Inverter Layer-Short Detector 層間短路專業測試機

Inverter Layer-Short Detector 層間短路專業測試機

MICROTEST 7703

報簡周銘昌

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益和股份有限公司

7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse/Surge TesterImpulse/Surge Tester脈衝式層間短路測試分析儀

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7720

8 Channel 8 Channel Impulse/Surge TesterImpulse/Surge Tester多通道脈衝式層間短路測試分析儀

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7700 / 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？

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7703 Inverter Layer-Short Finder為什麼 Inverter 變壓器容易產生層間短路？

Inverter 變壓器主要有三大特性，體積小體積小、溝槽多、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。

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LCR 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？

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檢測層間短路基本要件有三1. 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

2. 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

3. 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？

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7700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester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。

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7700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester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 INVERTER 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。

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7700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester為什麼一定要用脈衝波檢測層間短路？能量＝ I x V xΔT ，其中 I 為流經待測體的電流， V為待測體兩端的電壓， ΔT 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Ｘ光來做人體掃描的道理一樣。電壓Ｖ要高才可以偵測出層間短路，Ｉ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 ΔT 可變，因而脈衝波 ΔT最小是最理想的選擇

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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況卻可以觀察很長一段時間。

鐘擺現象

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7700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester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。

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7700 / 7703 / 7710 / 7720 Impulse / Surge Tester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。

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L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 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。

L

DUT

基本線路說明：

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比對項目：

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。A: 總面積　 AreaB: 面積差　 Area DifferentialC: 波形比對　 Waveform ComparisonD: 顫動數 FlutE: 電暈數　　 Corona

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比對項目： A: 總面積 (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，是檢查層間短路最基本的參數。

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比對項目： B: 面積差 Area 　 Differential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 ) 。 17



比對項目： C: 波形比對　Waveform 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。

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比對項目： D: 顫動數 Flut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。

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比對項目： E: 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

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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。

比對項目：

高頻諧波分析 HARM

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7703 / 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之檢測能力。

比對項目：

高頻雜訊分析 HFLT

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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，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 300V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：

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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：

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Inverter 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±15 、高頻雜波 <5 。測試結果為 PASS表示為良品。

應用實例： Inverter

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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： Inverter

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7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester 可檢出線槽噴錫

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7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester 可檢出線槽勾線

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7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester 可檢出線槽折線

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7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester 可檢出線槽內部折線

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7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester 可檢出線槽繞線

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7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester 可檢出線槽內部纏線

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台達為線圈類製品的國際知名大廠，在經過一段時間交叉比對後，他們發現經過層間短路測試過的製品，銷售後客訴的問題幾近於零，因而不管台達泰國廠、中國廠，已經將層間短路測試列為線圈類製品必備測試項目，也因此台達線圈類製品的品質，一直能比其他公司來的好，也讓她站穩線圈類製品一哥的寶座。我們其他客戶如力信、元博、乾坤、南泰、奇力新 ..也均將層間短路列為線圈類必測項目，成效卓越。

使用成果：

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7700 / 7703 / 7710 / 7720Impulse / Surge Tester產品比較表：

Chroma

產品特點 6815 7700 7703 7710 7720 DWX-05 DWX-10 118013

低能量脈衝測試 V V V V V V V X

非破壞性測試 V V V V V V V X

最高測試電壓 5KV 5KV 5KV 10KV 5KV 5KV 10KV 5KV

ALC電壓準位補償 X V V V V V V V

(uH)可測試最小電感 50 50 0.5 100 50 10 50 ---

Channel測試頻道 1 1 1 1 8 1 1 1

波形比對 V V V V V V V X

( )高頻諧波分析跨槽檢知能力 X X V V X X X X

( )高頻雜波分析跨槽檢知能力 X X V V X X X X

中英文操作介面 V V V V V X X X

PC連線軟體 X V V V V V V V

MICROTEST ECG

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選擇益和天作之合

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东莞辦事處： 86-769-86267736


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