Test di elementi magnetici con corrente CA elevata

1 Introduzione al test di trasformatori e induttori con corrente costante

È un requisito di standard come IEC60404-2 che le misurazioni della perdita del nucleo siano effettuate in condizioni di test a corrente costante.
Idealmente, i trasformatori di corrente verranno testati anche con azionamento a corrente costante.
A differenza della maggior parte delle apparecchiature di prova per trasformatori per uso generico, il tester della serie AT è dotato di un azionamento a corrente costante integrato e completamente programmabile.
I tester per trasformatori della serie AT di Voltech contengono un'ampia varietà di sorgenti di segnale programmabili. Vengono utilizzate per testare più parametri ad alta velocità su parti che vanno dagli induttori in ferrite a montaggio superficiale ai trasformatori laminati in acciaio di pochi k VA.
Seguendo le indicazioni fornite in queste note, i clienti possono anche configurare il tester AT per testare nuclei, induttori e trasformatori in condizioni di corrente CA costante.

2 Caratteristiche dell'azionamento in CA a corrente costante sull'AT5600 + AT3600

• La corrente costante è completamente programmabile per ampiezza e frequenza tramite test MAGI, VOC, WATT
• Misura simultanea della tensione RMS o media rettificata (ridimensionata RMS).
• La corrente aumenta e diminuisce attentamente sotto il controllo del software.
• È possibile utilizzare una sorgente CA esterna per estendere la gamma VA.
• Si integra nella normale sequenza di test con tutti gli altri test disponibili su un AT5600 (incluso Hi Pot).

3 Test a corrente costante fino a 2 A

2 A è il massimo disponibile dal generatore dell'AT3600 o dell'AT5600.

È possibile fornire per il test una tensione superiore a 2 A utilizzando una sorgente esterna (come descritto in una sezione successiva) o semplicemente utilizzando più giri del segnale di comando attraverso il trasformatore o il nucleo sotto test.
La programmazione della corrente è semplice utilizzando l'editor AT Voltech e i limiti possono essere impostati come RMS o RMS su scala media.

Una volta scaricato nell'AT come parte di un programma, il test verrà eseguito automaticamente con la corrente costante aumentata e diminuita in modo fluido e rapido.
I risultati completi delle misurazioni possono essere archiviati e analizzati successivamente, se necessario

4 Test a corrente costante con maggiore di 2 A

Il modo più semplice per eseguire test con un pilotaggio apparente superiore a 2 A è utilizzare più di un giro del segnale di pilotaggio attraverso il nucleo o il trasformatore in prova.
Per trasformatori o nuclei che richiedono un pilotaggio maggiore, o quando la tensione di pilotaggio risultante è troppo piccola per consentire all'AT di stabilizzarsi correttamente, è possibile utilizzare l'accessorio interfaccia CA per fornire fino a 10 A di pilotaggio CA a corrente costante.

4.1 Attrezzatura richiesta

• AT3600.
• Interfaccia CA.
• Prova COVX. (MAGX è utile durante lo sviluppo del programma.)
• Un resistore di rilevamento della corrente.
• Un trasformatore di potenza step-down.

4.2 Principio fondamentale

Il test CA a corrente costante utilizza il normale test VOCX per controllare la corrente ed effettuare la misurazione della tensione secondaria.

• La corrente da controllare, I, viene convertita in una tensione, V, mediante un resistore di rilevamento della corrente, R.
• La tensione, V, è collegata ai terminali di rilevamento dell'AT3600, che verrebbero normalmente utilizzati per misurare la tensione di eccitazione.
• Nell'editor PC, la tensione V viene utilizzata come tensione energizzata.
• Quando viene eseguito VOCX, l'AT5600 taglierà la sorgente, in modo tale da fornire la corrente desiderata, I = V / R.
• La tensione secondaria del trasformatore viene misurata normalmente come risultato del test VOCX.
• L'AT regola la tensione della sorgente per mantenere una corrente CA costante attraverso il resistore, R.

4.3 Schema di collegamento

4.4 Resistore di rilevamento corrente

Il resistore viene utilizzato per convertire la corrente che scorre in parte in una tensione che l'AT3600 può misurare.

• La tensione prodotta (V = I x R) dovrebbe essere compresa tra 10 mV e 1 V.
• Per ridurre al minimo la distorsione della forma d'onda, il resistore dovrebbe essere inferiore o uguale a 1 ohm.
• Verificare la potenza consumata (I ² R) e scegliere una resistenza di portata adeguata.

4.5 Trasformatore riduttore

Il trasformatore step-down viene utilizzato per aumentare la capacità di corrente dell'AT e per adattare meglio la tensione attraverso la parte alle caratteristiche della sorgente AT.

• Il rapporto dovrebbe fornire la corrente richiesta con un buon margine.
• Il valore VA deve essere maggiore dei VA richiesti per energizzare la parte e il resistore di rilevamento.
• È possibile utilizzare una fonte CA esterna per aumentare la potenza nominale VA del generatore dell'AT3600.

4.6 Esempio pratico

Un nucleo laminato deve essere testato in conformità con IEC60404-2.
Sotto una corrente CA costante fino a 3 A, 1 V a 50 Hz nell'avvolgimento primario di prova, viene misurata la tensione secondaria e vengono applicati i limiti in termini di tensione media raddrizzata (scalata RMS).

4.6.1 Resistenza

Per produrre 1 V a 3 A,
R = 1 V / 3 A
R = 0,333 Ohm. Scegli il valore standard 0,5 Ohm .

V = 3 A x 0,5 Ohm
V = 1,5 V

L = I x I x R
W = 4,50 Scegli la parte standard da 5 W.

Il resistore è 0,5 Ohm, 5 W. La tensione prodotta sarà 1,5 V.

4.6.2 Trasformatore step-down

Cerca un trasformatore di serie con, diciamo, una corrente nominale secondaria di 5 A.
Un trasformatore standard avrà solitamente un primario da 110 e/o 230 V.
Il valore VA è quello del componente più il resistore di rilevamento della corrente.

VA = 3 A x (1+1,5) V = 7,5 VA

Scegli un trasformatore da 7,5 VA (o superiore) con secondario a bassa tensione da 5 A.
I trasformatori toroidali sono l'ideale, poiché avranno basse perdite.

Per esempio:

Primario: 230 V Secondario: 2 x 6 V a 2,5 A.
I secondari sono collegati in parallelo per fornire un'uscita da 6 V, 5 A.

Il trasformatore abbassatore alimenterà la parte sotto test e il resistore di rilevamento della corrente in serie.
La tensione secondaria del trasformatore step-down, Vs, è:

Vs = 1,5 V +1 V = 2,5 V

L'AT deve fornire 2,5 x 230:6 al primario del trasformatore.

2,5 x 230/6 = 95,8 V

L'AT può fornire 270 V, quindi 95,8 V rientrano ampiamente nelle sue capacità.

4.6.3 Programmazione

È conveniente utilizzare inizialmente il test MAGX, poiché questo confermerà che viene generata la corrente desiderata.

4.6.4 Schema

Nello schema di collegamento precedente, l'estremità di ritorno o "bassa" del resistore di rilevamento è stata collegata al nodo 5 e l'estremità a tensione più alta del resistore collegata al nodo 3.
Per una precisione ottimale, è importante che la connessione fisica "bassa" sia designata anche come terminale "basso" nel programma.

4.6.5 Configurazione dell'INTERFACCIA CA

Successivamente, è necessario impostare la Sorgente Esterna nell'Editor.
Il tipo di sorgente è "Trasformatore di uscita AT" ed è necessario inserire il rapporto spire nominale del trasformatore.
Ricordare che l'AT taglierà la tensione di uscita confrontando la tensione desiderata (dal programma) con quella misurata attraverso i terminali di rilevamento programmati.
Il rapporto viene utilizzato per stabilire un obiettivo per l'aumento della tensione quando il tester avvia il test. L'utilizzo del rapporto corretto ottimizzerà la velocità del test.

In questo caso, il rapporto viene modificato perché, quando si raggiungono gli 1,5 V desiderati ai capi del resistore, anche il trasformatore step-down deve fornire 1 V alla parte sotto test.
Per 1,5 V programmati, il trasformatore step-down eroga 2,5 V.

Rapporto = 230:6 x 2,5:1,5
= 63,9:1

Cioè, per ogni 1 V programmato, l'AT deve fornire 63,9 V al primario del trasformatore step-down.

4.6.6 Prova MAGX

Nel test MAGX, inserisci semplicemente la tensione richiesta, V, attraverso il resistore per programmare la corrente costante, I. In questo caso, inserisci 1,5 V.

Con un AT collegato al PC Editor e il circuito assemblato come mostrato in precedenza, ora puoi premere il pulsante "Misura" per eseguire una misurazione MAGX.
Se la corrente misurata è quella desiderata, allora va tutto bene. In caso contrario, regolare semplicemente la tensione del programma in base alle esigenze. Se il tester non dovesse restituire un risultato, controllare attentamente il cablaggio e le impostazioni.

4.6.7 Test COVX

Ora è possibile effettuare collegamenti secondari per i test VOCX. Si noti che VOCX ha la possibilità di misurare la tensione RMS o la tensione "media rilevamento RMS scalato".

Per l'opzione di rilevamento medio, il tester misura la tensione media raddrizzata e la moltiplica per 1,11.
Questa opzione viene offerta come mezzo per confrontare le misurazioni con quelle effettuate da vecchi misuratori analogici con rilevamento della media e parametri calcolati che richiedono una media rettificata.

5 Conclusioni sui test a corrente costante CA

Il versatile tester per trasformatori AT fornisce già una gamma impareggiabile di test per verificare la struttura e le prestazioni di un'ampia gamma di bobine e trasformatori.

Seguendo le linee guida di cui sopra, gli utenti possono anche integrare perfettamente il test di nuclei e trasformatori in condizioni di corrente CA costante nell'ambiente AT, fornendo test PASS/FAIL ad alta velocità e risultati di test accurati e dettagliati per l'analisi.

6 Appendici

Aggiunta di altri test

Per includere altri test come R, utilizzare semplicemente nodi aggiuntivi per connettersi direttamente attraverso gli avvolgimenti nel modo normale.
Sarà necessario aggiungere un ulteriore avvolgimento "fittizio" nello schema e utilizzare i nomi dei terminali nel programma.
L'aggiunta di ulteriori test in questo modo non interferisce con il funzionamento dell'azionamento a corrente costante spiegato qui.

Estensione della gamma di corrente costante

Per testare trasformatori VA molto elevati, è possibile estendere il convertitore utilizzando una sorgente CA esterna. 500 VA sono disponibili dal generatore interno dell'AT.