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변압기에 대한 Hi-Pot 테스트

AC 및 DC 고전압 안전 테스트에 대한 설명과 자주 묻는 질문에 대한 답변

1) Hi-Pot 테스트 - 방법과 이유

거의 모든 변압기는 코어 전체의 자속 결합으로 인해 완전히 절연된 2차 전압에서 1차 전압이 유도되는 인덕턴스 원리로 작동합니다.

성숙한 기술임에도 불구하고 변압기는 세 가지 속성의 독특한 조합으로 인해 여전히 널리 사용되고 있습니다.
1) 정확한 전압 변환.
2) 활성 부품이나 고체 부품이 없어 제조가 쉽습니다.
3) 권선의 물리적 분리로 인한 절연성이 우수합니다.

정상적인 조건에서 작동하고 장기적인 안전과 신뢰성을 보장하려면 각 권선을 잘 격리시키는 것이 매우 중요합니다.

변압기 고장의 일반적인 원인은 우발적인 공백이나 절연체 파손 또는 권선 와이어 에나멜의 균열로 인해 빌드 내 부품의 절연 불량입니다.

이와 같은 기계적 결함은 제조, 운송 및 취급 과정에서 언제든지 발생할 수 있습니다.

또한 시각적으로 감지하는 것이 불가능하며, 변압기 작동의 기존 저전압(0~240V) 특성화를 사용하여 감지하는 것도 불가능합니다.

따라서 절연 테스트는 필수가 되었으며, 더욱이 항상 모든 부품에 대해 100% 테스트를 거쳤으며 설계 사양이나 생산 테스트 샘플링을 통해 가정한 적이 없습니다.

2) Hi-Pot 테스트 전압에 영향을 미치는 요인.

이 문제의 발생을 해결하고 포착하기 위해 HIPOT 테스트는 두 가지 모두 수행됩니다.

설계 단계에서는 양산 전 소재 선택 및 디자인의 적합성을 확인합니다. 그리고,
생산 단계에서 프로세스의 지속적인 반복성을 확인합니다.

제조 시뿐 아니라 변압기 수명 전체에 걸쳐 작동 안전을 보장하기 위해 설계는 항상 정상 작동 전압을 훨씬 초과하여 테스트됩니다.

작동 전압은 일반적으로 부품의 연속 작동을 위한 정상적인 조건에서 존재할 수 있는 최대 전압으로 정의됩니다.

그런 다음 두 배의 작동 전압에서 절연을 테스트하고 큰 안전 여유를 위해 추가로 1000V를 추가하는 것이 일반적인 산업 표준 관행입니다.
이 추가 1000V는 전원을 켜고 끌 때 나타나는 돌입 및 백 EMF 과도 현상으로 인해 발생하는 추가 스트레스를 커버합니다.
추가 마진은 또한 시간에 따른 변압기의 노후화와 변압기가 작동되는 환경 조건에 대한 가능한 모든 변화를 포함합니다(온도와 습도는 모두 시간에 따른 절연에 영향을 미칠 수 있음).
예를 들어 240V 변압기는 2 x 240V +1000V =1480V(일반적으로 1.5Kv)에서 1차에서 2차로 테스트됩니다.

물론 필요한 절연과 이에 따른 테스트 전압의 주요 원동력은 항상 최종 애플리케이션과 준수하려는 산업 UL/IEC 표준이 될 것입니다.
그런 다음 설계 선택과 개발된 테스트 프로토콜을 알려줍니다.

역사적으로 IEC 또는 UL 표준은 IT 및 오디오/AV 장비에 대해 별도였습니다.

이것들은 ;
IEC 60950 정보 기술 장비 – 안전
IEC 60065 오디오, 비디오 및 이와 유사한 전자 장치 - 안전

그러나 기술 발전으로 인해 이 둘 사이의 구분이 덜 의미있게 되면서 2020년에는 새로운 결합 표준으로 대체되었습니다.

이 새로운 표준은 다음과 같습니다.
62368 오디오/비디오, 정보 및 통신 기술 장비.
이 새로운 결합 표준은 일반적인 주제로서 안전에 더 중점을 둘 뿐만 아니라 구입한 하위 어셈블리(예: 변압기)를 포함하도록 범위를 확장하여 공급망의 모든 부분에서 내전압 테스트의 필요성을 더욱 중요하게 만듭니다. .

3) Hi-Pot 테스트는 어떻게 진행되나요?

HIPOT 테스트는 아래 다이어그램에 표시된 것처럼 변압기의 선택된 단락된 HI 측과 단락된 LO 측 사이에 고전압 신호를 적용하여 수행됩니다.

일반적으로 최소한의 방법으로 표시된 대로 모든 보조 항목에 대해 모든 기본 항목을 테스트합니다.

그러나 코어에 대한 1차 및 2차 테스트, 또는 하나의 1차 대 다른 1차 테스트는 더 복잡한 설계의 경우에도 바람직할 수 있습니다.

테스트에 적용되는 전압 레벨은 사용된 권선 와이어와 권선의 물리적 분리의 함수인 부품의 예상되는 설계 절연을 기반으로 합니다.

지정된 램프 업 기간 동안 고전압을 적용한 후 테스트 장비는 정의된 시간(DWELL 시간이라고 함) 동안 고전압과 저전압 사이의 전류를 측정합니다.

이 시간 동안 측정된 전류 흐름이 정의된 한계를 초과하면 해당 부품은 고장으로 분류됩니다.


이 실패는 다음 중 하나에서 발생할 수 있습니다.

1) 절연체가 영구적으로 파손되어 순간적으로 큰 전류 스파이크("플래시오버")가 발생하는 갑작스럽고 치명적인 고장

또는

2) 안정적이지만 여전히 선택한 테스트 한계를 초과하는 전류 측정 (예: 허용 한계가 1mA일 때 2.2mA 판독)


모든 유형의 Hi-Pot 테스트는 잠재적으로 부품을 파괴할 수 있다는 점에 유의하는 것도 중요합니다.

와이어 에나멜(또는 절연 장벽)에서 약한 부분을 찾는 유일한 방법은 충분히 높은 전압에서 테스트하여 절연체가 작동 수명 동안 발생할 수 있는 모든 전압 스파이크나 과도 현상을 견딜 수 있다는 확신을 주는 것입니다.

외부 표준은 해당 특정 표준을 충족하는 데 필요한 전압 수준을 안내합니다. 설계는 훨씬 더 높은 전압을 견딜 수 있지만 테스트 전압 수준을 높이면 결국 사용된 부품의 자연적인 설계 한계에 도달하게 되므로 주의해야 합니다.

4) Hi-Pot 실패모드의 종류

앞서 설명한 대로 변압기는 두 가지 가능한 방법 중 하나로 하이 포트 테스트에 실패할 수 있습니다.

AT5600 + AT3600에는 모두 이러한 현상을 감지하는 두 가지 고유한 방법이 있습니다.

4.1) 플래시 오버.

갑작스러운 플래시 오버는 AT 측정 회로 및 펌웨어와는 별개의 하드웨어 트립 회로에 의해 감지됩니다.
이로 인해 하드 플래시오버를 나타내는 3400 오류 코드가 발생합니다.

이러한 경우 안정적인 조건이 충족되지 않아 측정 판독이 유효하지 않아 판독이 유효하지 않게 됩니다.
트립하는 데 걸린 시간에 따라 AT는 이를 0.00mA 판독값 또는 대규모 30mA+ 판독값으로 보고할 수 있습니다.

모든 경우에 3400 트립 코드가 표시되고 테스트는 실패합니다.
이러한 원인으로 인해 일반적으로 부품이 파손될 때 눈에 보이는 플래시 오버 또는 청각적으로 스파크 균열이 발생합니다.

4.2) 측정 실패

두 번째 실패 이유는 현재 측정값이 선택한 허용 한계를 초과하는 경우입니다.

이 경우 전체 시험 시간 동안 요구된 전압이 달성 및 유지되며, 이 기간 동안 측정된 최대 전류가 수치 결과로 반환됩니다.

이러한 경우 오류 코드는 안정적인 조건이 충족되었음을 나타내는 "0000"으로 반환되지만 최대 전류 흐름(예: 2.2mA)이 테스트에 지정된 최대값(예: 1.0mA)을 초과하면 테스트가 여전히 실패할 수 있습니다. .

5) AC 또는 DC로 내전압 테스트를 해야 합니까?

AC 또는 Dc 테스트 선택은 주로 테스트 대상 표준과 특정 고객 요청에 따라 결정됩니다.
AC는 실제 커패시터가 장착될 수 있는 완성된 어셈블리(예: EMC 필터)를 테스트하는 경우를 제외하고 일반적으로 대부분의 경우 선호되는 방법입니다.

5.1) HPAC - AC 내전압 테스트(0-5KV AC, 50-1000Hz)

AC 테스트에서는 일반적으로 긴 램프 업 시간이 필요하지 않으며, 변압기의 자연 정전 용량이 충전되지 않기 때문에 테스트가 완료된 후 전하의 감쇠는 일반적으로 훨씬 더 빠릅니다.

그러나 측정된 전류에는 변압기의 실제(매우 높은) 저항 특성의 효과와 권선 간 용량성 리액턴스의 효과가 모두 포함됩니다.

이를 이해하고 용량성 전류 효과가 총 전류 테스트 제한보다 낮으면 램프 업 시간이 절약되므로 여전히 선호될 수 있습니다.

5.2) HPDC - DC 내전압 테스트(0-7 KV DC)

DC 하이팟 신호의 경우 변압기의 자연 고유 커패시턴스가 안정화되도록 램프 업 시간을 늘려야 할 수도 있습니다.

너무 빠르면 과도한 전류 흐름이 발생하여 잘못된 오류를 나타낼 수 있습니다.

그러나 이 방법은 AC 효과가 제거됨에 따라 실제 저항 전류 흐름을 명확하게 표시합니다.

Voltech AT5600의 HPAC 및 HPDC 테스트는 안전을 위해 모든 Hi-pot 테스트 후에 자동으로 블리드 저항기로 전환되어 UUT에 남아 있는 모든 전하를 제거합니다.

이 프로세스는 지능적이므로 더 크고 용량이 큰 변압기를 사용한 HIPOT DC 테스트의 경우 추가 테스트 시간을 추가할 수 있습니다.

6) AT5600 HIPOT 테스트 모범 사례

잘못된 절연 및 조립이라는 명백한 이유 외에도 HIPOT 테스트가 실패할 수 있는 여러 가지 문제가 있습니다.

잠재적인 이유 중 하나는 HIPOT 테스트가 어떻게 설계되고 실행되었는지일 수 있습니다.

모든 측정에는 측정 결과가 반복 가능하고 안정적이어서 의미 있는 성능 표시를 위해서는 안정적이고 제어된 조건이 필요합니다.

6.1) 램프 업 시간

안정적인 제어 하에서 최대값을 달성하려면 큰 시험 전압을 인가하는 속도를 고려해야 합니다.

이는 특히 변압기의 크기와 커패시턴스에 따라 0.5~2.0초의 램프 업 시간이 필요할 수 있는 대형 테스트 부품(예: 토로이달 변압기 또는 E-코어 라미네이트)에 해당됩니다.

6.2) Hi-Pot 테스트 중에 연결되지 않은 플로팅 노드를 피하십시오.

모범 사례를 위해 구성 요소의 모든 터미널을 HIGH 또는 LOW로 선택하여 권선이 뜨는 것을 방지해야 합니다.

연결되지 않은 터미널이나 노드는 0V Low와 활성화된 HIGH 전압 사이의 제어되지 않은 전위로 부동하는 경향이 있습니다.

이렇게 제어되지 않은 권선은 선택한 단자 간에 수행되는 이미 매우 작은 전류 측정의 안정성에 영향을 미칠 수 있으므로 이는 측정 관점에서 바람직하지 않습니다.

또한 테스트가 완료된 후에도 플로팅 권선이 충전 상태를 유지할 수 있으므로 테스트 안전 지점 및 장치 보호 측면에서도 바람직하지 않습니다. 다시 말하지만 이는 물리적으로 더 큰 변압기의 경우 특히 그렇습니다.

이 충전은 나중에 플로팅 권선에 대한 저전압 테스트에 영향을 미칠 수 있으며 최악의 경우 나중에 테스트를 위해 권선을 연결하려고 할 때 AT 테스터에 우발적인 방전이 발생할 수 있습니다.

7) AT5600 HIPOT 발생기 및 IEC 표준

AT5600은 IEC 62368-1, IEC 61010-1 및 UL 등가의 변압기 테스트 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다.

이러한 표준은 변압기의 생산 하이 포트 테스트에 전력을 요구하지 않지만 테스트 전압과 테스트 기간("지속 시간"이라고도 함)만 지정합니다.

IEC 표준에서는 테스트 전압이 요구 사항보다 20% 증가하면 테스트 기간을 1~2초로 줄일 수 있도록 허용합니다.

이는 각각의 특정 설계가 추가로 20%의 테스트 전압을 견딜 수 있는 한 제조업체의 테스트 처리량을 크게 향상시킵니다.

완전히 구현하기 전에 적합성을 확인하기 위해 일괄 사전 테스트를 통해 분명히 확인해야 합니다.

IEC 표준에는 필요한 테스트 전압의 증가에 따라 허용되는 테스트 시간 감소를 더 자세히 설명하는 경감 그래프가 포함되어 있습니다.

AT5600 HIPOT 발전기의 정격은 250VA입니다.

10nF의 높은 권선 커패시턴스에도 불구하고 5kV 60Hz에서 필요한 전류는 19.1mA에 불과하며 이는 VA 요구 사항인 96VA에 해당하므로 250VA는 가장 큰 변압기에도 필요한 전압을 생성할 수 있는 충분한 초과 용량을 갖습니다. .

8) FAQ - 자주 묻는 질문.

8.1) 두 개의 AT5600으로 동일한 부품을 테스트했는데 두 장치 모두 HPAC/HPDC에 대해 다르게 읽혔습니다.

장치 1 - 3.2uA
장치 2 - 10.0uA

AT5600s는 동일한 작은 전류를 읽지 못합니다. 어떻게 해야 합니까?

답변:

모든 전기 측정과 마찬가지로 신호가 0이 되는 경향이 있으므로 판독 시 발생할 수 있는 오류가 증가합니다.
HI-pot 측정은 본질적으로 매우 작은 전류를 측정합니다.
이상적인 변압기는 HIPOT 전류 판독값이 0이 됩니다.
이러한 측정을 안정성과 반복성을 기대하는 2Ω이라는 보다 일반적인 DCR 판독값으로 생각하는 것은 일반적인 오해입니다.

그러나 전류가 매우 낮기 때문에 이러한 매우 작은 판독값은 장치의 고유한 노이즈 플로어에 영향을 받기 쉽다는 점을 예상해야 합니다.
이를 통해 다양한 테스트 장비에 대한 다양한 판독값을 얻을 수 있지만 여전히 요구 사항 요구 사항이나 지정된 한계보다 훨씬 낮아야 합니다.

잘못된 절연(예: 데드 쇼트, 권선 사이의 약한 에나멜 등)은 한계보다 큰 과도한 전류 판독값을 제공하거나 실제 불량 부품의 경우 하드 플래시 오버/3400 트립을 발생시킬 수 있습니다.

일부 테스트 장비 제조업체는 설정된 숫자(예: 20uA) 미만의 결과를 하드 "0.00"으로 반환하기로 선택했지만, 우리는 그러한 작은 결과가 큰 영향을 받을 수 있는 경우에도 항상 측정 증거로 숫자를 보고하도록 선택했습니다. + / - 100%) 오류 허용 오차.

따라서 테스트 중인 부품이 우수한 절연체이고 전류 측정이 본질적으로 매우 작은 경우 서로 다른 AT 장치에서 약간 다른 HPAC/HPDC를 얻는 것이 일반적입니다.

8.2) HIPOT 요청 전압을 낮추어도 AT5600에서 3400 오류 코드가 나타납니다.

이 문제를 해결하기 위한 문제 해결 단계는 무엇입니까?

답변:

AT5600에서 3400 TRIP을 일으킬 수 있는 것들이 있습니다.

1, 고정 장치 플레이트 사용 - 고정 장치 자체가 오염될 수 있거나 필요한 전압 스탠드 오프를 위한 공간이 충분하지 않습니다. (가장 좋은 경험 법칙은 1000V 스탠드오프당 최소 1mm입니다)
2, 정품 불량 부품.
3, 부품의 자연 정전용량이 큽니다(대형 변압기의 경우 - 이 경우 RAMP UP 시간이 늘어납니다).

HIPOT 테스트 중 AT5600의 트립 메커니즘은 데드 단락이나 과도한 전류가 측정될 때 작동됩니다.
여행이 여러 부분에서 발생하고 실제로 "양호"하다고 의심되는 경우 사용 중인 고정 장치를 확인해야 합니다.
다음 두 가지 테스트를 통해 고정 장치와 장치를 빠르게 테스트할 수 있습니다.

1, 프로그램을 실행하고(이상적으로는 4-5회) AT 편집기에서 직접 고정 장치는 장착했지만 UUT는 장착하지 않았습니다.

부품이 없기 때문에 측정 테스트(예: R, LS, RLS, Z, MAGI 등)에서 실패할 것으로 예상됩니다.
그러나 프로그래밍한 HPAC 또는 HPDC 테스트는 통과해야 합니다.
UUT가 장착되지 않은 상태에서 HPAC/HPDC 테스트가 실패하면 고정 장치가 노드를 적절하게 격리하지 않는 것입니다.

고정 장치를 검사하십시오.
A, 윗면에 오염 흔적이 있습니다.
B, 고정 장치 내 배선 분리 - 배선이 서로 교차해서는 안 됩니다. 이로 인해 "혼선"이 발생할 수 있습니다.

2, 고정 장치가 없고 UTT가 연결되지 않은 장치에서 프로그램을 실행합니다.

위와 같이 이것은 장치의 하이팟 무결성을 테스트합니다.
부품이 없기 때문에 측정 테스트(예: R, LS, RLS, Z, MAGI 등)에서 실패할 것으로 예상됩니다.
그러나 프로그래밍한 HPAC 또는 HPDC 테스트는 통과해야 합니다.
고정 장치가 연결되지 않은 상태에서 HPAC 또는 HPDC 오류가 발생한 경우 당사에 문의하십시오.

8.3) HIPOT 테스트 중에 AT5600 화면이 갑자기 깜박입니다. 장치에 결함이 있습니까?

답변:

모든 고전압 테스트(특히 3~5kV만큼 큰 신호)에서는 공기를 통해 EMI가 방출될 수 있습니다.
UUT가 AT5600 화면에 상대적으로 가깝기 때문에 AT5600의 대형 화면이 이 에너지를 포착할 수 있습니다.

이로 인해 테스트 중에 화면이 깜박일 수 있지만 이는 시각적인 효과일 뿐 장치의 디지털 작동에는 영향을 미치지 않습니다.
테스트가 계속 제어 및 유지되고 AT5600이 테스트를 완료할 수 있는 한 이는 예상된 동작이므로 걱정할 필요가 없습니다.