Tom Lasek는 최대 13,800V의 전압이 공급되며 최대 20000hp의 산업용 AC 모터를 제어하는 고전력 고체 상태 가변 주파수 드라이브의 주요 제조업체인 ASI Robicon의 현장 엔지니어입니다. Lasek의 업무에는 이러한 고출력 드라이브 시스템의 설치/시운전, 일반적인 예방적 정비 및 문제 해결이 포함됩니다. 그는 거의 매일 Fluke 1550B 절연저항계*를 사용하여 다음과 같은 작업을 수행합니다.
- 회사 시스템의 시운전 및 시동을 위한 절연 저항 테스트 및 문서화
- 고전력 드라이브의 고전압 구성 요소 문제 해결
이 사례 연구는 Lasek이 30년의 경험을 통해 개발한 고전압 부품 및 커패시터 테스트 방법에 대해 자세히 설명합니다.
Lasek은 정기 예방적 정비 절차에서 1550B를 고전압 구성 요소 테스터로 사용하여 결함이 있는 구성 요소가 문제를 일으키기 전에 이를 찾아냅니다. 고장을 사전에 예방하면 ASI Robicon과 고객 모두의 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.
SCR 전압 테스트
Fluke 1550B 절연저항계는 고전력 솔리드 스테이트 전원 공급 장치에서 비선형 장치의 상대적인 품질/약점을 신속하게 파악할 수 있습니다. 실리콘 제어 정류기(SCR) 및 IGBT 고전력 장치. 일반적인 솔리드 스테이트 구성 요소 테스터는 저전압, 저전류 테스트 소스를 활용합니다. 그러나, 부하로 인해 고장이 발생하는 경우에는 불량 장치를 항상 찾아내지는 쉽지 않습니다.
방법
- 정확한 판독을 위해 장치를 모든 연결부에서 분리합니다.
- 1550B에서 고전압을 설정하고 적용한 후 판독값을 기록하십시오.
결과
- 손상된 SCR은 순방향 및 역방향 바이어스(양극에서 음극)로 테스트할 때 큰 차이 판독값을 나타냅니다.
- 새제품인 SCR은 일반적으로 양방향에서 거의 동일한 판독값을 보입니다(약 100MΩ).
- 모든 고출력 SCR에서 5MΩ 미만의 판독값은 손상되었다는 의미이며 폐기해야 합니다.
- SCR이 한 방향으로 50MΩ ~ 200MΩ, 다른 방향으로 10MΩ ~ 50MΩ(4 대 1 차이)을 읽는 경우 부하 상태에서 자가 게이트(Self-gate)가 될 가능성이 높습니다(즉, 원하는 트리거 지점에서 작동 실행되는 대신, 무작위로 게이트가 켜집니다). 이것은 매우 좋지 않은 상황입니다. 이는 전원 공급 장치에 과도한 전류 펄스를 발생시키고 이러한 공급 장치에 의해 작동하는 DC 모터에 정류자 섬광을 일으킬 수 있습니다.
SCR 히팅 테스트
구성 요소가 물리적으로 손상된 경우 히팅 테스트를 위해 구성 요소를 물리적으로 제거해야 할 수 있습니다.
방법
- Fluke 1550B를 장치의 실제 정격 전압으로 설정합니다. 480V VFD(가변 주파수 드라이브)에 사용되는 대부분의 ASI Robicon SCR은 정격 1400V입니다. 또한 중간 전압(2300V 및 4160V) 드라이브에 직렬로 적층된 3000V 장치를 사용합니다.
- 장치가 차가울 때 전방향 및 역방향으로 두 번 판독합니다.
- 부품을 오븐에서 180°F(82°C)로 예열하고 테스트를 반복합니다.
결과
누출이 50% 이상인 경우 장치를 폐기해야 합니다.
SCR에 대한 기존의 테스트에 따르면 완전 단락되지 않은 경우 정상입니다. Lasek은 이 가정이 잘못되었다고 말합니다. ASI Robicon이 SCR 전원 공급 장치를 수리하는 경우, 목표는 수리 부품 비용을 최소화하는 것이 아니라 추가 고장 및 가동 중단 시간을 최소화하는 것입니다.
정격 전압까지 상승했을 때 판독값이 변하며 불안정함을 보이는 모든 장치는 거의 고장에 가깝다고의심해야 하며, 분리 및 교체해야합니다. 판독값이 불안정하면 내부 아크 손상 또는 세미컨덕터의 자동 게이팅/전도가 발생할 수 있습니다.
IGBT 스위칭 장치 테스트
IGBT 스위칭 장치는 가열 테스트도 가능하지만 모두 백 다이오드가 있으므로 한 방향(전방향)으로만 점검할 수 있습니다. 고전력 다이오드도 열 테스트(저온 및 고온 변화에 따른 판독값 비교)할 수 있습니다.
일반적으로 다이오드는 SCR보다 저항이 훨씬 높고 누출이 낮습니다 (일반적으로 200MΩ ~ 700MΩ 판독값이면 정상입니다.)
양방향에서 20MΩ으로 판독된 SCR은 정상이지만 한 방향에서 80MΩ, 다른 방향에서 20MΩ을 판독된 SCR은 고장이 의심됩니다. 새 SCR은 일반적으로 양방향에서 100MΩ ~ 200MΩ으로 판독되고, 양방향으로 동일하게 50% 이내가 정상입니다.
커패시터 테스트
또한 Lasek은 절연저항계로 선택할 수 있는 “전압 기능”을 사용해 고전압 커패시터를 테스트합니다.
방법
여러 개의 동일한 커패시터를 충전하고 충전하는 데 걸리는 시간을 유사 판독값과 비교합니다.
결과
- 커패시터가 매우 빠르게 충전되는 경우 이는 개방 회로임을 뜻할 수 있습니다.
- 측정값이 위 아래로 반복된다면 커패시터가 내부적으로 아크 방전 상태일 수 있습니다.
장치를 제거하고 교체합니다.
*알림: 이 사례 연구의 최초 발표 이후 Fluke 1550B는 Fluke 1550C 절연 테스터로 대체되었습니다.