致茂電子 Chroma ATE Inc.

馬達測試
馬達測試

耐壓測試分析儀 Model 19055/19055-C

CE Mark
主要特色:
  • 500VA 輸出
  • Floating 輸出設計,符合EN50191要求
  • Corona 電暈放電偵測(19055-C)
  • Flashover 電氣閃絡偵測
  • BDV崩潰電壓分析
  • 專利 HFCC高頻接觸偵測
  • 專利 OSC開短路偵測
  • GFI人體保護電路
  • 標準RS232&HANDLER介面
  • 可選購GPIB介面
  • 不良時面板鎖定功能
  • 可程式電壓輸出及測試限制值
  • 支援 A190301 高壓掃描治具

功能

  • 耐壓測試 
    - 交流 5kV/100mA 
    - 直流 6kV/25mA
  • 絕緣電阻測試 
    - 5kVmax 
    - 1MΩ~50GΩ

Chroma 19055 耐壓分析儀為針對耐壓測試與分析所設計的設備。其具備500VA大功率,最大輸出交流5kV/100mA,符合大功率耐壓測試需求,以及符合EN50191的設備要求(詳細資訊請參考應用文件)。

19055-C系列除了基本的交流耐壓、直流耐壓、絕緣電阻測試外,加入新研發的電暈放電偵測功能 (Corona Discharge Detection, CDD),可經由崩潰電壓分析 (Breakdown Voltage Analysis)分別檢出 :
- 電暈放電啟始電壓(Corona discharge Start Voltage, CSV)
- 電氣閃絡啟始電壓(Flashover Start Voltage, FSV)
- 絕緣崩潰電壓(Breakdown Voltage, BDV)

對於測試時的接觸檢查議題,除原有專利設計OSC開短路偵測 (Open Short Check)外,新增高頻接觸檢查 (High Frequency Contact Check, HFCC) ,高壓輸出前進行接觸檢查,提升測試可靠度與效率。

為體貼使用者,Chroma 19055置入大型LCD顯示屏幕,方便操作與判斷。加入GFI 人體保護電路以及Floating安全輸出設計,保護操作人員的安全,讓您在操作時無後顧之憂。

量測技術

耐壓測試絕緣崩潰(BREAKDOWN) /電氣閃絡(FLASHOVER) /電暈放電偵測技術(CORONA)
何謂耐壓不良? 大部份的電氣安規標準敘述為"During the test, no flashover or breakdown shall occur",意指在耐壓測試中,不得有電氣閃絡或絕緣崩潰發生。但現今絕緣失效(Failure)及放電(discharge)已成為各類絕緣材料或耐壓零組件最重視的議題。由於放電與絕緣能力之間具有極高的相關性,所以放電偵測不僅是安全議題,更是控制產品品質的主要關鍵。若依材料放電的性質來分類,放電可分為三種 : 電暈放電(Corona discharge)、火花放電(Glow discharge)、電弧放電(Arc discharge) 。

電暈放電(Corona Discharge): 當二電極間承受較高電壓時,電場強度相對較大,當此作用大於氣體之電離位能(Ionization Potential) ,於材料表面氣體發生暫態離子化的現象,此時會有可見光出現以及溫升現象。長期的電暈放電與溫升可能會造成材料的質變(Qualitative Change),進而導致絕緣劣化 (Insulation Deterioration) ,使得絕緣耐受程度下降,最終發生絕緣失效。圖1為電暈放電示意圖。由於電暈放電會產生高頻的暫態放電,是可以用高頻電量量測的方式偵測。

Corona Discharge
▲ 圖一: 電暈放電示意圖

火花放電(Glow Discharge) 及電弧放電(Arc Discharge): 絕緣材料內部或表面因高電壓產生電氣放電,待測物失去原有之絕緣特性,形成暫態或非連續性放電,嚴重者會導致碳化產生導電通路或產品傷害。如右圖2可知,瞬間暫態的放電並無法以漏電流量判定檢出不良,須以測試電壓或漏電流之變化率判定檢出不良。因此電氣閃絡(Flashover/ARC)偵測為高壓測試不可或缺的檢測項目之一。


▲ 圖二: 瞬間暫態的放電示意圖

針對不同放電的環境,Chroma 19055提供對應的放電特性偵測技術,包含電暈放電(Corona)偵測(19055-C only),電氣閃絡 (ARC/Flashover) 偵測以及漏電流判定 (絕緣破壞Breakdown),這些功能可成為研發或品保單位在耐壓測試與分析時的最佳利器。

Discharge Level Analysis (DLA)

▲ 圖三: 放電程度分析模式 (DLA)

崩潰電壓分析(BREAKDOWN VOLTAGE ANALYSIS, BDV) 

被動元件的高壓耐受程度 (withstanding voltage)決定於材料及製程。為提升元件的絕緣品質及能力,需要分析放電的程度,其包含電暈放電 (Corona discharge)、電氣閃絡 (Flashover/ARC)及絕緣破壞 (Breakdown)的耐受程度。 Chroma 19055耐壓分析儀新增崩潰電壓分析(Breakdown Voltage Analysis, BDV)功能。經由設定爬升的啟始電壓、結束電壓、次數及時間,進行放電程度分析。

崩潰電壓分析 (Breakdown Voltage Analysis, BDV)功能提供三階段判斷方式,可設定電暈放電檢測 (Corona limit)、電氣閃絡檢測(Flashover/ARC)、絕緣崩潰檢測 (Breakdown, high limit)。當測試中有不良出現時, Chroma 19055會依放電不同階段的限制值,顯示出耐壓強度 (withstanding voltage),其分別代表電暈放電啟始電壓 (Corona discharge Start Voltage, CSV)、電氣閃絡啟始電壓 (Flashover Start Voltage, FSV) 以及絕緣崩潰電壓 (Breakdown Voltage, BDV)。藉由這些測試結果,研究人員可以對產品進行分析與研究,針對元件絕緣較弱的部份進行改善。

防止產品測試時接觸失敗高頻接觸檢查 (HFCC) &開短路偵測(OSC)專利號 254135

高頻接觸檢查功能 (High Frequency Contact Check, HFCC) 是 Chroma新研發的接觸檢查技術。 HFCC設計在AC/DC耐壓測試項目之中,當耐壓測試進行時,一併檢查是否有接觸不良的問題。 HFCC之測試頻率提高至約 500KHz,可大幅提升接觸檢查的準確度,並有效提升產線生產效率。

在耐壓測試過程中若發生開路現象,會導致不良品誤判為良品 ;若發生短路現象,可提早得知並篩選,減少對治具設備的傷害,節省測試成本。

一般耐壓測試產品皆呈電容性 (Cx),在正常狀態下可能在數十 pF至數μ F之間,一旦發生連接斷路則會在斷路界面形成微小電容量 (圖4.2之Cc),一般低於 10pF,而呈現整體電容量遠低於正常產品現象。而當待測物短路或接近短路時時則會呈現電容量遠高於正常現象。因此可利用電容量變化之上下限值判斷,減少產線接觸不良的問題發生。

Figure 4

人員安全保護設計輸出電路功能 (FLOATING OUTPUT) 與接地失效中斷 (GROUND FAULT INTERRUPT, GFI)

安規測試的目的是為了保護產品使用者的安全。而當作業員在操作儀器時,也需要儀器的保護設計。Chroma 19055擁有二種作業員保護安全設計供選擇,分別為浮接輸出 (Floating Output) 及接地失效中斷 (GFI) 設計。

為了讓測試人員能安全無慮的使用安規測試設備,Chroma 以全新技術研發Floating 輸出電路,並符合EN50191 設備安全標準。在Floating 輸出的狀態下,對地具有高阻抗,無論測試人員碰觸到任何耐壓測試端子,接地的漏電流 iH皆不會大於3.5mA,測試人員不會受到電氣傷害。如圖5所示。

GFI 功能為另一項人體保謢電路。如圖6可知,可由電流表A1及A2 分別得到 i1 及 i2 ; 當操作人員觸電時,電流表分別測得不同數值,其差異為 i1 - i2 = iH , 當 iH過高時,即判定為 GFI 不良,並會立即切斷輸出訊號,保障使用者的安全。

Figure 5

產品應用

Chroma 19055-C耐壓分析儀具備電暈放電偵測功能 (CDD),進行電暈放電偵測,降低客訴發生率。並可使用崩潰電壓分析功能 (BDV)尋找產品的電暈放電啟始電壓 (CSV)、電氣閃絡啟始電壓 (FSV)及絕緣崩潰電壓 (BDV),對於產品研發階段的絕緣能力驗證,以及產品製程的可靠度,提供參考的數據。

常態電壓下電暈放電檢測
變壓器: 當電子產品在常態電壓使用時,若內部初級電路絕緣不良,導致初級端的繞組長期處於電暈放電狀態,在經過一段時間後,必然會影響絕緣能力。電源變壓器就是一個例子,目前部份電源變壓器之設計,多會保留一組輔助線圈予其他電路使用,如圖 7.2所示,在長期的 Vpk=750V下,當製作工藝不良, 如絕緣膠帶加工不良,套管不良等,導致持續性電暈性放電發生,初級繞阻間的絕緣能力將會有所影響,進而漆包碳化而燒毀。

Corona Discharge Issue

馬達: 旋轉電機類產品如工業用馬達或電動車用馬達等,由於使用時間較長且使用環境溫溼度變化大,需求高耐用性與可靠度。溫度與溼度也是影響絕緣的要素,若在線圈與線圈間,及線圈對鐵心發生電暈放電,將導致長期的溫升與材料質變化,導致絕緣劣化。在耐壓測試中加入電暈放電測試功能,提高對絕緣品質的要求,可找出絕緣能力較不佳的產品,有效降低因長期使用而發生的不良機率。

Corona discharge in motor

電容器 / 光耦合器 / 絕緣材料之高壓耐受性測試
高壓耐受性測試常使用在高壓電容器,安規電容器、光耦合器以及絕緣材料之驗證。當絕緣介質間因製程導致裂痕或含有氣泡時,一旦進行耐壓測試,將形成不同的電場狀態,進而發生電暈放電現象。長期將導致介質狀態變化,而絕緣不良,發生品質議題。

Void discharge