Tests de haute tension pour transformateurs
Guide des tests de sécurité haute tension CA et CC
INTRODUCTION
Les transformateurs sont des composants essentiels des systèmes électriques, fonctionnant sur le principe de l'inductance. Ils permettent une transformation précise de la tension avec une excellente isolation, grâce à leur conception qui sépare physiquement les enroulements. Bien qu'il s'agisse d'une technologie mature, les transformateurs sont encore largement utilisés en raison de leur fiabilité, de leur efficacité et de leur facilité de fabrication.
Pour garantir la sécurité et la fiabilité à long terme, des tests rigoureux sont nécessaires, notamment pour vérifier l'isolation entre les enroulements. L'un des tests les plus critiques est le test Hi-Pot (haut potentiel), qui vérifie l'intégrité de l'isolation en appliquant une haute tension au transformateur. Cet article se penche sur les méthodologies de test Hi-Pot AC et DC , les normes industrielles et les questions fréquemment posées pour vous aider à comprendre les meilleures pratiques en matière de tests de sécurité des transformateurs.
Transformateur laminé E-Core avec dispositif de démarrage Voltech monté dans l'AT5600 (à gauche)
Transformateur SMPS avec fixation à broches Voltech Kelvin pour transformateurs doubles en ligne montés dans AT5600 (à droite)
Test Hi-Pot – Comment et pourquoi ?
Bien qu'il s'agisse d'une technologie mature, les transformateurs sont encore largement utilisés, en raison de la combinaison unique de trois propriétés :
1) Transformation de tension précise.
2) Aucune pièce active ou solide - facile à fabriquer.
3) Excellente isolation grâce à la séparation physique des enroulements.
Les tests Hi-Pot sont essentiels pour identifier les défauts d'isolation invisibles lors des tests basse tension standard (0-240 V). Ces défauts peuvent être dus à des défauts mécaniques tels que des vides, des fissures dans l'émail du fil de bobinage ou d'autres pannes d'isolation causées pendant la fabrication, le transport ou la manutention.
Les tests Hi-Pot sont effectués pour garantir que les transformateurs peuvent résister aux pics de tension, aux courants d'appel et aux changements environnementaux tels que la température et l'humidité, qui peuvent dégrader l'isolation au fil du temps. Contrairement aux tests basse tension, les tests Hi-Pot soumettent chaque transformateur à des tensions bien supérieures à sa tension de fonctionnement normale, garantissant ainsi la sécurité et les performances à long terme.
Détermination de la tension de test Hi-Pot
Les tests Hi-Pot sont effectués pendant la phase de conception et la phase de production :
Phase de conception : vérifier l'adéquation des matériaux et de la conception avant la production en série.
Phase de production : Assurer la cohérence des processus de fabrication.
Les normes industrielles exigent généralement de tester les transformateurs à deux fois leur tension de fonctionnement, plus 1 000 V supplémentaires pour des raisons de sécurité.
Par exemple, un transformateur conçu pour 240 V serait testé à :
Tension d'essai Hi-Pot = (2 x 240 V) + 1 000 V = 1 480 V
Cette marge garantit que le transformateur peut gérer les pics transitoires et les effets du vieillissement.
Normes industrielles pour les tests Hi-Pot
Historiquement, les tests des transformateurs étaient guidés par des normes distinctes telles que :
IEC 60950 : Sécurité des équipements des technologies de l'information.
IEC 60065 : Sécurité des appareils audio, vidéo et électroniques similaires.
Cependant, ces normes ont été remplacées par la norme IEC 62368 , qui regroupe les protocoles de sécurité pour les équipements audio, vidéo et informatiques. La nouvelle norme met l'accent sur la sécurité de tous les composants, y compris les transformateurs, ce qui rend les tests Hi-Pot encore plus critiques dans la chaîne d'approvisionnement.
Comment se déroule un test Hi-Pot ?
Un test HIPOT est effectué en appliquant un signal haute tension entre un côté HI court-circuité choisi et un côté LO court-circuité du transformateur, comme indiqué dans le schéma ci-dessous.
Procédure de test :
- Appliquer une haute tension : une tension est appliquée entre les côtés haut (HI) et bas (LO) du transformateur.
- Temps de maintien : la tension est maintenue pendant une durée spécifiée (appelée temps DWELL) pour détecter une éventuelle panne d'isolation.
- Mesure du courant : Si le courant mesuré dépasse une limite prédéfinie, le transformateur échoue au test.
Modes de défaillance :
- Contournement : Défaillance soudaine et catastrophique détectée par un circuit de déclenchement matériel, généralement indiquée par une étincelle visible ou un craquement audible.
- Échec de mesure : si le transformateur maintient des conditions stables mais que le courant dépasse la limite, il est classé comme un échec de mesure.
Tests Hi-Pot AC vs DC : quel est le meilleur ?
Le choix entre les tests AC Hi-Pot et DC Hi-Pot dépend des normes industrielles et des exigences spécifiques du client.
HPAC (test de haute tension AC) :
- Plage de tension : 0-5 KV AC, 50-1000 Hz.
- Avantages : temps de montée en charge plus rapide et décroissance de charge plus rapide.
- Inconvénients : La mesure du courant inclut les effets capacitifs.
HPDC (test DC Hi-Pot) :
- Plage de tension : 0-7 KV DC.
- Avantages : Fournit une indication claire du flux de courant résistif, éliminant ainsi les effets du courant alternatif.
- Inconvénients : Temps de montée en puissance plus long en raison de la capacité du transformateur.
Les tests HPAC et HPDC sur le Voltech AT5600 déchargent automatiquement les charges résiduelles, garantissant ainsi la sécurité.
Meilleures pratiques pour les tests AT5600 HIPOT
Pour optimiser les tests Hi-Pot avec le Voltech AT5600 , tenez compte des bonnes pratiques suivantes :
Temps de montée en puissance
La vitesse à laquelle la tension d'essai élevée est appliquée doit être prise en compte afin que le maximum soit atteint sous contrôle stable.
Cela est particulièrement vrai pour les pièces de test plus grandes (par exemple les transformateurs toroïdaux ou les laminés à noyau E), où un temps de montée en puissance de 0,5 à 2,0 secondes peut être nécessaire en fonction de la taille et de la capacité du transformateur.
Évitez les nœuds flottants
Pour une meilleure pratique, toutes les bornes du composant doivent être sélectionnées comme HAUT ou BAS pour éviter que les enroulements ne flottent.
Les terminaux ou nœuds non connectés auront tendance à flotter à un potentiel incontrôlé, quelque part entre la tension basse de 0 V et la tension haute sous tension.
Ceci n'est pas souhaitable du point de vue de la mesure car cet enroulement incontrôlé peut affecter la stabilité de la mesure de courant déjà très faible effectuée entre les bornes choisies.
Cela n'est pas non plus souhaitable du point de vue de la sécurité des tests et de la protection de l'unité, car les enroulements flottants peuvent rester chargés une fois le test terminé. Là encore, cela est particulièrement vrai pour les transformateurs physiquement plus grands.
Cette charge pourrait alors éventuellement affecter les tests ultérieurs à basse tension sur ces enroulements flottants ou, au pire, provoquer une décharge accidentelle dans le testeur AT lorsqu'il tente de connecter l'enroulement pour un test ultérieur.
Générateur HIPOT AT5600 et la norme IEC
L'AT5600 est conçu pour répondre aux exigences de test des transformateurs des normes IEC 62368-1 et IEC 61010-1 et des équivalents UL.
Ces normes n'exigent pas de puissance pour les tests de haute tension de production des transformateurs, mais spécifient uniquement la tension d'essai et la durée de l'essai (également appelée « temps de maintien »).
Les normes CEI permettent de réduire la durée du test à 1 à 2 secondes si la tension de test est augmentée de 20 % au-dessus des exigences.
Cela donne évidemment une amélioration considérable du rendement des tests pour les fabricants, à condition que chacune des conceptions spécifiques puisse supporter les 20 % de tension de test supplémentaires.
Cela nécessiterait évidemment une vérification par des tests préalables par lots pour confirmer l'adéquation, avant la mise en œuvre complète.
La norme CEI contient des graphiques de déclassement qui expliquent plus en détail la réduction autorisée du temps de test, par rapport à l'augmentation correspondante de la tension de test nécessaire.
Le générateur HIPOT AT5600 a une puissance nominale de 250 VA .
Même avec une capacité d'enroulement aussi élevée que 10 nF, le courant requis à 5 kV 60 Hz n'est que de 19,1 mA, ce qui correspond à une exigence VA de seulement 96 VA, de sorte que le 250 VA dispose de suffisamment de capacité excédentaire pour générer les tensions requises même pour les plus gros transformateurs.
Dépannage des problèmes de test Hi-Pot – FAQ
Q1) J'ai testé la même pièce avec deux AT5600, les deux unités lisent différemment pour le HPAC/HPDC
Unité 1 - 3,2 uA
Unité 2 - 10,0 uA
Les AT5600 ne lisent pas le même petit courant, que dois-je faire ?
Répondre:
Comme pour toute mesure électrique, lorsque le signal tend vers zéro, l’erreur possible dans la lecture augmente.
Les mesures HI-pot, de par leur nature même, mesurent de très faibles courants.
Un transformateur idéal donnerait une lecture de courant HIPOT de zéro.
Il s’agit d’une idée fausse courante de considérer ces mesures comme une lecture DCR plus typique de 2 ohms, où l’on s’attend à une stabilité et une répétabilité.
Cependant, étant donné que le courant est très faible, vous devez vous attendre à ce que de très petites lectures soient sensibles au bruit de fond inhérent à l'appareil.
Cela pourrait vous donner une gamme de lectures pour différents équipements de test, mais cela devrait toujours être bien en dessous des exigences requises ou de vos limites spécifiées.
Une mauvaise isolation (par exemple, un court-circuit, un émail faible entre les enroulements, etc.) vous donnerait des lectures de courant excessives supérieures à vos limites ou même un flash dur / un déclenchement à 3400 pour les véritables pièces défectueuses.
Certains fabricants d'équipements de test choisissent de renvoyer des résultats inférieurs à un nombre défini (par exemple 20 uA) sous la forme d'un « 0,00 » dur, mais nous avons choisi de toujours signaler un nombre comme preuve de mesure, même si des résultats aussi petits peuvent être soumis à une tolérance d'erreur importante (par exemple +/- 100 %).
Il est donc normal d'obtenir des HPAC/HPDC légèrement différents sur différentes unités AT dans les cas où la pièce testée est un bon isolateur et la mesure du courant est intrinsèquement très faible.
Q2) Mon AT5600 donne 3400 codes d'erreur même si je réduis la tension HIPOT demandée.
Quelles sont les étapes de dépannage pour résoudre ce problème ?
Répondre:
Il y a des choses qui pourraient être à l'origine du TRIP 3400 sur l'AT5600.
1, Plaque de fixation utilisée - le luminaire lui-même pourrait être contaminé ou ne pas avoir suffisamment d'espace pour la distance de tension requise. (une bonne règle empirique est d'au moins 1 mm minimum par distance de 1000 V)
2, Une véritable mauvaise pièce.
3, Grande capacité naturelle de la pièce (pour les transformateurs plus gros - dans ces cas, augmentez le temps de RAMP UP).
Le mécanisme de déclenchement de l'AT5600 pendant le test HIPOT s'enclenche lorsqu'un court-circuit ou un courant excessif a été mesuré.
Si le voyage se déroule en plusieurs parties que vous suspectez d'être en réalité « bonnes », vous devez alors vérifier l'appareil utilisé.
Vous pouvez tester rapidement le luminaire et l'unité grâce aux deux tests suivants.
1, Exécution du programme (idéalement 4 à 5 fois) et directement depuis l'éditeur AT, avec le montage installé mais AUCUN UUT installé.
Vous vous attendez à obtenir un échec aux tests de mesure (par exemple, R, LS, RLS, Z, MAGI, etc.) car aucune pièce n'est présente. Cependant, les tests HPAC ou HPDC que vous avez programmés devraient réussir
Si les tests HPAC/HPDC échouent sans UUT installé, alors le dispositif n'isole pas correctement les nœuds.
Examinez le luminaire pour
A, signes de contamination sur la surface supérieure.
B, la séparation du câblage à l'intérieur du luminaire - les fils ne doivent pas se croiser, car cela peut entraîner une « diaphonie »
2. Exécutez le programme sur l'unité SANS luminaire et SANS UTT connecté.
Comme ci-dessus, cela testera l'intégrité du hipot de l'unité
Vous vous attendez à un échec aux tests de mesure (par exemple, R, LS, RLS, Z, MAGI, etc.) car aucune pièce n'est présente.
Cependant, les tests HPAC ou HPDC que vous avez programmés devraient réussir
Si vous avez une panne HPAC ou HPDC sans appareil connecté, veuillez nous contacter.
Q3) Mon écran AT5600 clignote soudainement pendant le test HIPOT, mon appareil est-il défectueux ?
Répondre:
Tout test à haute tension (en particulier avec des signaux plus importants, jusqu'à 3 à 5 kV) peut entraîner des émissions EMI dans l'air.
En raison de la proximité relative de votre UUT avec l’écran de l’AT5600, le grand écran de l’AT5600 pourrait capter cette énergie.
Cela peut provoquer un scintillement de l'écran pendant ces tests, mais il s'agit uniquement d'un effet visuel et n'a aucun effet sur le fonctionnement numérique de l'appareil.
Tant que le test est toujours contrôlé, maintenu et que l'AT5600 est en mesure de terminer le test, il s'agit d'un comportement attendu et ne doit pas être source d'inquiétude.
Voltech AT5600 : Tests avancés de haute tension pour une sécurité fiable des transformateurs
Le Voltech AT5600 est un testeur de transformateur avancé conçu pour répondre aux normes de l'industrie pour les transformateurs Hi-Pot. Tests. Avec une capacité de puissance élevée de 250 VA, il peut gérer même les transformateurs les plus exigeants avec des capacités allant jusqu'à 10 nF. L'AT5600 prend en charge les tests Hi-Pot AC et DC avec des fonctionnalités intelligentes telles que des résistances de purge automatisées pour la sécurité et un débit de test rapide.
En utilisant l' AT5600 , les fabricants peuvent garantir la conformité aux normes CEI, réduire les temps de test et obtenir des résultats cohérents et fiables, ce qui en fait la solution idéale pour les tests de sécurité des transformateurs.