Capacitores de teste de resistência e componentes de alta

Capacitores de teste
de resistência
e componentes
de alta-tensão
Nota de aplicação
Resistência de Isolamento
Estudo de Caso
erramentas de medição:
F
Megôhmetro Fluke 1550B
Operador: ASI Robicon, fabricante
de VFD de alta potência
este realizado: Tensão de SCRs, calor
T
de SCRs, comutação IGBT, capacitor
Tom Lasek é engenheiro de campo
da ASI Robicon, um dos principais
fabricantes de acionadores de
frequência variável de estado sólido
para altas potências, voltados ao
controle de motores CA industriais
de até 20.000 HP e alimentados por
tensões de até 13.800 volts. Entre
as responsabilidades de Lasek estão
a instalação/operacionalização,
manutenção preventiva geral
e solução de problemas nesses
sistemas de acionamento de alta
potência. Ele usa um Megôhmetro
Fluke 1550B quase diariamente
para
•Testes de resistência de
isolamento e documentação
para operacionalização
e acionamentos nos
sistemas da empresa.
O Acionador de Frequência Variável (VFD) Perfect Harmony resfriado a água da ASI Robicon.
•Solução de problemas de
componentes de alta-tensão
em acionamentos de potência.
Este estudo de caso detalha
a metodologia de teste de
componentes de alta-tensão
e capacitores que Lasek
desenvolveu ao longo de seus
30 anos de experiência.
Usando um 1550B como
testador de componentes de altatensão em procedimentos normais
de manutenção preventiva, Lasek
encontra componentes defeituosos
antes que eles falhem. Evitar
falhas prematuras economiza
tempo e dinheiro à Robicon ASI
e aos seus clientes.
Testes de tensão de SCRs
O Megôhmetro Fluke 1550B
pode determinar rapidamente
a qualidade relativa/fragilidade
de dispositivos não lineares
em fontes de alimentação
de alta potência em estado
sólido: SCRs (semicondutores
Retificadores Controlados por
Silício) e dispositivos IGBT de alta
potência. Testadores comuns de
componentes de estado sólido
utilizam baixa tensão, fontes de
teste de baixa corrente e nem
sempre identificam dispositivos
defeituosos, especialmente se
houver a possibilidade de eles
pararem de funcionar sob carga.
Metodologia
1. Isolar o dispositivo de todas as
suas conexões para assegurar
leituras precisas.
2. Definir uma alta-tensão no
1550B, aplicá-lo e anotar
a leitura.
Testes térmicos em SCRs
Se o componente estiver
fisicamente danificado, pode ser
necessário retirá-lo fisicamente
para um teste térmico.
Metodologia
1. Ajuste o Fluke 1550B com
o valor de tensão real do
dispositivo. A maioria dos
SCRs da ASI Robicon usados
em VFDs (acionadores de
frequência variável) de 480 V
tem capacidade para 1.400 V.
Eles também usam dispositivos
de 3.000 V empilhados em série
de acionamentos de média
tensão (2.300 V e 4.160 V).
2. Faça duas leituras, direta
e inversa, enquanto o
dispositivo está frio.
3. Aqueça o componente a 180 °F
(82,2 °C) em uma estufa e repita
o teste.
Exemplo de leitura de SCR.
Resultados
• SCRs danificados apresentam
leituras com grandes
diferenciais quando testados
com polarização direta e
inversa (ânodo -> cátodo).
• Em geral, os SCRs novos geram
leituras quase iguais em ambos
os sentidos (aproximadamente
100 MW).
• Qualquer leitura em um
SCR de alta potência abaixo
de 5 MW indica que o SCR
está danificado e deve ser
descartado.
• Se o SCR gerar de 50 MW
a 200 MW em 1 direção e de
10 MW a 50 MW na outra
(diferença de 4 para 1),
é provável que ele dispare
sozinho sob carga (em vez de
disparar no instante desejado,
ele disparará aleatoriamente).
Isso é muito ruim. Esse
problema provoca pulsos de
corrente extremos na fonte
de alimentação e pode gerar
centelhas no comutador em
motores de corrente contínua
acionados por essas fontes.
Um SCR que gera 20 MW em
ambas as direções está OK, mas se
ele gerar 80 MW em uma direção
e 20 MW na outra, há suspeita de
falha. Os SCRs novos normalmente
apresentam uma leitura de 100 MW
a 200 MW em ambos os sentidos
e apresentam leitura igual em
ambas as direções.
Testes de capacitores
Lasek também usa a função de
tensão ajustável do megôhmetro
para testar capacitores de altatensão.
Metodologia
Carregar vários capacitores
idênticos e comparar o tempo
necessário para que eles se
carreguem com leituras idênticas.
Resultados
Se a fuga for de até 50% ou mais,
o dispositivo deve ser descartado.
Testes convencionais de SCRs
indicam que eles estão OK se não
estiverem inutilizados em curto.
Lasek afirma que este pressuposto
é absolutamente falso. Quando
a ASI Robicon faz reparos em
fontes de alimentação com SCR,
seu objetivo é reduzir futuras
falhas e paralisações, e não
reduzir o custo de peças dos reparos.
Qualquer dispositivo que
apresente leituras variáveis
e instáveis quando elevado
à sua tensão nominal deve ser
considerado suspeito de uma
quase falha e deve ser isolado.
Leituras instáveis indicam danos
internos por arco ou autodisparo/
condução de semicondutores.
Testes de dispositivos
de comutação de IGBT
Os dispositivos de comutação
IGBT também podem ser testados
termicamente, mas todos têm um
diodo reverso, de modo que só
podem ser verificados em um sentido
(direto). Diodos de alta potência
também podem ser termicamente
verificados (leituras a frio e a quente
devem ser comparadas para verificar
se houve alterações). Geralmente,
a resistência dos diodos é muito
mais alta, e sua fuga é menor do
que a dos SCRs (leituras de 200 MW
a 700 MW são normais).
Exemplo de leitura de capacitor.
Resultados
• Se um capacitor se carregar com
extrema velocidade, ele pode
estar em circuito aberto.
• Se as leituras subirem
e descerem várias vezes,
o capacitor pode apresentar
arqueamento interna.
Retire e substitua o dispositivo.
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