Elektrik motorları, trafolar ve bobinler dışarıdan oldukça sağlam görünseler bile sargılar içerisinde zamanla veya üretim sırasında meydana gelen küçük izolasyon problemleri ilerleyen dönemlerde ciddi arızalara dönüşebilir.

Özellikle yan yana bulunan iki sarım arasında oluşan küçük bir izolasyon zayıflığı, standart direnç veya izolasyon ölçümünde her zaman kolaylıkla tespit edilemeyebilir.

Motor çalışmaya başladığında ise anahtarlama darbeleri, yüksek dv/dt, sıcaklık ve mekanik titreşim gibi etkiler zayıflamış izolasyonu daha fazla zorlayabilir.

Bu tür problemlerin tespit edilmesinde kullanılan yöntemlerden biri impulse sargı testi, diğer adıyla surge testidir.

Impulse Sargı Testi Nedir?

Impulse sargı testi, bir bobin veya motor sargısına çok kısa süreli yüksek gerilim darbesi uygulanarak sargının elektriksel davranışının analiz edildiği test yöntemidir.

Test cihazı sargıya enerji darbesi uygular.

Sargının:

  • endüktansı,
  • kapasitansı,
  • direnci,
  • izolasyon yapısı

bu darbeye karşı karakteristik bir salınım dalga formu oluşturur.

Sağlıklı ve benzer yapıdaki sargıların oluşturduğu dalga formları birbirine yakın olur.

Sargıda kısa devre olmuş tur, izolasyon bozukluğu veya farklı bir üretim problemi bulunuyorsa dalga formunda değişiklik meydana gelebilir.

Bu değişiklik analiz edilerek olası sargı kusurları belirlenmeye çalışılır.

Surge Testi ile Impulse Testi Aynı Şey midir?

Motor ve bobin testlerinde surge test ve impulse winding test ifadeleri çoğu zaman aynı veya çok benzer test yöntemlerini tanımlamak için kullanılır.

Her iki yöntemde de temel amaç sargıya kısa süreli elektriksel darbe uygulamak ve oluşan rezonans davranışını incelemektir.

Bu nedenle teknik dokümanlarda:

  • surge tester,
  • impulse winding tester,
  • impulse coil tester

gibi farklı isimlerle karşılaşmak mümkündür.

Sarımlar Arası Kısa Devre Nedir?

Bir motor veya bobinde çok sayıda iletken tur birbirine yakın şekilde sarılır.

Her iletken turunun üzerinde ince bir izolasyon tabakası bulunur.

Bu izolasyon zarar gördüğünde birbirine yakın iki tur elektriksel temas oluşturabilir.

Bu duruma turn-to-turn short circuit, yani sarımlar arası kısa devre denir.

Başlangıç aşamasında yalnızca birkaç tur etkilenebilir.

Bu nedenle motor tamamen arızalanmayabilir ve çalışmaya devam edebilir.

Ancak kısa devre olan bölgede:

  • lokal akım artışı,
  • sıcaklık yükselmesi,
  • izolasyon bozulmasının hızlanması

meydana gelebilir.

Sonuçta arıza giderek büyüyebilir.

Sarımlar Arası Arıza Neden Oluşur?

Sargı izolasyonunun bozulmasına birçok faktör neden olabilir.

Başlıca nedenler şunlardır:

  • yüksek çalışma sıcaklığı,
  • aşırı akım,
  • mekanik titreşim,
  • nem,
  • kimyasal kirlenme,
  • yanlış sarım işlemi,
  • üretim sırasında izolasyon hasarı,
  • yüksek gerilim darbeleri,
  • inverter kaynaklı hızlı anahtarlama gerilimleri,
  • uzun süreli yaşlanma.

Özellikle inverter ile çalışan motorlarda hızlı gerilim değişimleri sargı izolasyonu üzerinde ek elektriksel zorlanma oluşturabilir.

Neden Sadece Direnç Ölçümü Yeterli Olmayabilir?

Bir motorun üç faz sargı direnci multimetre veya mikro ohmmetre ile ölçülebilir.

Örneğin:

U-V = 1,25 Ω
V-W = 1,26 Ω
W-U = 1,25 Ω

şeklinde birbirine yakın değerler görülebilir.

Bu sonuçlar sargının genel DC direnci açısından dengeli olduğunu gösterebilir.

Ancak yalnızca birkaç turun kısa devre olması toplam sargı direncinde çok küçük değişikliğe neden olabilir.

Bu değişiklik standart direnç ölçümünde fark edilemeyecek kadar küçük olabilir.

Impulse testi ise sargının endüktif ve rezonans karakteristiğini değerlendirdiği için bazı sarımlar arası kusurların tespitinde daha hassas olabilir.

İzolasyon Testi ile Impulse Testi Arasındaki Fark Nedir?

Bu iki test birbirini tamamlayan ancak farklı problemleri değerlendiren yöntemlerdir.

İzolasyon Direnci Testi

Sargı ile gövde veya farklı elektriksel noktalar arasındaki izolasyon direncini ölçer.

Genellikle MΩ veya GΩ seviyesinde sonuç verir.

Impulse Sargı Testi

Sargının kendi içerisindeki sarımlar arası davranışını ve yüksek frekanslı rezonans karakteristiğini değerlendirir.

Özellikle turn-to-turn izolasyon problemlerinin belirlenmesinde kullanılır.

Bir motor gövdeye karşı yüksek izolasyon direncine sahip olsa bile kendi sarımları arasında problem bulunabilir.

Bu nedenle iki test aynı problemi ölçmez.

Impulse Test Cihazı Nasıl Çalışır?

Impulse test cihazının içerisinde enerji depolayan bir devre bulunur.

Bu enerji kısa süreli yüksek gerilim darbesi şeklinde test edilen sargıya uygulanır.

Sargının endüktansı ve parazitik kapasiteleri birlikte bir rezonans devresi oluşturur.

Sonuç olarak zaman içerisinde azalan salınımlı bir dalga formu meydana gelir.

Test cihazı bu dalga formunu kaydeder.

Daha sonra;

  • referans sargı,
  • diğer faz,
  • önceden kaydedilmiş iyi ürün

ile karşılaştırma yapılabilir.

Dalga şekilleri arasındaki farklar olası problemi gösterebilir.

Dalga Formu Neden Değişir?

Bobinin endüktansı yaklaşık olarak sarım sayısı ve manyetik yapı ile ilişkilidir.

Sarımlar arasında kısa devre oluştuğunda aktif sarım sayısı ve sargının elektriksel karakteristiği değişebilir.

Bu durum rezonans frekansını ve dalga şeklinin sönümlenmesini etkileyebilir.

Sonuç olarak sağlıklı sargı ile problemli sargı arasında:

  • frekans kayması,
  • genlik farkı,
  • sönümleme değişimi,
  • faz farkı

oluşabilir.

Impulse test cihazı bu farklılıkları analiz eder.

Fazlar Arası Karşılaştırma Nasıl Yapılır?

Üç fazlı motorlarda en pratik yöntemlerden biri fazların birbirleriyle karşılaştırılmasıdır.

Örneğin motorun:

U,
V,
W

sargılarına aynı test gerilimi uygulanabilir.

Sağlıklı ve simetrik bir motorda üç fazdan elde edilen dalga şekillerinin birbirine oldukça yakın olması beklenir.

Bir fazın dalga formu diğerlerinden belirgin şekilde farklıysa ilgili sargı daha ayrıntılı incelenebilir.

Bu yöntem özellikle aynı yapıya sahip üç fazlı motorlarda oldukça kullanışlıdır.

Referans Ürün ile Karşılaştırma

Seri üretimde kullanılan başka bir yöntem golden sample, yani referans sağlam ürün yaklaşımıdır.

Üretimi doğrulanmış sağlıklı bir bobinin impulse dalga formu sisteme kaydedilir.

Üretim hattından çıkan yeni ürünler bu referans ile otomatik olarak karşılaştırılır.

Böylece;

  • eksik sarım,
  • yanlış sarım,
  • izolasyon kusuru,
  • bobin yapısındaki farklılık

gibi üretim problemleri hızlı şekilde tespit edilebilir.

Bu yaklaşım özellikle seri üretim kalite kontrolünde avantaj sağlar.

Area Comparison Nedir?

Impulse test cihazlarında sık kullanılan analiz yöntemlerinden biri area comparison, yani alan karşılaştırmasıdır.

Referans dalga formu ile test edilen ürünün dalga formunun belirli zaman aralığındaki alanları karşılaştırılır.

İki eğri arasında önemli farklılık bulunuyorsa cihaz test sonucunu hatalı olarak değerlendirebilir.

Bu yöntem operatörün her dalga formunu manuel olarak yorumlaması ihtiyacını azaltabilir.

Differential Area Comparison Nedir?

Differential area comparison yönteminde referans ve ölçülen dalga formları arasındaki fark daha ayrıntılı biçimde analiz edilir.

İki sinyal arasındaki fark eğrisi veya fark alanı hesaplanarak küçük değişikliklerin daha kolay fark edilmesi amaçlanır.

Özellikle seri üretimde küçük sargı farklılıklarının otomatik olarak değerlendirilmesinde kullanılabilir.

Corona Nedir?

Yüksek elektrik alan bulunan sistemlerde izolasyon çevresindeki havanın kısmi iyonlaşması sonucu corona discharge meydana gelebilir.

Corona her zaman doğrudan tam izolasyon delinmesi anlamına gelmez.

Ancak uzun süre devam etmesi izolasyonu zaman içerisinde zayıflatabilir.

Özellikle:

  • yüksek gerilimli bobinler,
  • trafolar,
  • motor sargıları,
  • yüksek izolasyon gereksinimli komponentler

için corona davranışının incelenmesi önemli olabilir.

Bazı gelişmiş impulse test sistemlerinde corona tespitine yönelik analiz fonksiyonları bulunabilir.

Motor Üretiminde Impulse Testi

Elektrik motoru üretim hatlarında sargı işlemi tamamlandıktan sonra farklı kalite testleri uygulanabilir.

Bunlar arasında:

yer alabilir.

Impulse testi özellikle sargıların birbirleriyle aynı elektriksel yapıya sahip olup olmadığının doğrulanmasında kullanışlıdır.

Üretim hattında otomatik test sistemi kullanılarak her motor belirlenmiş limitlere göre kontrol edilebilir.

Trafo ve Bobin Üretiminde Kullanımı

Impulse sargı testi yalnızca motorlarda kullanılmaz.

Aynı prensip:

gibi birçok sarımlı komponent için kullanılabilir.

Özellikle seri üretimde aynı ürünlerin dalga formlarının karşılaştırılması üretim tutarlılığını değerlendirmek açısından önemlidir.

Elektrikli Araç Motorlarında Impulse Testi

Elektrikli araçlarda kullanılan motorlar yüksek güç yoğunluğuna ve gelişmiş inverter sistemlerine sahiptir.

Motor sargıları hızlı anahtarlama gerilimlerine maruz kalabilir.

SiC ve benzeri hızlı anahtarlama teknolojilerinin kullanıldığı inverterlerde gerilim yükselme süreleri oldukça kısa olabilir.

Bu nedenle motor izolasyon sistemi önemli bir tasarım parametresidir.

Impulse testleri;

gibi sistemlerin üretim ve doğrulama süreçlerinde kullanılabilir.

Test Gerilimi Nasıl Seçilir?

Impulse testinde uygulanacak gerilim rastgele belirlenmemelidir.

Test seviyesi;

  • ürünün nominal çalışma gerilimine,
  • izolasyon yapısına,
  • üretici test prosedürüne,
  • ilgili standarda

göre belirlenmelidir.

Gereğinden düşük test gerilimi bazı kusurların ortaya çıkmasını engelleyebilir.

Gereğinden yüksek gerilim ise test edilen izolasyonu gereksiz şekilde zorlayabilir.

Bu nedenle test prosedürü ürün tasarımı ve ilgili teknik gereksinimlere göre oluşturulmalıdır.

Hipot Testi ile Impulse Testi Arasındaki Fark

Hipot testi ve impulse testi yüksek gerilim kullanabildiği için sık karıştırılır.

Ancak temel amaçları farklıdır.

Hipot Testi

İki elektriksel bölüm arasındaki izolasyonun belirli bir gerilime dayanıp dayanmadığını kontrol eder.

Impulse Sargı Testi

Sargının rezonans dalga şeklini analiz ederek özellikle sarımlar arası farklılıkların tespit edilmesine odaklanır.

Bu nedenle motor üretiminde iki test birbirinin yerine geçmek yerine farklı kalite kriterlerini kontrol etmek amacıyla birlikte kullanılabilir.

Impulse Test Cihazı Seçerken Nelere Dikkat Edilmeli?

Maksimum Test Gerilimi

Test edilecek motor veya bobinin gerektirdiği impulse gerilimini desteklemelidir.

Minimum Endüktans

Çok düşük endüktanslı bobinler test edilecekse cihazın bu seviyelerde ölçüm yapabilmesi önemlidir.

Dalga Formu Karşılaştırması

Referans ve test dalga şekillerinin otomatik karşılaştırılabilmesi seri üretimde büyük avantaj sağlar.

Area Comparison

Alan karşılaştırma fonksiyonu otomatik PASS/FAIL değerlendirmelerinde kullanılabilir.

Corona Analizi

Yüksek gerilimli bobin uygulamalarında corona tespit desteği önemli olabilir.

Hafıza

Farklı ürünlere ait test parametrelerinin ve referans dalga şekillerinin saklanması üretim kullanımını kolaylaştırır.

Haberleşme Arayüzleri

RS-232, Ethernet veya benzeri bağlantılar test cihazının otomasyon sistemlerine entegrasyonunu kolaylaştırabilir.

Üretim Hattında Otomatik PASS/FAIL Testi

Impulse testinin önemli avantajlarından biri otomasyona uygun olmasıdır.

Referans değerler tanımlandıktan sonra cihaz:

  1. test gerilimini uygular,
  2. dalga formunu kaydeder,
  3. referans dalga formuyla karşılaştırır,
  4. belirlenen toleransı kontrol eder,
  5. PASS veya FAIL sonucu oluşturur.

Bu yöntem operatör yorumuna olan bağımlılığı azaltabilir ve üretim kalitesinin daha tutarlı takip edilmesine yardımcı olabilir.

Unitek Elektrik Impulse Sargı Test Çözümleri

Unitek Elektrik ürün portföyünde motor, bobin ve diğer sarımlı komponentlerin test edilmesine yönelik impulse winding test çözümleri bulunmaktadır.

Bu cihazlar farklı uygulamalarda;

  • programlanabilir impulse gerilimi,
  • dalga formu karşılaştırması,
  • alan karşılaştırması,
  • diferansiyel alan analizi,
  • kayıt ve otomasyon özellikleri

ile kullanılabilir.

Doğru cihaz seçilirken maksimum test gerilimi kadar test edilen sargının minimum endüktansı ve üretim hattındaki otomasyon gereksinimleri de değerlendirilmelidir.

Sonuç

Impulse sargı testi, motor ve bobinlerde özellikle sarımlar arasında gelişen veya üretim sırasında oluşan izolasyon problemlerinin değerlendirilmesinde kullanılan önemli bir test yöntemidir.

Standart DC direnç veya izolasyon direnci ölçümlerinde fark edilmesi zor olabilen bazı sarımlar arası problemler, sargının impulse darbesine verdiği rezonans cevabı analiz edilerek belirlenebilir.

Motor, trafo ve bobin üretiminde referans dalga formu ile otomatik karşılaştırma yapılabilmesi sayesinde impulse test cihazları hem Ar-Ge hem de seri üretim kalite kontrol süreçlerinde önemli avantaj sağlar.

Özellikle yüksek performanslı motorlar, inverter kontrollü sistemler ve elektrikli araç uygulamalarında sargı izolasyonunun güvenilirliği arttıkça impulse testinin önemi de artmaktadır.