层间短路机--设计原理说明

1、L a y e r - S h o r t D e t e c t o r 層 間 短 路 專 業 測 試 機層 間 短 路 專 業 測 試 機MICROTESTMICROTEST報報簡簡7700 / 7703 / 7710 7700 / 7703 / 7710 脈衝式層間短路測試分析儀7720 多通道脈衝式層間短路測試分析儀7700 / 7703 / 7710 / 77207700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester一般線圈類製品是以漆包線纏繞導磁材料製造而成，而漆包線是指外層披覆一層薄薄絕緣漆的銅線。當繞線時就靠這層絕緣漆來避免銅線短路而

2、喪失功效。然而製程中，難免會發生漆包膜刮傷、破皮、龜裂等事情，如果無法將其檢驗出來，往往時間久了，這些瑕疵位置會因為逐漸劣化而故障、燒毀。至於點火線圈、INVERTER、FLYBACK等使用於較高電壓的元件，即使線圈漆包膜完好無缺，有時只是繞線時有跨槽或勾線現象也會導致層間放電，用一段時間後便故障燒毀為什麼要測層間短路？為什麼要測層間短路？7703 Inverter Layer-Short Finder7703 Inverter Layer-Short Finder為什麼為什麼Inverter Inverter 變壓器容易產生層間短路？變壓器容易產生層間短路？Inverter 變壓器主要有三大

3、特性，、溝槽多溝槽多、電壓高電壓高 所以容易產生層間短路現象。體積小必須使用很細的漆包線，因而漆包膜容易受損，導致層間絕緣不良現象。溝槽多容易產生跨槽、脫序、包線現象，使得漆包線間產生不應該有的電位差，因而導致層間絕緣不足問題。電壓高漆包線各層之間電壓高，稍微有瑕疵就會產生放電現象，導致產品毀損。7700 / 7703 / 7710 / 77207700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge TesterLCR METER雖然能夠測量元件的電氣特性，但是 由於測試電壓低，除非線圈完全短路， 否則無法檢測出層間短路現象。一般 漆包膜刮傷、破裂，並非完全短路，必

4、 須在線圈兩端加上足夠高電壓才能產生 絕緣不足現象，而將不良品檢測出來。HI-POT 機雖然測試電壓很高，但其測試頻率僅 50/60Hz，加在線圈兩端，等同短路，根 本無法應用於層間短路測試。為什麼其他測試機無法檢測出層間短路現象？為什麼其他測試機無法檢測出層間短路現象？7700 / 7703 / 7710 / 77207700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester檢測層間短路基本要件有三n跨越待測體兩端電壓必須夠高跨越待測體兩端電壓必須夠高當跨越待測體兩端的電壓夠高，只要待測體層間絕緣不足，就會產生漏電現象，我們可依漏電現象檢測出層間絕緣問題

5、n必須使用圖形分析必須使用圖形分析由於層間短路是一種很細微的電氣現象，必須要有很敏銳的檢出能力，才可以讓不良品無所遁形，而圖形分析正是箇中好手1.1.不能傷害待測體不能傷害待測體我們不能夠因為要檢測層間短路而造成待測體的永久傷害，唯有脈衝式層間短路測試機，能保證不會傷害待測體如何檢測層間短路？如何檢測層間短路？7700 / 7703 / 7710 / 77207700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester為什麼一定要用圖形分析檢測層間短路？為什麼一定要用圖形分析檢測層間短路？一般我們指的電流，是一個總量平均值，他無法檢測出電流內部細微的變化。這

6、好比我們用體重計無法檢測出體內的小腫瘤一樣，因而我們必須採用更精密的技術才可能偵測出細微的層間短路現象。圖形化分析是目前檢測腫瘤最有效也最精準的方法，例如核磁共振，就是採用影像分析技術，將儀器接收到的輻射波轉成影像，再由電腦做圖形分析，再小的腫瘤都可以偵測出來，因而唯有利用圖形分析方法才能辨認出來輕微層間短路問題。7700 / 7703 / 7710 / 77207700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester為什麼要用諧波分析檢測跨槽問題？為什麼要用諧波分析檢測跨槽問題？雖然圖形分析有很強的辨識能力，能夠分辨出一般的層間短路問題，但是INVER

7、TER跨槽就像直徑0.1mm以下的腫瘤一樣，如果沒有ZOOM IN的功能，在影像上僅是一個點，根本無法在影像分析中偵測出來。而諧波分析的功能就是將圖形移至有輕微放電的位置，將波形放大呈現出來，再做諧波分析，如此再輕微的放電現象，都能夠靠這個技術偵測出來。7700 / 7703 / 7710 / 77207700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester為什麼一定要用脈衝波檢測層間短路？為什麼一定要用脈衝波檢測層間短路？能量 I x V xT，其中 I為流經待測體的電流，V為待測體兩端的電壓， T則為加在待測體上的時間。如果加在待測體的電壓很高，時間

8、又長的話，消耗在待測體上的能量將很高，發生待測體永久性傷害的風險將相對提高。這也是為什麼不用高能量的光來做人體掃描的道理一樣。電壓要高才可以偵測出層間短路，是隨待測體特性而定的參數無法改變（I = V / Z , Z為待測體阻抗)，只有T可變，因而脈衝波T最小是最理想的選擇7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester鐘擺現象是自然界中最省能量，又可以運動最久的現象。當我們將鐘錘輕輕的推一下，鐘擺將延著弧線來回運動，而其振幅隨時間慢慢減小，最後停止。其所消耗的總能量，僅第一次推動鐘擺的那一點能量，自然對鐘擺不會產生任何傷害，而如果我們要觀察運動狀

9、況卻可以觀察很長一段時間。鐘擺現象鐘擺現象 7700 / 7703 / 7710 / 77207700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester電路諧振電路諧振 電路諧振跟鐘擺現象非常類似，是電路領域中最省能量的一種現象。當我們在諧振電路上加上一個觸發脈衝，則能量將在L與C間往復交換，而形成一個振幅隨時間逐漸變小的諧振波形。其所消耗的總能量，僅第一次觸發諧振電路的那一點能量，自然對諧振電路不會產生任何傷害，而我們卻可以利用這一長串的諧振波來分析待測體是否有問題。7700 / 7703 / 7710 / 77207700 / 7703 / 7710

10、/ 7720 Impulse / Surge Tester為什麼一定要選用諧振電路來觀察層間短路？為什麼一定要選用諧振電路來觀察層間短路？ 脈衝波雖然時間很短，能量也很小，絕對不會對待測體產生任何傷害，但是電路放電是機率問題，如果加在待測體兩端電壓時間太短，空氣還沒有來得及游離前電壓就消失了，還是無法偵測出層間短路問題。因此我們必須選用，觸發時間短，電壓可以持續維持在待測體兩端的諧振電路，才可以達到這樣的要求。7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge TesterL為待測線圈，C1、C2為儀器內諧振電容，R1、R2、R3為儀器及待測物之電阻。測試時首先將

11、C1電容充電至要測試電壓，再以脈衝觸發SCR，則待測體將與C1、C2產生諧振現象，待測體的兩端將出現如底下之諧振波形，我們再根據諧振波波形差異來判斷是否有層間短路現象。LDUT基本線路說明：基本線路說明： 7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester比對項目：比對項目： 儀器將樣品取得之諧振波設為標準儀器將樣品取得之諧振波設為標準波並儲存於記憶體內，測試時再取波並儲存於記憶體內，測試時再取得待測物之諧振波，然後跟標準波得待測物之諧振波，然後跟標準波比較，判斷待測物之好與壞。比較，判斷待測物之好與壞。A: A: 總面積總面積 AreaAreaB:

12、 B: 面積差面積差 Area DifferentialArea DifferentialC: C: 波形比對波形比對Waveform ComparisonWaveform ComparisonD: D: 顫動數顫動數 FlatFlatE: E: 電暈數電暈數CoronaCorona7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester比對項目：比對項目：A: A: 總面積總面積(Area)(Area) 將諧振波所涵蓋之所有面積加總稱之為總面積。當待測物發生層間短路時，由於線圈能量損耗增加，諧振阻尼係數變大，諧振振幅會變小，總面積跟著變小，是檢查層間短路

13、最基本的參數。7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester比對項目：比對項目：B: 面積差面積差AreaDifferential將標準波與待測波之相異處加總則稱為面積差。當待測物發生層間短路時，電感變小（類似變壓器次極圈短路時，初極圈電感會變小），諧振波形相位改變，面積差隨之改變，而出現FAIL。但這參數會因個別待測物電感誤差大時，諧振相位偏移，而造成誤判(矽鋼片製品如馬達及傳統變壓器產品不宜)。7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester比對項目：比對項目： C: 波形比對波形比對Wavefo

14、rm Comparison將標準波設定一可容許之波形範圍，如果待測波在範圍內為PASS，否則為FAIL。此參數可同時判斷諧振波的振幅及相位，可加大層間短路的檢出能力，但亦不適用於待測物電感誤差範圍過大之元件測試。7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester比對項目：比對項目： D: 顫動數顫動數 Flat將波形顫動程度用軟體計算量化成一個數值，其大小隨顫動激烈而增加，因此當待測物體發生層間放電現象時，波形將產生顫動，數值亦變大，判定為FAIL。此參數可以找出線圈輕微放電所造成之波形抖動的現象。7700 / 7703 / 7710 / 7720I

15、mpulse / Surge Tester比對項目：比對項目： E: 電暈數電暈數 Corona電暈數為儀器取得高頻震盪波之數值，正常時幾乎為零，若測試中線圈有放電時會產生高頻震盪波，其電暈數會增加，因此我們以此來判別線圈是否有放電現象。此參數能檢測辨別更輕微的放電現象7703 / 7710 Impulse / Surge Tester當高頻諧波分析功能開啟時，儀器會針對高頻諧波部分加以放大並將波形顯示於畫面，當其諧波振幅大於原設定大小時，判定為FAIL此參數可以檢測出待測物是否有電暈發生，其為非常敏感的檢測功能，可檢測出高壓線圈跨槽現象高壓線圈跨槽現象。比對項目：比對項目：高頻諧波分析高頻諧

16、波分析HARM7703 / 7710 Impulse / Surge Tester當高頻雜訊分析功能開啟時，儀器會針對高頻雜訊部分量化成一數值，雜訊越小則數值越小，當數值大於設定數值時將判定為FAIL，因此當高頻諧波振幅未超過設定值，而高頻雜波數值超過設定值，還是會判為FAIL，反之亦然此參數用以加強高壓線圈跨槽高壓線圈跨槽之檢測能力。比對項目：比對項目：高頻雜訊分析高頻雜訊分析 HFLT7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester層間短路測試最主要目的，在於抓出有層間問題或可能發生層間短路問題的待測體。如果設定電壓太低，即使有問題也抓不出來，

17、太高則不良率一堆。層間短路測試電壓設定，必須考慮1.漆包線耐電壓2.每一層間距3.每一層分壓4.其他絕緣限制（如漆包線與鐵芯），至於實際測試電壓最好是利用7703高頻諧波檢測功能，將電壓慢慢加到高頻諧波測試FAIL，再將設定電壓減少20%(根據經驗值而來)作為測試電壓，則可以正確的區分出有無層間短路問題。層間短路電壓設定規則：層間短路電壓設定規則： 7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester我們常見的線圈類製品有：電源變壓器、高壓變壓器、 Switching Power 變壓器、通訊變壓器、脈衝變壓器、環型變壓器、電力傳輸變壓器、音頻傳輸變壓

18、器、電源安定器、濾波線圈、低壓電源轉換線圈、線圈電感、繼電器、點火線圈、螺旋管、電磁閥、直流馬達、交流馬達、直流風扇、交流風扇等不勝枚舉。這些線圈類製品，只要發生層間短路現象，輕者功能失效，重者會燒毀甚至導致火災，所以我們可以說，只要是線圈類製品都是層間短路測試機之適用範圍。應用範圍：應用範圍： 7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge TesterInverter 電感量較高，設NORMAL MODE，測試波設5 (因為Inverter使用耐高壓漆包線，高壓放電並非定數，多測幾波可增加檢出率)，總面積設10%、面積差設 20%、波形比對設要測、高頻諧波

19、15、高頻雜波5 。測試結果為PASS表示為良品。應用實例：應用實例： Inverter7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester右下圖為發生跨槽的Inverter，經測試發現其總面積、面積差、波形比對等參數均為PASS，但在高頻諧波及高頻雜波項目均超出規格，為典型高壓線跨槽現象。應用實例：應用實例： Inverter7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Testern可檢出線槽噴錫7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Testern可檢出線槽勾線7700 / 7703 / 7710 / 772