چه جنبه‌هایی در آزمون تنظیم‌کننده‌های ولتاژ قدرت مورد نظر است

به عنوان یک فنی با سال‌ها تجربه در آزمون تنظیم‌کننده‌های ولتاژ، خوب می‌دانم که تنظیم‌کننده‌های ولتاژ به عنوان تجهیزات کلیدی در سیستم‌های برق، به طور مستقیم بر کیفیت تأمین برق و امنیت سیستم تأثیر می‌گذارند. با تحول تجهیزات برق به سمت هوشمندی و دقت بیشتر، تکنولوژی آزمون تنظیم‌کننده‌های ولتاژ نیز پیشرفت کرده است - از بازرسی‌های بصری سنتی به آزمون‌های دیجیتال مدرن؛ و از اندازه‌گیری پارامتر تکی به ارزیابی عملکرد سطح سیستم. با استفاده از تجربیات دستیاری من در سال‌های گذشته، به طور نظام‌مند استانداردها، روش‌ها، فرآیندها و پیشنهادات نگهداری تنظیم‌کننده‌های ولتاژ برق را توضیح خواهم داد، که یک راهنمای عملی برای مدیران تجهیزات برق ارائه می‌دهد.

1. مروری بر استانداردهای آزمون تنظیم‌کننده‌های ولتاژ

در سال‌های آزمون من، سیستم استاندارد آزمون تنظیم‌کننده‌های ولتاژ که با آن مواجه شده‌ام شامل سه دسته است: استانداردهای ملی، صنعتی و بین‌المللی.

1.1 استاندارد صنعتی: JB/T 8749.1 - 2022

این استاندارد به عنوان استاندارد اصلی صنعتی برای آزمون تنظیم‌کننده‌های ولتاژ عمل می‌کند. در آزمون‌های روزمره، به نحوه‌های اساسی و روش‌های آزمون که برای تنظیم‌کننده‌های ولتاژ تک‌فاز تعیین شده‌اند، به طور دقیق پایبند هستم. این استاندارد تنظیم‌کننده‌های ولتاژ را به انواعی مانند تماسی، القایی و الکترونیکی تقسیم‌بندی می‌کند، هر یک با نیازهای آزمون متفاوت. به عنوان مثال، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ تماسی نیاز به توجه به ثبات تماس بینブラش‌ها و پیچ‌های لوله‌ای دارند؛ تنظیم‌کننده‌های ولتاژ القایی نیاز به توجه به جفت‌سازی مغناطیسی و ویژگی‌های بالا رفتن دما دارند. این تفاوت‌ها به معنی این است که ما باید روش‌های آزمون خود را در طول فرآیند تنظیم کنیم.

1.2 استانداردهای ملی

• GB/T 156 - 2017 "ولتاژ استاندارد: این استاندارد سطوح ولتاژ در سیستم‌های برق را تعیین می‌کند و برای من مرجعی برای تشخیص اینکه آیا محدوده تنظیم ولتاژ تنظیم‌کننده‌ای مطابق است یا خیر، ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، وقتی یک تنظیم‌کننده ولتاژ در شبکه توزیع 10 kV را آزمون می‌کنم، برای اطمینان از اینکه محدوده تنظیم آن با نیازهای سیستم مطابقت دارد، آن را با سطوح ولتاژ استاندارد مقایسه می‌کنم.

• سری GB/T 1094: این استاندارد الزامات عملکرد عایق، ویژگی‌های بالا رفتن دما و غیره را برای ترانسفورماتورها و تنظیم‌کننده‌های ولتاژ مشخص می‌کند. در حین آزمون، از این استاندارد برای محدود کردن شاخص‌های کلیدی مانند مقاومت عایق، قدرت تحمل ولتاژ و حد بالا رفتن دما استفاده می‌کنم تا ایمنی تجهیزات را تضمین کنم.

• GB/T 2900.95 "اصطلاحات برق: این استاندارد اصطلاحات مرتبط با تنظیم‌کننده‌های ولتاژ را استاندارد می‌کند. این امر به من اجازه می‌دهد تا با همکاران و تولیدکنندگان با استفاده از یک زبان فنی یکپارچه ارتباط برقرار کنم و از سوء تفاهم‌های ناشی از تفاوت‌های اصطلاحی که می‌تواند بر نتایج آزمون تأثیر بگذارد، پرهیز کنم.

1.3 استانداردهای بین‌المللی

در سطح بین‌المللی، سری IEC 60076 به آزمون عایق و بالا رفتن دما در تنظیم‌کننده‌های ولتاژ مربوط می‌شود؛ سری IEEE C57 شامل آزمون‌های محافظت از کوتاه‌شدن و تست مشخصات بار تنظیم‌کننده‌های ولتاژ است. این استانداردها برای تشخیص متقابل بین‌المللی و کنترل کیفیت تنظیم‌کننده‌های ولتاژ اهمیت دارند. به عنوان مثال، وقتی تجهیزات صادر شده را آزمون می‌کنم، باید هم به استانداردهای داخلی و هم بین‌المللی پایبند باشد. من همچنین به تفاوت‌های بین این استانداردها توجه می‌کنم تا به شرکت‌ها کمک کنم تا محصولات خود را تطبیق دهند.

به طور کلی، استانداردهای آزمون تنظیم‌کننده‌های ولتاژ برق حول چهار دسته می‌چرخند: عملکرد الکتریکی، عملکرد مکانیکی، انطباق با محیط و ایمنی عملکردی. این استانداردها شامل آزمون‌های مقاومت عایق، قدرت تحمل ولتاژ، دقت خروجی، عمر مکانیکی، بالا رفتن دما، سطح محافظت، محافظت از کوتاه‌شدن/افزایش بار و غیره است. در حین آزمون، به طور دقیق به این استانداردها پایبند می‌شوم تا عملکرد مطمئن تجهیزات را تضمین کنم.

2. موارد و روش‌های آزمون روزمره تنظیم‌کننده‌های ولتاژ برق

بر اساس سال‌های تجربه، من آزمون‌های روزمره تنظیم‌کننده‌های ولتاژ برق را به سه دسته تقسیم می‌کنم: عملکرد الکتریکی، عملکرد مکانیکی و انطباق با محیط. هر نوع آزمون به طور مستقیم بر کیفیت و ایمنی تجهیزات تأثیر می‌گذارد. در ادامه جزئیات آن را توضیح می‌دهم:

2.1 آزمون عملکرد الکتریکی (Aspect Core Basic)

عملکرد الکتریکی به طور مستقیم به کیفیت و ایمنی خروجی تنظیم‌کننده ولتاژ مربوط می‌شود، بنابراین این یکی از نقاط کلیدی آزمون‌های من است. موارد خاص و مراحل عملی شامل:

• آزمون مقاومت عایق:بر اساس JB/T 8749.1 - 2022، مقاومت عایق تنظیم‌کننده ولتاژ تک‌فاز باید ≥ 100 M&Ω باشد. در عمل، ابتدا تغذیه را قطع می‌کنم، مطمئن می‌شوم که دمای محیط آزمون 20–25 °C و رطوبت ≤ 80% است و از یک مگا اهم‌سنج برای اندازه‌گیری مقاومت عایق بین قسمت‌های زنده و بدنه استفاده می‌کنم. برای تنظیم‌کننده‌های ولتاژ تماسی، مقاومت تماس بین براش و پیچ‌های لوله‌ای را نیز اندازه‌گیری می‌کنم تا مطمئن شوم که در محدوده نرمال (مقاومت تماس بیش از حد می‌تواند باعث گرم شدن محلی و قوس الکتریکی شود و عمر تجهیزات را کاهش دهد) است.

• آزمون قدرت تحمل ولتاژ:این آزمون برای بررسی ریسک‌های شکست میان‌بردار عایق است. تنظیم‌کننده ولتاژ تک‌فاز باید بتواند تحمل 3000 V/1 دقیقه را تحمل کند. من این آزمون را بعد از گذراندن آزمون مقاومت عایق انجام می‌دهم. قبل از آزمون، پیچ‌های لوله‌ای غیرآزمون شده را کوتاه می‌کنم (برای جلوگیری از آسیب‌های باز مدار) و در طول اعمال ولتاژ به دقت به شکست‌ها یا فلاشرها توجه می‌کنم. این مرحله بسیار مهم است؛ شکست در این مرحله می‌تواند باعث شکست عایق در حین عملیات شود.

• آزمون دقت خروجی ولتاژ:تنظیم‌کننده‌های ولتاژ با کیفیت بالا دارای دقت خروجی ≤ ± 1% هستند. با استفاده از ولتمتر با دقت بالا، خروجی ولتاژ واقعی را در مقادیر مختلف تنظیم شده تحت ولتاژ ورودی ثابت (مقدار اسمی)، بار اسمی و دمای صحیح/رطوبت اندازه‌گیری می‌کنم. به عنوان مثال، برای تنظیم‌کننده ولتاژ با خروجی اسمی 220 V، خروجی واقعی باید بین 217.8 V و 222.2 V باشد وقتی که به 220 V تنظیم شده است تا معتبر باشد.

• آزمون نرخ تنظیم بار:استاندارد می‌گوید نرخ تنظیم بار تنظیم‌کننده ولتاژ تک‌فاز باید ≤ ± 3% باشد. ابتدا تنظیم‌کننده را به ولتاژ خروجی اسمی تنظیم می‌کنم، سپس ولتاژ خروجی را در شرایط بدون بار، 50% بار و 100% بار اندازه‌گیری می‌کنم و انحراف حداکثر را محاسبه می‌کنم. اگر بدون بار 220 V، 50% بار 219 V و 100% بار 218 V باشد، نرخ تنظیم [(220 - 218)/220] × 100% ≈ 0.9% است که مطابق با الزامات است. انحراف بیش از حد نشان‌دهنده ظرفیت ضعیف تحمل بار است و نیاز به بررسی پیچ‌های لوله‌ای و تماس‌ها دارد.

• اندازه‌گیری تلفات بدون بار:تنظیم‌کننده‌های ولتاژ با کیفیت بالا باید تلفات بدون بار ≤ 5% ظرفیت اسمی داشته باشند. در طول آزمون، تنظیم‌کننده را به ولتاژ خروجی اسمی تنظیم می‌کنم بدون بار و با استفاده از تحلیل‌گر توان ورودی توان را ثبت می‌کنم. برای تنظیم‌کننده 50 kVA، تلفات بدون بار باید ≤ 2.5 kW باشد. تلفات بیش از حد ممکن است ناشی از مواد ضعیف هسته یا طراحی نامناسب پیچ‌های لوله‌ای باشد که با گذشت زمان تلفات شبکه را افزایش می‌دهد.

• آزمون امپدانس کوتاه‌شدن:امپدانس کوتاه‌شدن برای قضاوت درباره‌ی ناهماهنگی‌های پیچ‌های لوله‌ای کلیدی است. من طرف دوم تنظیم‌کننده را کوتاه می‌کنم، ولتاژ اسمی به طرف اول اعمال می‌کنم، جریان را اندازه‌گیری می‌کنم و امپدانس را محاسبه می‌کنم. افزایش ناگهانی امپدانس کوتاه‌شدن ممکن است نشان‌دهنده‌ی کوتاه‌شدن بین‌پیچ یا تماس ضعیف باشد که نیاز به تجزیه و بررسی دارد.

• تحلیل هارمونیک:تنظیم‌کننده‌های ولتاژ با کیفیت بالا نرخ تحریف کلی هارمونیک ≤ 5% دارند. با استفاده از تحلیل‌گر طیف، محتوای هارمونیک خروجی را تحت بار اسمی و بدون تداخل الکترومغناطیسی قوی تشخیص می‌دهم. هارمونیک‌های بیش از حد می‌تواند تجهیزات پایین‌دست (مثلاً دستگاه‌های دقیق، تبدیل‌دهنده‌های فرکانس) را اختلال دهد که نیاز به بررسی طراحی پیچ‌های لوله‌ای و فیلتر کردن دارد.

• آزمون کارایی:تنظیم‌کننده‌های ولتاژ با کیفیت بالا باید کارایی ≥ 95% داشته باشند. من تنظیم‌کننده را در ولتاژ خروجی اسمی و بار عملیاتی می‌گذارم، با استفاده از تحلیل‌گر توان ورودی و خروجی توان را اندازه‌گیری می‌کنم و کارایی را محاسبه می‌کنم (کارایی = خروجی توان / ورودی توان × 100%). کارایی پایین هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد و نشان‌دهنده‌ی نقص در طراحی یا تولید است.

2.2 آزمون عملکرد مکانیکی (تمرکز بر قابلیت اعتماد بلندمدت)

عملکرد مکانیکی تنظیم‌کننده‌های ولتاژ بر عملکرد پایدار بلندمدت آن‌ها تأثیر می‌گذارد، بنابراین این یک بخش کلیدی از آزمون‌های من است. موارد خاص شامل:

• آزمون عمر مکانیکی:تنظیم‌کننده‌های ولتاژ تماسی معمولاً نیاز به عمر مکانیکی ≥ 100,000 دور دارند. من از تجهیزات تخصصی برای شبیه‌سازی تنظیمات تماس مکرر استفاده می‌کنم، و سایش براش‌ها و تغییرات مقاومت تماس را ثبت می‌کنم. سایش براش بیش از حد در طول آزمون ممکن است نشان‌دهنده‌ی انتخاب نامناسب ماده یا تنظیم فشار باشد که نیاز به بازخورد به تولیدکننده برای بهینه‌سازی دارد.

• آزمون تحمل لرزش:این آزمون برای شبیه‌سازی لرزش‌های حمل و نقل و عملیات برای ارزیابی پایداری ساختاری استفاده می‌شود. با استفاده از دستگاه آزمون لرزش، من طبق استاندارد IEC 60068 - 2 - 6 (فرکانس 10 Hz–500 Hz، شتاب 5 m/s²، 1 دقیقه در هر نقطه فرکانس، 3 دور) آزمون می‌کنم و پس از لرزش بررسی می‌کنم که آیا تجهیز به طور طبیعی عمل می‌کند. آزاد شدن تماس یا جابجایی پیچ‌های لوله‌ای به دلیل لرزش نشان‌دهنده‌ی نقص در طراحی ساختاری یا روش‌های ثابت‌سازی است.

• تایید سطح محافظت:تنظیم‌کننده‌های ولتاژ تک‌فاز معمولاً نیاز به سطح محافظت ≥ IP40 دارند. من با شبیه‌سازی گرد و بخار آب طبق GB/T 4208 محکمیت پوشش را آزمون می‌کنم. سطح محافظت پایین‌تر می‌تواند باعث ورود گرد و رطوبت شود، که باعث آسیب به عایق داخلی و فرسودگی فلزی می‌شود و عمر تجهیزات را کاهش می‌دهد.

• آزمون سطح صدای:تنظیم‌کننده‌های ولتاژ با کیفیت بالا باید سطح صدای ≤ 65 dB داشته باشند. با استفاده از سنج‌گر سطح صدا، صدای تجهیز را در فاصله 1 متر (با تضمین عدم تداخل) اندازه‌گیری می‌کنم. صدای بیش از حد ممکن است ناشی از تخته‌ای آهنی آزاد، لرزش پیچ‌های لوله‌ای یا مراوح خنک‌کننده خراب باشد که نیاز به بررسی و حل دارد.

2.3 آزمون انطباق با محیط (مواجهه با شرایط پیچیده)

تنظیم‌کننده‌های ولتاژ باید قادر به انطباق با محیط‌های مختلف باشند، بنابراین آزمون انطباق با محیط ضروری است. موارد خاص شامل:

• آزمون بالا رفتن دما:استاندارد می‌گوید تنظیم‌کننده‌های ولتاژ تک‌فاز باید بالا رفتن دما ≤ 65 °C داشته باشند. من تجهیز را در بار کامل برای مدت طولانی به کار می‌گیرم، با استفاده از حرارت‌سنج‌های حرارتی و اشعه‌ای تغییرات دما را در نقاط کلیدی (پوشش، پیچ‌های لوله‌ای، رادیاتور) می‌رسانم. بالا رفتن دما بیش از حد در هر نقطه ممکن است ناشی از تخلیه گرما ناکافی یا طراحی نامناسب پیچ‌های لوله‌ای باشد که نیاز به بهینه‌سازی دارد.

• آزمون انتخاب استرس محیطی:این آزمون شامل شبیه‌سازی شرایط انتهایی (دمای بالا، دمای پایین، رطوبت بالا، فشار هوا پایین) برای شناسایی نقص‌های پتانسیل است. یک بار تنظیم‌کننده را آزمون کردم که در دمای اتاق عملکرد طبیعی داشت اما پس از آزمون‌های دمای بالا (40 °C) و رطوبت بالا (90% RH) عملکرد عایق کاهش یافت. بهینه‌سازی هدفمند مواد و فرآیندهای عایق پس از آن انجام شد.

• آزمون مقاومت به آتش:مواد با کیفیت بالا تنظیم‌کننده‌های ولتاژ باید از آزمون مقاومت به آتش UL 94 V - 0 یا GB/T 5169.12 عبور کنند. من از سیم روشن و شعله برای ارزیابی مقاومت به آتش مواد استفاده می‌کنم. مقاومت ضعیف به آتش می‌تواند باعث گسترش سریع آتش شود و شبکه برق را در معرض خطر قرار دهد.

• آزمون سازگاری الکترومغناطیسی (EMC):این آزمون عملکرد تداخل الکترومغناطیسی و مقاومت تنظیم‌کننده را ارزیابی می‌کند، شامل تابش منتشر شده، تابش منتقل شده، مقاومت تابشی و مقاومت منتقل شده. EMC غیر مطابق می‌تواند با تجهیزات اطراف (مثلاً دستگاه‌های حفاظت رله، تجهیزات ارتباطی) تداخل ایجاد کند یا توسط تداخل خارجی تحت تأثیر قرار گیرد و عملکرد را اختلال دهد.

2.4 پیشنهادات آزمون انطباق

در آزمون واقعی، من به طور انعطاف‌پذیر موارد را بر اساس نوع تنظیم‌کننده ولتاژ و محیط عملیاتی تنظیم می‌کنم. برای تنظیم‌کننده‌های ولتاژ القایی، تمرکزم بر روی ویژگی‌های بالا رفتن دما و عملکرد هارمونیک (به دلیل امکان تولید هارمونیک از جفت‌سازی مغناطیسی) است. برای تنظیم‌کننده‌های ولتاژ تماسی، تمرکزم بر روی عمر مک