測(cè)量工具: Fluke 1550C高壓絕緣電阻測(cè)試儀
操作人員: ASI Robicon，高功率VFD制造商
執(zhí)行的測(cè)試: 可控硅整流器電壓、可控硅整流器熱試驗(yàn)、IGBT開(kāi)關(guān)、電容
ASI Robicon Perfect Harmony水冷變頻驅(qū)動(dòng)(VFD)。
Tom Lasek是ASI Robicon的一名現(xiàn)場(chǎng)工程師，該公司是領(lǐng)先的高功率固態(tài)變頻驅(qū)動(dòng)制造商，支持高達(dá)20000 HP的控制工業(yè)交流電機(jī)，輸入電壓高達(dá)13,800 V。Lasek的職責(zé)包括高功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安裝/調(diào)試、一般性預(yù)防維護(hù)和故障診斷。他幾乎每天都使用Fluke 1550C高壓絕緣電阻測(cè)試儀進(jìn)行：
- 絕緣電阻測(cè)試和文檔化記錄，用于公司系統(tǒng)的調(diào)試和啟動(dòng)。
- 對(duì)高功率驅(qū)動(dòng)中的高壓元件進(jìn)行故障診斷。
本案例將詳細(xì)介紹高壓元件以及Lasek在其30多年職業(yè)生涯中開(kāi)發(fā)的電容測(cè)試方法。
通過(guò)在定期的預(yù)防性維護(hù)過(guò)程中將1550C作為高壓元件測(cè)試儀，Lasek能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)有瑕疵的元件，防止其失效。預(yù)防早期故障既能為ASI Robicon也能為其客戶節(jié)省時(shí)間和金錢。
可控硅整流器電壓測(cè)試
Fluke 1550C高壓絕緣電阻測(cè)試儀能夠快速確定高功率固態(tài)電源中非線性裝置的相對(duì)質(zhì)量/薄弱環(huán)節(jié)：SCR (可控硅整流器半導(dǎo)體)和IGBT高功率器件。一般的固態(tài)元件測(cè)試儀采用低壓、低電流測(cè)試源，通常不能定位損壞的元件，尤其是在負(fù)載下可能會(huì)崩潰。
方法
- 將元件與其所有連接隔離開(kāi)，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。
- 在1550C上設(shè)置高壓，開(kāi)始測(cè)試并記錄讀數(shù)。
可控硅整流器讀數(shù)示例。
結(jié)果
- 在測(cè)試正向偏壓和反向偏壓(陽(yáng)極至陰極)時(shí)，如果可控硅整流器已損壞，讀數(shù)會(huì)呈現(xiàn)較大的差異。
- 新可控硅整流器在兩個(gè)方向的讀數(shù)幾乎相等(大約100 MW)。
- 如果高功率可控硅整流器的讀數(shù)低于5 MW，則表示已損壞，應(yīng)該將其廢棄。/li>
- 如果可控硅整流器在一個(gè)方向上的讀數(shù)為50 MW至200 MW，在另一個(gè)方向上為10 MW至50 MW (差異達(dá)到4:1)，在很可能會(huì)在帶載時(shí)自鎖(而不是在預(yù)期觸發(fā)點(diǎn)及時(shí)觸發(fā)，將會(huì)隨機(jī)觸發(fā)打開(kāi))。這種情況非常糟糕。它會(huì)在電源中引起極端的電流脈沖，會(huì)造成被供電的直流電機(jī)中發(fā)生換向器閃絡(luò)。
可控硅整流器熱試驗(yàn)
如果元件已發(fā)生物理性損壞，則需要將其實(shí)際取出來(lái)，進(jìn)行熱測(cè)試。
方法
- 將Fluke 1550C設(shè)置為裝置的實(shí)際額定電壓。480 V VFD (變頻驅(qū)動(dòng))上使用的大多數(shù)ASI Robicon 可控硅整流器的額定值為1400 V。在中壓(2300 V和4160 V)驅(qū)動(dòng)上也串聯(lián)使用3000 V裝置。
- 裝置溫度較低時(shí)，讀取正向和反向2個(gè)讀數(shù)。
- 在高溫箱中將元件加熱到180 °F，并重復(fù)進(jìn)行測(cè)試。
結(jié)果
如果泄漏高達(dá)50 %或更大，則必須將裝置廢棄。
傳統(tǒng)上測(cè)試可控硅整流器時(shí)，如果沒(méi)有完全短路，則認(rèn)為沒(méi)有問(wèn)題。Lasek介紹說(shuō)，這種假定是完全錯(cuò)誤的。ASI Robicon在維修可控硅整流器電源時(shí)，其目標(biāo)是最大程度降低故障和停工時(shí)間，而非將維修的零件成本最小化。
任何裝置在達(dá)到其額定電壓時(shí)，如果讀數(shù)表現(xiàn)為變化、波動(dòng)、不穩(wěn)定，都應(yīng)認(rèn)為即將發(fā)生故障，并將其隔離。讀數(shù)不穩(wěn)定表示內(nèi)部電弧損壞，或者半導(dǎo)體本身鎖死/導(dǎo)通。
IGBT開(kāi)關(guān)裝置測(cè)試
IGBT開(kāi)關(guān)裝置也可以進(jìn)行熱試驗(yàn)，但由于負(fù)阻特性二極管的原因，只能在一個(gè)方向(正向)進(jìn)行檢查。也可以對(duì)高功率二極管進(jìn)行熱試驗(yàn)(比較低溫和高溫讀數(shù)的變化)。一般而言，與可控硅整流器相比(讀數(shù)一般為200 MW至700 MW)，二極管的電阻高得多、漏電流小得多。
如果可控硅整流器的讀數(shù)在兩個(gè)方向均為20 MW，則沒(méi)有問(wèn)題；但如果一個(gè)方向讀數(shù)為80 MW，而另一方向?yàn)?0 MW，則表示即將失效。嶄新可控硅整流器的讀數(shù)通常在兩個(gè)方向均為100 MW至200 MW，兩個(gè)方向的差異在50 %之內(nèi)。
電容測(cè)試
Lasek還利用1550C的可調(diào)電壓功能測(cè)試高壓電容。
方法
對(duì)幾個(gè)完全相同的電容進(jìn)行充電，并比較將其充電到相似讀數(shù)所需的時(shí)間。
電容讀數(shù)示例。
結(jié)果
- 如果電容充電極其快，則可能已經(jīng)開(kāi)路。
- 如果讀數(shù)上、下反復(fù)，則表示電容內(nèi)部可能發(fā)生閃絡(luò)。
請(qǐng)拆下并更換裝置。
