Thử nghiệm cách điện cuộn dây động cơ và phóng điện cục bộ cho hệ thống truyền động EV 800V

800Kiến trúc V EV đang tăng cường kiểm tra cách điện

Sự chuyển dịch từ 400 V đến 800 Cấu trúc V EV — được trình diễn bởi Porsche Taycan, Huyndai IONIQ 5 và EV6, Hãy cùng EV6, Audi Q8 e-tron, và hiện đang lan rộng sang ô tô phổ thông - đã biến cách điện cuộn dây động cơ từ việc kiểm tra sản xuất thông thường thành hoạt động kỹ thuật có độ tin cậy quan trọng. Tại 400 V., phóng điện cục bộ (PD) cách điện của cuộn dây là mối lo ngại nhỏ được thể hiện qua nhiều năm hoạt động. Tại 800 Điện áp xe buýt V, với chuyển đổi tần số cao từ bộ biến tần SiC tạo ra các xung điện áp đỉnh 1.600–2.000 V, phóng điện cục bộ có thể làm suy giảm lớp cách điện trong nhiều tháng thay vì nhiều năm.

Bài viết này tập trung vào các phương pháp thử nghiệm PD và cách điện cụ thể liên quan đến động cơ kéo hoạt động trong hệ thống truyền động EV điện áp cao - một chủ đề khác với thử nghiệm sản xuất động cơ nói chung và thường không được hiểu rõ bởi các kỹ sư từng làm việc chủ yếu với 230/400 Máy công nghiệp V.

Xả một phần là gì và tại sao nó lại quan trọng

Phóng điện cục bộ là hiện tượng đánh thủng điện môi cục bộ trong hệ thống cách điện mà không thu hẹp ngay khe hở điện cực - nó dừng lại ở mức phóng điện hoàn toàn. Trong cuộn dây động cơ, PD thường bắt đầu trong các túi khí nhỏ bị mắc kẹt giữa các vòng dây nam châm liền kề, giữa lần lượt cách nhiệt và tẩm vecni, hoặc ở khe lót với giao diện đồng. Mỗi sự kiện PD đều nhỏ (picoculông chuyển điện tích, thời lượng nano giây), nhưng hiệu ứng tích lũy của hàng triệu sự kiện mỗi giây ở tần số chuyển mạch cao làm suy giảm lớp cách điện thông qua xói mòn hóa học và theo dõi bề mặt.

Ngưỡng tới hạn là Điện áp khởi động phóng điện một phần (PDIV) - điện áp tại đó PD xuất hiện lần đầu tiên. Đối với một thiết kế tốt 800 Cuộn dây động cơ kéo V, PDIV (được đo tại các cực của động cơ) phải thoải mái vượt quá mức tăng điện áp biến tần trong trường hợp xấu nhất được thấy khi vận hành. Với bộ biến tần SiC đạt giá trị dV/dt là 20–50 kV/µs và biên độ chuông ở điện áp bus DC 1,5–2×, Một 800 Hệ thống V thường xuyên để cách điện cuộn dây ở mức quá độ 1.600–2.400 V.

Tiêu chuẩn áp dụng và Khung kiểm tra

Các tiêu chuẩn quốc tế cơ bản là:

• IEC 60034-18-41: Thử nghiệm chấp nhận và chấp nhận đối với hệ thống cách điện của động cơ hoạt động bằng bộ chuyển đổi - xác định Loại I (nhựa nhiệt dẻo) và loại II (nhiệt kế) phương pháp đánh giá.
• IEC 60034-18-42: Các thử nghiệm chấp nhận và chấp nhận cấp độ máy đối với máy cấp nguồn bằng bộ chuyển đổi.
• IEC 60270: Mạch đo tiêu chuẩn để đo phóng điện cục bộ (phương pháp tham khảo).
• IEC 62539 / IEEE 930: Hướng dẫn phân tích thống kê dữ liệu độ bền điện áp cách điện.

Mục kiểm tra cốt lõi

1. AC Hipot / Kiểm tra điện môi tiềm năng cao

Thử nghiệm nghiệm thu cơ bản - đặt điện áp cao hơn đáng kể so với điện áp vận hành định mức giữa cuộn dây và khung trong một phút. Theo IEC 60034-1, điện áp thử nghiệm thường là 2 × điện áp định mức + 1,000 V. (AC RMS) hoặc 1.7 × để kiểm tra lại sau khi bảo trì. Đối với một 800 Hệ thống V, điều này dịch sang 2,600 V AC RMS. Phép đo đạt/không đạt - bất kỳ dòng rò nào vượt quá ngưỡng (tiêu biểu 10 mA AC hoặc theo quy định của động cơ OEM) cho biết lỗi cách điện.

Số liệu chính: Dòng rò vs. thời gian; đến lúc tan vỡ (nếu giao thức tăng tốc được sử dụng); đạt/không đạt so với. ngưỡng thiết kế.

2. Đo điện áp khởi động và tắt phóng điện một phần

Thử nghiệm cấp điện cho cuộn dây động cơ bằng điện áp hình sin hoặc đơn cực (mỗi IEC 60034-18-41 Phụ lục A), bắt đầu dưới mức PDIV dự kiến ​​và tăng dần ở mức được kiểm soát. Một tụ điện ghép nối và máy dò PD (được hiệu chuẩn bằng picoculông trên mỗi IEC 60270) giám sát cuộn dây. PDIV được ghi lại là điện áp tại đó điện tích biểu kiến ​​lần đầu tiên vượt quá 10 máy tính (hoặc ngưỡng dành riêng cho ứng dụng). Điện áp tuyệt chủng phóng điện một phần (PDEV) được đo trên đoạn đường đi xuống.

Số liệu chính: PDIV (đỉnh kV); PDEV (đỉnh kV); độ lớn điện tích biểu kiến ​​tại 110% PDIV; sự khác biệt giữa PDIV và PDEV (độ trễ).

3. Kiểm tra xung lặp đi lặp lại (Kiểm tra đột biến)

IEC 60034-18-41 Quy trình loại I sử dụng các xung điện áp đơn cực lặp đi lặp lại với thời gian tăng được kiểm soát (giữa 0.1 µs và 2 µs) để mô phỏng các sự kiện chuyển đổi biến tần. Cuộn dây động cơ phải chịu hàng triệu xung ở mức điện áp đại diện cho mức tăng đột biến trong vận hành trong trường hợp xấu nhất; Hoạt động PD và nhiệt độ cuộn dây được theo dõi xuyên suốt. Kiểm tra độ bền ở nhiệt độ cao (thường cao hơn nhiệt độ cuộn dây định mức 20°C) và điện áp tăng cao (110–130% điện áp tăng đột biến định mức) nén thời gian thử nghiệm bằng cách khai thác Arrhenius và các mô hình tăng tốc theo định luật lũy thừa nghịch đảo.

Số liệu chính: Số xung để thay đổi PDIV là ±10%; xu hướng điện trở cách điện quanh co (nên vẫn ở trên 1 GΩ); phát hiện ngắn lần lượt thông qua so sánh đáp ứng xung.

4. Điện trở cách điện (VÀ) và chỉ số phân cực (PI)

Áp dụng tại 500 V hoặc 1,000 V DC cho 10 phút. IR tại 1 phút và 10 phút được ghi lại; chỉ số phân cực (PI = IR₁₀/IR₁) cho biết tình trạng của vật liệu cách nhiệt. PI bên dưới 1.0 cho thấy ô nhiễm hoặc độ ẩm; dưới 2.0 đảm bảo điều tra thêm. Đối với động cơ sản xuất mới, PI ở trên 4.0 được mong đợi.

5. Lão hóa nhiệt và độ bền độ ẩm

Kiểm tra xác nhận lớp cách điện theo IEC 60034-18-32 cho mẫu dây quấn tiếp xúc với nhiệt kết hợp (155–180°C tùy theo hạng) và độ ẩm (95% RH) đạp xe trong khi đo hoạt động PD đều đặn. Thất bại được định nghĩa là mức tăng cường độ PD vượt quá hệ số 10× so với giá trị ban đầu, hoặc IR giảm xuống dưới 100 MΩ.

Thiết lập băng ghế thử nghiệm để thử nghiệm cách điện cao thế

MỘT 800 Bàn thử nghiệm cách điện động cơ kéo V phải đáp ứng các yêu cầu về an toàn HV (tế bào thử nghiệm được bảo vệ nối đất, truy cập khóa liên động, Biển báo cảnh báo HV theo IEC 61010-1), cùng với các thiết bị điện tử đo PD chính xác miễn nhiễm với EMI băng thông rộng được tạo ra bởi các sự kiện PD đang được đo. Cáp đồng trục có vỏ bọc, Phòng thử nghiệm kín RF, và các bộ khuếch đại băng tần hẹp được điều chỉnh ở dải tần 40–1.000 kHz là tiêu chuẩn. Nếu chương trình EV của bạn yêu cầu kiểm tra chất lượng cách điện cho 400 V hoặc 800 Động cơ kéo chữ V, đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi có thể hỗ trợ toàn bộ IEC 60034-18-41 chương trình kiểm tra kiểu. Liên hệ với chúng tôi để thảo luận về thông số kỹ thuật cách điện và yêu cầu điện áp thử nghiệm của bạn.