(lián)電容量等狀態(tài)。

上圖中 C1:儲(chǔ)能電容

C2:諧振容量
Cp:線圈兩端等效并聯(lián)電容
R:能量消耗等效并聯(lián)電阻
Lx:線圈等效電感

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圖2線圈的衰減震蕩曲線

線圈類產(chǎn)品(如變壓器、電機(jī)等)由于繞線材料、磁性材料、骨架、加工工藝等因素的影響會(huì)產(chǎn)生線圈層間、匝間及引腳間等絕緣性能的降低。

線圈的脈沖測(cè)試可在不損壞被測(cè)件的條件下測(cè)試其電氣性能。這種測(cè)試方法能在短暫的瞬間判別線圈的品質(zhì)。測(cè)量時(shí)將與標(biāo)準(zhǔn)線圈測(cè)量時(shí)同樣的脈沖通過(guò)電容器放電施加于被測(cè)線圈,由于線圈電感量、雜散電容和Q值的存在,將響應(yīng)一個(gè)對(duì)應(yīng)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(cè)線圈匝間和層間短路及圈數(shù)和磁性材料的差異, 如果施加一個(gè)高電壓脈沖,根據(jù)出現(xiàn)的電暈或?qū)娱g放電來(lái)判斷絕緣不良。

數(shù)字存儲(chǔ)式線圈脈沖測(cè)試儀:TH2882A-3/TH2882A-5/TH2882AS-5/TH2883系列

 

該系列產(chǎn)品采用高速數(shù)字采樣的方法,將標(biāo)準(zhǔn)線圈的波形存儲(chǔ)于儀器中,測(cè)試時(shí)將被測(cè)波形與標(biāo)準(zhǔn)波形比較,根據(jù)設(shè)定的判據(jù)(面積、面積差、過(guò)零點(diǎn)、電暈等)以決定被測(cè)線圈的優(yōu)劣。該方法有如下優(yōu)點(diǎn):
    a. 高速數(shù)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(cè)試時(shí)無(wú)需同時(shí)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣件,
所有測(cè)試使用統(tǒng)一判據(jù),標(biāo)準(zhǔn)樣件波形可存儲(chǔ)、調(diào)用、轉(zhuǎn)存、多機(jī)共用等;
     c. 可測(cè)試電感量范圍很寬,小可測(cè)試10µH的線圈,基本適應(yīng)各種線圈產(chǎn)品的測(cè)試;
     d. 高壓是瞬間輸出的,一次測(cè)試?yán)碚撋现恍栎敵鲆淮胃邏好}沖,大大延長(zhǎng)了儀器壽命。
     e. 不存在顯示亮度問(wèn)題,波形可選擇在Z佳狀態(tài)下顯示;
     f. 由于數(shù)字化和智能化技術(shù)的采用,可執(zhí)行許多附加的分析功能,如時(shí)間與周期測(cè)量、電壓測(cè)量、多次平均、連續(xù)測(cè)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(jù)以分辨出被測(cè)線圈質(zhì)量的細(xì)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(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)波形的轉(zhuǎn)存和保存,IEEE488接口和RS232接口用于人機(jī)通訊或組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),HANDLER/SCANNER接口用于自動(dòng)機(jī)械處理器和脈沖式變壓器線圈自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

二.為什么要執(zhí)行脈沖測(cè)試

一般地,由一個(gè)或多個(gè)線圈組合而成的電感器、變壓器、馬達(dá)等繞線元件需要通過(guò)下列途徑來(lái)完整地評(píng)估該線繞元件的品質(zhì)情況:

線圈之繞線電阻DCR(銅阻),繞線感量(L)圈數(shù)N、圈數(shù)比例(Np/Ns),線圈間容量(Cp),鐵芯狀態(tài)(Q,ACR,LK)等,屬于低壓參數(shù)測(cè)試,上述項(xiàng)目使用自動(dòng)變壓測(cè)試系統(tǒng),LCR數(shù)字電橋、圈數(shù)測(cè)試儀、直流低電阻測(cè)試儀等完成。

不同線圈間或線圈對(duì)鐵芯及外殼等的耐壓和絕緣程度

使用耐壓測(cè)試儀和絕緣電阻測(cè)試儀。

線圈自身的的絕緣程度

使用脈沖式線圈測(cè)試儀(匝間絕緣測(cè)試儀)

一般生產(chǎn)過(guò)程中檢驗(yàn)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(zhǎng)期使用也可能因線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(wěn)定性。

絕緣問(wèn)題導(dǎo)致產(chǎn)品不良的表現(xiàn):

a. 耐久性差,壽命短;

抗噪聲能力不佳;

高溫下穩(wěn)定性不好;

常見(jiàn)造成線圈絕緣不良的原因:

a. 漆包線,絕緣膠帶或骨架絕緣不良;

原始設(shè)計(jì)的出線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;

繞線工序結(jié)束,磁性材料加入前進(jìn)行脈沖測(cè)試,可發(fā)現(xiàn)如下不良情況:

a. 線圈自身絕緣不良( 波形前段衰減及放電現(xiàn)象)

b. 繞線圈數(shù)或接線明顯錯(cuò)誤(Lx,前段諧振周期變化)

c. 繞線方式錯(cuò)誤(并聯(lián)電容Cx變化,后段諧振周期)

三.如何進(jìn)行脈沖測(cè)試

1.使用于何部門(mén)?

良好的設(shè)計(jì)、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(zhǎng)久穩(wěn)定性。

研發(fā)或工程部門(mén):對(duì)工程設(shè)計(jì)或變更不良進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)證;

進(jìn)貨檢驗(yàn):對(duì)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:隨時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量情況;

2.在何工序進(jìn)行脈沖測(cè)試?

建議:在繞線工序結(jié)束, 磁性材料加入前進(jìn)行脈沖測(cè)試

原因:a. 脈沖測(cè)試的主要目的是檢驗(yàn)線圈本身的絕緣情形而非磁性材料的特性檢驗(yàn);

    b. 磁性材料會(huì)吸收測(cè)試能量而使繞線絕緣不良的情形顯現(xiàn)不出;

    c. 一般磁性材料的規(guī)格容許誤差較大, 而造成電感量有較大變化,而繞線絕緣差異較小,而使不良判別不易;

若檢驗(yàn)?zāi)康牟辉诮^緣或工序無(wú)法分離可酌情在成品階段進(jìn)行,但應(yīng)考慮磁性材料加入的影響。

3.如何決定測(cè)試脈沖電壓?

建議:考慮使用電氣環(huán)境可能出現(xiàn)的Z高脈沖電壓,并以其1.5~3倍的脈沖電壓進(jìn)行測(cè)試。

理由:a. 一般測(cè)試均在室溫下進(jìn)行,在元件Z高使用溫度下絕緣材料的絕緣能力會(huì)降低; 

    b. 在極短測(cè)試時(shí)間內(nèi)找出須經(jīng)長(zhǎng)久絕緣劣化后方表現(xiàn)出的潛在不良情況;

4.如何制定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)件?

a. 依Z佳標(biāo)準(zhǔn)工藝制作樣品0pcs(成品);

b. 按規(guī)定要求檢驗(yàn)?zāi)蛪海℉i-Pot)、絕緣(IR)及低壓電氣參數(shù)(DCR,LCR,TR等);

c. 將磁性材料去除,依實(shí)際應(yīng)用情形進(jìn)行線圈自身絕緣測(cè)試(脈沖測(cè)試),無(wú)明顯異常放電或?qū)娱g(匝間)短路者可作為標(biāo)準(zhǔn)樣品使用;

d. 在脈沖測(cè)試儀上對(duì)樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)波形記憶;

e. 確定客觀容許誤差及明確的檢驗(yàn)?zāi)康摹8鶕?jù)線圈實(shí)際生產(chǎn)情況(圈數(shù)差異,高壓、絕緣承受能力等)設(shè)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(jù);

f. 以認(rèn)定的良品與不良品來(lái)調(diào)整檢驗(yàn)規(guī)范;

g. 判定標(biāo)準(zhǔn)記錄于作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中;

f. 用U盤(pán)保存標(biāo)準(zhǔn)波形,或?qū)盤(pán)中標(biāo)準(zhǔn)波形再保存于微機(jī)中,以利隨時(shí)調(diào)用;

h. 保留5pcs以上的認(rèn)定樣品供日后標(biāo)準(zhǔn)維護(hù);

四.正確測(cè)試操作及安全注意事項(xiàng)

注意:脈沖測(cè)試使用高壓進(jìn)行測(cè)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(yīng)有可靠的安全接地,否則易發(fā)生觸電危險(xiǎn)!

正確的測(cè)試環(huán)境

為保持操作人員的安全、測(cè)試儀器的正確動(dòng)作以及準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果,請(qǐng)將測(cè)試儀器的接地端子及操作臺(tái)面接地。

脈沖測(cè)試是絕緣能力測(cè)試,潮濕、污穢的操作臺(tái)面常是測(cè)量誤差的來(lái)源。

為保證測(cè)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(cè)試。

五.脈沖測(cè)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(cè)。

異常波形目測(cè):若放電占整體面積比例低不易判定,測(cè)試人員可目測(cè)判定明顯異常,并可加注判定原則于作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中。

六.同惠的脈沖測(cè)試解決方案

TH2882系列脈沖式線圈測(cè)試儀的特點(diǎn):

輸出脈沖上升速率快,適合于測(cè)試小電感量諧振頻率高的線圈產(chǎn)品;

40MHz數(shù)字采樣速率,能適應(yīng)中、小電感量產(chǎn)品測(cè)試特性佳,并可檢測(cè)局部放電(電暈);

沖擊能量低,脈沖時(shí)間短,對(duì)被測(cè)試件損壞程度?。?/span>

TH2882-3/TH2882S-3:大沖擊能量0.09焦耳

TH2882-5/TH2882S-5:大沖擊能量0.25焦耳

TH2882AS尤其適用于三相電機(jī)的測(cè)試

320×240大型圖形LCD顯示;

可屏幕測(cè)量時(shí)間、周期、電壓等;

多項(xiàng)檢測(cè)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(cè)判定簡(jiǎn)單,增進(jìn)不良檢出能力

測(cè)試速度速度快,單次取樣測(cè)量?jī)H需0.6S;

10.為保證設(shè)定電壓準(zhǔn)確性,儀器具備自動(dòng)電平控制(ALC)能力,使實(shí)際輸出與設(shè)定電壓相一致;

11. PSAA/FAIL判別結(jié)果有多種告警能力,可控制蜂鳴器音量、長(zhǎng)短、次數(shù),屏幕讀數(shù)及指示等; 

12.60組Flash Memory標(biāo)準(zhǔn)波形儲(chǔ)存/調(diào)用能力,USB接口提供外存及轉(zhuǎn)存互用能力;

13. 標(biāo)準(zhǔn)IEEE488及RS232接口可直接與PC界面連結(jié);

14.HANDLER/SCANNER接口供自動(dòng)化測(cè)試及使儀器擴(kuò)展為脈沖式變壓器線圈測(cè)試系統(tǒng);

15.三組獨(dú)立記憶波形選擇,適用于三相馬達(dá)或多組高壓線圈掃描.

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