Kiểm tra lớp cách điện vecni của cuộn dây bằng máy đo LCR

Ngâm tẩm vecni chắc hẳn không phải là một cụm từ quá xa lạ đối với dân kỹ thuật điện. Bạn có thể thấy các cuộn dây đồng được ngâm tẩm vecni ở nhiều nơi như trên mạch PCB và thường thấy nhất là ở các động cơ motor để tạo ra lớp cách điện cho cuộn dây, tránh các lỗi xảy ra do phóng điện, chập điện, có thể gây cháy nổ.

Tuy nhiên, việc ngâm tẩm cũng cần phải có những kỹ thuật riêng để có thể tạo ra lớp phủ đồng đều và an toàn nhất. Trong bài viết ngày hôm nay, Lidinco sẽ giới thiệu cho bạn các sử dụng máy đo LCR để kiểm tra quá trình ngâm tẩm vecni có đạt hiệu quả hay không

Ngâm tẩm Vecni cho cuôn dây là gì?

Sau khi cuộn dây đã được quấn, động cơ sẽ trải qua quá trình xử lý ngâm tẩm vecni. Có hai loại phương pháp xử lý ngâm tẩm vecni: 

- Ngâm tẩm nhỏ giọt (trickle), trong đó cuộn dây được ngâm trong bể chứa vecni (đóng vai trò là vật liệu cách điện)
- Ngâm tẩm chân không (Impregnating), trong đó vecni được bơm vào sau khi cuộn dây được đặt trong môi trường chân không như vacuum

Bằng cách tăng cường chức năng cách điện của bên trong cuộn dây và giấy cách điện đồng thời lấp đầy các khoảng trống bên trong cuộn dây, việc ngâm tẩm vecni giúp tránh ẩm và bụi, đây là những nguyên nhân có thể dẫn đến suy giảm lớp cách điện. 
Trong trường hợp này, bạn có thể giám sát sự khác biệt ở lớp cách điện bằng cách sử dụng máy đo LCR thực hiện phép đo tan-delta (tan δ) ở tần số thấp

Kiểm tra trạng thái ngâm tẩm

Để thực hiện bài test này, ban cần sử dụng thiết bị có khả năng đo được giá trị tiếp tuyến tổn thất điện môi (giá trị tan-delta hoặc  tan-δ) được sử dụng để kiểm tra trạng thái ngâm tẩm vecni của động cơ. 

Tiếp tuyến tổn thất điện môi (tan-delta) đóng vai trò là chỉ báo bằng số về tình trạng của vật liệu cách điện. Khi một điện áp xoay chiều được đặt vào chất cách điện của động cơ (giữa cuộn dây và đất), sẽ xảy ra hiện tượng mất điện môi. Tiếp tuyến tổn thất điện môi thể hiện mức độ tổn thất này. 

Để thực hiện thử nghiêm này, các phép đo bằng cách áp dụng điện áp tương đối cao 50 Hz hoặc 60 Hz. Tổn hao điện môi , hay Tiếp tuyến tổn thất có thể được biểu thị như sau: tan δ = 1/2πfCRp. Trong công thức này, tan δ tăng khi tần số f giảm. Nói cách khác, chênh lệch giữa hai giá trị tan δ được đo ở tần số thấp sẽ lớn hơn giá trị tương ứng thu được khi thực hiện phép đo ở 50 Hz/60 Hz, làm cho nó dễ dàng hơn để phân biệt sự khác biệt trong trạng thái ngâm tẩm. Máy đo LCR có thể đo tan δ ở tần số thấp hơn 50 Hz/60 Hz. 

(Hình dưới đây cho thấy mạch tương đương cho chất cách điện và vectơ khi đặt điện áp xoay chiều)

Phương thức kiểm tra lớp ngâm vecni bằng máy đo LCR

- Mẫu thử nghiệm: trong trường hợp này ta sẽ dùng 4 mẫu stato bị lỗi lớp phủ không đủ điều kiện cách điện, các bộ phận không bị lỗi được chuẩn bị bằng phương pháp ngâm tẩm nhỏ giọt, và các bộ phận bị lỗi (không đủ độ bền chân không) và không bị lỗi được chuẩn bị bằng phương pháp ngâm tẩm chân không.

- Phương pháp đo để xác định lỗi: phương pháp đo tổn thất điện môi, hoặc tiếp tuyến tổn thất (tan δ) được đo giữa cuộn dây và lõi bằng máy đo LCR. Vì phép đo này được thiết lập để đo chất cách điện, một hộp chắn đã được chuẩn bị và các phép đo đã được thực hiện sau khi kết nối hộp chắn với đầu cuối của tấm chắn của máy đo LCR.

- Các tần số thực hiện phép đo: 1 Hz, 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 50 Hz, 60 Hz

Sơ đồ kết nối phép đo

[Hình dưới đây cho thấy một ví dụ về mạch đo lường (U-VWG)]

Dữ liệu đo lường

Dựa vào kết quả đó có thể dễ dàng so sánh được các bộ phận bị lỗi và không bị lỗi ở các tần số đo khác nhau. Sự khác biệt giữa các bộ phận lỗi và không lỗi có thể nhìn thấy rõ ràng ở các mức tần số thấp ở khoảng dưới 20 Hz

Để dễ dàng hình dung hơn, bạn có thể tham khảo hai biểu đồ so sánh dưới đây. Biểu đồ cho thấy đặc tính tan-delta của các mẫu bị lỗi (đường đứt khúc) và mẫu không bị lỗi (đường nét liền)

Trái: ngâm tẩm nhỏ giọt (trickle), Phải: ngâm tẩm chân không (Impregnating) 

Thiết bị sử dụng cho phép kiểm tra lớp phủ cách điện Vecni

Như trong bài viết đã đề cập, các máy đo LCR và máy phân tích trở kháng có khả năng đo lường giá trị tan-delta có thể sử dụng đo lường giá trị này. Máy đo LCR IM3533 của Hioki là một trong những thiết bị có thể phân tích tốt khả năng cách điện của tấm vecni này. Ngoài ra bạn cũng có thể tham khảo thêm các dòng máy đo LCR và máy phân tích trở kháng khác của Lidinco

Ngoài ra, bạn cũng có thể liên hệ trực tiếp đến đội ngũ tư vấn của Lidinco để được hỗ trợ và tư vấn sản phẩm tốt nhất. Chúng tôi sẽ giúp bạn chọn thiết bị phù hợp với nhu cầu đầu tư và ứng dụng của bạn

Tham khảo: Hioki