具有新型脉冲绕组测试仪的高精度绕组测试

时间:2025-03-27
  根据波形区域的差异,将绕组识别为有缺陷或无缺陷的常规方法是许多问题:
  当该区域的差异很小时,难以区分有缺陷的绕组和非缺陷绕组[1]。线圈横截面区域的百分比被电线占据
  在计算结果中分配物理和定量意义的困难,包括面积差异
  难以识别阈值
  在需要保留此类数据的应用程序中管理大量波形数据的困难
  另一方面,ST4030A使用特征分布,2 Toenec Corporation提出的参数识别技术是其评估标准之一。特征分布方法确定了两个关键参数对于表征从脉冲测试(振荡频率和衰减的元素)获得的衰减振荡波形的关键参数。
  与以前的研究(1)一致,本文将描述特征分布中使用的两个参数为LC和RC特征。这些特征是电阻成分R,电容成分C的产物以及图1所示的等效电路的电感成分L,从L×C(LC)和R×C(RC)的意义上讲,该仪器和工件正在测试中。前者对应于振荡频率,后者对应于衰减振荡波形中的衰减。 ST4030A提供了显示从测试振荡波形作为散点图获得的LC和RC特性的功能,并根据测试过程中获得的特征是否落在用户定义的Pass区域内(图2)。
  与基于波形区域差异的常规筛选绕组方法相比,基于特征分布的评估提供了以下优势:
  它允许配置视觉清晰的判断区域。
  可以在已经安装的转子安装的电动机中对绕组进行排序 - 使用常规方法被认为难以完成的任务。这是可能的,因为经过测试的绕组可以通过相对于反映转子位置变化的分布设置通行面积来将通行区设置为有缺陷和非缺陷类别。
  它允许根据特征分布(2)推断工件缺陷的性质。
  基于特征的通过/失败决策的另一个优点在于该技术的高分类能力。考虑一个基于LC和RC特征的方法的传统方法比较方法与分类能力之间的差异的示例。图2.3说明了测试电压波形以及LC和RC特性中的变化,当将略有变化应用于正在测试的工件上时。在略有变化之前,重复100次脉冲测试(传说中的“之前”),并在使用LC和RC特征分布在相同条件下检查测量值的变化(在传说中“之后”)。 (该图仅包括在略有变化之前和之后的1个周期的电压振荡波形值。)

 


  图1:用于识别LC和RC特性的等效电路模型
  对图3的检查表明,尽管使用传统的波形比较方法,在波形之前和之后没有观察到显着差异,但在变化之前和之后的LC和RC特征的分布中可以看到明显的差异。这些结果表明,即使考虑到测量值的可变性,排序的可行性也是如此。 LC和RC特性的高分类能力为检测微小变化(例如,通过绕组中的单打转弯引入)提供了优势,这种缺陷很难与常规的波形比较相比。



  图2:LC和RC的特征分布和通过ST4030A上的通过区域(以灰色为单位)

 


  


  图3:将略有变化应用于绕组时,波形(顶部)和特征(底部)的比较(底部)
  部分放电检测选项ST9000
  发展过程
  研究人员提出了许多测试技术,以识别由部分放电引起的脉冲振荡波形的变化。这种数值计算技术的典型示例包括扑动和拉普拉斯计算。为了方便起见,本文将使用缩写FLTR和LAPC来参考这些计算结果。 ST4030A实现了这两个计算,如下所示:
  这两个计算基于离散数学领域实践的差分计算。尽管他们提供了足够简单的处理方面的优势,以至于单个脉冲测试人员可以在进行IMPULSE测试时估计部分放电量级,但它们构成了以下问题:
  计算结果采用上面显示的电压差异值之和的形式,使得很难为阈值分配含义。
  振荡波形中包含的噪声分量的影响不可忽视。
  HIOKI通过将高精度波形检测能力(该仪器基本性能的一个方面结合)以复杂的方式与新开发的数字信号处理技术相结合来解决ST4030A的上述潜在问题。
  ST9000的特征
  ST9000明显的特征是它可以将部分放电成分与在测试波形中在一定程度上存在的高斯噪声组件中分离出来的能力。该函数使用以下计算过程来检测部分放电组件:
  它仅使用数字信号处理从测试电压波形中提取噪声组件。
  它使用其标准偏差标准化了提取的噪声组件的大小。
  如果发生部分排放,则偏差量将超过在非缺陷绕组中观察到的偏差。
  与传统方法(例如颤动和拉普拉斯计算)相比,ST9000实施的部分放电检测处理提供了以下优势:
  由于该过程产生的放电波形与测试电压波形的时轴同步,因此可以清楚地识别出与部分放电相对应的波形波动的位置。
  由于计算结果是标准化的,因此无需设置判断水平(尽管可以调整它们)。
  使用ST9000进行PDIV测试
  Hioki设计了具有故障电压(BDV)功能的ST4030A,以使操作员能够进一步利用ST9000的部分放电检测能力。该功能评估了触发故障决策的电压,同时逐渐增加了应用于测试工件的电压。 IEC/TS 61934将部分排放构成电压(PDIV)定义为在增加电压时首先检测到部分放电的电压。
  如图5所示,准备了一个实验设置,其中一对由锡线和搪瓷线组成的扭曲对连接到标准绕组的端子,而ST4030A则配置为使用BDV功能时显示测试屏幕(图4)。屏幕截图显示了700 V处的部分放电检测判决(屏幕上的“ DCHG”)的失败结果,表明正在测试的工件的PDIV为700V。

 

  图4:ST4030A的BDV功能


  图5:部分排放检测实验设置
ST9000决定fltrLAPC
没有排放1393872
没有排放1403891
没有排放1397852
释放1409890

  表1出现和变化fltr/lapc值
  ST9000与常规方法的比较
  本节提供了一个示例,说明了ST9000如何提高部分放电检测能力。使用图5中所示的设置将ST4030A的应用电压设置为720 V,进行了四个脉冲测试时,仅在其中一项测试中检测到了ST9000的放电。该图和表提供了FLTR和LAPC值以及放电测试期间获得的振荡波形。 FLTR和LAPC值的计算仅限于图6所示的间隔。
  对表1的检查表明,无论是否发生放电,FLTR和LAPC值都没有明显的显着差异,因此很难根据这些结果检查部分放电现象。

 

  图6:在部分放电检测时测试振荡波形和所讨论区域的增大视图,部分放电幅度
  相比之下,对ST9000的部分放电检测的检查显示,在与振动波形中可以观察到的高频组件相同的位置,偏差量明显增加,这表明部分放电。此外,即使将计算间隔设置为整个波形,检测精度也可以保持在大致相同的水平。
  本文介绍了Hioki脉冲绕组测试仪ST4030A的特征,以及实际测量的示例。与传统的波形面积比较判断相比,ST4030A提供的特征分配判断能力的许多优势。它还描述了如何使用部分放电函数ST9000清楚地提取无法使用常规数值计算方法检测到的部分放电组件。作者希望本文将被证明对客户对绕组和电动机的测试有用。


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