T2–T6 9:00–18:00 · Giờ chuẩn Trung Quốc (UTC+8) · Sơn Đông, Trung Quốc
News · Kiểm thử & Chất lượng

Kiểm tra lỗ rỗng và tách lớp busbar: X-ray CT, C-scan siêu âm và chấp nhận PD

Một busbar nhiều lớp 4 lớp thiết kế cho đường dẫn 800 V DC qua được hipot và cháy sạch, nhưng PDIV trên một mẫu ngẫu nhiên sụp đổ từ 2,4 kV xuống 1,4 kV sau khi khách hàng chuyển sang các mô-đun SiC. Một quét micro-focus CT tìm thấy một túi khí 0,3 mm giữa màng PET và đồng trong, cách mép dây dẫn 2 mm. Các lỗ rỗng và tách lớp bên trong không hiện trên một hipot thông thường — chúng lặng lẽ hạ PDIV và nuôi cây điện cho đến khi màng đâm thủng tại hiện trường. Hướng dẫn này đi qua ba tuyến kiểm tra, các tiêu chí chấp nhận phân tầng, và gói bằng chứng mà nhà cung cấp của bạn đáng lẽ phải trao cho bạn.

BySofia Lindqvist Kiểm thử & Chất lượng Ghi chú kỹ thuật

Một busbar nhiều lớp 4 lớp thiết kế cho đường dẫn 800 V DC qua được hipot và cháy sạch, nhưng PDIV trên một mẫu ngẫu nhiên sụp đổ từ 2,4 kV xuống 1,4 kV sau khi khách hàng chuyển sang các mô-đun SiC. Một quét micro-focus CT tìm thấy một túi khí 0,3 mm giữa màng PET và đồng trong, cách mép dây dẫn 2 mm. Các lỗ rỗng và tách lớp bên trong không hiện trên một hipot thông thường — chúng lặng lẽ hạ PDIV và nuôi cây điện cho đến khi màng đâm thủng tại hiện trường. Hướng dẫn này đi qua ba tuyến kiểm tra, các tiêu chí chấp nhận phân tầng, và gói bằng chứng mà nhà cung cấp của bạn đáng lẽ phải trao cho bạn.

1. Lỗ rỗng 0,3 mm kéo PDIV xuống 40 phần trăm

Một busbar nhiều lớp 4 lớp rộng 320 mm, thiết kế cho một đường dẫn traction 800 V DC, qua hipot tại 3,5 kVAC và trông hoàn hảo trên bàn thử. 200 chiếc đầu tiên sống qua 100 giờ burn-in. Sau đó khách hàng thay các mô-đun SiC vào, giảm dead-time xuống 80 ns, và điện áp khởi phát phóng điện cục bộ (PDIV) đo trên một mẫu ngẫu nhiên rơi từ 2,4 kV xuống 1,4 kV. Một quét micro-focus CT cắt ngắn bí ẩn: một túi khí 0,3 mm nằm giữa màng PET và lá đồng trong, cách mép dây dẫn 2 mm, chính nơi bóp méo trường là tệ nhất.

Các lỗ rỗng và tách lớp bên trong một busbar nhiều lớp thường không hiện trên một hipot thông thường. Chúng hỏng một cách thầm lặng, bằng cách hạ điện áp tại đó phóng điện cục bộ (PD) bắt đầu, và sau đó nuôi sự phát triển cây điện cho nhiều tháng cho đến khi màng đâm thủng. Hướng dẫn này đi qua nơi những lỗ rỗng đó đến từ, cách tìm chúng bằng X-ray CT, C-scan siêu âm và thử PD, và các con số chấp nhận nào nên viết vào bản vẽ của bạn để nhà cung cấp không thể phớt lờ việc kiểm tra. Nếu bạn chưa từng audit một xưởng busbar nhiều lớp trước đây, ghép bài đọc này với danh sách kiểm tra kiểm soát chất lượng busbar của chúng tôi trước chuyến site visit đầu tiên.

2. Lỗ rỗng và tách lớp thực sự đến từ đâu

Một lỗ rỗng là bất kỳ túi khí bị kẹt nào lớn hơn khoảng 50 µm giữa hai màng điện môi hoặc giữa màng và đồng. Một tách lớp là một disbond phẳng đã lan rộng theo phương ngang dọc theo một interface. Cả hai là vấn đề quy trình, không phải vấn đề vật liệu. Năm nguyên nhân gốc chiếm gần như mọi sự không đạt mà chúng tôi thấy trong phản hồi sàn và trong các lần khách hàng trả lại mà chúng tôi đã reverse-engineer.

  • Màng điện môi hút ẩm. Màng PET và DLF hấp thụ nước môi trường ở khoảng 0,2–0,4% trọng lượng một khi rút ra khỏi túi khô. Khi ramp ép chạm 120 °C, nước flash thành hơi và thổi các bong bóng trên đường khớp. Giấy Nomex còn khát hơn. Đó là lý do tại sao một busbar laminate vào một buổi chiều mùa hè RH 70% trông ổn đầu rồi lại lỗ rỗng ra hai tuần sau sau chu kỳ nhiệt đầu tiên. Ghi chú của chúng tôi về tác động độ ẩm lên cách điện busbar bao phía điều hòa.
  • Tốc độ nhiệt ép quá nhanh. Nếu các platen leo nhanh hơn khoảng 3–4 °C mỗi phút, màng ngoài đóng rắn và bịt kín trước khi dung môi và outgassing bên trong stack có thể thoát ra. Chữ ký điển hình là một vòng các lỗ rỗng nhỏ quanh các cut-out lớn nhất, không phải trên trường mở.
  • Oxy hóa và độ nhám bề mặt đồng. Một lá C11000 sáng ở Ra 0,4 µm dán sạch. Một lá để trong xưởng mở ba ngày mang một sắc oxy mờ; màng gốc epoxy thấm ướt nó kém, và disbond hiện ra như một vùng echo thấp, rộng trên C-scan siêu âm thay vì một lỗ CT tròn.
  • Thiếu nhựa fillet ở mép. Điện môi ngoài phải đùn ra 0,3–0,5 mm qua mép đồng và đóng rắn thành một fillet mịn. Nếu thời gian đóng ép quá ngắn, mép vẫn khô và mở, và lỗ rỗng được nối với thế giới bên ngoài — hình học tệ nhất có thể, bởi đó là nơi trường fringe sống.
  • Khử khí trước ép không đủ. Hầu hết các dây chuyền laminate giữ chân không tốt hơn 95 kPa trong 60–120 s trước khi đóng ép. Bỏ qua bước chân không, hoặc chạy nó dưới 80 kPa, để lại các tách lớp kiểu trải chăn kéo dài hàng chục cm².

Đọc ngược dòng chảy sản xuất từ một kết quả CT hoặc C-scan là cách nhanh nhất để troubleshoot một lô. Bài đi qua quy trình sản xuất busbar nhiều lớp cho biết mỗi bước đó nằm ở đâu trên chu kỳ ép.

3. Chuỗi nhân quả: lỗ rỗng, bóp méo trường, sụt PDIV, cây điện, mất tuổi thọ

Một lỗ rỗng tự thân không đâm thủng màng PET 0,25 mm tại 1.000 V DC. Không khí đánh thủng ở khoảng 30 kV/mm, PET ở khoảng 150 kV/mm, vì vậy túi khí bên trong laminate thấy một trường cục bộ cao hơn nhiều so với chất rắn xung quanh. Chuỗi giết chết linh kiện là phần mà bạn phải thiết kế xung quanh.

Bước một: khuếch đại trường. Hằng số điện môi của màng (εr ≈ 3,2 cho PET, ≈ 2,1 cho Nomex) cao hơn không khí (εr ≈ 1,0). Về các tụ nối tiếp, điện áp trường trên túi không khí được khuếch đại theo tỉ số các hằng số điện môi — khoảng ba lần ngay tại lỗ rỗng. Khi lỗ rỗng đó nằm ở mép dây dẫn, nơi trường hình học đã là 2–3 lần giá trị đồng đều, ứng suất cục bộ vượt 30 kV/mm rất lâu trước khi ứng suất làm việc danh nghĩa của busbar làm.

Bước hai: khởi phát phóng điện cục bộ. Các vi phóng điện bắt đầu bên trong lỗ rỗng, ion hóa không khí và sản sinh ozone và axit nitric tấn công bề mặt PET. Bước ba: cây điện. Các kênh mài mòn lớn 5–50 µm mỗi nghìn giờ hoạt động PD, theo dạng cây, cho đến khi một nhánh bắc hai lớp dây dẫn. Bước bốn: đâm thủng. Thời gian từ pC đo được đầu tiên đến sự cố cuối cùng trong một laminate PET cấp busbar dưới ứng suất PD liên tục là vài nghìn giờ — đủ dài để sống qua thử loại, đủ ngắn để hỏng tại hiện trường trong thời hạn bảo hành.

Đó là lý do con số chấp nhận thực sự quan trọng không phải là kích thước lỗ rỗng, mà là biên độ PDIV trên đỉnh điện áp làm việc. Bài song sinh của chúng tôi về thiết kế busbar không phóng điện cục bộ xử lý phía thiết kế; bài này xử lý phía kiểm tra.

Cross-section vi-micro CT xám của một busbar nhiều lớp 4 lớp cho thấy các lỗ rỗng khí tròn giữa các tấm đồng và gần lỗ bulông
Hình 1: lát cắt micro-CT tái tạo qua một busbar nhiều lớp 4 lớp. Các dải ngang sáng là lá đồng; các khe tối hơn là màng điện môi. Các vòng tròn tối nhỏ gần lỗ bulông và mép trái là các lỗ rỗng khí bị kẹt được bắt ở kích thước voxel đẳng hướng 0,07 mm.

4. Tuyến A — radiography 2D so với X-ray CT 3D

Kiểm tra X-ray công nghiệp đến hai dạng. Radiography 2D quy nạp thông thường chiếu toàn bộ linh kiện lên một detector phẳng trong một lần. Bạn thấy mọi lớp chồng lên. Một lỗ rỗng giữa lớp 2 và lớp 3 chồng lên một lỗ dập ở lớp 4, và bạn không thể phân biết cái nào là cái nào. X-ray 2D bắt được sai lệch thô, thiếu màng và ngắn đồng-đồng lớn, nhưng đó là công cụ sai cho một lỗ rỗng 0,3 mm ẩn trong stack 6 mm.

Computed tomography (CT) quay linh kiện 360° trên một sân khấu, thu hàng trăm phép chiếu, và tái tạo một thể tích voxel mà trên đó bạn có thể cắt ở bất kỳ mặt phẳng nào. Kích thước voxel đặt sàn phân giải: với một busbar 200–500 mm cạnh, một ống micro-focus ở 100–225 kVp thường cho voxel đẳng hướng 50–100 µm. Bạn phân giải đáng tin các lỗ rỗng xuống khoảng 2–3 lần kích thước voxel, tức khoảng 0,15–0,25 mm. Bất kỳ thứ gì nhỏ hơn đều bị ẩn trong nhiễu. ASTM E1695 (Standard Test Method for Measurement of Computed Tomography System Performance, bản sửa đổi 2020 hiện hành) trình bày cách đo phân giải đó trên một phantom dây vonfram chuẩn hóa — hãy yêu cầu xưởng của bạn bao gồm datasheet wire-CT trong gói NDT chứ không chỉ trích một con số voxel.

Đọc các lát CT là một kỹ năng. Một kỹ sư NDT được đào tạo tốt sẽ cuộn qua stack từng lớp và gắn cờ các lỗ rỗng theo (a) đường kính tròn tương đương, (b) khoảng cách tối thiểu đến mép dây dẫn gần nhất, (c) liệu lỗ rỗng có chạm bất kỳ cut-out hoặc mép ngoài hay không, và (d) liệu nó có phẳng (tách lớp) hay thể tích (bong bóng). Phần mềm xốp tự động có thể liệt kê mọi túi trên ngưỡng, nhưng một người vẫn phải phân biệt các lỗ rỗng thực với các artifact tái tạo tại các đặc trưng đồng dày.

CT không rẻ. Một busbar trung bình đơn lẻ trên micro-CT 225 kVp mất 15–45 phút quét cộng 5–15 phút tái tạo và báo cáo, và phí quét thuê ngoài vào vài trăm USD mỗi chiếc. Kinh tế đó thúc đẩy chiến lược lấy mẫu mà chúng ta quay lại ở mục 11.

5. Tuyến B — C-scan siêu âm và echo tại interface

Thử siêu âm (UT) là nhân vật chính cho các laminate composite, và nó chuyển giao tốt cho các busbar nhiều lớp. Một đầu dò tập trung 5–10 MHz phát siêu âm ghép nước vào mặt đồng trên. Sóng âm truyền qua đồng, phản chiếu trên mỗi biên trở kháng âm, và trở lại. Một interface điện môi-đồng dán tốt cho một echo back-wall nhỏ, nhất quán. Một interface tách lớp hoặc lỗ rỗng đưa vào một khe khí (mismatch âm gần 100%) và trả về một echo mặt trước mạnh hơn nhiều, với hầu như không có tín hiệu chạm back wall.

Một C-scan raster hóa đầu dò trên linh kiện và vẽ biên độ echo được gated trên một bản đồ màu top-down. Vận hành viên đặt hai gate: một quanh echo bề mặt trước, một quanh echo interface đồng-màng dự kiến. Tách lớp hiện ra như các blob màu đột ngột, có biên hình học. Cụm xốp hiện ra như hạt nhiễu. Edge kiss-off (nơi nhựa fillet không thấm ướt) hiện ra như một dải tối liên tục dọc theo chu vi.

Điểm mạnh của UT: nó nhanh (một busbar 400 × 300 mm quét trong 3–8 phút), nó rẻ, và nó bắt các tách lớp phẳng mà CT có thể bỏ sót vì khe lỗ rỗng nhỏ hơn một voxel. Điểm yếu: đồng làm suy giảm siêu âm tần số cao, vì vậy trên một lớp đồng 3 mm, phân giải tại màng trong giảm; và UT không thể cho bạn biết vị trí xuyên dày của một reflectors mà không có B-scan. Chúng tôi dùng UT làm sàng lọc 100%, và CT làm tiếp theo trên các đơn vị được gắn cờ. Trang tài nguyên phóng điện cục bộ và tài liệu tham khảo UT trong mục 13 là một cặp khởi đầu tốt để viết một thông số NDT nội bộ.

Bản đồ nhiệt biên độ C-scan siêu âm của một busbar nhiều lớp hình chữ nhật cho thấy các đốm tách lớp tối tản mạn gần các góc và mép
Hình 2: C-scan siêu âm ghép nước của một busbar nhiều lớp hình chữ nhật. Thanh màu dọc ánh xạ biên độ echo từ 0 đến 100%. Các đốm tròn tối gần các góc và dọc mép trên là các tách lớp; trường xanh rộng ở trung tâm cho thấy dán màng-đồng tốt.

6. Tuyến C — thử phóng điện cục bộ theo IEC 60270

Thử phóng điện cục bộ là tuyến duy nhất đo hệ quả điện của một lỗ rỗng chứ không phải bản thân lỗ rỗng. IEC 60270 (High-voltage test techniques — Partial discharge measurements, bản 2015) định nghĩa vòng đo: máy biến áp thử cung cấp điện áp tần số công nghiệp (thường 50 hoặc 60 Hz) hoặc AC cộng hưởng; một tụ ghép (100 nF đến 1 nF, nhiễu PD nội thấp) tạo một vòng high-pass với thiết bị đang thử; một thiết bị PD băng thông rộng (narrow-band hoặc wide-band, 100 kHz đến 1 MHz theo chuẩn) đọc dường điện tích bằng pC.

Hai con số quan trọng trên một busbar:

  • PDIV (điện áp khởi phát phóng điện cục bộ). Từ từ nâng điện áp cho đến khi các xung PD vượt một ngưỡng định (thường 10 pC) trên ít nhất hai chu kỳ tần số công nghiệp liên tiếp.
  • PDEV (điện áp dập tắt phóng điện cục bộ). Từ từ hạ điện áp cho đến khi PD rơi dưới cùng ngưỡng đó. PDEV thường thấp hơn PDIV 5–15% do bộ nhớ khí trong lỗ rỗng.

Một lỗ rỗng ở mép đồng là trường hợp tệ nhất bởi khuếch đại trường nhân ứng suất nội đã cao. Thực nghiệm, một busbar laminate tốt cho dịch vụ 800 V DC nên giữ PDIV không dưới 1,5–2,0 lần đỉnh điện áp làm việc với <10 pC đo tại 1,1× Um. Một lỗ rỗng mép 0,3 mm đơn có thể kéo PDIV xuống 30–50% — chính xác là hỏng mà chúng tôi mở bài này với đó. Thử PD chỉ là phá hủy quy trình (bạn đang cấp điện cho linh kiện), nhưng nó nhạy, nhanh (một ramp 5 phút mỗi chiếc), và cho bạn một con số mà khách hàng có thể audit. Chúng tôi đề cập vòng đo sâu hơn trên trang tài nguyên phóng điện cục bộ.

7. So sánh ba tuyến kiểm tra

Không một tuyến nào thắng trên mọi trục. Bảng dưới đây xếp chồng phân giải, chu kỳ, chi phí mỗi chiếc và điều mỗi tuyến thực sự cho bạn biết. Một chương trình sản xuất nghiêm túc kết hợp chúng: 100% UT + 100% PD trên dây chuyền, CT trên first-article, trên các đơn vị ngoài tiêu chuẩn, và trên một kế hoạch lấy mẫu tần suất thấp.

TuyếnKhuyết tật nhỏ nhất tìm thấyChu kỳ / chiếcChi phí tương đốiNó cho bạn biết gì
Radiography X-ray 2D~0,5–1 mm lỗ rỗng; ngắn/sai lệch lớn10–30 sThấpChỉ lắp ráp thô; độ sâu lỗ rỗng không biết
X-ray micro-CT 3D~0,15–0,25 mm lỗ rỗng ở voxel 50–100 µm15–45 phútCao (vài trăm USD thuê ngoài)Vị trí 3D, đường kính tương đương, khoảng cách mép, mặt phẳng tách lớp
C-scan siêu âm~0,5–1 mm disbond phẳng; cụm xốp3–8 phútThấp–trung bìnhBản đồ dán top-down; độ dày xuyên chỉ với B-scan
Thử PD (IEC 60270)Xuống <10 pC; chỉ thấy các lỗ rỗng hoạt động điện3–5 phútThấpSố PDIV/PDEV; dự đoán trực tiếp biên độ tuổi thọ hiện trường
Cross-section phá hủyBất kỳ khuyết tật nào trên 20 µm sau đánh bóng1–2 ngày phòng thí nghiệmTrung bình (coupon tiêu thụ)Sự thật gốc; độ dày màng, thấm ướt fillet, hình thái lỗ rỗng

Lưu ý rằng CT và PD không phải lúc nào cũng đồng thuận. Một lỗ rỗng nhỏ chôn ở tâm trường thấp của một busbar có thể sáng lên trên CT nhưng không bao giờ tạo một pC nào trên bộ PD. Ngược lại, một tách lớp dưới đầu bulông mà CT bỏ sót do beam hardening có thể tạo PD ổn định tại 1,5 kV. Coi hai cái là bổ sung, không phải thay thế.

8. Tiêu chí chấp nhận phân tầng — vị trí là tất cả

Viết một con số phẳng như "không lỗ rỗng lớn hơn 0,5 mm" trên bản vẽ là cả quá chặt và quá lỏng. Quá chặt bởi một lỗ rỗng 0,8 mm nằm ở tâm yên tĩnh về điện của một mặt trung tính rộng hầu như không bao giờ gây PD. Quá lỏng bởi một lỗ rỗng 0,2 mm nối với mép đồng tại một cut-up tập trung trường có thể là một kẻ giết tuổi thọ hiện trường. Cách đúng là phân vùng busbar và áp các giới hạn khác nhau cho mỗi vùng.

Vùng 1 — mép dây dẫn và các vùng tập trung trường

Trong vòng 3 mm của bất kỳ mép đồng, bất kỳ lỗ bulông, bất kỳ góc cut-out, hoặc bất kỳ chuyển tiếp đầu cuối nào: không cho phép lỗ rỗng. Không đường kính tương đương trên 0,1 mm, không tách lớp dài hơn 2 mm, và tuyệt đối không có lỗ rỗng nối với mép ngoài. Đây là vùng nơi khuếch đại trường cao nhất và nơi khởi phát PD bắt đầu.

Vùng 2 — vùng mặt giữa trường thấp

Xa hơn 5 mm so với bất kỳ mép dây dẫn, tránh các lỗ bulông, nơi trường về cơ bản là đồng đều: cho phép các lỗ rỗng cô lập, không nối mép lên đến 0,5 mm đường kính tương đương, với tổng diện tích lỗ rỗng dưới 1% diện tích quét. Cho phép các cụm xốp nhỏ miễn là không có hai lỗ rỗng cách nhau dưới 1 mm.

Vùng 3 — bề mặt cách điện ngoài

Không bong bóng, không thiếu vật liệu, không đồng lộ ra nhìn thấy từ bên ngoài. Vỏ ngoài phải liên tục; bất kỳ xốp bề mặt nào là không đạt thẩm mỹ và rủi ro tracking bất kể kích thước.

Trang tải tài liệu chất lượng đi kèm trên site của chúng tôi cho biết cách chúng tôi đính kèm bản vẽ vùng dưới dạng PDF vào báo cáo kiểm tra để vận hành viên và khách hàng đọc cùng một bản đồ.

9. Điện áp ứng dụng siết quy định chặt hơn như thế nào

Cùng hình học busbar vật lý có thể chạy lỏng hơn hoặc chặt hơn tùy thuộc vào điện áp hệ thống và môi trường chuyển mạch. Ba ứng dụng tham chiếu đặt hướng di chuyển.

Busbar biến tần 800 V DC

Một busbar traction 800 V DC hoặc rack server thấy đỉnh 800 V cộng các cạnh SiC nhanh ở 10–50 kV/µs. Quá độ quá áp tại đầu DC-link có thể chạm 1,2–1,4 lần định mức. Chấp nhận: lỗ rỗng Vùng 1 trên 0,15 mm không đạt; PDIV phải vượt 2,0 kV với <10 pC tại 1,1× Um. Chu kỳ nhiệt từ −40 °C đến 125 °C không được làm PDIV trôi quá 15%. Chúng tôi đi qua các con số điện áp và clearance trong hướng dẫn thiết kế cách điện 800 V DC.

Biến tần chuỗi quang điện 1.000 V

Một busbar DC PV 1.000 V thấy ứng suất DC liên tục ngoài trời, cộng chu kỳ nhiệt hàng ngày và kỳ vọng tuổi thọ 15–25 năm. Cây điện DC chậm hơn AC nhưng phụ thuộc cực tính, và ngấm ẩm qua một lỗ rỗng nối mép là một chế độ hỏng thực ở các site ven biển. Chấp nhận: không lỗ rỗng nối mép ở bất kỳ đâu trên linh kiện; đường kính tương đương Vùng 2 giới hạn 0,3 mm; PDIV xác minh ở cả hai cực tính sau một điều hòa ẩm-nóng 96 giờ tại 85 °C / 85% RH.

Biến tần traction trên 1 kV

Một busbar traction đường sắt DC 1,5–3 kV nằm trong môi trường rung và sốc, với làm mát không khí cưỡng bức và tuổi thọ thiết kế 30 năm. Vùng 1 siết lại thành không lỗ rỗng đo được nào trên sàn phân giải CT (~0,15 mm); Vùng 2 chỉ cho phép các lỗ rỗng cô lập dưới 0,3 mm; 100% thử PD tại 1,5× Um với <5 pC; và nhà cung cấp phải cung cấp CT trên mỗi chiếc thứ năm của lô đầu tiên cộng các mẫu audit liên tục. Trang ứng dụng đường sắt trên biến tần traction đường sắt liệt kê các ràng buộc hệ thống xung quanh.

10. Bảng phân loại lỗ rỗng trong nháy mắt

Bảng dưới đây cô đọng các quy tắc phân tầng từ Mục 8 và 9 thành một ma trận. Coi nó là điểm khởi đầu, không phải hợp đồng; các con số cuối cùng trong bản vẽ của bạn nên được ký bởi kỹ sư HV của khách hàng và phản ánh trong quy trình kiểm tra mà chúng tôi thống nhất trên trang chất lượng trước khi phát hành loạt.

Tiêu chíBiến tần 800 V DCBiến tần PV 1.000 VTraction >1 kV
Vùng 1 (trong 3 mm mép / lỗ)Không lỗ rỗng >0,15 mmKhông lỗ rỗng >0,10 mm; không nối mépKhông lỗ rỗng trên phân giải CT (~0,15 mm)
Vùng 2 (mặt giữa, trường thấp)Tối đa 0,5 mm đường kính tương đương; <1% diện tíchTối đa 0,3 mm đường kính tương đương; <0,5% diện tíchTối đa 0,3 mm đường kính tương đương; chỉ cô lập
Chiều dài tách lớp<5 mm tổng, không nối mép<3 mm tổng<2 mm tổng
PDIV tại thử loại≥2,0 kV, <10 pC≥2,5 kV, <10 pC cả hai cực tính≥3,0 kV, <5 pC
PD sau chu kỳ nhiệtTrôi PDIV <15%Trôi PDIV <10% sau 96 giờ ẩm-nóngTrôi PDIV <10% sau 200 chu kỳ
Lấy mẫu CTFirst article + audit 5%First article + audit 10%First article + audit 20%

Các con số này là các điểm khởi đầu kỹ thuật nhất quán với thực hành phối hợp cách điện IEC 60664-1 cho các điện áp định mức trong dải này, không phải một giới hạn chấp nhận được chứng nhận. Chúng nên được siết lại hơn nữa nơi busbar nằm trực tiếp cạnh một mô-đun SiC với dv/dt dốc, bởi ứng suất xung lặp lại lão hóa các vi lỗ rỗng nhanh hơn AC tần số công nghiệp.

11. Kế hoạch lấy mẫu — AQL, mẫu đầu tiên và kinh tế CT

Không ai chạy CT mọi chiếc ở vài trăm USD một lần. Thói quen thống kê là tách ba lớp kiểm tra.

Kiểm tra first-article (FAI). 1–3 chiếc sản xuất đầu tiên của mỗi dao công cụ mới, mỗi lô màng mới, và mỗi thay đổi công thức ép được xử lý đầy đủ: CT 3D ở phân giải đáp ứng giới hạn Vùng 1, quét PD đầy đủ, và một coupon cross-section phá hủy. Báo cáo FAI trở thành tham chiếu mà mọi lô sau đó được so sánh.

Thử dây chuyền 100%. Hipot, điện trở cách điện và PD tại một điện áp go/no-go cố định là rẻ (30–60 s mỗi chiếc) và chạy trên mọi đơn vị. Các thử này bắt trôi quy trình thô nhưng không thể kích thước một lỗ rỗng. C-scan siêu âm ở 5–10 MHz thường được thêm ở 100% trên các chương trình độ tin cậy cao bởi một chiếc 400 mm quét trong vài phút.

Lấy mẫu lô (AQL). Dùng ANSI/ASQ Z1.4 (MIL-STD-105E di sản) lấy mẫu đơn, cấp kiểm tra chung II, với AQL 1,0 cho các sự không đạt chính (lỗ rỗng Vùng 1, PD trên giới hạn) và 2,5 cho các sự không đạt nhỏ (bong bóng thẩm mỹ). Quét CT 2–5 chiếc mỗi lô; nếu bất kỳ chiếc nào hỏng Vùng 1, lô được sàng lọc 100% CT hoặc cách ly chờ review quy trình.

Kinh tế đơn vị CT quan trọng. Trên một chương trình 300 chiếc/tháng, 100% CT ở 40 phút một chiếc cần khoảng hai ca scanner và một kỹ sư NDT chuyên dụng — một hạng mục vốn mà hầu hết các xưởng busbar nhỏ đơn giản không mang theo. Đó là lý do các phòng CT thuê ngoài, hoặc một scanner dùng chung trên cơ sở do khách hàng cung cấp, là chuẩn mực cho các lô dưới 1.000 chiếc. Hướng dẫn make-vs-buy busbar nhiều lớp của chúng tôi đi qua tải NDT đó có nghĩa gì cho quyết định in-house so với gia công.

12. Gói bằng chứng mà nhà cung cấp nên trao

Khi bạn audit một nhà cung cấp busbar nhiều lớp, hãy yêu cầu gói sau. Một nhà cung cấp không thể sản xuất tất cả theo yêu cầu hoặc đang chạy trên kiểm tra ad-hoc hoặc chưa hệ thống hóa quy trình lỗ rỗng.

  • Báo cáo FAI: các lát CT (hoặc một viewer CT portable), ảnh C-scan UT, đường PD với PDIV/PDEV được đánh dấu, và một ảnh cross-section đã đánh bóng với thanh tỷ lệ.
  • Cửa sổ quy trình: nhiệt độ ép, tốc độ ramp, thời gian giữ chân không, dwell, tốc độ hạ nhiệt, và thông số điều hòa độ ẩm cho màng điện môi.
  • Hồ sơ theo lô: file ảnh C-scan UT cho mỗi số serial, bảng đo PD ở điện áp go/no-go đã thống nhất, và cỡ mẫu AQL và số chấp nhận được dùng.
  • Trạng thái hiệu chuẩn: lần cuối phantom dây CT được chạy theo ASTM E1695, lần cuối đầu dò UT được cân bằng trên một khối tham chiếu, và lần cuối mạch ghép PD được hiệu chuẩn theo một bộ hiệu chuẩn 100 pC theo IEC 60270.
  • Hồ sơ truy nguồn: số lô màng, lô cuộn đồng, vận hành viên ép, nhật ký dữ liệu chu kỳ ép, và mã ngày đóng dấu trên linh kiện.

Chúng tôi xuất bản các mẫu mà chúng tôi dùng trên trang tài liệu chất lượng để khách hàng có thể so sánh những gì họ nhận được với một baseline trung lập. Nếu bạn vẫn đang chọn giữa các nhà cung cấp, danh sách kiểm tra audit nhà máy nhà cung cấp thêm các câu hỏi sàn sản xuất mà hồ sơ giấy không thể trả lời.

13. Khi nào CT thực sự không cần

CT mạnh nhưng không phải lúc nào cũng là lựa chọn đúng. Ba điều kiện cùng nhau biện hộ cho việc bỏ CT khỏi quy trình thường xuyên và dựa vào PD cộng cross-section phá hủy thay thế: (a) busbar là hạ áp (ví dụ dưới 250 V DC), nơi ứng suất làm việc là một phần nhỏ của độ bền nội tại của màng; (b) cửa sổ quy trình là trưởng thành — cùng ép, cùng lô màng, cùng stack-up chạy hơn 12 tháng với không excursion PD nào; và (c) khách hàng đã ký duyệt một nghiên cứu năng lực quy trình cho thấy Cpk trên 1,33 trên PDIV qua ít nhất 30 lô liên tiếp.

Dưới các điều kiện đó, một thử PD 100% tại 1,5× Um cộng một coupon cross-section phá hủy mỗi lô (đánh bóng, đo ở 100×) cho một sự đảm bảo rẻ hơn, tương đương về thống kê. PD nhạy với các lỗ rỗng hoạt động điện; coupon đánh bóng bắt các hình học mà PD bỏ sót. Chúng tôi vẫn khuyên một lần CT mỗi dao công cụ mới, bởi đó là lúc công thức ép đang thực sự được chứng minh và khi một tách lớp ẩn chưa được học ra khỏi quy trình.

Cùng logic áp dụng cho các cụm cao áp liền kề. Các busbar pulsed-power cho nhà máy pilot nhiệt hạch, ví dụ, sống với dV/dt cao hơn nhiều nhưng ở chu kỳ nhiệm vụ thấp; chiến lược kiểm tra lỗ rỗng của họ đánh đổi CT lấy PD điện áp cao hơn và một bộ chế độ hỏng khác, mà chúng tôi so sánh trong bài busbar pulsed-power nhiệt hạch. Tương tự, hướng dẫn giữ hồ quang trong giải thích tại sao toàn vẹn dán mép — mà việc kiểm tra lỗ rỗng thực sự đang bảo vệ — quan trọng cho giữ hồ quang không kém gì cho PD.

14. Làm gì trên RFQ kế tiếp của bạn

Nếu bạn đang đưa busbar nhiều lớp ra đấu thầu, thêm ba dòng vào khối ghi chú bản vẽ: (1) giới hạn lỗ rỗng Vùng 1 và Vùng 2 theo ma trận trên, khóa vào phụ lục bản vẽ; (2) thử PD 100% tại điện áp đã thống nhất với giới hạn pC được ghi trên chứng chỉ thử; và (3) báo cáo CT first-article với kích thước voxel được nêu, không chỉ ngầm định. Từ chối bất kỳ báo giá nào trả lời bằng một dòng "thử hipot 100%" và không PD, không UT, và không kế hoạch CT. Đối với các linh kiện SHANYUAN chế tạo, dòng busbar nhiều lớp nhiều tầng của chúng tôi được cung cấp kèm C-scan UT và thử PD IEC 60270 làm tiêu chuẩn; CT trên first-article được sắp xếp theo yêu cầu. Gửi cho chúng tôi bản vẽ qua trang liên hệ và chúng tôi sẽ trả lại một gói kiểm tra mẫu — các lát CT, ảnh C-scan và đường PD — kèm báo giá để bạn có thể benchmark một báo cáo lỗ rỗng thực sự trông ra sao trước khi trao lô.

~40 %Sụt PDIV điển hình đo được khi một lỗ rỗng khí 0,3 mm nằm trong vòng 2 mm của mép đồng busbar nhiều lớp.
50–100 µmKích thước voxel đẳng hướng mà micro-CT 225 kVp cho trên một busbar 200–500 mm, phân giải các lỗ rỗng xuống ~0,15 mm.
15–45 phútThời gian thu nhận CT cộng tái tạo điển hình mỗi busbar trung bình, tại phí quét thuê ngoài vào vài trăm USD.
<10 pCNgưỡng dường điện tích PD chấp nhận tại 1,1× điện áp định mức cho hầu hết các thử nghiệm PD busbar nhiều lớp 800 V–1.000 V theo IEC 60270:2015.
Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi thường gặp

Một lỗ rỗng bên trong nhỏ xíu có phải lúc nào cũng làm busbar nhiều lớp hỏng?
Không. Một lỗ rỗng nhỏ nằm ở tâm trường thấp của một busbar có thể không bao giờ kích hoạt phóng điện cục bộ và có thể sống hết tuổi thọ thiết kế. Các lỗ rỗng nguy hiểm là những lỗ nằm trong vài milimét của mép đồng, lỗ bulông hoặc cut-out, nơi trường đã bị bóp chật. Vị trí, không chỉ kích thước, quyết định không đạt.
X-ray 2D là đủ, hay chúng ta thực sự cần CT 3D?
X-ray 2D bắt được sai lệch thô, thiếu màng và ngắn lớn, nhưng nó chồng mọi lớp nên một lỗ rỗng nhỏ trên đường khuyết là vô hình. Để chấp nhận lỗ rỗng và tách lớp trên busbar cao áp, micro-CT 3D ở voxel 50–100 µm là phương pháp tham chiếu, với C-scan siêu âm dùng để sàng lọc lô 100%.
Một busbar biến tần PV 1.000 V nên đạt PDIV nào?
Là một mục tiêu thực tế, PDIV nên nằm ở 2,5 kV trở lên với mức phóng điện dưới 10 pC, đo trên cả hai cực tính DC sau một điều hòa ẩm-nóng 96 giờ. Nó không nên trôi quá 10% sau chu kỳ nhiệt. IEC 60270 định nghĩa vòng đo; bản thân các con số là thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng.
Một lần quét CT đầy đủ trên một busbar nhiều lớp mất bao lâu?
Trên một micro-CT 225 kVp, một busbar rộng 300–500 mm thường cần 15–45 phút thu nhận cộng 5–15 phút tái tạo và báo cáo. Phí quét thuê ngoài vào vài trăm USD mỗi chiếc, đó là lý do CT được dành cho first-article và lấy mẫu audit chứ không phải sản xuất 100%.
Khi nào chúng ta có thể bỏ CT và dựa vào PD cộng cross-section?
Khi busbar là hạ áp (dưới khoảng 250 V DC), quy trình ép đã ổn định hơn 12 tháng với không excursion PD, và một nghiên cứu năng lực quy trình cho thấy Cpk trên 1,33 trên PDIV qua 30 lô liên tiếp. Ngay cả khi vậy, chạy một lần CT trên first-article của mỗi dao công cụ mới để chứng minh công thức.
Liên quan

Đọc tiếp

Hướng dẫn kiểm soát chất lượng và kiểm tra busbar: IQC, FQC, phương pháp thử và hồ sơ chấp nhận cho người mua
Thử nghiệm & Chất lượng

Hướng dẫn kiểm soát chất lượng và kiểm tra busbar: IQC, FQC, phương pháp thử và hồ sơ chấp nhận cho người mua

Hướng dẫn này định nghĩa người mua nên kiểm tra busbar đầu vào và đầu ra thế nào: các giai

Đọc bài viết
Thanh cái ép lớp không PD: phân cấp trường, khoảng trống và các giới hạn thử có ý nghĩa
Thiết kế cao áp

Thanh cái ép lớp không PD: phân cấp trường, khoảng trống và các giới hạn thử có ý nghĩa

Một thanh cái hỏng lặng lẽ khi một khoảng trống trong cách điện bắt đầu phóng điện. Hướng

Đọc bài viết
Sofia Lindqvist
Sofia LindqvistKỹ sư thử nghiệm cao áp và phóng điện cục bộ

Sofia Lindqvist là kỹ sư thử nghiệm cao áp và phóng điện cục bộ với 8 năm kinh nghiệm đánh giá điện môi thanh cái ép lớp. Cô thực hiện đo phóng điện cục bộ theo IEC 60270, thử nghiệm chịu điện áp và chẩn đoán cách điện, đồng thời tham gia xây dựng phòng thí nghiệm cao áp nội bộ của SHANYUAN. Cô có b

Phóng điện cục bộIEC 60270Thử nghiệm cao áp
Xem tiểu sử đầy đủ

Đang thiết kế thanh cái cho ứng dụng này?

Gửi đặc tính dòng, cấp điện áp và loại đầu cực — kỹ sư của chúng tôi phản hồi trong một ngày làm việc.