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News新品上市－高信賴性、高効率馬達製造測量用 部分放電檢測儀 ST4200 以及 多通道測試模組 SW2001 新上市
部分放電檢測儀ST4200（左）、高壓多通道測試模組SW2001（右）
HIOKI（日置電機株式會社：長野縣上田市、總經理：岡澤尊宏）、2025年2月20日正式販售，提升馬達測量精度與效率為目標的部分放電檢測儀ST4200與高壓多通道測試模組SW2001。
透過本產品，可以因應市場擴大所需求更加高信賴性的電動車(EV)或是產業用變頻器的驅動馬達的測量。
部分放電檢測儀 ST4200能夠正確且有效率的檢測出部分放電*1（PD）。透過雙模式部分放電檢測能在生產階段找出馬達的潛在不良，降低出貨後的故障風險。抗雜訊性能優秀，在馬達生產等嚴峻的環境現場中也可以正確進行PD檢測。
高壓多通道測試模組 SW2001 是能夠切換各種測試迴路的裝置。以ST4200為首，可連接其他HIOKI的測量儀器，將多種馬達測試集約到一個系統中。能夠選擇通道數的設計，可以同時測量多個馬達，大幅提升檢查效率。此外，堅固且具有高信賴性的設計，可以減少因機器故障導致的停止時間，為量產的馬達製造產線的生產性做出貢獻。
■開發的背景
1.全球減碳目標
因應世界減碳目標，EV與其他高效率產業市場正逐漸擴大。2024年，純電車(EV)與油電混合車(PEV)的販售台數比23年更增加了25.6%，光是12月就達到190萬台*2的驚人數量。
2.高效馬達需求的提升
在歐洲等地區，為提高能源效率，法規已強制要求使用 IE4 以上效率等級的高效能馬達*3。這是國際電工委員會（IEC）所定義的 IE1 至 IE4 的電機馬達效率等級。
IE4 馬達具有最高的效率與最低的功耗，與較低等級的馬達相比，可顯著降低運行成本。另一方面，這些馬達通常由變頻器驅動，因持續承受高幅度的脈衝電壓，絕緣不良風險也相對增加。
3.先進功率半導體技術的抬頭
用於變頻器的碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）等功率半導體，能實現高速且高電壓的開關操作 *4。
在此過程中，馬達可能承受額定工作電壓 2～3 倍的脈衝電壓，若長期持續，潛在的缺陷可能導致故障風險增加。預計 SiC 和 GaN 市場將從 2024 年的 14 億 1,000 萬美元成長至 2034 年的 110 億 8,000 萬美元，年均成長率達 22.9% *5，可謂相當可觀的成長幅度。
變頻器驅動馬達系統導致的脈衝電壓與部分放電現象
4.部分放電（PD）測試的重要性
過往，馬達的絕緣不良檢測主要依賴於 50/60 Hz 的 AC 耐電壓測試。然而，隨著近年來變頻器控制技術的普及，為模擬高效能馬達的實際運行狀態，PD 試驗逐漸受到關注。如今，PD 試驗已成為檢測潛在馬達絕緣不良的不可或缺的測試方法。
5.雜訊環境中的挑戰
過去的 PD 試驗多採用電磁波檢測方式。然而，在馬達生產現場等高雜訊環境中，電磁波檢測方式的結果再現性不佳，導致無法重現相同情況。
此外另一個課題是，現代馬達為提升生產效率，生產現場需要在同一套測試系統中實現高電壓與低電壓測試的靈活切換，這導致系統整合與控制日益複雜。
6.高可靠性的 HIOKI PD 測試解決方案
為應對上述課題，本公司採用了高頻電流（CT）技術，開發出部分放電檢測儀 ST4200，即使在高雜訊環境下，也能進行高可靠性的 PD 試驗。同時，為了解決由於測試整合導致的配線與控制複雜化問題，也研發了高壓多通道測試模組 SW2001。有效降低傳統測試系統常面臨高壓繼電器元件需頻繁更換的維護成本問題。SW2001 透過高可靠性設計，實現高效率測量。
■ 產品特點
1. 雙模式部分放電檢測
ST4200 支援 AC PD *6 和 脈衝 PD *7 兩種部分放電檢測模式，能更準確地識別馬達的潛在缺陷，將因絕緣故障引發的起火等重大事故風險降至最低。
AC PD 試驗：適用於馬達相間及相-鐵芯間的絕緣檢測。
脈衝 PD 試驗：適用於相間絕緣檢測，包含中性點，能有效檢測部分放電現象。
馬達定子的三個部分放電測試處（同相線圈間、各相間、各相與定子鐵芯間）
2. 採用高頻電流（CT）的抗雜訊檢測方式
ST4200 採用高頻 CT 進行部分放電檢測，能有效降低產線 PD 試驗中的雜訊干擾。克服了以往傳統電磁波檢測方式的問題，減少雜訊環境對試驗結果的影響，並實現更高可靠性的脈衝 PD 試驗。
3. 與高壓多通道測試模組 SW2001 的整合
ST4200 與 SW2001 高壓多通道測試模組的組合使用，能有效應對高雜訊環境。透過將多個輸入訊號整合至 SW2001，可將配線長度與數量降至最低，大幅簡化複雜的配線，並有效減少輕電磁干擾(EMI)、接地迴路、電容耦合等雜訊潛在雜訊源的影響，提供更精確且高信賴度的測量結果。
4. 依據測試需求選擇 4、8、16、24 通道
SW2001 系列提供 4、8、16、24 等多通道模組，能滿足各種測試需求。可將多種測試設備整合到同一系統，並能夠進行以下 6 種測試，簡化馬達測試流程：
- 電阻測試
- 電感測試
- 線圈短路檢測（Rare Short）
- 耐電壓測試
- 絕緣電阻測試
- 部分放電測試（AC PD 和脈衝 PD）
此外，透過本模組可減少頻繁的配線作業，特別適用於同時測試多台馬達的場合。
SW2001-24內藏 2 個熱敏電阻感測器，能同時測試最多 3 台三相馬達，大幅提升測試效率與精確度。
使用高壓多通道測量模組SW2001，進行更佳有效率的馬達測量。最多可以增設到24通道，流暢地進行測試。
5. 高可靠性與長壽命的多工器設計
SW2001 採用高耐久性高壓簧片繼電器，可在最大 8 kVpeak 的高壓信號下進行切換，並將漏電流降至最低，確保測量的安全性與準確性。為保證高精度測試，該系統採用了多項絕緣強化設計，包括：
• 強化絕緣結構，提高耐壓性能
• 優化繼電器間的間隙距離，減少高壓干擾
• 使用高品質絕緣材料，提升配線的抗干擾能力
此外，SW2001 配備保護放電功能，能在高壓測試結束後釋放馬達線圈中累積的剩餘能量，防止切換至低壓測量時對測試設備造成損害，確保系統與被測設備的安全性與耐用性。
■主要用途
・EV或是產業用馬達生產的部分放電測試
高信賴性與安全性的絕緣不良檢測
・馬達測試系統的構築
電阻、耐電壓、絕緣電阻、短路測試等測試項目統合於一個系統中。
將馬達測試流程合理化與提升生產效率
■相關產品頁面：
注：
*1. 部分放電：馬達施加高電壓時絕緣材料內所產生的局部放電現象。長期使用會導致絕緣破壞並引起馬達故障。
*2. Global electric vehicle sales up 25% in record 2024
*3. New EU rules to boost energy efficiency of electric motors
*4. 開關動作：直流電壓的ON/OFF高速切換時會發生交流電壓，變頻器的運作方式。
*5. SiC & GaN Power Semiconductor Market Outlook (2024 to 2034)
*6. 依據IEC 60270或IEC 60034-27-1標準的AC PD測試。
*7. 依據IEC 61934或IEC 60034-27-5標準的脈衝PD測試。
-2025.02
