Detecte defectos en una etapa temprana de inspección de las líneas de producción de motores

Permite la prueba de cortocircuitos de una vuelta, la prueba de descargas parciales y la prueba de bobinas después de instalar el rotor

La demanda de motores de vehículos está aumentando a medida que crece la adopción de vehículos eléctricos (EV). Los motores de los vehículos, que afectan de cerca el rendimiento y la seguridad de la conducción, deben ofrecer altos niveles de rendimiento, calidad y confiabilidad.
El probador de devanados de impulso ST4030A de Hioki puede probar devanados en condiciones que no han sido comprobables hasta ahora, lo que permite a los operadores detectar defectos minúsculos que no han sido detectados en el pasado. Dado que puede detectar defectos antes durante los procesos de prueba en las líneas de producción de motores, el ST4030A puede eliminar la necesidad de volver atrás y repetir pasos en el proceso de producción. Como resultado, promete hacer una contribución significativa para ahorrar horas de trabajo y mejorar la eficiencia del trabajo.

Requisitos de confiabilidad para devanados: cada vez más estrictos año tras año

Es esencial mantener el rendimiento del aislamiento entre los cables de los devanados, que se utilizan en dispositivos como motores y transformadores. Los inversores, que generalmente se utilizan para impulsar los motores utilizados en los vehículos eléctricos, están evolucionando debido al uso de semiconductores capaces de admitir voltajes más altos y conmutación de mayor velocidad. La operación de conmutación hace que la salida de voltaje de los inversores aumente, lo que resulta en la aplicación momentánea de un alto voltaje a través de los devanados del motor. Esta sobretensión puede causar un fenómeno conocido como descarga parcial si hay algún defecto en el aislamiento, lo que hace que el aislamiento se corroa y se degrade con el tiempo. La progresión de dicha degradación puede provocar cortocircuitos entre los cables del devanado y la ruptura del aislamiento, con efectos potenciales que incluyen el riesgo no solo de falla del motor, sino también de incendio.
En los últimos años, la adopción de vehículos eléctricos y los avances en la funcionalidad de conducción autónoma han acelerado el ritmo de las mejoras en el rendimiento de los componentes del vehículo. Este proceso, a su vez, ha aumentado los requisitos de confiabilidad para los devanados de motores de vehículos año tras año. Para evitar fallas y accidentes graves, es esencial que incluso los defectos más pequeños se detecten durante las pruebas.

Los probadores de devanados de impulso se utilizan para probar el rendimiento del aislamiento en los devanados. Estos instrumentos aplican un voltaje de impulso a ambos extremos de un devanado y detectan la forma de onda de voltaje resultante (forma de onda de respuesta). Luego generan juicios de aprobación/rechazo al comparar la forma de onda de respuesta del devanado bajo prueba con la forma de onda de respuesta obtenida de un devanado en buen estado para verificar cualquier divergencia. Los instrumentos juegan un papel esencial en la evaluación de la calidad del bobinado.

Problemas que afectan a los probadores de devanados de impulso convencionales

Sin embargo, varios problemas afectan las pruebas de devanados de motores realizadas con probadores de devanados de impulso convencionales.

1. Dificultad para detectar devanados defectuosos cuando la diferencia entre la prueba y las formas de onda de respuesta conocidas es pequeña

El enfoque convencional para comparar las formas de onda de respuesta es comparar el área de un intervalo específico de las formas de onda y usar esa información para hacer un juicio de aprobación/rechazo. Cuando se confía en este método de comparación, se vuelve difícil hacer juicios de aprobación/fallo si los valores del área difieren solo levemente, por ejemplo, en varios puntos porcentuales. Como resultado, no se puede usar para identificar defectos como cortocircuitos de una vuelta, que dan como resultado una diferencia extremadamente pequeña entre las formas de onda de respuesta.

2. Dificultad de detección de descargas parciales minúsculas

Si se continúa utilizando un devanado mientras experimenta descargas parciales, la degradación de su aislamiento progresará, lo que podría provocar un cortocircuito o una ruptura del aislamiento. Los problemas mayores se pueden prevenir detectando las descargas parciales desde el principio. Sin embargo, las descargas parciales involucran descargas extremadamente pequeñas, y la dificultad de distinguir la pequeña diferencia de voltaje resultante de los componentes de ruido dificulta su detección.

3.Inestabilidad de los valores medidos al probar bobinas con rotores adjuntos

La empresa A, que desarrolla y fabrica motores para su uso en maquinaria de todos los tamaños, descubrió con frecuencia que los motores cuyas bobinas no presentaban problemas resultaron ser defectuosos una vez que se completó el proceso de fabricación. Cuando la empresa desarmó y probó los motores problemáticos, descubrió que sus devanados habían sufrido daños cuando los rotores se unieron a los estatores, lo que resultó en defectos de aislamiento. Cuando las bobinas se prueban con un probador de devanados de impulso después de la instalación del rotor, la capacitancia parásita entre el rotor y el estator varía con la posición en la que se instala el rotor, lo que hace que varíen las formas de onda de respuesta detectadas. Como resultado, el método convencional de comparar el área de las formas de onda de respuesta es incapaz de realizar una medición precisa debido a la variabilidad en los resultados de las pruebas.

Cuantificando la forma de onda de respuesta, es posible inspeccionar la bobina en el estado de rotor instalado y la inspección para detectar el defecto de cortocircuitos de una vuelta.

El ST4030A resuelve todos los problemas de los probadores convencionales.

1. Generar umbrales claros para el juicio de aprobación/falla mediante la cuantificación de formas de onda de respuesta

Además de la comparación convencional del área de la forma de onda, el ST4030A genera juicios al comparar los valores LC y RC. Estos valores se obtienen cuantificando las formas de onda de respuesta del probador de bobinado de impulso (durante la prueba de capa corta). Cuando los dos valores se mapean en un plano bidimensional, sus distribuciones muestran una clara diferencia entre piezas defectuosas y no defectuosas. De esta forma, cuantificar las formas de onda de respuesta y evaluarlas de forma cuantitativa permite detectar defectos como cortocircuitos de una vuelta que son difíciles de identificar mediante la comparación de áreas debido a las minúsculas diferencias que provocan.

• * Depende de las condiciones de medición

2. Uso de un filtro Hioki patentado para rechazar componentes de ruido y extraer descargas parciales

Las descargas requieren un rendimiento de detección de alta precisión debido a sus pequeñas diferencias de voltaje y altas frecuencias. Gracias a su frecuencia de muestreo de 200 MHz y su resolución de muestreo de 12 bits, que permiten la detección de forma de onda de alta precisión y alta velocidad, el ST4030A puede detectar con precisión descargas parciales extremadamente débiles que, de otro modo, quedarían oscurecidas por el ruido. La actualización de detección de descarga opcional ST9000, que incluye un filtro Hioki patentado, se puede usar para rechazar los componentes de ruido de los componentes de alta frecuencia en formas de onda de respuesta para que el componente de descarga parcial solo se pueda extraer y usar para hacer juicios. El ST9000 facilita la detección de descargas parciales sin necesidad de equipos periféricos independientes, como una antena de detección de descargas, lo que permite resolver los problemas desde el principio como parte de un régimen de mantenimiento predictivo. Es esencial detectar descargas parciales, que pueden ocurrir a medida que el aislamiento del cable se corroe gradualmente y conduce a la degradación del aislamiento, en los motores de los vehículos, que deben operar de manera segura a largo plazo. El ST4030A permite rechazar de forma fiable los componentes defectuosos.

3. Prueba de bobinas después de la instalación del rotor.

El ST4030A puede emitir juicios de aprobación/rechazo en función de las diferencias en la distribución de los valores LC y RC, que se obtienen mediante la cuantificación de las formas de onda de respuesta. Dado que la distribución de valores varía para piezas defectuosas y no defectuosas, incluso si las formas de onda de respuesta cambian, la prueba se puede realizar después de la instalación del rotor mediante la creación de áreas de evaluación de piezas defectuosas y no defectuosas. Este enfoque permite detectar defectos durante el proceso de instalación del rotor, lo que reduce las horas de mano de obra que, de lo contrario, se gastarían en enviar los motores defectuosos una vez finalizados al paso anterior del proceso de producción para realizar pruebas adicionales y volver a ensamblarlos.
Cuando utilizó una unidad de demostración ST4030A para probar bobinas después de la instalación del rotor, la Compañía A verificó que el instrumento podía realizar mediciones de manera estable. Después de descubrir que podía detectar cortocircuitos de capa de una sola vuelta en función de los valores LC y RC, la empresa compró el instrumento para aumentar la tasa de detección de defectos de proceso.

Datos de medición de alta fiabilidad

El ST4030A proporciona el alto rendimiento necesario para resolver también los problemas de los clientes en otras áreas.

Por ejemplo, ofrece una alta estabilidad de medición gracias a la baja variabilidad en los valores de tensión aplicados. Dado que los valores medidos obtenidos al probar las mismas piezas de trabajo varían poco de un instrumento a otro, los datos de forma de onda en buen estado que sirven como datos de referencia pueden continuar utilizándose incluso cuando se reemplaza un instrumento. Además, la fiabilidad está garantizada ya que la precisión de detección de tensión se define en las condiciones de garantía de precisión. Además, el ST4030A es capaz de realizar pruebas aún más confiables, ya que puede realizar pruebas que cumplen con los estándares IEC.

Por ejemplo, la empresa B implementó varios instrumentos en su planta como parte de una serie de pasos para impulsar el volumen de producción después de usar unidades de demostración para medir bobinas y verificar una medición estable y sin problemas. La empresa está utilizando datos de forma de onda conocidos en las pruebas sin preocuparse por la variabilidad del valor medido de un instrumento a otro. La medición estable permite realizar pruebas con estándares de juicio aún más estrictos utilizando valores LC y RC, lo que llevó a la empresa a comenzar a cuantificar las formas de onda de respuesta en sus pruebas. Por último, los controles basados en el panel táctil del instrumento facilitan el uso del producto a los usuarios que no están familiarizados con el funcionamiento del instrumento, lo que facilita un proceso de transición sin problemas al reemplazar los instrumentos. Los departamentos de fabricación han elogiado la funcionalidad del ST4030A para guardar pantallas de medición como archivos BMP. Los departamentos de desarrollo han elogiado la función de prueba de voltaje de ruptura de aislamiento (BDV) del instrumento.

Hioki ofrece una gama de instrumentos de medición relacionados con motores, incluidos medidores de resistencia, medidores LCR y probadores de voltaje de resistencia. Los comentarios positivos de los departamentos de fabricación y desarrollo están impulsando los esfuerzos para estandarizar en fabricantes de instrumentos particulares.

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  Medidor de resistencia
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  Medidor LCR
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  Aislamiento automático/Resistencia Probador

Acomodar futuros aumentos de voltaje

Se está procediendo a la electrificación de vehículos eléctricos y otros medios de transporte. La generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables también es cada vez más común desde el punto de vista de la neutralidad de carbono. Con cada año que pasa, los voltajes de salida y de accionamiento utilizados por los motores y generadores en estas aplicaciones están creciendo.
Los voltajes de accionamiento más altos significan voltajes de prueba más altos. Los instrumentos deben adaptarse a estos cambios. Hioki trabajará para mejorar el rendimiento de sus probadores de devanados de impulso para que puedan admitir voltajes aún más altos en el futuro. También agregaremos nuevas funciones y mejoraremos las existentes a medida que evaluamos las condiciones actuales y anticipamos desarrollos futuros.
Hioki ofrece una amplia gama de instrumentos de medición con funcionalidad diseñada para satisfacer las demandas de los clientes. Los instrumentos de demostración están disponibles, así que comuníquese con Hioki si desea experimentar la funcionalidad de nuestros productos por sí mismo. También nos complace proporcionar muestras para que los posibles clientes puedan realizar pruebas de medición. Y póngase en contacto con cualquier problema de medición que desee resolver o los instrumentos que le interesen.

Más información

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  PROBADOR DE DEVANADO DE IMPULSO ST4030A