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什么是線圈元件的脈沖測(cè)試
什么是線圈元件的脈沖測(cè)試
1．線圈脈沖測(cè)試原理
預(yù)先對(duì)儲(chǔ)能電容C1充電,，充電電壓為儀器設(shè)定得zui大電壓，以一極短暫的時(shí)間將開關(guān)SW1合上,，在SW1合上器件,，由于C1≥C2,，C1快速對(duì)C2充電，經(jīng)過一段時(shí)間后SW1斷開,。
同時(shí),，該激勵(lì)脈沖同時(shí)加于一被測(cè)線圈Lx，C2,、Rp,、Lx將呈現(xiàn)一自由衰減震蕩，該衰減震蕩呈指數(shù)下降趨勢(shì)并調(diào)制以正弦信號(hào),。根據(jù)其與諧振電容C2
的衰減振蕩情況來了解線圈內(nèi)部狀態(tài)來判斷該繞線
元件品質(zhì)情況： 包含線圈自身的絕緣,，繞線電感量， 圖1. 脈沖測(cè)試方案簡述
及并聯(lián)電容量等狀態(tài),。 上圖中： C1：儲(chǔ)能電容
C2：諧振容量
Cp：線圈兩端等效并聯(lián)電容
R： 能量消耗等效并聯(lián)電阻
Lx：線圈等效電感
線圈類產(chǎn)品（如變壓器,、電機(jī)等）由于繞線材料、磁性材料,、骨架,、加工工藝等因素的影響會(huì)產(chǎn)生線圈層間、匝間及引腳間等絕緣性能的降低,。
線圈的脈沖測(cè)試可在不損壞被測(cè)件的條件下測(cè)試其電氣性能,。這種測(cè)試方法能在短暫的瞬間判別線圈的品質(zhì)。測(cè)量時(shí)將與標(biāo)準(zhǔn)線圈測(cè)量時(shí)同樣的脈沖通過電容器放電施加于被測(cè)線圈,，由于線圈電感量,、雜散電容和Q值的存在，將響應(yīng)一個(gè)對(duì)應(yīng)于該放電脈沖的電壓衰減波形,，比較該衰減波形的某些特征,，可以檢測(cè)線圈匝間和層間短路及圈 圖2 線圈的衰減震蕩曲線
數(shù)和磁性材料的差異, 如果施加一個(gè)高電壓
脈沖，根據(jù)出現(xiàn)的電暈或?qū)娱g放電來判斷絕
緣不良,。
2．脈沖測(cè)試方案簡述
一般地,，線圈脈沖測(cè)試有兩種測(cè)試方案，即模擬式和數(shù)字式兩種,。
同惠提供模擬式的TH2881型匝間絕緣測(cè)試儀和數(shù)字式TH2882系列脈沖式線圈測(cè)試儀。
模擬式線圈脈沖測(cè)試儀：TH2881A匝間絕緣測(cè)試儀,。
該儀器的脈沖測(cè)試是一種傳統(tǒng)測(cè)試方法,，儀器提供兩個(gè)高壓脈沖輸出口H1和H2,，將被測(cè)線圈與標(biāo)準(zhǔn)線圈同時(shí)測(cè)試，在CRT上觀察被測(cè)線圈的衰減諧振波形與標(biāo)準(zhǔn)線圈波形的差異來判斷被測(cè)線圈質(zhì)量的優(yōu)劣,。
圖3. TH2881A型匝間絕緣測(cè)試儀
以下為TH2881A對(duì)線圈進(jìn)行測(cè)試舉例： 
圖4. 正常波形 圖5．匝間絕緣不良
標(biāo)準(zhǔn)件與被測(cè)件的衰減振蕩波形基本重合無顯著差 被測(cè)件與標(biāo)準(zhǔn)件波形不符,，表明被測(cè)繞組匝間絕緣
異，則被測(cè)繞組匝間絕緣* 有故障,。顯示故障波形時(shí)刻能伴有放電聲,，或可看
見放電火花和嗅到臭氧，顯示波形呈現(xiàn)放電毛刺和
波形跳動(dòng),。
圖6．?dāng)嗑€波形 圖7．短路波形
被測(cè)件繞組斷線,，即開路，顯示的波形呈一條弧 若被測(cè)件繞組*短路,，則顯示的波形呈一條橫線
線,，有時(shí)會(huì)在斷線處出現(xiàn)放電現(xiàn)象。
模擬式測(cè)試儀優(yōu)缺點(diǎn)如下：
優(yōu)點(diǎn)為：a. 觀察波形比較直觀,；
b. 操作方便,；
缺點(diǎn)為：a. 受人為因素影響大，無法用數(shù)據(jù)來判別產(chǎn)品優(yōu)劣,；
b. 需將標(biāo)準(zhǔn)件長時(shí)間加于測(cè)試端,，會(huì)因標(biāo)準(zhǔn)件長時(shí)間承受高壓而老化從而影響測(cè)試結(jié)果；
c. 電感量小的被測(cè)件很難測(cè)量,，一般適用于1mH以上的線圈產(chǎn)品,，如各種電機(jī)等；
d. 測(cè)試端長時(shí)間輸出高壓脈沖,，影響儀器壽命,。測(cè)試時(shí)每20mS輸出一次脈沖，以使CRT能得到穩(wěn)定可視的波形,；
e. 小電感量測(cè)試時(shí)由于很短的屏幕顯示時(shí)間,，會(huì)使顯示亮度大大降低而影響觀察；
數(shù)字存儲(chǔ)式線圈脈沖測(cè)試儀：TH2882-3/TH2882-5/TH2882S-3/TH2882S-5
該系列產(chǎn)品采用高速數(shù)字采樣的方法,，將標(biāo)準(zhǔn)線圈的波形存儲(chǔ)于儀器中,，測(cè)試時(shí)將被測(cè)波形與標(biāo)準(zhǔn)波形比較，根據(jù)設(shè)定的判據(jù)（面積,、面積差,、過零點(diǎn)、電暈等）以決定被測(cè)線圈的優(yōu)劣,。該方法有如下優(yōu)點(diǎn)：
a. 高速數(shù)字取樣使判別過程由儀器自動(dòng)完成,，可排除人為影響因素； 圖8. TH2882系列脈沖式線圈測(cè)試儀
b. 測(cè)試時(shí)無需同時(shí)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣件，
所有測(cè)試使用統(tǒng)一判據(jù),，標(biāo)準(zhǔn)樣件波形可存儲(chǔ),、調(diào)用、轉(zhuǎn)存,、多機(jī)共用等,；
c. 可測(cè)試電感量范圍很寬，zui小可測(cè)試10µH的線圈,，基本適應(yīng)各種線圈產(chǎn)品的測(cè)試,；
d. 高壓是瞬間輸出的，一次測(cè)試?yán)碚撋现恍栎敵鲆淮胃邏好}沖,，大大延長了儀器壽命,。
e. 不存在顯示亮度問題，波形可選擇在*狀態(tài)下顯示,；
f. 由于數(shù)字化和智能化技術(shù)的采用,，可執(zhí)行許多附加的分析功能，如時(shí)間與周期測(cè)量,、電壓測(cè)量,、多次平均、連續(xù)測(cè)試,、輸出電壓的自動(dòng)電平控制（ALC）,、PASS/FAILL的聲音模式選擇等；
g. 可采用多種形式的判據(jù)以分辨出被測(cè)線圈質(zhì)量的細(xì)微變化,，如面積,、面積差、過零點(diǎn),、電暈等,。
h. 使用多種接口于不同的目的。如USB接口用于數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)波形的轉(zhuǎn)存和保存,，IEEE488接口和RS232接口用于人機(jī)通訊或組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),，HANDLER/SCANNER接口用于自動(dòng)機(jī)械處理器和脈沖式變壓器線圈自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
二．為什么要執(zhí)行脈沖測(cè)試
一般地,，由一個(gè)或多個(gè)線圈組合而成的電感器,、變壓器、馬達(dá)等繞線元件需要通過下列途徑來完整地評(píng)估該線繞元件的品質(zhì)情況：
線圈之繞線電阻DCR（銅阻）,，繞線感量（L）圈數(shù)N,、圈數(shù)比例（Np/Ns），線圈間容量（Cp）,，鐵芯狀態(tài)（Q,，ACR,，LK）等，屬于低壓參數(shù)測(cè)試
上述項(xiàng)目使用自動(dòng)變壓測(cè)試系統(tǒng),，LCR數(shù)字電橋,、圈數(shù)測(cè)試儀、直流低電阻測(cè)試儀等完成,。
不同線圈間或線圈對(duì)鐵芯及外殼等的耐壓和絕緣程度
使用耐壓測(cè)試儀和絕緣電阻測(cè)試儀。
線圈自身的的絕緣程度
使用脈沖式線圈測(cè)試儀（匝間絕緣測(cè)試儀）
一般生產(chǎn)過程中檢驗(yàn)合格的元件,，使用于電氣電子產(chǎn)品中,，即使短期功能正常，但長期使用也可能因線圈自身的絕緣不佳而產(chǎn)生潛在的不良因素,，而影響產(chǎn)品的之壽命和穩(wěn)定性,。
絕緣問題導(dǎo)致產(chǎn)品不良的表現(xiàn)：
a. 耐久性差，壽命短,；
抗噪聲能力不佳,；
高溫下穩(wěn)定性不好；
常見造成線圈絕緣不良的原因：
a. 漆包線,，絕緣膠帶或骨架絕緣不良,；
原始設(shè)計(jì)的出線方式或加工工藝不良；
引腳間未留安全距離或焊錫后的污染物的存在,；
繞線工序結(jié)束,，磁性材料加入前進(jìn)行脈沖測(cè)試，可發(fā)現(xiàn)如下不良情況：
a. 線圈自身絕緣不良（ 波形前段衰減及放電現(xiàn)象）
b. 繞線圈數(shù)或接線明顯錯(cuò)誤（Lx,，前段諧振周期變化）
c. 繞線方式錯(cuò)誤（并聯(lián)電容Cx變化,，后段諧振周期）
三．如何進(jìn)行脈沖測(cè)試
1． 使用于何部門？
良好的設(shè)計(jì),、正確的材料使用及合理的加工過程可保證元件正常使用下的長久穩(wěn)定性,。
研發(fā)或工程部門：對(duì)工程設(shè)計(jì)或變更不良進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)證；
進(jìn)貨檢驗(yàn)：對(duì)進(jìn)貨材料質(zhì)量進(jìn)行把關(guān),，防止不良材料混入,；
生產(chǎn)線：隨時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程的質(zhì)量情況；
2. 在何工序進(jìn)行脈沖測(cè)試?
建議: 在繞線工序結(jié)束, 磁性材料加入前進(jìn)行脈沖測(cè)試
原因：a. 脈沖測(cè)試的主要目的是檢驗(yàn)線圈本身的絕緣情形而非磁性材料的特性檢驗(yàn),；
b. 磁性材料會(huì)吸收測(cè)試能量而使繞線絕緣不良的情形顯現(xiàn)不出,；
c. 一般磁性材料的規(guī)格容許誤差較大, 而造成電感量有較大變化，而繞線絕緣差異較小,而使不良判別不易,；
若檢驗(yàn)?zāi)康牟辉诮^緣或工序無法分離可酌情在成品階段進(jìn)行,，但應(yīng)考慮磁性材料加入的影響。
3． 如何決定測(cè)試脈沖電壓,？
建議：考慮使用電氣環(huán)境可能出現(xiàn)的zui高脈沖電壓,，并以其1.5～3倍的脈沖電壓進(jìn)行測(cè)試,。
理由：a. 一般測(cè)試均在室溫下進(jìn)行，在元件zui高使用溫度下絕緣材料的絕緣能力會(huì)降低,；
b. 在極短測(cè)試時(shí)間內(nèi)找出須經(jīng)長久絕緣劣化后方表現(xiàn)出的潛在不良情況,；
如何制定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)件？
a. 依*標(biāo)準(zhǔn)工藝制作樣品0pcs（成品）,；
b. 按規(guī)定要求檢驗(yàn)?zāi)蛪海℉i-Pot）,、絕緣（IR）及低壓電氣參數(shù)（DCR，LCR,，TR等）,；
c. 將磁性材料去除，依實(shí)際應(yīng)用情形進(jìn)行線圈自身絕緣測(cè)試（脈沖測(cè)試）,，無明顯異常放電或?qū)娱g（匝間）短路者可作為標(biāo)準(zhǔn)樣品使用,；
d. 在脈沖測(cè)試儀上對(duì)樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)波形記憶；
e. 確定客觀容許誤差及明確的檢驗(yàn)?zāi)康?。根?jù)線圈實(shí)際生產(chǎn)情況（圈數(shù)差異,，高壓、絕緣承受能力等）設(shè)定面積,、面積差,、過零點(diǎn)和電暈的變動(dòng)范圍作為產(chǎn)品合格與否的判據(jù)；
f. 以認(rèn)定的良品與不良品來調(diào)整檢驗(yàn)規(guī)范,；
g. 判定標(biāo)準(zhǔn)記錄于作業(yè)指導(dǎo)書中,；
f. 用U盤保存標(biāo)準(zhǔn)波形，或?qū)盤中標(biāo)準(zhǔn)波形再保存于微機(jī)中,，以利隨時(shí)調(diào)用,；
h. 保留5pcs以上的認(rèn)定樣品供日后標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)；
四．正確測(cè)試操作及安全注意事項(xiàng)
注意：脈沖測(cè)試使用高壓進(jìn)行測(cè)試,，操作人員必須戴高壓安全手套,，腳下需墊上絕緣膠墊，交流電源輸入應(yīng)有可靠的安全接地,，否則易發(fā)生觸電危險(xiǎn),！
正確的測(cè)試環(huán)境
為保持操作人員的安全、測(cè)試儀器的正確動(dòng)作以及準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果,，請(qǐng)將測(cè)試儀器的接地端子及操作臺(tái)面接地,。
脈沖測(cè)試是絕緣能力測(cè)試，潮濕,、污穢的操作臺(tái)面常是測(cè)量誤差的來源,。
為保證測(cè)試安全及操作方便性，推薦使用腳踏啟動(dòng)開關(guān)啟動(dòng)儀器測(cè)試,。
五．脈沖測(cè)試技術(shù)
實(shí)際判定方式：
面積（AREA）比較：一般使用于衰減速度的比較,。
面積差（DIFF-AREA）：一般使用于振蕩頻率差異之比較,。
過零點(diǎn)判別：在線圈衰減處于不同電壓時(shí)，電感量會(huì)產(chǎn)生變化,，則諧振頻率也將變化,，過零點(diǎn)用于頻率變化的判別。
電暈放電（Flutter）：一般使用于局部放電的檢測(cè),。
異常波形目測(cè)：若放電占整體面積比例低不易判定,，測(cè)試人員可目測(cè)判定明顯異常，并可加注判定原則于作業(yè)指導(dǎo)書中,。
六．同惠的脈沖測(cè)試解決方案
TH2882-3型脈沖式線圈測(cè)試儀 TH2882S-3型脈沖式線圈測(cè)試儀
單相,，輸出電壓：300V—3000V 三相，輸出電壓：300V—3000V
TH2882-5型脈沖式線圈測(cè)試儀 TH2882S-5型脈沖式線圈測(cè)試儀
單相,，輸出電壓：500V—5000V 三相，輸出電壓：500V—5000V
TH2882系列脈沖式線圈測(cè)試儀的特點(diǎn)：
輸出脈沖上升速率快,，適合于測(cè)試小電感量諧振頻率高的線圈產(chǎn)品,；
2． 40MHz數(shù)字采樣速率，能適應(yīng)中,、小電感量產(chǎn)品測(cè)試特性佳,，并可檢測(cè)局部放電（電暈）；
沖擊能量低,，脈沖時(shí)間短,，對(duì)被測(cè)試件損壞程度小,；
TH2882-3/TH2882S-3：zui大沖擊能量0.09焦耳
TH2882-5/TH2882S-5：zui大沖擊能量0.25焦耳
TH2882S尤其適用于三相電機(jī)的測(cè)試
320×240大型圖形LCD顯示,；
可屏幕測(cè)量時(shí)間、周期,、電壓等,；
多項(xiàng)檢測(cè)判別功能
面積（Area）比較，面積差（Diff-Area）,，過零點(diǎn)（Zeroing）,，局部放電（（Flutter）
多重波形顯示能力，使目測(cè)判定簡單,，增進(jìn)不良檢出能力
測(cè)試速度速度快,，單次取樣測(cè)量僅需0.6S；
10． 為保證設(shè)定電壓準(zhǔn)確性,，儀器具備自動(dòng)電平控制(ALC)能力,，使實(shí)際輸出與設(shè)定電壓相一致；
11． PSAA/FAIL判別結(jié)果有多種告警能力,，可控制蜂鳴器音量,、長短,、次數(shù)，屏幕讀數(shù)及指示等,；
12． 60組Flash Memory標(biāo)準(zhǔn)波形儲(chǔ)存/調(diào)用能力,，USB接口提供外存及轉(zhuǎn)存互用能力；
13． 標(biāo)準(zhǔn)IEEE488及RS232接口可直接與PC界面連結(jié),；
14． HANDLER/SCANNER接口供自動(dòng)化測(cè)試及使儀器擴(kuò)展為脈沖式變壓器線圈測(cè)試系統(tǒng),；
15． 三組獨(dú)立記憶波形選擇，適用于三相馬達(dá)或多組高壓線圈掃描,；
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