JPH078784U - Impulse generation circuit for coil withstand voltage tester - Google Patents
Impulse generation circuit for coil withstand voltage testerInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定可能最低インダクタンスが低く、大きな
電圧振幅の減衰振動をするコイル耐圧試験機のインパル
ス発生回路を提供する。
【構成】 高電圧により整流ダイオード１６を介して充
電される充放電コンデンサ１７を具備し、被試験コイル
２８に並列接続して並列共振回路を構成する共振用コン
デンサ２６を具備し、並列共振回路に対する充放電コン
デンサ１７の放電経路を構成するトランジスタ１８ない
し２０を具備し、トランジスタ１８ないし２０の導通期
間を制御するトリガパルス発生器２４を具備するコイル
耐圧試験機のインパルス発生回路。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide an impulse generation circuit of a coil withstand voltage tester that has a low measurable minimum inductance and that undergoes a damping vibration with a large voltage amplitude. A charging / discharging capacitor 17 that is charged by a high voltage through a rectifying diode 16 is provided, and a resonance capacitor 26 that is connected in parallel to a coil under test 28 to form a parallel resonance circuit is provided. An impulse generation circuit for a coil withstand voltage tester, which includes transistors 18 to 20 that form a discharge path of a charge / discharge capacitor 17 and a trigger pulse generator 24 that controls a conduction period of the transistors 18 to 20.
Description
【０００１】[0001]
この考案は、コイル耐圧試験機のインパルス発生回路に関し、特に、高電圧ス イッチング素子としてトランジスタを使用したコイル耐圧試験機のインパルス発 生回路に関する。 The present invention relates to an impulse generating circuit of a coil withstand voltage tester, and more particularly to an impulse generating circuit of a coil withstand voltage tester that uses a transistor as a high voltage switching element.
【０００２】[0002]
電気技術分野においてはコイルを含む多種類の電気部品が開発、製造、使用さ れている。これら電気部品の何れについても、技術が高度化されるに伴なって部 品の仕様、必要とされる特性に顕著な変化が見られる。その共通する傾向として 部品の小型化、高密度化が挙げられる。 In the field of electrical technology, many types of electrical components including coils are developed, manufactured and used. For all of these electrical components, the specifications and required characteristics of the components have changed significantly as the technology has advanced. The common tendency is miniaturization and high density of parts.
【０００３】 電気部品としてコイルに着目してみると、銅線の絶縁皮膜の絶縁耐力の向上お よび捲線の高密度化が特に必要とされる。捲線が高密度化されると、加工上の僅 かの欠陥によっても絶縁耐力の不足を招来する。 絶縁耐力の不足をチェックして不良品を排除する方法として、コイルの両端に 高電圧高速のインパルスを印加してその応答であるコイルの固有振動数による減 衰振動波形を標準波形と比較してコイルの品質を判定するインパル試験法が採用 されている。Focusing on coils as electric parts, it is particularly necessary to improve the dielectric strength of the insulating coating of copper wires and to increase the density of windings. If the winding density is increased, the dielectric strength may be insufficient due to a slight defect in processing. As a method of checking the lack of dielectric strength and eliminating defective products, a high-voltage and high-speed impulse is applied to both ends of the coil, and the response, the decay vibration waveform due to the natural frequency of the coil, is compared with the standard waveform. The Impal test method is used to determine the quality of the coil.
【０００４】 図７に示される回路はインパル試験法を実施するコイル耐圧試験機のインパル ス発生回路の従来例であり、これについて説明する。 １は電源トランスであり、商用電源その他の電源から電力を供給されて高電圧 を発生するものである。２は整流ダイオード、３は充放電コンデンサであって、 このコンデンサは電源トランス１が発生する高電圧により整流ダイオード２を介 して充電される。４ないし６はサイリスタであり、その個数は電源トランス１の 発生する電圧に対応して決定される。７ないし９はトリガ用トランス、１０はト リガパルス発生器である。トリガパルス発生器１０の発生するトリガパルスはこ れらトリガ用トランスを介してサイリスタ４ないし６のゲート電極に供給され、 これらサイリスタを同時にＯＮさせる。そして、トリガパルス発生器１０の発生 するパルスは、電源トランス１に入力される交流電圧に同期しており、充放電コ ンデンサ３の充電完了直後に発生する。１１は逆流阻止ダイオード、１２は共振 用コンデンサ、１３は入力端子、１４は被試験コイルを示す。The circuit shown in FIG. 7 is a conventional example of an impulse generation circuit of a coil withstand voltage tester for carrying out the impulse test method, which will be described below. Reference numeral 1 is a power transformer, which is supplied with power from a commercial power source or other power source to generate a high voltage. Reference numeral 2 is a rectifying diode, 3 is a charging / discharging capacitor, and this capacitor is charged through the rectifying diode 2 by the high voltage generated by the power transformer 1. 4 to 6 are thyristors, the number of which is determined according to the voltage generated by the power transformer 1. 7 to 9 are transformers for trigger, and 10 is a trigger pulse generator. The trigger pulse generated by the trigger pulse generator 10 is supplied to the gate electrodes of the thyristors 4 to 6 via these trigger transformers, and these thyristors are simultaneously turned on. The pulse generated by the trigger pulse generator 10 is synchronized with the AC voltage input to the power transformer 1, and is generated immediately after the charging / discharging capacitor 3 is completely charged. Reference numeral 11 is a reverse current blocking diode, 12 is a resonance capacitor, 13 is an input terminal, and 14 is a coil under test.
【０００５】 ここで、トリガパルス発生器１０の発生するトリガパルスによりトリガ用トラ ンスを介してサイリスタ４ないし６が同時にＯＮさせられたとき、充放電コンデ ンサ３に充電された高電圧は、逆流阻止ダイオード１１を介して入力端子１３に 出力され、被試験コイル１４に印加される。ところで、被試験コイル１４には共 振用コンデンサ１２が並列に接続されて両者は共振回路を形成している。従って 入力端子１３の両端には、電源の交流の１サイクル毎に充放電コンデンサ３の高 電圧によって被試験コイル１４と共振用コンデンサ１２が形成する共振回路に基 づく減衰振動波形が表れ、これをオッシロスコープにより観測することによりコ イルの品質を判定する。Here, when the thyristors 4 to 6 are simultaneously turned on via the triggering transformer by the trigger pulse generated by the trigger pulse generator 10, the high voltage charged in the charging / discharging capacitor 3 is reversed. It is output to the input terminal 13 via the blocking diode 11 and applied to the coil under test 14. By the way, the resonance capacitor 12 is connected in parallel to the coil under test 14 to form a resonance circuit. Therefore, a damped oscillation waveform based on the resonance circuit formed by the coil under test 14 and the resonance capacitor 12 appears at both ends of the input terminal 13 due to the high voltage of the charging / discharging capacitor 3 for each AC cycle of the power supply. The quality of the coil is judged by observing with an oscilloscope.
【０００６】 また、コイルを更に１個準備し、これと被試験コイル１４とを入力端子１３に 高圧切換器により切換え接続することにより両コイルの波形が得られる。これら 両コイルの発生する減衰振動波形を２現象オッシロスコープ上に表示し、コイル の持つインダクタンス、Ｑ、その他の電気的特性により特徴づけられる僅かな波 形の差を観測することができる。Further, by further preparing one coil and connecting the coil under test 14 and the coil under test 14 to the input terminal 13 by a high voltage switching device, the waveforms of both coils can be obtained. The damping vibration waveforms generated by these coils can be displayed on a two-phenomenon oscilloscope, and a slight difference in waveform characterized by the inductance, Q, and other electrical characteristics of the coils can be observed.
【０００７】 ここで、２個のコイルの内の一方を正常なコイルとし、他方を不良原因を有す るコイルとすれば、正常なコイルと不良原因を有するコイルとの間の波形の差に より不良内容を観測することができる。 図８は減衰振動波形を示す。横軸は時間、縦軸は入力端子１３の両端に現れる 減衰振動の電圧を示す。Here, if one of the two coils is a normal coil and the other is a coil having a cause of failure, there is a difference in waveform between the normal coil and the coil having the cause of failure. More defective contents can be observed. FIG. 8 shows a damped vibration waveform. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage of damped oscillation that appears at both ends of the input terminal 13.
【０００８】 Ａ点はトリガパルス発生器１０によりサイリスタ４ないし６がトリガされてＯ Ｎとされた点である。 Ｂ点は充放電コンデンサ３に充電された電圧が被試験コイル１４に印加された 点である。 Ｃ点は、充放電コンデンサ３と被試験コイル１４とがサイリスタ４ないし６お よび逆流阻止ダイオード１１を介して結合することにより共振し、その共振電圧 がゼロとなった点である。そして、サイリスタ４ないし６は、このＣ点において 電流はゼロになるところから、通常はＯＦＦになる。そして、Ｃ点からＨ点まで は逆流阻止ダイオード１１以前の回路素子が切り放されて共振用コンデンサ１２ と被試験コイル１４より成る共振回路の減衰振動となる。Point A is a point at which the thyristors 4 to 6 are triggered by the trigger pulse generator 10 to be ON. Point B is the point where the voltage charged in the charge / discharge capacitor 3 is applied to the coil under test 14. Point C is a point at which the charge / discharge capacitor 3 and the coil under test 14 are coupled through the thyristors 4 to 6 and the reverse current blocking diode 11 to resonate, and the resonance voltage becomes zero. Then, the thyristors 4 to 6 are normally turned off because the current becomes zero at the point C. Then, from the point C to the point H, the circuit element before the backflow prevention diode 11 is cut off, and the resonance vibration including the resonance capacitor 12 and the coil under test 14 is damped.
【０００９】 実用回路における数値は下記の通りである。 充放電コンデンサ３に充電される電圧（図８のＡ−Ｂ）：１ｋＶ〜５ｋＶ。 〃 の容量：０．０１μＦ サイリスタ４ないし６のＯＦＦ時の耐電圧：５ｋＶ 〃 ＯＮ時のパルス電流容量：１００Ａ 逆流阻止ダイオード１１のＯＦＦ時の耐電圧：５ｋＶ 〃 ＯＮ時のパルス電流容量：１００Ａ 共振用コンデンサ１２の容量：１００ｐＦ 被試験コイル１４のインダクタンス：数μＨ〜数１０ＨThe numerical values in the practical circuit are as follows. Voltage charged in the charging / discharging capacitor 3 (AB in FIG. 8): 1 kV to 5 kV. Capacity of 〃: 0.01μF Withstand voltage of thyristors 4 to 6 when OFF: 5kV 〃 Pulse current capacity when ON: 100A Withstanding voltage of reverse current blocking diode 11 when OFF: 5kV 〃 Pulse current capacity when ON: 100A Resonance Of the capacitor 12 for use: 100 pF Inductance of the coil under test 14: several μH to several tens of H
【００１０】[0010]
上述した通り、コイル耐圧試験機のインパルス発生回路の従来例においては、 スイッチング素子は、電流容量、耐電圧が大きいところからサイリスタが専ら使 用されている。サイリスタは電流容量、耐電圧が大きい半面、一旦ＯＮするとそ の後ＯＦＦにするには外部からの電流を０としなければならないという特性を有 している。この特性がコイル耐圧試験には好ましくないのである。以下、このこ とについて説明する。 As described above, in the conventional example of the impulse generation circuit of the coil withstand voltage tester, a thyristor is exclusively used as a switching element because of its large current capacity and withstand voltage. The thyristor has a large current capacity and withstand voltage, but has a characteristic that once it is turned on, the current from the outside must be zero in order to turn it off. This characteristic is not preferable for the coil withstand voltage test. This will be explained below.
【００１１】 第１の欠点は、サイリスタの性格上一旦トリガされると図８のＡ、Ｃ点間の回 路電流が流れている間は電流をＯＦＦにすることができないという点である。 ここで、被試験コイル１４のインダクタンスをＬ、充放電コンデンサ３のキャ パシタンスをＣとしたとき、これらにより構成される並列共振回路の並列共振周 波数ｆは、 ｆ＝１／２π√（ＬＣ） （１） である。並列共振時の被試験コイル１４および充放電コンデンサ３の示すリアク タンスｘは、 ｘ＝２πｆＬ＝１／２πｆＣ （２） である。The first drawback is that once the thyristor is triggered, the current cannot be turned off while the circuit current between points A and C in FIG. 8 is flowing. Here, when the inductance of the coil under test 14 is L and the capacitance of the charging / discharging capacitor 3 is C, the parallel resonance frequency f of the parallel resonance circuit configured by these is f = 1 / 2π√ (LC) (1) The reactance x indicated by the coil under test 14 and the charge / discharge capacitor 3 at the time of parallel resonance is x = 2πfL = 1 / 2πfC (2).
【００１２】 式（１）および（２）を参照するに、被試験コイル１４のインダクタンスＬが 小さくなるにつれて並列共振周波数ｆ0は高くなり、そしてリアクタンスｘが小 さくなるところから同一共振電圧に対して並列共振回路内の並列共振電流は増大 して行くことがわかる。 サイリスタ４ないし６導通時の抵抗をｒとすると、これは並列共振回路に対し て直列抵抗として動作し、並列共振回路のＱ、即ち Ｑ＝√（Ｌ／Ｃ）・１／ｒ を低下する作用をする。上述の実用回路についてみると、被試験コイル１４のイ ンダクタンスＬが１００μＨより小さくなるとＱの低下の影響が出始め、インダ クタンスＬが１０μＨ程度になると、図８におけるＢ点のピーク電圧と比較して 次の周期のＤＥ間のピ−ク電圧がその１／４に低下する。Referring to the equations (1) and (2), as the inductance L of the coil under test 14 becomes smaller, the parallel resonance frequency f 0 becomes higher, and the reactance x becomes smaller. It can be seen that the parallel resonant current in the parallel resonant circuit increases. Letting r be the resistance when the thyristors 4 to 6 are conducting, this acts as a series resistance with respect to the parallel resonant circuit, and lowers Q of the parallel resonant circuit, that is, Q = √ (L / C) · 1 / r. do. As for the practical circuit described above, when the inductance L of the coil under test 14 becomes less than 100 μH, the effect of Q reduction begins to appear, and when the inductance L becomes about 10 μH, it is compared with the peak voltage at point B in FIG. As a result, the peak voltage between DEs in the next cycle drops to 1/4 of that.
【００１３】 被試験コイル１４のインダクタンスが小さい場合にＱがこれ程低下すると、減 衰振動が図８のＣ点に到達した時、共振エネルギは大きく失われていることとな る。コイルの層間耐圧試験に必要とされる波形は、図８のＣ点において逆流阻止 ダイオード１１以前の回路素子が切り放されて共振用コンデンサ１２と被試験コ イル１４により構成される共振回路のＣ点以降の減衰振動波形である。共振エネ ルギが大きく失われてこの減衰振動波形の振幅が小さくなっては、その観測がし にくくなることは言うまでもない。図８のＢ点からＣ点に到る任意の点において サイリスタ４ないし６をＯＦＦすることができれば共振エネルギの消耗を少なく することができるのであるが、スイッチング素子がサイリスタであってはこれは 不可能である。上述の実用回路によってはインダクタンス１００μＨ以下のコイ ルの層間耐圧試験を好適に実施することはできない。If Q decreases so much when the inductance of the coil under test 14 is small, it means that the resonance energy is largely lost when the damping vibration reaches the point C in FIG. The waveform required for the inter-layer withstand voltage test of the coil is the C of the resonance circuit constituted by the resonance capacitor 12 and the coil under test 14 with the circuit element before the reverse current blocking diode 11 being cut off at point C in FIG. It is a damped vibration waveform after the point. It goes without saying that if the resonance energy is largely lost and the amplitude of this damped oscillation waveform becomes small, it becomes difficult to observe it. If the thyristors 4 to 6 can be turned off at any point from point B to point C in FIG. 8, the consumption of resonance energy can be reduced, but this is not true if the switching element is a thyristor. It is possible. Depending on the practical circuit described above, the inter-layer breakdown voltage test of the coil having an inductance of 100 μH or less cannot be suitably performed.
【００１４】 第２の欠点は、第１の欠点の延長といえるものであるが、サイリスタ４ないし ６は図８のＣ点において通常はＯＦＦになるのであるが、サイリスタ内の時間遅 れに起因してＣ点においてＯＦＦすることができず、ＯＦＦがＤ点或はＥ点に遅 延することがしばしば生ずる点である。この遅延は１回の観測中に頻繁に不規則 に生起する場合があり、これは波形の比較観測上大きな障害となる。The second drawback is an extension of the first one. The thyristors 4 to 6 are normally turned off at the point C in FIG. 8, but due to the time delay in the thyristor. This is a point where OFF cannot be delayed at point C, and OFF often delays to point D or point E. This delay may occur irregularly and frequently during one observation, which is a major obstacle for comparative observation of waveforms.
【００１５】 上述した通りのコイル耐圧試験機のインパルス発生回路は最近の各種コイルの 形状構造の変化の動向に対応することができず、結局、現在生産されているコイ ルの内のおよそ２０％はこのコイル耐圧試験機による試験には馴染まない。別の 試験法により耐圧試験を実施せざるを得ないのである。 この考案は、上述の通りの問題を解消したコイル耐圧試験機のインパルス発生 回路を提供するものである。The impulse generation circuit of the coil withstand voltage tester as described above cannot cope with the recent trend of changes in the shape and structure of various coils, and as a result, about 20% of the currently produced coils are used. Is not suitable for testing with this coil withstand voltage tester. There is no choice but to carry out a pressure resistance test by another test method. The present invention provides an impulse generation circuit for a coil withstand voltage tester that solves the above problems.
【００１６】[0016]
高電圧により整流ダイオード１６を介して充電される充放電コンデンサ１７を 具備し、被試験コイル２８に並列接続して並列共振回路を構成する共振用コンデ ンサ２６を具備し、並列共振回路に対する充放電コンデンサ１７の放電経路を構 成するトランジスタ１８ないし２０を具備し、トランジスタ１８ないし２０の導 通期間を制御するトリガパルス発生器２４を具備するコイル耐圧試験機のインパ ルス発生回路を構成した。 The charging / discharging capacitor 17 charged by the high voltage through the rectifier diode 16 is provided, and the resonance capacitor 26 that is connected in parallel to the coil under test 28 to form a parallel resonance circuit is provided. The impulse generation circuit of the coil withstand voltage tester is provided with the transistors 18 to 20 that form the discharge path of the capacitor 17, and the trigger pulse generator 24 that controls the conduction period of the transistors 18 to 20.
【００１７】 そして、トランジスタは電界効果トランジスタであるコイル耐圧試験機のイン パルス発生回路を構成した。 また、共振回路の減衰振動の周期Ｔ1 を測定する回路を具備し、並列共振回路 を駆動する駆動パルス電圧Ｖ1 を測定する回路を具備し、共振回路の減衰振動の 第１のピーク電圧Ｖ2 を測定する回路を具備し、共振回路の減衰振動の第２のピ ーク電圧Ｖ3 を測定する回路を具備し、コロナパルスのピーク電圧Ｖ4 Ｖ5 を測 定する回路を具備し、測定結果を演算処理する回路を具備するコイル耐圧試験機 のインパルス発生回路をも構成した。The transistor constitutes an impulse generation circuit of a coil withstand voltage tester which is a field effect transistor. Further, a circuit for measuring the period T 1 of the damping vibration of the resonance circuit and a circuit for measuring the driving pulse voltage V 1 for driving the parallel resonance circuit are provided, and the first peak voltage V 1 of the damping vibration of the resonance circuit is provided. 2 , a circuit for measuring the second peak voltage V 3 of the damped oscillation of the resonance circuit, and a circuit for measuring the peak voltage V 4 V 5 of the corona pulse, We also configured the impulse generation circuit of the coil withstand voltage tester, which is equipped with a circuit for processing the measurement results.
【００１８】[0018]
この考案の一実施例を図１を参照して説明する。 １５は電源トランスであり、商用電源その他の電源から電力を供給されて高電 圧を発生するものである。１６は整流ダイオード、１７は充放電コンデンサであ って、電源トランス１５が発生する高電圧を整流ダイオード１６が整流してこれ により充放電コンデンサ１７を充電する。１８ないし２０は電界効果トランジス タであり、その個数は電源トランス１の発生する電圧に対応して決定される。２ １ないし２３はトリガー用トランス、２４はトリガパルス発生器である。トリガ パルス発生器２４の発生するトリガパルスはこれらトリガ用トランスを介して電 界効果トランジスタ１８ないし２０のゲート電極に供給され、これら電界効果ト ランジスタを同時にＯＮさせる。そして、トリガパルス発生器２４の発生するパ ルスは、電源トランス１５に入力される交流電圧に同期しており、充放電コンデ ンサ１７の充電完了直後に発生する。２５は逆流阻止ダイオード、２６は共振用 コンデンサ、２７は入力端子、２８は被試験コイルを示す。インパルス出力電圧 を例えば５ｋＶとすると、図７の従来例においてはサイリスタは４個必要とされ たのに対して、図１に示されるこの考案においては電界効果トランジスタ１０個 を必要とする。充放電コンデンサ１７の容量は０．０１μＦとする。電界効果ト ランジスタ１８ないし２０の耐電圧は５ｋＶ、ＯＮ時のパルス電流容量は１００ Ａとする。共振用コンデンサ２６の容量は１００ｐＦとし、被試験コイル２８の インダクタンスは数μＨないし数１０Ｈとすることができる。 An embodiment of this invention will be described with reference to FIG. A power transformer 15 is supplied with electric power from a commercial power source or another power source to generate a high voltage. Reference numeral 16 is a rectifying diode, and 17 is a charging / discharging capacitor. The rectifying diode 16 rectifies the high voltage generated by the power transformer 15 to charge the charging / discharging capacitor 17. 18 to 20 are field effect transistors, the number of which is determined according to the voltage generated by the power transformer 1. 21 to 23 are trigger transformers, and 24 is a trigger pulse generator. The trigger pulse generated by the trigger pulse generator 24 is supplied to the gate electrodes of the field effect transistors 18 to 20 via these trigger transformers, and simultaneously turns on these field effect transistors. The pulse generated by the trigger pulse generator 24 is synchronized with the AC voltage input to the power supply transformer 15, and is generated immediately after the charging / discharging capacitor 17 is completely charged. Reference numeral 25 is a reverse current blocking diode, 26 is a resonance capacitor, 27 is an input terminal, and 28 is a coil under test. If the impulse output voltage is, for example, 5 kV, four thyristors are required in the conventional example of FIG. 7, whereas 10 field effect transistors are required in the present invention shown in FIG. The capacity of the charge / discharge capacitor 17 is 0.01 μF. The withstand voltage of the field effect transistors 18 to 20 is 5 kV, and the pulse current capacity when ON is 100 A. The capacitance of the resonance capacitor 26 can be set to 100 pF, and the inductance of the coil under test 28 can be set to several μH to several tens of H.
【００１９】 ここで、トリガパルス発生器１０の発生するトリガパルスによりトリガ用トラ ンスを介してサイリスタ４ないし６が同時にＯＮさせられたとき、充放電コンデ ンサ３に充電された高電圧は、逆流阻止ダイオード１１を介して入力端子１３に 出力され、被試験コイル１４に印加される。ところで、被試験コイル１４には共 振用コンデンサ１２が並列に接続されて両者は共振回路を形成している。従って 入力端子１３の両端には、電源の交流の１サイクル毎に充放電コンデンサ３の高 電圧によって被試験コイル１４と共振用コンデンサ１２が形成する共振回路に基 づく減衰振動波形が表われ、これをオッシロスコープにより観測することができ る。Here, when the thyristors 4 to 6 are simultaneously turned on via the triggering transistor by the trigger pulse generated by the trigger pulse generator 10, the high voltage charged in the charging / discharging capacitor 3 is reversed. It is output to the input terminal 13 via the blocking diode 11 and applied to the coil under test 14. By the way, the resonance capacitor 12 is connected in parallel to the coil under test 14 to form a resonance circuit. Therefore, at both ends of the input terminal 13, a damped oscillation waveform based on the resonance circuit formed by the coil under test 14 and the resonance capacitor 12 appears due to the high voltage of the charging / discharging capacitor 3 for each AC cycle of the power supply. Can be observed with an oscilloscope.
【００２０】 図２は図８に対応する図であり、この考案の実施例の減衰振動波形を示す。横 軸は時間、縦軸は入力端子１３の両端に現れる減衰振動の電圧を示す。Ａ点とＣ 点が被試験コイル１４と共振用コンデンサ１２より成る共振回路を駆動する駆動 区間であり、Ａ点からＢ点に到る立ち上がり時間を極く小さい。それと共に、ト リガパルス発生器２４の発生するトリガパルスのパルス幅を制御することにより Ａ点からＣ点に到る駆動区間を最適の値に制御することができる。FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 8 and shows a damped vibration waveform of the embodiment of the present invention. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage of damped oscillation appearing at both ends of the input terminal 13. Points A and C are drive sections for driving the resonance circuit composed of the coil under test 14 and the resonance capacitor 12, and the rise time from point A to point B is extremely small. At the same time, by controlling the pulse width of the trigger pulse generated by the trigger pulse generator 24, the drive section from point A to point C can be controlled to an optimum value.
【００２１】 この考案のコイル耐圧試験機のインパルス発生回路の実施例においては、高電 圧スイッチング素子として電界効果トランジスタが使用されているが、バイポー ラトランジスタを含む一般のトランジスタを採用することができる。しかし、電 流容量その他実際の回路を構成する場合の条件を考慮すると、実際上は実施例の 如く電界効果トランジスタが使用される。In the embodiment of the impulse generating circuit of the coil withstand voltage tester of the present invention, the field effect transistor is used as the high voltage switching element, but a general transistor including a bipolar transistor can be adopted. . However, in consideration of the current capacity and other conditions for forming an actual circuit, the field effect transistor is actually used as in the embodiment.
【００２２】 以上の通りのこの考案のコイル耐圧試験機のインパルス発生回路は、共振回路 を駆動する電流の立ち上がり時間について、高電圧スイッチング素子がサイリス タの場合は０. ５μＳであったところ、電界効果トランジスタの場合はこれが０ . １μＳであって５倍の高速となる。共振回路を駆動する電流の立ち上がり速度 が５倍の高速になるということは、結局、電磁気的には従来例と比較して５倍の インピーダンスのコイルにインパルスを印加したことに相当する。換言すれば、 従来例において測定可能の最低のインダクタンスの１／５のインダクタンスのコ イルも測定可能になるということを意味する。As described above, the impulse generation circuit of the coil withstand voltage tester of the present invention has a rise time of the current for driving the resonance circuit of 0.5 μS when the high-voltage switching element is a thyristor. In the case of the effect transistor, this is 0.1 μS, which is 5 times faster. The fact that the rising speed of the current that drives the resonance circuit is five times faster corresponds to the fact that the impulse is applied electromagnetically to the coil having the impedance five times that of the conventional example. In other words, it means that a coil having an inductance of ⅕ of the lowest measurable inductance in the conventional example can also be measured.
【００２３】 そして、印加インパルスのパルス巾を１μＳ〜１０μＳの間において自由に調 整制御することができるところから、被試験コイルと共振用コンデンサより成る 並列共振回路に対して最大の電気エネルギが注入されたところにおいて印加イン パルスをたち下げて、最も大きな電圧振幅の減衰振動をする様にパルスドライブ することができ、コイル特性の僅かな変化を促える上において好適である。Since the pulse width of the applied impulse can be freely adjusted and controlled within the range of 1 μS to 10 μS, the maximum electric energy is injected into the parallel resonance circuit including the coil under test and the resonance capacitor. At this point, the applied impulse can be lowered and the pulse can be driven so as to cause the damping oscillation with the largest voltage amplitude, which is suitable for promoting a slight change in the coil characteristics.
【００２４】 ここで、減衰振動波形観測によるコイルの良否を判定する手法について説明す る。 コイルにインパルスを印加してコイル耐圧を試験する場合、減衰振動波形はイ ンダクタンス、Ｑ、内部放電、コア材の飽和の状態その他の要素が複雑に複合し て、全てが合成された複合波形が得られ、これを観測することとなる。複合波形 を観測して合否を判定する手法には、正常なコイルの減衰振動波形を図９に示さ れるものとすると、これと図８に示される被試験コイルの減衰振動波形とを図１ ０に示される如くオシロスコープに重ね合わせて形の違いを見つけだすものがあ る。この手法は両コイル間に差異が存在することを認識することはできるが、そ の合否の判定には曖昧さが残る。Here, a method of determining the quality of the coil by observing the damping vibration waveform will be described. When an impulse is applied to the coil to test the coil withstand voltage, the damping vibration waveform is a complex waveform in which the inductance, Q, internal discharge, state of saturation of the core material, etc. are complexly compounded and all are combined. It will be obtained and will be observed. In the method of observing the composite waveform and determining whether the result is acceptable or not, assuming that the damping vibration waveform of the normal coil is shown in FIG. 9, this and the damping vibration waveform of the coil under test shown in FIG. There is one that finds the difference in shape by superimposing it on an oscilloscope as shown in. This method can recognize that there is a difference between the two coils, but there is ambiguity in the judgment of pass / fail.
【００２５】 ここで、減衰振動波形の特徴を数値化してこれを標準値と比較してコイルの合 否を判定することにより、上述の曖昧さを払拭することができる。以下、この数 値化して合否を判定する手法を図３を参照して説明する。 図３において、Ｖ1 は、図１において充放電コンデンサ１７に充電された電圧 が電界効果トランジスタ１８ないし２０がＯＮしたことにより被試験コイル２８ および共振用コンデンサ２６より成る並列共振回路に印加される駆動パルス電圧 である。駆動パルス電圧Ｖ1 はコイルの巻数、形状構造、電源電圧その他の条件 により決定する。Here, the ambiguity described above can be eliminated by digitizing the characteristics of the damped vibration waveform and comparing this with a standard value to determine whether the coil is pass or fail. Hereinafter, a method of digitizing this numerical value and determining pass / fail will be described with reference to FIG. In FIG. 3, V 1 is applied to the parallel resonance circuit composed of the coil under test 28 and the resonance capacitor 26 when the voltage charged in the charging / discharging capacitor 17 in FIG. 1 is turned on by the field effect transistors 18 to 20. This is the drive pulse voltage. The drive pulse voltage V 1 is determined by the number of turns of the coil, the shape and structure, the power supply voltage and other conditions.
【００２６】 Ｖ2 は、Ｃ点において電界効果トランジスタ１８ないし２０がＯＦＦして逆流 阻止ダイオード２５以前の回路素子が切り放された後の減衰振動波形の正の第１ 波の電圧を示す。 Ｖ3 は減衰振動波形の正の第２波の電圧を示す。 Ｔ1 は被試験コイル２８および共振用コンデンサ２６より成る並列共振回路の 減衰振動の周期である。V 2 indicates the voltage of the positive first wave of the damped oscillation waveform after the field effect transistors 18 to 20 are turned off at point C and the circuit element before the reverse current blocking diode 25 is cut off. V 3 represents the voltage of the positive second wave of the damped oscillation waveform. T 1 is the period of damping vibration of the parallel resonance circuit composed of the coil under test 28 and the resonance capacitor 26.
【００２７】 Ｐ1 およびＰ2 はコイル内に発生したコロナ放電波形を示す。このコロナ放電 波形は並列共振回路の出力をほぼ５ＭＨZ のハイパスフィルタを介することによ り図４における電圧Ｖ4 および電圧Ｖ5 として取り出すことができる。 以上の通りの数値化パラメータに基づいて次の如くコイルの合否判定評価を実 施する。P 1 and P 2 show corona discharge waveforms generated in the coil. This corona discharge waveform can be taken out as the voltage V 4 and the voltage V 5 in FIG. 4 by passing the output of the parallel resonant circuit through a high-pass filter of approximately 5 MHz. The pass / fail judgment evaluation of the coil is carried out as follows based on the above digitized parameters.
【００２８】 損失係数Ｄを比較する： Ｖ3 ／Ｖ2 を計算する。この結果は損失係数Ｄ（＝１／Ｑ）を示す。例えば損 失係数Ｄが大きい、ということは被試験コイル２８のＱが低下していることを意 味している。この不良内容としては、コイルのコア材料の不良、レアーショート の存在、巻線抵抗の過大が考えられる。Comparing the loss factors D: Calculate V 3 / V 2 . This result shows the loss coefficient D (= 1 / Q). For example, a large loss coefficient D means that the Q of the coil under test 28 has decreased. The contents of the defects are considered to be defects in the core material of the coil, the presence of rare shorts, and excessive winding resistance.
【００２９】 インダクタンスを比較する： インダクタンスと共振周波数の関係式を参照するに、Ｃは一定であるものとし て、Ｔ1 は√Ｌに比例する。従って、Ｔ1 を測定してこれをＴ1 の基準値と比較 することにより、巻線数の過大或は過少、コア材料の不良を認識することができ る。Comparing Inductances: Referring to the relational expression between inductance and resonance frequency, assuming that C is constant, T 1 is proportional to √L. Therefore, by measuring T 1 and comparing it with the reference value of T 1 , it is possible to recognize an excessive or insufficient number of windings and a defective core material.
【００３０】 コロナ量を測定する： Ｖ4 およびＶ5 はコイル内においてコロナ放電、火花放電が発生していること を示す。インパルス試験において最も重要とされる試験は、火花放電に到る以前 の状態のコロナ放電を定量測定することであるとされている。Ｖ4 およびＶ5 の 波高値を測定することにより、放電電荷を正確に読みとることができる。コロナ 放電を測定することにより、コイル層間の絶縁層の厚さの不足、ピンホールの存 在を検出することができ、将来のコイル特性の劣化を予測することができる。Measuring Corona Amount: V 4 and V 5 indicate that corona discharge and spark discharge are generated in the coil. It is said that the most important test in the impulse test is the quantitative measurement of the corona discharge before the spark discharge. By measuring the peak values of V 4 and V 5 , the discharge charge can be read accurately. By measuring the corona discharge, it is possible to detect the insufficient thickness of the insulating layer between the coil layers and the presence of pinholes, and to predict future deterioration of coil characteristics.
【００３１】 減衰振動波形の特徴を数値化してこれを標準値と比較してコイルの合否を判定 する手法を実施する測定回路を図５を参照して説明する。 １は商用電源、２は高電圧インパルス発生回路、３は共振用コンデンサであっ て電圧分圧器を構成しており、４は出力端子、そして５は被試験コイルである。 高電圧インパルス発生回路２は商用電源１から商用電源の供給を受け、高電圧イ ンパルスを発生して、出力端子４を介して被試験コイル５に高電圧インパルスを 供給する。A measurement circuit that implements a method of quantifying the characteristics of a damped vibration waveform and comparing the characteristics with a standard value to determine the pass / fail of a coil will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 is a commercial power supply, 2 is a high voltage impulse generating circuit, 3 is a resonance capacitor which constitutes a voltage divider, 4 is an output terminal, and 5 is a coil under test. The high-voltage impulse generation circuit 2 receives the commercial power supply from the commercial power supply 1, generates a high-voltage impulse, and supplies the high-voltage impulse to the coil under test 5 via the output terminal 4.
【００３２】 ６はバッファアンプ、７は波形整形回路、８、１０、１２および１５はピーク ホールド回路、９、１１、および１３はアナログゲート回路である。共振用コン デンサ３と被試験コイル５による減衰振動は、電圧分圧器をも構成している共振 用コンデンサ３により分圧されて、バッファアンプ６に入力される。バッファア ンプ６により低インピーダンス化された減衰振動波形は、次いで、波形整形回路 ７、ピークホールド回路８、アナログゲート回路９、１１および１３に入力され る。Reference numeral 6 is a buffer amplifier, 7 is a waveform shaping circuit, 8, 10, 12 and 15 are peak hold circuits, and 9, 11, and 13 are analog gate circuits. Damped vibrations due to the resonance capacitor 3 and the coil under test 5 are divided by the resonance capacitor 3 which also constitutes a voltage divider, and input to the buffer amplifier 6. The damped oscillation waveform whose impedance has been lowered by the buffer amplifier 6 is then input to the waveform shaping circuit 7, the peak hold circuit 8, and the analog gate circuits 9, 11 and 13.
【００３３】 １４はハイパスフィルタ、１６は周期カウンタ、１７はゲート信号発生回路、 １８はＴ1 データ出力端子、１９はＶ1 データ出力回路、２０はＶ2 データ出力 端子、２１はＶ3 データ出力端子、２２はＶ4 Ｖ5 データ出力端子である。 波形整形回路７は図４に示される波形整形を実施してその結果をゲート信号発 生回路１７に送り込む。ゲート信号発生回路１７はタイミング信号Ｇ1 、Ｇ2 お よびＧ3 を発生してこれを出力する。周期カウンタ１６はタイミング信号Ｇ1 を 受信し、その内部に具備されるクロック信号源のクロック信号によりタイミング 信号Ｇ1 のパルス巾、即ち、図３におけるＴ1 を測定してこれをＴ1 データ出力 端子１８に出力する。Reference numeral 14 is a high-pass filter, 16 is a cycle counter, 17 is a gate signal generation circuit, 18 is a T 1 data output terminal, 19 is a V 1 data output circuit, 20 is a V 2 data output terminal, 21 is a V 3 data output. The terminal 22 is a V 4 V 5 data output terminal. The waveform shaping circuit 7 performs the waveform shaping shown in FIG. 4 and sends the result to the gate signal generating circuit 17. The gate signal generation circuit 17 generates timing signals G 1 , G 2 and G 3 and outputs them. Period counter 16 receives the timing signals G 1, the pulse width of the timing signal G 1 by the clock signal of the clock source is provided therein, i.e., which T 1 data output by measuring the T 1 in FIG. 3 Output to the terminal 18.
【００３４】 ピークホールド回路８は減衰信号波形の最大電圧、即ち、図３におけるＶ1 を 測定してこれをＶ1 データ出力回路１９に出力する。 アナログゲート回路９およびピークホールド回路１０はゲート信号発生回路１ ７のタイミング信号Ｇ2 により図３におけるＶ2 をピークホールドしてこれをＶ 2 データ出力端子２０に出力する。同様にアナログゲート回路１１およびピーク ホールド回路１２はゲート信号発生回路１７のタイミング信号Ｇ3 により図３に おけるＶ3 をピークホールドしてこれをＶ3 データ出力端子２１に出力する。The peak hold circuit 8 determines the maximum voltage of the attenuation signal waveform, that is, V in FIG.1And measure this as V1Output to the data output circuit 19. The analog gate circuit 9 and the peak hold circuit 10 use the timing signal G of the gate signal generation circuit 17.2Therefore, V in FIG.2Hold the peak of V 2 Output to the data output terminal 20. Similarly, the analog gate circuit 11 and the peak hold circuit 12 receive the timing signal G of the gate signal generation circuit 17.3Therefore, V in Fig. 33Hold the peak of V3Output to the data output terminal 21.
【００３５】 アナログゲート回路１３およびハイパスフィルタ１４は、タイミング信号Ｇ1 のパルス巾、即ち、図３におけるＴ1 時間内におけるコロナパルス減衰振動波形 から分離して図４に示される電圧パルスＶ4 およびＶ5 を形成する。そして、こ の電圧パルスのピーク値をピークホールド回路１５においてピークホールドし、 これをＶ4 Ｖ5 データ出力端子２２に出力する。The analog gate circuit 13 and the high-pass filter 14 are separated from the pulse width of the timing signal G 1 , that is, the corona pulse damping oscillation waveform within the time T 1 in FIG. 3, and the voltage pulse V 4 and the voltage pulse V 4 shown in FIG. Form V 5 . Then, the peak value of this voltage pulse is peak-held in the peak-hold circuit 15, and this is output to the V 4 V 5 data output terminal 22.
【００３６】 なお、タイミング信号Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 のタイミングチャートは図６に示され る通りである。そして、出力の形態については、Ｔ1 データ出力端子１８はカウ ンタ出力のためディジタルパラレル出力であり、その他の出力端子１９ないし２ ２はアナログ出力である。 上述の如くして得られた測定結果である共振回路の減衰振動の周期Ｔ1 、並列 共振回路を駆動する駆動パルス電圧Ｖ1 、共振回路の減衰振動の第１の正のピー ク電圧Ｖ2 、共振回路の減衰振動の第２の正のピーク電圧Ｖ3 、およびコロナパ ルスのピーク電圧Ｖ4 Ｖ5 を適宜に演算処理することによりコイルの合否判定評 価を実施する。なお、この合否判定評価は上述の正のピ−ク電圧の代わりに負の ピ−ク電圧に着目して実施することができる。The timing chart of the timing signals G 1 , G 2 , and G 3 is as shown in FIG. Regarding the form of output, the T 1 data output terminal 18 is a counter output and thus is a digital parallel output, and the other output terminals 19 to 22 are analog outputs. The period T 1 of the damping vibration of the resonance circuit, the driving pulse voltage V 1 for driving the parallel resonance circuit, and the first positive peak voltage V 2 of the damping vibration of the resonance circuit, which are the measurement results obtained as described above. , The second positive peak voltage V 3 of the damping vibration of the resonance circuit and the peak voltage V 4 V 5 of the corona pulse are appropriately calculated to perform the pass / fail judgment evaluation of the coil. The pass / fail judgment evaluation can be carried out by focusing on the negative peak voltage instead of the positive peak voltage described above.
【００３７】[0037]
以上の通りであって、この考案のコイル耐圧試験機のインパルス発生回路は、 高電圧スイッチング素子として導通期間を制御することができるトランジスタを 使用することにより共振回路を駆動する電流の立ち上がり時間が極く小さくなっ た結果測定可能最低インダクタンスを低下せしめることができると共に、印加イ ンパルスのパルス巾を調整制御することにより最も大きな電圧振幅の減衰振動を する様にパルスドライブすることができ、コイル特性の僅かな変化を促える上に おいて好都合なものであるということができる。 As described above, the impulse generation circuit of the coil withstand voltage tester of the present invention uses the transistor capable of controlling the conduction period as the high-voltage switching element, so that the rise time of the current for driving the resonance circuit is extremely high. As a result, the minimum measurable inductance can be lowered, and by controlling the pulse width of the applied impulse, the pulse drive can be performed so that the damping oscillation with the largest voltage amplitude can be achieved. It can be said that it is convenient because it can induce slight changes.
【図１】この考案の実施例を説明する図。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of this invention.
【図２】この考案の減衰振動波形を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a damped vibration waveform of the present invention.
【図３】減衰振動波形の特徴を数値化して合否を判定す
る手法を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a method of digitizing the characteristics of a damped vibration waveform and determining pass / fail.
【図４】コロナパルスを示す図。FIG. 4 is a diagram showing a corona pulse.
【図５】コイルの合否を判定する測定する回路の具体例
を説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of a circuit for measuring whether a coil is passed or failed.
【図６】タイミング信号のタイミングチャート。FIG. 6 is a timing chart of timing signals.
【図７】コイル耐圧試験機のインパルス発生回路の従来
例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a conventional example of an impulse generation circuit of a coil withstand voltage tester.
【図８】インパルス発生回路の減衰振動波形を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a damping vibration waveform of an impulse generating circuit.
【図９】正常なコイルの減衰振動波形を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a normal vibration damping waveform of a coil.
【図１０】重ね合わせた減衰振動波形を示す図。FIG. 10 is a diagram showing superimposed damped vibration waveforms.
１５ 電源トランス １６ 整流ダイオード １７ 充放電コンデンサ １８ないし２０ 電界効果トランジスタ ２１ないし２３ トリガ用トランス ２４ トリガーパルス発生器 ２５ 逆流阻止ダイオード ２６ 共振用コンデンサ ２７ 入力端子 ２８ 被試験コイル 15 power transformer 16 rectifying diode 17 charging / discharging capacitor 18 or 20 field effect transistor 21 or 23 trigger transformer 24 trigger pulse generator 25 reverse current blocking diode 26 resonance capacitor 27 input terminal 28 coil under test
Claims (3)
電される充放電コンデンサを具備し、被試験コイルに並
列接続して並列共振回路を構成する共振用コンデンサを
具備し、並列共振回路に対する充放電コンデンサの放電
経路を構成するトランジスタを具備し、トランジスタの
導通期間を制御するトリガパルス発生器を具備すること
を特徴とするコイル耐圧試験機のインパルス発生回路。1. A charging / discharging capacitor that is charged by a high voltage through a rectifying diode, and a resonance capacitor that is connected in parallel to a coil under test to form a parallel resonant circuit. An impulse generation circuit for a coil withstand voltage tester, comprising a transistor that constitutes a discharge path of a capacitor, and a trigger pulse generator that controls a conduction period of the transistor.
のインパルス発生回路において、トランジスタは電界効
果トランジスタであることを特徴とするコイル耐圧試験
機のインパルス発生回路。2. The impulse generation circuit for a coil withstand voltage tester according to claim 1, wherein the transistor is a field effect transistor.
験機のインパルス発生回路において、共振回路の減衰振
動の周期を測定する回路を具備し、並列共振回路を駆動
する駆動パルス電圧を測定する回路を具備し、共振回路
の減衰振動の第１のピーク電圧を測定する回路を具備
し、共振回路の減衰振動の第２のピーク電圧を測定する
回路を具備し、コロナパルスのピーク電圧を測定する回
路を具備し、測定結果を演算処理する回路を具備するこ
とを特徴とするコイル耐圧試験機のインパルス発生回
路。3. The impulse generation circuit of the coil withstand voltage tester according to claim 1, further comprising a circuit for measuring a period of damped oscillation of the resonance circuit, and measuring a drive pulse voltage for driving the parallel resonance circuit. And a circuit for measuring the first peak voltage of the damping vibration of the resonance circuit, and a circuit for measuring the second peak voltage of the damping vibration of the resonance circuit, and measuring the peak voltage of the corona pulse. An impulse generation circuit for a coil withstand voltage tester, comprising a circuit for measuring and a circuit for calculating and processing a measurement result.
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