測量工具: Fluke 1550C高壓絕緣電阻測試儀
操作人員: ASI Robicon，高功率VFD制造商
執(zhí)行的測試: 可控硅整流器電壓、可控硅整流器熱試驗、IGBT開關(guān)、電容
ASI Robicon Perfect Harmony水冷變頻驅(qū)動(VFD)。
Tom Lasek是ASI Robicon的一名現(xiàn)場工程師，該公司是領(lǐng)先的高功率固態(tài)變頻驅(qū)動制造商，支持高達(dá)20000 HP的控制工業(yè)交流電機，輸入電壓高達(dá)13,800 V。Lasek的職責(zé)包括高功率驅(qū)動系統(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高壓絕緣電阻測試儀進(jìn)行：
- 絕緣電阻測試和文檔化記錄，用于公司系統(tǒng)的調(diào)試和啟動。
- 對高功率驅(qū)動中的高壓元件進(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)生涯中開發(fā)的電容測試方法。
通過在定期的預(yù)防性維護(hù)過程中將1550C作為高壓元件測試儀，Lasek能夠及時發(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)省時間和金錢。
可控硅整流器電壓測試
Fluke 1550C高壓絕緣電阻測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)元件測試儀采用低壓、低電流測試源，通常不能定位損壞的元件，尤其是在負(fù)載下可能會崩潰。
方法
- 將元件與其所有連接隔離開，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。
- 在1550C上設(shè)置高壓，開始測試并記錄讀數(shù)。
可控硅整流器讀數(shù)示例。
結(jié)果
- 在測試正向偏壓和反向偏壓(陽極至陰極)時，如果可控硅整流器已損壞，讀數(shù)會呈現(xiàn)較大的差異。
- 新可控硅整流器在兩個方向的讀數(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方向上的讀數(shù)為50 MW至200 MW，在另一個方向上為10 MW至50 MW (差異達(dá)到4:1)，在很可能會在帶載時自鎖(而不是在預(yù)期觸發(fā)點及時觸發(fā)，將會隨機觸發(fā)打開)。這種情況非常糟糕。它會在電源中引起極端的電流脈沖，會造成被供電的直流電機中發(fā)生換向器閃絡(luò)。
可控硅整流器熱試驗
如果元件已發(fā)生物理性損壞，則需要將其實際取出來，進(jìn)行熱測試。
方法
- 將Fluke 1550C設(shè)置為裝置的實際額定電壓。480 V VFD (變頻驅(qū)動)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)動上也串聯(lián)使用3000 V裝置。
- 裝置溫度較低時，讀取正向和反向2個讀數(shù)。
- 在高溫箱中將元件加熱到180 °F，并重復(fù)進(jìn)行測試。
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)上測試可控硅整流器時，如果沒有完全短路，則認(rèn)為沒有問題。Lasek介紹說，這種假定是完全錯誤的。ASI Robicon在維修可控硅整流器電源時，其目標(biāo)是最大程度降低故障和停工時間，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，如果讀數(shù)表現(xiàn)為變化、波動、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開關(guān)裝置測試
IGBT開關(guān)裝置也可以進(jìn)行熱試驗，但由于負(fù)阻特性二極管的原因，只能在一個方向(正向)進(jìn)行檢查。也可以對高功率二極管進(jìn)行熱試驗(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)在兩個方向均為20 MW，則沒有問題；但如果一個方向讀數(shù)為80 MW，而另一方向為20 MW，則表示即將失效。嶄新可控硅整流器的讀數(shù)通常在兩個方向均為100 MW至200 MW，兩個方向的差異在50 %之內(nèi)。
電容測試
Lasek還利用1550C的可調(diào)電壓功能測試高壓電容。
方法
對幾個完全相同的電容進(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)。
請拆下并更換裝置。
