CORONA-i XT-280
※ XT-280は生産を終了しました。XT-281が後継機となります。
・間欠サイン波印加方式
・1000回/秒で高電圧を印加
・印加周波数80kHz、最大5kV0p、100μH以上可能
・300V、50A(1500VA)のパルスを印加可能
・モータ巻線。ソレノイドに最適
・間欠サイン波印加方式
目次
1.概要
2.付属品
3.基本動作説明
4.仕様
5.各部の名称
6.使用法
7.設定値の説明
8.測定装置セッティングの注意
1.概要
高周波トランスでは層間に大きな電圧が発生しますので、層間絶縁や端末処理には特に注意が必要です。火花放電が起こる状態ではトランスは使用不能になるため判定し易いのですが、コロナ放電はトランスの動作にはほとんど異常が認められないので見逃しがちです。
高周波電極の周囲の電界が高い場合、気体がイオン化しコロナ放電が始まります。コロナ放電は連続パルスの印加により成長します。コロナ放電に伴って一般にオゾンが発生しますが、オゾンは酸化力が強いため絶縁素材の劣化を招くことが多く、長期的には火花放電による故障につながる心配があります。
本方式はサイリスタ方式と異なり、IGBTをOFFしてから高電圧を印加するのでスイッチング素子の影響を受けることなくコロナ放電を検出できます。
2.付属品
本システムには本体の他に、以下のものが付属しています。
プローブボックス 1台
電源ケーブル 3芯VCTケーブル 1本
2P-3P変換アダプター 1個
グラウンド接続用ケーブル 1本
EXT I/Oケーブル D-sub 15Pコネクタ付き 1本
BNCケーブル Corona/Flashover検出用 2本
DC接続用ケーブル (赤・黒) 1本
高圧接続用ケーブル 高圧クリップ(赤)付き 1本
リターン接続用ケーブル クリップ(黒)付き 1本
XT-280取扱説明書 1部
直流電源EX-375U2取扱説明書 1部
3.基本動作説明
3-1. 原理
図1 基本回路
図2 各部の電圧と電流
SWがONすると、Cに充電電流icが流れ、ecはEBまで充電されます。同時にLにはEBが加わりますので、Lに流れる電流ilは徐々に増加します。この時SWに流れる電流isはic+ilです。
SWをONしている間(t0~t1)にLに流れた電流によってLには磁気エネルギーが蓄積されています。t1でSWをOFFすると、isは0になり、Lに蓄積している磁気エネルギーはil=-icとなってCに流れ込みCを高い電圧ecまで充電します。電圧ecの大きさはilによって決まります。ilはEBとt0~t1の時間によってコントロールすることができます。
総ての磁気エネルギーが電流となってCを充電した時、ecは最高電圧となって、電気エネルギーとしてCに蓄積されますが、次にCの電気エネルギーはLに逆流して、又磁気エネルギーに変換されます。此の時の振動周期はLとCの共振周波数です。
SWをONしてLに加える電圧EBに対して10~100倍の共振電圧ecを発生することができます。
此の原理による最大の特徴は、SWをOFFしてから始めて高圧が発生することです。
従って最初の高電圧波形から切替ノイズに妨害されずコロナ放電の分析ができます。
LCの自由振動は減衰する正弦波振動です。コロナ放電によってエネルギーを消費すると、振動波形に歪みが発生するので検出することができます。
SWをOFFした直後に、SWには高い電圧ecが加わります。従ってスイッチング素子には高い耐圧が必要です。XT-280は1500V耐圧のIGBTを5ヶ直列接続していますので、余裕をもって±5000Vのecを発生することができます。
コロナ放電が起こると、前記正弦波振動波形に放電電流波形が加わりますので、それを分離して表示します。
3-2. 放電の検出
火花放電(フラッシュオーバー)は、光と音を伴いエネルギーを消費するので、トランスは明らかに動作不良となります。
しかしコロナ放電は、空気のイオン化によって発生するもので、微弱パルスであるためトランスの動作には異常が無く検出も容易ではありません。しかしコロナ放電に伴って発生するオゾンは酸化力が強いので長期的に絶縁の劣化を招き火花放電を起こす危険を含んでおりますので対策しておく事が望まれます。
本装置は励起パルス毎にコロナ放電・火花放電の有無を調べ、放電を検出するとカウントとして表示されます。
コロナ放電   0~127カウントを表示
火花放電    0~127カウントを表示
仕様

 

開放出力周波数 68.5kHz (被測定物によって変化)
開放出力電圧 0.5kV0-p ~ 5.5kV0-p
駆動パルス幅 50μs
パルス電流 最大40A peak
駆動用DC電圧 0 V ~ 500 V
火花放電計測 火花放電回数をカウントして表示 0~127
コロナ放電計測 コロナ放電回数をカウントして表示 0~127
波形モニタ端子 高電圧波形、火花放電波形、コロナ放電波形、ピーク電流、同期信号
良否判定 設定電圧で設定時間内に火花・コロナ放電が設定回数を超えたら不良と判定
高電圧パルス間隔 1000パルス/秒で連続印加
外形寸法 430(W) × 470(D) × 180(H) mm(本体)
430(W) × 470(D) × 180(H) mm(プローブボックス)
質量 15 kg(本体)
12 kg(プローブボックス)
消費電力 500VA
使用環境条件 湿度30%~80%、温度15℃~35℃の範囲で使用されることをお奨めいたします。
保存環境条件 湿度10%~80%、温度-20℃~60℃の範囲で保存されることをお願いいたします。
バックアップ電池 6ヶ月以上放置すると測定条件の設定値が消える場合があります。その時は使用開始前に24時間>電源をONにして充電してから測定条件を設定してください。
電源電圧変動 定格電圧±10%
5.各部の名称
5-1. フロントパネル

1 直流電源 設定された電圧をプローブボックスへ出力します。
2 電圧計 現在プローブボックスへ出力している電圧を表示します。
3 電流計 現在プローブボックスへ出力している電流を表示します。
4 定電圧ランプ 定電圧(Constant Voltage)モードで動作していることを示します。(橙色)
5 定電流ランプ 定電流(Constant Current)モードで動作していることを示します。(橙色)
6 VOLTAGEつまみ 未使用
7 CURRENTつまみ 未使用
8 PRESETボタン 押している間、設定された電圧・電流を表示します。
9 OVPプリセットスイッチ OVP(Over Voltage Protector)の設定値を電圧計に表示します。
10 OVP設定トリマ OVPが動作する電圧を設定します。何らかの原因で出力電圧がOVPを超えるとスイッチングを停止します。
11 OVP表示ランプ OVPが動作したときに点灯します。(赤色)
12 OCPプリセットスイッチ OCP(Over Current Protector)の設定値を電流計に表示します。
13 OCP設定トリマ OCPが動作する電流を設定します。何らかの原因で出力電流がOCPを超えるとスイッチングを停止します。
14 OCP表示ランプ OCPが動作したときに点灯します。(赤色)
15 OUTPUTボタン 未使用
16 出力表示ランプ 出力ONのときに点灯します。(緑色)
17 電源スイッチ XT-280に内蔵の直流電源の電源スイッチです。
18 Activeランプ 直流電圧出力中に点灯します。
19 Buzzer Adj. ブザーの音量を調節します。
20 電源スイッチ XT-280本体の電源スイッチです。
21 FL表示管 各種情報を表示します。
22 判定ランプ 各項目の良否を緑/赤で表示します。
23 スタートボタン 測定を開始します。
24 ストップボタン 測定を停止します。
25 電圧調整つまみ 直流電源への供給電圧を変更します。
26 総合判定ランプ トランスの良否を緑/赤で表示します。
27 ブザー 測定中鳴り続けます。Buzzer Adj. で音量を調節します。
28 キーボード 設定値を入力します。
5-2. リアパネル

1 High Voltage HV端子のモニタ出力。実際の電圧の約2000分の1の電圧が出力されます。
2 Corona コロナ放電検出の位置を示します。
3 Peak Current IGBT電流のモニタ出力
4 Flashover 火花放電検出のモニタ出力
5 Sync.out モニタ同期出力 (この信号の立下りで同期して下さい)
6 Corona in BNCケーブルを使ってプローブボックスのCorona in端子に接続します。
7 HV in BNCケーブルを使ってプローブボックスのHV in端子に接続します。
8 EXT I/O EXT I/Oケーブルを使ってプローブボックスのEXT I/O端子に接続します。
9 F.GND フレームグラウンド
10 Remote リモート端子
11 RS-232C PCのシリアルポートに接続してデータの集計を取る
12 Fuse 250V 5A
13 AC INPUT 100V±10V
14 EXT CONTROL 外部コントロールコネクタ
15 SW1~8 DIPスイッチ
16 DC OUTPUT 直流出力端子
付属のDC接続用ケーブルを使ってプローブボックスのDC in端子に接続します
5-3. プローブボックス フロントパネル

1 HVランプ HV端子に高電圧が出力中に点灯します(青色LED)
2 HV 付属の高圧接続用ケーブルを使って被測定コイルの高電圧側へ接続します。
3 Return 付属のリターンケーブルを使って被測定コイルの低電圧側へ接続します。
Return端子はGNDではありません。内部でコロナ放電検出回路に接続されています。他の回路に接続しないで下さい。
5-4. プローブボックス リアパネル

1 Corona in BNCケーブルを使ってXT-280本体のCorona in端子に接続します
2 HV in BNCケーブルを使ってXT-280本体のHV in端子に接続します
3 EXT I/O EXT I/Oケーブルを使ってXT-280本体のEXT I/O端子に接続します
4 F.GND グラウンド接続用ケーブルを使ってXT-280本体のF.GND端子に接続します
5 DC in DC接続用ケーブルを使ってXT-280本体のDC in端子に接続します
5-5. Remote端子 (XT-280内部のRemoteインターフェイスを示します)

START

 
Lowレベルにすると測定を開始します。
 

STOP

 
Lowレベルにすると測定を停止します。
いずれもフロントパネルのスタートボタン、ストップボタンを押した場合と同じ動作です。
 

GND

 
GNDは他のシステムのGNDと接続しないで下さい。
 

FAIL

 
被測定トランスが不良の場合にONします。
 

PASS

 
被測定トランスが良品の場合にONします。
 

BUSY

 
測定中にONします。
 

TLP627

 
sink電流は最大 60mAです。
耐圧は最大 300Vです。
 

FG

 
FGは他のシステムのフレームと接続して下さい。

6.使用法
6-1. 接続
本体のProbe端子と、プローブボックスのProbe端子を、プローブケーブルで接続します。
本体のF.GND端子と、プローブボックスのF.GND端子を、F.GND接続用ケーブルで接続します。ノイズ防止のために測定台もF.GND端子に接続します。
本体のHV in端子と、プローブボックスのHV in端子を、BNCケーブルで接続します。
本体のCorona in端子と、プローブボックスのCorona in端子を、BNCケーブルで接続します。
プローブボックスのHV端子と、被測定コイルの高電圧側を、高圧接続用ケーブルで接続します。
プローブボックスのReturn端子と、被測定コイルの低電圧側を、リターンケーブルで接続します。
Return端子はGNDではありません。内部でコロナ放電検出回路に接続されています。他の回路に接続しないで下さい。
リアパネルのMonitor output端子にオシロスコープなどを接続することができます。
オシロスコープのトリガ入力には、Sync. Outの立ち下がりを使用して下さい。
オシロスコープのレンジは、High Voltage・Corona・Flashover は 5V/div、Peak Currentは回路にもよりますが 1V/div を推奨します。
6-2. 画面
画面に表示される数値の説明です。

6.3 メモリー
95種類の測定条件をNo.00~94のメモリ番号に登録できます。

No.00だけは、Vol.Adj.つまみでTarget DCを変化させてから測定することができます。
また、測定中にVol.Adj.つまみで出力電圧を上下できます。
Function No.1でリモートにした場合でもNo.00はVol.Adj.つまみで電圧が変わりますのでご注意ください。

No.00~94には任意の設定値を登録することができます。
メモリー番号は画面右下隅に表示されます。メモリー番号を変更するにはPol/Setキーを押します。
カーソルが点滅したらメモリー番号を0~99の範囲で入力し、Enterを押すと、その番号のメモリーを呼び出します。

No.95~99は読み出し専用であらかじめ以下のような設定条件が登録されています。

メモリ番号 95 96 97 98 99
目標電圧 100 200 300 400 500
+HV上限 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
+HV 下限 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
-HV 上限 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
-HV 下限 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Flashover 上限 0 0 0 0 0
Corona 上限 1 1 1 1 1
P.Curr. 上限 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0
P.Curr. 下限 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
DC.Volt. 上限 500 500 500 500 500
DC.Volt. 下限 0 0 0 0 0
Wakeup Time上限 0 0 0 0 0
Real Time上限 0 0 0 0 0
6.4 プログラムモード
Prog/Endキーを押すと画面が切り替わり、現在のメモリ番号に設定値を入力するモードになります。メモリ番号No.95~99の場合は設定内容を見るだけで書き込むことはできません。

初めは本体から出力する直流電圧(Target DC Voltage)の設定画面になります。ここで設定した電圧が直流電源から出力され、プローブボックスへ入力されます。
設定値は、Target DC Voltage → +High Voltage上限・下限 → -High Voltage上限・下限 → Flashover上限 → Corona上限 → Peak Current上限・下限 → DC Voltage上限・下限→ Wakeup Time上限、→ Real Time上限、の順に入力していきます。Real Time上限の次はまたTarget DC Voltageの設定画面に戻ります。 設定項目と現在設定されている値が表示されます。設定したい値の数字キーを押してEnterを押します。例えば12.3を入力したいときは、1 2 ・ 3 Enterと押します。

設定可能範囲を超える値でEnterを押した場合、その入力は無効になり、入力し直しになります。
設定値を変更せずに次の項目へ移るにはEnterだけを押します。
設定値を入力する際は、必ず上限値が下限値よりも大きくなるように入力して下さい。上限値のほうが小さい時は警告が表示され、入力のやり直しになります。
設定値の入力が終わったら、Prog/Endキーを押して終了します。
 
設定可能範囲
Target DCV +High Voltage
-High Voltage
Flashover
Corona
Peak Current DC Voltage Wakeup Time
Real Time
0~500V 0~5.5kV 0~255count 0~40.0A 0~500V 0~99.9s
注:FlashoverとCoronaはカウンタが設定値を超えると停止します。設定値を127に設定すると(カウンタに127が無いので)止まらなくする事ができます。
6-5. ファンクションモード
Funcキーを押すと、「Function No.」 と表示されるので、ファンクションNo.を入力します。

ファンクションNo.の数字とEnterを押して下さい。
ファンクションモードを抜けるにはFuncを押して下さい。
 

Function No.1 Local/Remote の選択

 
現在設定されている状態が( )の中に表示されています。
Remoteにするには2を押します。RemoteにするとFunction No.1の選択以外にはキーボードが使えなくなります。プログラムもできなくなります。スタート/ストップボタンは通常通り使うことができます。
Localにするには1を押します。Localにするとプログラムや他のFunction No.も使えるようになります。
Remoteでは検査条件を誤って書き替えることが無いので、製造ラインでの測定に安心して使えます。
 

Function No.2 PassまたはFailの時に鳴るブザーの長さを設定する

 
現在設定されている状態が( )の中に表示されています。
数字キーとEnterで入力して下さい。
単位は約10msです。75に設定すると鳴る時間は約750msです。
 

Function No.3 Vol.Adj.を回した時の増分を設定する

 
1~99の範囲で指定してください。数値を大きくするとVol.Adj.つまみを回した時の電圧の増分が大きくなり、目的の電圧に早く設定できます。ただし増分を大きくすると精度が荒くなります。
 

Function No.4 PassまたはFailの時に鳴るブザーの長さを設定する。

 
現在設定されている状態が( )の中に表示されています。
数字キーとEnterで入力して下さい。
単位は約10msです。75に設定すると鳴る時間は約750msです。
 

Function No.5 Test Timeの代わりにDC Voltageを表示する

 
画面(6-2参照)のTest Timeの部分に表示する項目を設定します。
1でDC Voltage、2でTest Timeを表示します。
 

Function No.6 RS-232CのエコーバックのON/OFF

 
エコーバックONに設定すると、RS-232Cで受信した文字をそのまま送信元へ返します。
1でOFF、2でONに設定します。

6-6. 測定
スタートボタンを押すと測定を開始します。高電圧出力中はHVランプが点灯します。測定中はHV端子に高電圧が出力されますので感電に注意して下さい。
プローブボックスにトリガパルスを加え、HV端子に高電圧を発生させます。
すべて設定範囲内だった場合は総合判定ランプはPass(緑)が点灯します。
測定中、測定値が設定値の範囲を超えると判定ランプFail(赤)が点灯し、測定を終了します。このとき総合判定ランプはFail(赤)が点灯します。
また、測定中にストップボタンを押すと測定を終了します。このとき総合判定ランプはFail(赤)が点灯します。
直流電源の電圧がOVPの設定値を超えると保護回路が作動し、スイッチングを停止します。また、電流がOCPの設定値を超えると保護回路が作動し、スイッチングを停止します。停止したら、直流電源のスイッチをOFFし、5秒以上待ってから、電源スイッチをONにして下さい。
 
<注意> 本器は高電圧電流から内部回路を守るため種々のプロテクト回路を内蔵しています。
もし測定動作が異常になった時には一旦電源を切り5秒以上待ってから再投入して下さい。
プロテクト回路のロックが解除されます。
7.設定値の説明
7-1. Target DC voltage
7-2. +、-High Voltage(HV MAX)
良品のコイルであっても過大電圧を加えると破壊します。それを防止するため、HV MAXを設定しておいて下さい。DC出力を高くし過ぎてもHV MAXを超えると自動停止します。
ワークを接続した時(試験電圧)よりopen電圧が高くなります。HV MAXをその中間の値に設定しておけば接続不完全またはコイル断線の場合ワークはopenとなりHV MAXを超えるためHV 不良として判定します。
7-3. +、-High Voltage(HV MIN)
HV MINは試験電圧の80%位に設定します。もしコイル不良で電圧がHV MINまで達しない場合は耐圧試験になりません。また試験電圧になった後、火花放電が発生してHVがHV MINよりも低くなった時にはHV不良の判定をします。(ショートしたコイルを不良判定します)
しかし、そのような判定をする必要が無い時はHV MIN=0として下さい。
7-4. Flashover(火花放電)
本器は毎秒1000発の駆動パルスを発生します。1パルス毎に波形の乱れを調べ、それを1カウントとして表示します。 1パルスは1ms毎に出ますので1カウントは1msです。Flashover MAX=0に設定した時、0を超えたとき(=1になった時)不良として止まります。127に設定すると内部カウンタに127は無いので火花放電があっても止めたくないときに使います。
7-5. Corona
本器は毎秒1000発の駆動パルスを発生します。1パルス毎に波形の乱れを調べ、それを1カウントとして表示します。1パルスは1ms毎に出ますので1カウントは1msです。Corona MAX=0に設定した時、0を超えたとき(=1になった時)不良として止まります。127に設定すると内部カウンタに127は無いのでコロナ放電があっても止めたくないとき に使います。
7-6. Peak Current MAX
これはIGBTによって一次コイルに流れるピーク電流を測定して表示します。IGBTの最大電流が50Aですので安全のため最大40Aでリミットしています。
7-7. Peak Current MIN
0.0Aにしておいて下さい。
7-8. DC Voltage MAX, MIN
通常は MAX=500V MIN=0V にして下さい。
7-9. Wakeup Time MAX
測定開始後、+HV測定値が+HV MIN+0.2kVに達するまでの時間をWakeup Timeといいます。
+HV測定値が+HV MIN+0.2kVになるとWakeup Timeのカウントを停止し、Real Timeのカウントを開始します。
+HV測定値が+HV MIN+0.2kVに達することなくWakeup TimeがMAX値に達した場合はFailとなり、Timeの赤ランプが点灯し測定終了します。
ただし、Wakeup Time MAXが0.0sに設定されている場合は、測定開始後Wakeup TimeのカウントをせずにReal Timeのカウントを開始します。
7-10. Real Time MAX
ここで設定した時間になると測定を終了します。
ただし、Real Time MAXを0.0sに設定した場合は連続運転となります。火花放電など不良が出たときに止まります。経過時間は別にタイマーを用意して下さい。エージングテストなどにお使い下さい。HV発生中はRemote端子にBUSY信号が出ています。BUSY信号で外部タイマーをオン/オフすれば、長期間のエージングテストで不良発生時間を自動測定することができます。
8.測定装置セッティングの注意
コロナ放電は微弱な放電です。コロナ放電を検出するためにはコロナ放電に伴って発生する微弱なパルス信号を検出しなければなりません。もし外来ノイズが大きい場合には、それを拾って誤カウントする可能性があります。従って外来ノイズを極力拾わないようにするため下記の点にご注意下さい。
8-1. 測定台をF.GNDすること
測定台が金属の場合には測定台とXT-280のF.GNDとを接続して下さい。更に地中に埋めたアース線に接続するのが最良ですが、無ければビルの鉄骨などに接続して下さい。
測定台が金属でない場合には1m×1m位の面積の金属板(アルミ板でも良い)を測定台の上に敷いて、更にその上にマットなどを敷いてお使い下さい。金属板はXT-280のF.GNDに接続して下さい。XT-280本体、プローブボックス、測定治具は全て金属板の上に置くように配置して下さい。
8-2. 接続線は短めにすること
ノイズを拾わないようにするためリード線は短くしてループを作らないように注意して下さい。
HVの配線は他の線や金属から離して下さい。特に冶具の耐圧には注意して下さい。
8-3. ノイズを拾っているかチェックして下さい。
コロナ放電が出ない電圧で約30分間連続動作してコロナ放電カウンタが0ならば、ノイズを拾っていないので ノイズを気にせずに使うことができます。
コロナ放電カウンタが0でない時はできるだけノイズ対策をして下さい
8-4. 外来ノイズがあっても使える場合があります
コロナ放電は群発(毎秒5カウント以上)して発生するのに対し、外来ノイズは分散して発生するのが普通です。例えば30分で外来ノイズが10カウントだった場合、平均すると180秒に1カウント程度となります。テスト時間を2秒として考えたとき、
外来ノイズ 0.01カウント
コロナ放電カウント 10~20カウント
ですから、コロナ放電限度を1~3カウントに設定しておけば、ノイズに妨害されないでコロナ放電の出るのを選別できます。
8-5. ノイズ発生源を調べて下さい
ノイズ発生源に近いとノイズ対策は難しくなります。ノイズ発生源と思われる装置の電源をON/OFF して確認して下さい。発生源が見つかった場合、遠ざける事ができるかどうかご検討下さい。電源コンセントを代えると影響が少なくなる場合もあります。
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