Detectar defeitos em um estágio de inspeção inicial das linhas de produção de motores

Permite testes de curtos de uma volta, testes de descargas parciais e testes de bobinas após a instalação do rotor

A demanda por motores de veículos está aumentando à medida que a adoção de veículos elétricos (EVs) cresce. Os motores dos veículos, que afetam de perto o desempenho e a segurança da direção, devem oferecer altos níveis de desempenho, qualidade e confiabilidade.
O testador de enrolamento de impulso ST4030A da Hioki pode testar enrolamentos em condições que não eram testáveis até agora, permitindo que os operadores detectassem defeitos minúsculos que não foram detectados no passado. Como pode detectar defeitos mais cedo durante os processos de teste nas linhas de produção de motores, o ST4030A pode eliminar a necessidade de voltar e repetir etapas no processo de produção. Como resultado, promete dar uma contribuição significativa para a economia de horas-homem e melhoria da eficiência do trabalho.

Requisitos de confiabilidade para enrolamentos: cada vez mais rigorosos a cada ano

É essencial manter o desempenho do isolamento entre os fios nos enrolamentos, que são usados em dispositivos como motores e transformadores. Os inversores, que geralmente são usados para acionar os motores usados em VEs, estão evoluindo devido ao uso de semicondutores capazes de acomodar tensões mais altas e comutação de alta velocidade. A operação de comutação faz com que a saída de tensão dos inversores aumente, resultando na aplicação momentânea de uma alta tensão nos enrolamentos do motor. Esse surto pode causar um fenômeno conhecido como descarga parcial se houver algum defeito no isolamento, levando o isolamento a corroer e degradar ao longo do tempo. A progressão dessa degradação pode levar a curtos-circuitos entre os fios do enrolamento e ruptura do isolamento, com efeitos potenciais que incluem o risco não apenas de falha do motor, mas também de incêndio.
Nos últimos anos, a adoção de VEs e os avanços na funcionalidade de direção autônoma aceleraram o ritmo das melhorias no desempenho dos componentes do veículo. Este processo, por sua vez, vem aumentando os requisitos de confiabilidade para enrolamentos de motores de veículos ano a ano. Para evitar falhas e acidentes graves, é essencial que até mesmo defeitos minúsculos sejam detectados durante os testes.

Os testadores de enrolamento de impulso são usados para testar o desempenho do isolamento em enrolamentos. Esses instrumentos aplicam uma tensão de impulso em ambas as extremidades de um enrolamento e detectam a forma de onda de tensão resultante (forma de onda de resposta). Eles então geram julgamentos de aprovação/reprovação comparando a forma de onda de resposta do enrolamento em teste com a forma de onda de resposta obtida de um enrolamento em bom estado para verificar qualquer divergência. Os instrumentos desempenham um papel essencial na avaliação da qualidade do enrolamento.

Problemas que afetam os testadores convencionais de enrolamento de impulso

No entanto, vários problemas afetam os testes de enrolamento do motor realizados com testadores de enrolamento de impulso convencionais.

1. Dificuldade de detectar enrolamentos defeituosos quando a diferença entre o teste e as formas de onda de resposta em boas condições é pequena

A abordagem convencional para comparar formas de onda de resposta é comparar a área de um intervalo especificado das formas de onda e usar essa informação para fazer um julgamento de aprovação/reprovação. Ao confiar neste método de comparação, torna-se difícil fazer julgamentos de aprovação/reprovação se os valores da área diferirem apenas ligeiramente, por exemplo, em vários pontos percentuais. Como resultado, ele não pode ser usado para identificar defeitos como curtos de uma volta, que resultam em uma diferença extremamente pequena entre as formas de onda de resposta.

2. Dificuldade de detectar descargas parciais minúsculas

Se um enrolamento continuar a ser usado enquanto sofre descargas parciais, a degradação de seu isolamento irá progredir, potencialmente levando a um curto-circuito ou quebra de isolamento. Grandes problemas podem ser evitados pela detecção precoce de descargas parciais. No entanto, descargas parciais envolvem descargas extremamente pequenas, e a dificuldade de distinguir a pequena diferença de tensão resultante dos componentes de ruído torna difícil detectá-los.

3. Instabilidade dos valores medidos ao testar bobinas com rotores acoplados

A empresa A, que desenvolve e fabrica motores para uso em máquinas de todos os tamanhos, frequentemente descobriu que motores cujas bobinas não apresentavam problemas provavam-se defeituosos depois que o processo de fabricação era concluído. Quando a empresa desmontou e testou os motores problemáticos, descobriu que seus enrolamentos sofreram danos quando os rotores foram conectados aos estatores, resultando em defeitos de isolamento. Quando as bobinas são testadas com um testador de enrolamento de impulso após a instalação do rotor, a capacitância parasita entre o rotor e o estator varia com a posição na qual o rotor está instalado, fazendo com que as formas de onda de resposta detectadas variem. Como resultado, o método convencional de comparação da área de formas de onda de resposta é incapaz de medição precisa devido à variabilidade nos resultados do teste.

Ao quantificar a forma de onda de resposta, é possível inspecionar a bobina no estado instalado do rotor e a inspeção para detectar o defeito de um curto de uma volta.

O ST4030A resolve todos os problemas com testadores convencionais.

1. Geração de limites claros para julgamento de aprovação/reprovação quantificando formas de onda de resposta

Além da comparação convencional da área da forma de onda, o ST4030A gera julgamentos comparando os valores LC e RC. Esses valores são obtidos quantificando as formas de onda de resposta do testador de enrolamento de impulso (durante o teste de camada curta). Quando os dois valores são mapeados em um plano bidimensional, suas distribuições mostram uma clara diferença entre peças não defeituosas e defeituosas. Dessa forma, quantificar as formas de onda de resposta e avaliá-las de forma quantitativa permite detectar defeitos como curtos de uma volta que são difíceis de identificar por comparação de áreas devido às minúsculas diferenças que causam.

• * Depende das condições de medição

2.Usando um filtro Hioki proprietário para rejeitar componentes de ruído e extrair descargas parciais

As descargas requerem um desempenho de detecção de alta precisão devido às suas pequenas diferenças de tensão e altas frequências. Graças à sua frequência de amostragem de 200 MHz e resolução de amostragem de 12 bits, que permitem detecção de forma de onda de alta velocidade e alta precisão, o ST4030A pode detectar com precisão descargas parciais extremamente fracas que, de outra forma, seriam obscurecidas pelo ruído. O Discharge Detection Upgrade ST9000 opcional, que inclui um filtro Hioki proprietário, pode ser usado para rejeitar componentes de ruído de componentes de alta frequência em formas de onda de resposta para que o componente de descarga parcial sozinho possa ser extraído e usado para fazer julgamentos. O ST9000 facilita a detecção de descargas parciais sem a necessidade de equipamentos periféricos separados, como uma antena de detecção de descarga, permitindo que os problemas sejam resolvidos antecipadamente como parte de um regime de manutenção preditiva. É essencial detectar descargas parciais, que podem ocorrer à medida que o isolamento do fio se corrói gradualmente e leva à degradação do isolamento, em motores de veículos, que devem operar com segurança a longo prazo. O ST4030A permite de forma confiável a rejeição de componentes defeituosos.

3. Bobinas de teste após a instalação do rotor

O ST4030A pode fazer julgamentos de aprovação/reprovação com base nas diferenças na distribuição dos valores LC e RC, que são obtidos pela quantificação das formas de onda de resposta. Como a distribuição de valores varia para peças não defeituosas e defeituosas, mesmo que as formas de onda de resposta mudem, o teste pode ser realizado após a instalação do rotor criando áreas de avaliação de peças não defeituosas e defeituosas. Essa abordagem permite detectar defeitos durante o processo de instalação do rotor, reduzindo as horas-homem que seriam gastas no envio de motores considerados defeituosos após a conclusão de volta à etapa anterior do processo de produção para testes adicionais e remontagem.
Ao usar uma unidade ST4030A de demonstração para testar bobinas após a instalação do rotor, a Empresa A verificou que o instrumento era capaz de fazer medições de maneira estável. Depois de descobrir que ele poderia detectar curtos de camada de uma volta com base nos valores de LC e RC, a empresa comprou o instrumento para aumentar a taxa de detecção de defeitos de processo.

Dados de medição de alta confiabilidade

O ST4030A oferece o alto desempenho necessário para resolver os problemas dos clientes em outras áreas também.

Por exemplo, ele oferece alta estabilidade de medição graças à baixa variabilidade nos valores de tensão aplicados. Como os valores medidos obtidos ao testar as mesmas peças variam pouco de instrumento para instrumento, os dados de forma de onda em boas condições que servem como dados de referência podem continuar a ser usados mesmo quando um instrumento é substituído. Além disso, a confiabilidade é garantida, pois a precisão da detecção de tensão é definida sob as condições de garantia de precisão. Além disso, o ST4030A é capaz de realizar testes ainda mais confiáveis, pois pode realizar testes em conformidade com as normas IEC.

Por exemplo, a Empresa B implantou vários instrumentos em sua fábrica como parte de uma série de etapas para aumentar o volume de produção após usar unidades de demonstração para medir bobinas e verificar uma medição estável e sem problemas. A empresa está usando dados de forma de onda em bom estado em testes sem se preocupar com a variabilidade do valor medido de instrumento para instrumento. A medição estável permite testes com padrões de julgamento ainda mais rigorosos usando valores LC e RC, levando a empresa a começar a quantificar as formas de onda de resposta em seus testes. Por fim, os controles baseados em painel de toque do instrumento facilitam o uso do produto por usuários não familiarizados com a operação do instrumento, facilitando um processo de transição suave ao substituir os instrumentos. Os departamentos de fabricação elogiaram a funcionalidade do ST4030A para salvar telas de medição como arquivos BMP. Os departamentos de desenvolvimento elogiaram a função de teste de tensão de ruptura de isolamento (BDV) do instrumento.

Hioki oferece uma variedade de instrumentos de medição relacionados a motores, incluindo medidores de resistência, medidores LCR e testadores de tensão suportável. O feedback positivo dos departamentos de fabricação e desenvolvimento está dando impulso aos esforços para padronizar em determinados fabricantes de instrumentos.

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  Medidor de resistência
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  Medidor de LCR
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  Isolamento Automático/Resistente Testador

Acomodar aumentos de tensões futuras

A eletrificação de VEs e outros meios de transporte está em andamento. A geração de eletricidade a partir de fontes de energia renováveis também está se tornando mais comum do ponto de vista da neutralidade de carbono. A cada ano que passa, as tensões de saída e acionamento usadas por motores e geradores nessas aplicações estão crescendo.
Tensões de acionamento mais altas significam tensões de teste mais altas. Os instrumentos devem acomodar essas mudanças. A Hioki trabalhará para melhorar o desempenho de seus testadores de enrolamento de impulso para que possam acomodar tensões ainda mais altas no futuro. Também adicionaremos novas funcionalidades e melhoraremos as existentes à medida que avaliamos as condições atuais e antecipamos desenvolvimentos futuros.
Hioki oferece uma ampla gama de instrumentos de medição com funcionalidade projetada para atender às demandas dos clientes. Instrumentos de demonstração estão disponíveis, portanto, entre em contato com a Hioki se desejar experimentar a funcionalidade de nossos produtos por si mesmo. Também estamos felizes em fornecer amostras para que clientes em potencial possam realizar testes de medição. E entre em contato com quaisquer problemas de medição que você gostaria de resolver ou instrumentos nos quais você esteja interessado.

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  TESTADOR DE ENROLAMENTO DE IMPULSO ST4030A