Способ контроля исправности блока конденсаторов (варианты) Российский патент 2019 года по МПК G01R31/02 G01R27/16 

Группа изобретений относится к области электротехники и электроники, может быть использовано в устройствах электропитания, в устройствах накопления электроэнергии и т.п.

Любой конденсатор может выйти из строя по типу «обрыв», «короткое замыкание», «увеличение тока утечки», «уменьшение емкости». В случае обрыва или уменьшения емкости суммарная емкость такого блока конденсаторов уменьшится, но резервированная аппаратура работоспособность сохраняет. В случае увеличения тока утечки работоспособность аппаратуры также сохраняется. А при коротком замыкании в цепи конденсатора напряжение на шинах питания пропадет, и аппаратура перестанет работать. При этом может выйти из строя и источник питания [Справочник по радиоэлектронике, том 2. Под общей редакцией проф., ДТН А.А. Куликовского. Издательство «Энергия», Москва, 1968 г., стр. 321, рис. 17.3]. Такой дефект конденсатора недопустим в любой аппаратуре, особенно - недоступной для ремонта.

В любом резервированном блоке конденсаторов может произойти отказ любого резервирующего конденсатора, который не скажется на работоспособности резервированной аппаратуры. Для того она и резервируется. В случае такого отказа работоспособная аппаратура с завода-изготовителя выйдет уже с дефектом и первый же дефект в блоке конденсаторов во время эксплуатации может привести к отказу аппаратуры в целом. А этого допускать нельзя, особенно в ответственной аппаратуре, недоступной для проверки работоспособности и для ремонта, например, предназначенной для использования в космосе.

Прототип для способов контроля исправности блоков конденсаторов при таких обстоятельствах не выявлен.Предложенное изобретение предназначено для контроля исправности блока конденсаторов, содержащего конденсаторы, подключенные к шинам питания через маломощные низкоомные резисторы, высокоомные резисторы, подключенные к контрольной шине, а также общую шину питания. Источник питания при этом может быть однополярный, двухполярный или трехфазный.

Задачами данного изобретения являются создание способа контроля исправности блока конденсаторов как на этапе его изготовления, так и при испытаниях и при использовании в составе прибора, системы, изделия, в том числе и при штатной эксплуатации; возможность оперативного выявления конкретного конденсатора, отказавшего по типу «короткое замыкание» (пробой) без разборки аппаратуры в выключенном или во включенном ее состоянии, в том числе и при штатной эксплуатации.

Техническим результатом предложенного изобретения является обеспечение контроля исправности блока конденсаторов на этапе его изготовления, при испытаниях и при использовании его в составе прибора, системы, изделия, в том числе и при штатной эксплуатации; оперативное выявление конкретного конденсатора, отказавшего по типу «короткое замыкание» (пробой) без разборки аппаратуры в выключенном или во включенном ее состоянии, в том числе и при штатной эксплуатации.

Технический результат изобретения достигается тем, что способ контроля исправности блока конденсаторов, содержащего конденсаторы, подключенные к шинам питания через маломощные низкоомные резисторы, высокоомные резисторы, подключенные к контрольной шине, а также общую шину питания, обеспечивающий выявление дефектного конденсатора при отсутствии напряжения питания, характеризующийся тем, что высокоомные резисторы имеют разные номиналы, включает измерение сопротивления контрольной шины блока конденсаторов относительно общей шины питания, сравнение измеренного значения сопротивления контрольной шины блока конденсаторов с номинальным значением сопротивления контрольной шины и ожидаемыми значениями сопротивления контрольной шины для случаев отказа одного из конденсаторов, при совпадении измеренного значения сопротивления контрольной шины и ее номинального значения сопротивления констатируют исправность блока конденсаторов, а в случае совпадения измеренного значения сопротивления контрольной шины и одного из ожидаемых значений сопротивления контрольной шины выявляют разрушившийся маломощный низкоомный резистор и конденсатор, имеющий дефект по типу «короткое замыкание», и констатируют конкретную неисправность блока конденсаторов.

Технический результат изобретения достигается тем, что способ контроля исправности блока конденсаторов, содержащего конденсаторы, подключенные к шинам питания через маломощные низкоомные резисторы, высокоомные резисторы, подключенные к контрольной шине, а также общую шину питания, обеспечивающий выявление дефектного конденсатора при наличии напряжения питания, характеризующийся тем, что высокоомные резисторы имеют разные номиналы, включает измерение напряжения питания U, выявление дефектного конденсатора при наличии напряжения питания, при этом производят измерение силы тока I в цепи между контрольной шиной и общей шиной питания блока конденсаторов, при значении I=0 констатируют исправность блока конденсаторов, а при значении I>0 рассчитывают сопротивление высокоомного резистора по формуле R=U/I, сравнивают расчетное значение сопротивления R со значениями сопротивления высокоомных резисторов блока конденсаторов, выбирают высокоомный резистор, номинальное значение сопротивления которого соответствует расчетному значению сопротивления R и определяют разрушившийся маломощный низкоомный резистор, подключенный последовательно к выбранному высокоомному резистору, выявляют дефектный конденсатор, подключенный к выбранному высокоомному резистору, и констатируют конкретную неисправность блока конденсаторов.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, представленными схемами электрическими принципиальными блока конденсаторов (фиг. 1-3) и таблицей (фиг. 4), в которой приведены в качестве примера значения сопротивлений высокоомных резисторов и контрольной шины при отсутствии дефектов в блоке конденсаторов (номинальное значение сопротивления контрольной шины) и при наличии дефекта в блоке конденсаторов по фиг. 1 (ожидаемые сопротивления контрольной шины при наличии дефекта в одном конкретном конденсаторе).

На фиг. 1-3 введены следующие обозначения:

1-8, 32 - конденсаторы;

9-16, 33 - маломощные низкоомные резисторы (МНР);

17-24, 34 - высокоомные резисторы (BP);

25 - общая шина «0» источников питания;

26, 29 - шины питания «+U» и «-U» (на фиг. 1 источник питания однополярный: шина питания «+U»; на фиг. 2 - источник питания двухполярный: шины питания «+U» и «-U»;

27, 28, 31 - контрольные шины блоков конденсаторов, состоящие из объединенных или, при необходимости, отдельных контрольных цепей, например, Контр. 1, Контр. 2 и т.п.;

30, 35, 36 - шины питания «А», «В» и «С» (на фиг. 3 - трехфазный источник питания переменного напряжения: шины питания «А», «В» и «С»);

Контрольные шины 27 и 28 на схемах фиг. 1 и фиг. 2 и контрольные шины 27, 28 и 31 конкретных блоков конденсаторов на схеме фиг. 3 могут быть объединены (на фиг. 1-3 показано пунктиром).

При объединении контрольных шин (27+28) согласно фиг. 1 и фиг. 2 или (27+28+31) согласно фиг. 3 при всех разных номиналах высокоомных сопротивлений таблица на фиг. 4 должна содержать вдвое или втрое большее число колонок (в таблице на фиг. 4 не показано).

Выполнены предложенные устройства, изображенные на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, следующим образом.

Конденсаторы 1-8 на фиг. 1 и фиг. 2 и конденсатор 32 на фиг. 3 соединены каждый последовательно с одним из МНР 9-16 и 33 и каждая такая последовательная цепочка включена между соответствующими шинам питания 26, 29, 30, 35, 36 («+U», «-U», «А», «В», «С») и общей шиной 25 «0», при этом МНР 9-16 и 33 вторыми выводами (нижними по схеме) подключены к общей шине питания «0». Часть конденсаторов, в зависимости от конкретных требований к системе, высокочастотные (неполярные), часть - электролитические (полярные, низкочастотные). Все полярные (электролитические) конденсаторы на фиг. 1 и фиг. 2 подключены к шинам питания с соблюдением полярности. В блоке конденсаторов на фиг. 3 в цепях питания переменного напряжения полярных конденсаторов нет и быть не должно.

BP 17-24 и 34 первыми выводами (нижними по схеме на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3) соединены со вторыми выводами конденсаторов 1-8 и 32 соответственно и с первыми выводами МНР 9-16 и 33. Вторые выводы BP конденсаторов 17-24 и 34 образуют контрольные шины, выводы которых обозначены 27, 28 (на фиг. 1 и фиг. 2) и 27, 28, 31 (на фиг. 3) и отдельные контрольные цепи типа Контр. 1, Контр. 2 и др. для контроля конденсаторов, подлежащих в особых случаях индивидуальному контролю, как это показано на фиг. 1. Для упрощения процесса контроля исправности конденсаторов, целесообразно все контрольные цепи подключать к соответствующим контрольным шинам (см. ниже). МНР подключены последовательно к BP.

BP с разными номиналами сопротивления при контроле за исправным состоянием блока конденсаторов, обеспечивают выявление конкретного отказавшего конденсатора. А если BP с одинаковыми номиналами сопротивления имеются в разных блоках объединенного блока конденсаторов, то полярность напряжения на объединенных контрольных шинах в схеме на фиг.2 или фаза напряжения на объединенных контрольных шинах в схеме на фиг. 3 подскажут в какой части блока конденсатора находится предполагаемый дефект (см. ниже).

На фиг.1 приведен вариант подключения блока конденсаторов между шиной питания «+U» однополярного источника напряжения и общей шина питания «0». Фактически на фиг. 1 приведены два одинаковых по схеме блока конденсаторов (или - сдвоенный блок конденсаторов, или - единый блок конденсаторов; терминология непринципиальна и равнозначно применима здесь и далее к любому из рассматриваемых блоков конденсаторов раздельно или при их объединении). Реально в каждом блоке конденсаторов могут быть применены конденсаторы одного или разных типов, разных номиналов, количество конденсаторов также могут быть разным в зависимости от электротехнических требований к параметрам цепей питания, сроку службы (надежности) реальной аппаратуры, для которой разрабатывается каждый конкретный блок конденсаторов и требуемой конструкции блока конденсаторов применительно к конкретной аппаратуре.

Если сдвоенный блок конденсаторов на фиг. 1 представить как два самостоятельных блока конденсаторов, объединенных общей шиной питания 25 «0», то между этими двумя блоками конденсаторов (1-4) и (5-8) в разрыв шины питания 26 «+U» между конденсаторами 4 и 5 в аппаратуре может быть штатно включен дроссель (на схеме фиг. 1 дроссель не показан). Получится классический Т-образный фильтр с двумя блоками конденсаторов. При этом способ контроля этих блоков конденсаторов в составе Т-образного фильтра на отсутствие отказов и определение отказавшего конденсатора сохраняется, в том числе и при объединении всех контрольных цепей в единую контрольную шину (27+28).

При этом контрольные шины и контрольные цепи, если они используются в конкретном блоке конденсаторов (верхние по схемам фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, выводы BP) в составе аппаратуры должны быть доступны без вскрытия приборов и выведены, например, в составе одного из соединителей аппаратуры, занимая в нем минимальное количество контактов.

На фиг. 2 приведен вариант подключения сдвоенного блока конденсаторов к разным шинам «+U» «-U» двухполярного источника питания с общей шиной питания «0».

Отличаются блоки конденсаторов фиг. 1 и фиг. 2 только распайкой полярных (электролитических) конденсаторов, обусловленной необходимостью соблюдения полярности их подключения к шинам питания. Это общее требование, оно должно выполняться в любой электротехнической аппаратуре и не может относиться к отличительным признакам.

При этом, несмотря на то, что на фиг. 2 блоки конденсаторов подключены к разным шинам питания, способ контроля этих блоков конденсаторов на отсутствие отказов сохраняется, в том числе и при объединении всех контрольных цепей в единую контрольную шину (27+28; см. ниже).

На фиг. 3 приведено применение блока конденсаторов для подавления высокочастотных помех в сети переменного напряжения, в частности, в цепях трехфазного источника питания (строенный блок конденсаторов или три блока конденсаторов, соединенные с общей шиной питания 25 «0» по типу «звезда»). Также как на фиг. 1 и на фиг. 2 контрольные шины 27, 28 и 31 строенного блока конденсаторов могут быть объединены в единую контрольную шину (27+28+31), как показано на фиг. 3 пунктиром. При этом способ контроля этих блоков конденсаторов на отсутствие и поиск отказов сохраняется.

Исходное сопротивление контрольной шины в исправном состоянии блока конденсаторов равно сопротивлению параллельного соединения всех BP (с учетом сопротивлений МНР), подключенных к контрольной шине, например, к контрольным шинам 27 и 28. Такой расчет можно провести достаточно быстро.

Такой расчет целесообразно выполнить заранее, используя известные из конструкторской документации (КД) номиналы сопротивлений BP и сопротивлений МНР, и ввести результаты расчета в состав КД, в том числе - и в состав эксплуатационной документации. Кроме того, целесообразно произвести расчеты ожидаемого сопротивления контрольной шины, поочередно исключая из параллельного соединения все BP по одному (с учетом сопротивлений МНР), например, исключив R₁₇, затем R₁₈ и т.д. Такое исключение из общей контрольной шины одного из BP при расчетах «имитирует» разрушение соответствующего МНР. Так, исключение из расчета BP R₁₇ имитирует разрушение МНР R₉ после пробоя конденсатора С1. Результаты всех расчетов целесообразно разместить в таблице 1 (фиг. 4).

Здесь и далее в тексте и в формулах при обозначении параметра конкретного элемента и номера конкретного элемента используются стандартного типа обозначения параметров (I, U) и элементов (R, С) с подстрочными цифрами, обозначающими номер конкретной цепи и номер элемента (U₂₆, R₁₇ и пр.).

Проверка любого блока конденсаторов проводится с применением предложенных вариантов способов следующим образом.

По первому варианту способа (п. 1 формулы изобретения) при отсутствии напряжения на шинах питания омметром измеряют сопротивление контрольной шины (или каждой из контрольных цепей, создающих многопроводную контрольную шину) блока конденсаторов относительно общей шины 25 «0» источников питания.

При равенстве результатов измерения сопротивления контрольной шины и номинального сопротивления контрольной шины делают заключение о том, что в блоке конденсаторов дефект отсутствует. В противном случае при равенстве результатов измерения сопротивления контрольной шины и одного из ожидаемых значений сопротивления контрольной шины делают заключение о том, что в блоке конденсаторов имеется реальный дефект (разрушение маломощного низкоомного резистора и конденсатора, имеющего дефект по типу «короткое замыкание»), расположение которого однозначно определяется по выбранной ожидаемой контрольной цепи из таблицы, приведенной на фиг.4.

При четырех конденсаторах 1-4 (или 5-8) каждого из блоков конденсаторов, как показано на фиг. 1 или фиг. 2, обрыв МНР из числа резисторов 9-12 (или 13-16) обрыв в цепи самого высокоомного из числа BP 17-20 (или 21-24) приведет к увеличению сопротивления контрольной шины 27 (или 28), примерно на 7% (на 1/15). При обрыве иных МНР в цепи BP увеличение общего сопротивления контрольной шины 27 (или 28) может достигать 53% (8/15 при двоичном «шаге» изменения сопротивлений «соседних» BP и разрушении МНР в цепи самого низкоомного из BP). Четыре резервирующих конденсатора в данном блоке конденсаторов с точки зрения надежности (допускается три отказа конденсаторов) и оперативного контроля состояния резервирования - некоторый оптимум. Количество допустимых отказов - три, кроме того, при анализе результатов измерений (см. ниже) может быть определен, в том числе - и в процессе функционирования аппаратуры без ее вскрытия - конкретный пробившийся конденсатор.

Такие контрольные измерения могут быть проведены и в автоматическом режиме с использованием дистанционного управления измерительной аппаратурой и с передачей информации о результатах измерений, например, по каналу телеметрии. В такой ситуации, при обнаружении отказа в блоке конденсаторов в процессе работы аппаратуры в условиях недоступности ее для ремонта, можно оценить «степень бедствия» и принять обоснованное решение о допуске аппаратуры с выявленным замечанием к продолжению ее использования.

Когда проверяется блок конденсаторов, в котором количество контролируемых цепей всего блока конденсаторов, сведенных в единую контрольную шину, увеличено, например, до восьми (если на фиг. 1 или на фиг. 2 объединить все восемь контрольных цепей в единую контрольную шину 27+28), то, при наличии обрыва МНР в цепи самого высокоомного резистора из числа 17-24, увеличение сопротивления единой контрольной шины (27+28) составит примерно 0,4% (1/255) по сравнению с исходным сопротивлением такой контрольной шины (и может увеличиться при аналогичных разрушениях иных МНР вплоть до 50% (128/255) при «двоичном шаге» изменения сопротивлений высокоомных резисторов 17-24). Любое такое повышение сопротивления цифровым омметром легко выявляется. Но, если измерения проводятся в разное время, в разных условиях, разными приборами, то взаимная погрешность измерений может превысить упомянутые 0,4% и может создаться ложное впечатление, что в блоке конденсаторов, якобы, имеется дефект, а именно - пробой конденсатора, к которому подключен самый высокоомный из BP, и разрушение соответствующего МНР после пробоя соответствующего конденсатора.

Вместе с тем, если составляющие блоки конденсаторов будут подключены к разным шинам источника питания, как на фиг. 2 (шины питания «+U» и «-U») или на фиг. 3 (шины питания «А», «В» и «С» трехфазного источника), то высокоомные резисторы в двух (фиг. 2) и в трех блоках конденсаторов (фиг. 3) целесообразно использовать с одинаковыми сопротивлениями в разных блоках. При этом существенно увеличивается «чувствительность» контрольных шин при поиске пробившегося конденсатора в блоке конденсаторов.

Для примера, в строенном едином блоке конденсаторов, подключенном к шинам питания трехфазного источника питания, и имеющем по четыре конденсатора в каждом из блоков (на фиг. 3 показано только по три конденсатора) набирается суммарно 12 контрольных цепей, объединенных в единую контрольную шину (на 27+28+31 показано пунктиром). Короткое замыкание конденсатора в цепи самого высокоомного из BP и разрушение соответствующего МНР приведет к увеличению общего сопротивления единой контрольной шины на 1/(15*3), т.е. более чем на 2%. А это существенно более 0,4%, приведенных выше для блока конденсаторов фиг. 1, содержащего в единой контрольной шине всего восемь контрольных цепей и все с разными номиналами BP. А короткое замыкание конденсатора в цепи самого низкоомного из BP и разрушение соответствующего МНР приведет к увеличению общего сопротивления единой контрольной шины на 8/(15*3), примерно на 18%.

В таком блоке конденсаторов потребуются высокоомные резисторы всего четырех номиналов вместо двенадцати.

При этом если высокоомные резисторы в двух (фиг. 2) или в трех блоках конденсаторов (фиг. 3) использованы с одинаковыми сопротивлениями в разных блоках (см. выше), количество колонок в таблице фиг. 4 не изменится и останется равным четырем, (для блока конденсаторов по фиг. 1 и фиг. 2) или будет равно трем (для блока конденсаторов по фиг. 3), а количество и номера конденсаторов, количество и номера МНР в нижних строках таблицы будут дополнены в соответствии со схемой конкретного блока конденсаторов.

При наличии напряжения на шинах питания (при включенной аппаратуре) (второй вариант способа по п.2 формулы изобретения) проверку целостности блока конденсаторов, не имеющего отказов, проводят омметром так же, как описано выше. Но, при наличии отказа, омметром пользоваться нельзя, поскольку после разрушения, например, МНР 9 через короткозамкнутый конденсатор C₁ напряжение «+U₂₆» с шины питания 26 попадет на нижний вывод высокоомного резистора R₁₇ и далее через него же - на контрольную шину 27. В этом случае миллиамперметр, подключенный вместо омметра к единой контрольной шине (27+28) (или к любой контрольной цепи) относительно общей шины питания 25 «0», зафиксирует некоторый ток I. Этот ток однозначно определяется напряжением питания U₂₆ шины 26 «+U» и сопротивлением BP (перед поиском дефекта неизвестного), в цепи которого разрушился МНР, а именно (для нашего примера):

Сравнение полученного результата расчета с номиналами BP покажет, что разрушился МНР R₉ после короткого замыкания в конденсаторе С₁.

Сопротивления всех BP известны из КД, поэтому после измерения тока (и напряжение U₂₆ - при необходимости) подобный расчет по формуле (1) и выявление разрушившегося МНР и пробившегося конденсатора может быть выполнено очень просто, даже без вскрытия аппаратуры.

Результат расчета по формуле (1) приблизительный по двум причинам - возможная погрешность измерения напряжения и тока и погрешность сопротивления конкретного BP.

Кроме того, при измерении тока всегда возникает незначительная методическая ошибка, связанная с тем, что параллельно миллиамперметру, шунтируя его, подключаются все BP, кроме того, в цепи которого находится дефект, уменьшая показания миллиамперметра. При этом, если сопротивление миллиамперметра составляет единицы Ом, а сопротивления BP составляют единицы кОм, ошибка в измерениях может достигать доли процента. Поэтому целесообразно, для уменьшения ошибки измерения тока к каждой контрольной шине подключать не более восьми контрольных цепей, тем более что в практических случаях это обычно выполняется «автоматически», поскольку восемь и более конденсаторов в реальных устройствах и не требуется. А если конденсаторов много, можно сгруппировать их в блоки конденсаторов меньшие по объему и сформировать самостоятельные контрольные шины, как это показано на схеме фиг. 1.

При аналогичном дефекте одного из конденсаторов, подключенных к шине питания 29 «-U», как на фиг. 2, например, конденсатора 5, миллиамперметр, подключенный к контрольной шине 28 относительно общей шины питания «0», покажет ток I иной полярности, определяемый полярностью напряжения на шине 29 и «неизвестным» сопротивлением, при этом «неизвестное» сопротивление находится по формуле (2):

Отсюда следует, что дефект типа «короткое замыкание» находится в конденсаторе С₅, поэтому и разрушился МНР R₁₃.

«Двоичный шаг» изменения значения сопротивления соседних по схеме BP 17-24 кажется очевидным, но совсем не обязательным. Сопротивления соседних по схеме BP могут отличаться друг от друга не вдвое, а всего на (20-30)% и даже менее. Необходимый расчет номинального сопротивления контрольных шин и составление таблицы изменения ожидаемого сопротивления контрольных шин при возможных разрушениях МНР может быть произведены по аналогии с изложенным с использованием принятых по КД номиналов BP. При этом отношение сопротивления самого высокоомного из BP и номинального сопротивления контрольной шины будет меньше, и «доля» тока, протекающего через такой резистор при разрушении соответствующего МНР будет больше 0,4% при соответствующем измерении тока для случая с восемью контрольными цепями в составе контрольной шины, т.е. результаты измерения будут более достоверны, даже при наличии внешних факторов, влияющих на точность измерения.

Блок конденсаторов на фиг. 2 предназначен для использования с двухполярным источником питания. При этом верхние выводы конденсаторов 1-4 и 5-8 подключены соответственно к шинам питания 26 «+U» и 29 «-U» с соблюдением полярности. Контрольная шина 28 с ее контрольными цепями для такого варианта построения блока конденсаторов может быть самостоятельной, а может быть объединена с контрольной шиной 27 и с ее контрольными цепями. При этом объединенная контрольная шина (27+28) при отсутствии отказов также будет иметь номинальное сопротивление относительно общей шины «0» (определяется параллельным соединением всех BP 17-24 с учетом соответствующих сопротивлений МНР).

При включенном состоянии аппаратуры миллиамперметр, подключенный к единой контрольной шине (27+28) относительно общей шины «0», при отсутствии дефекта будет показывать 0, а при наличии дефекта будет показывать не только ток, но и направление этого тока, т.е. «подсказывать» в какой части блока конденсаторов произошел дефект: в цепи питания «+U» шины 26 или в цепи питания «-U» шины 29. В остальном способ определения исправности блока конденсаторов не изменяется.

При этом BP 17-20 и 21-24, при включении их в единую контрольную шину (27+28), будут иметь попарно одинаковые номиналы сопротивления. В таком случае для проверки целостности элементов блока питания достаточно измерения номинального сопротивления единой контрольной шины на соответствие КД. Определение конкретного места дефекта может быть осуществлено при включенной аппаратуре путем измерения тока с единой контрольной шины (27+28) на общую шину «(0)». Направление тока покажет, в какой части блока конденсаторов произошел отказ, а значение этого тока при расчете сопротивления резистора по аналогии с формулой (1) подскажет, в цепи с каким именно BP находится дефект.

Для блока конденсаторов, приведенного на фиг. 3, BP 17-24 и 34, при соединении их в единую контрольную шину (27+28+31), также могут иметь тройки сопротивлений, одинаковых по номиналам. Поскольку конденсаторы 1-8 и 32 подключены к трем разным шинам переменного напряжения питания «А», «В» и «С», и все BP единой контрольной шины (27+28+31) объединены, то в случае пробоя любого из конденсаторов и разрушения соответствующего МНР на единой контрольной шине (27+28+31) появится некоторое переменное напряжение, причем - одинаковое при отказе любого из конденсаторов, соединенных с BP одинаковыми по номиналам сопротивлениями.

Для уточнения места отказа (пробой конденсатора и разрушение конкретного МНР) используется двухлучевой осциллограф (или иной фазометр), с помощью которого можно определить, с которой из шин «А», «В» или «С» переменного трехфазного напряжения питания совпадает по фазе переменное напряжение на единой контрольной шине (27+28+31). Фаза этого напряжения покажет, в какой части блока конденсаторов находится дефект.

Миллиамперметр переменного тока, включенный между единой контрольной шиной (27+28+31) и общей шиной питания «0» источника трехфазного переменного напряжения покажет ток I через резистор 23 (если дефект проявляется в конденсаторе, подключенном к фазе «С» с напряжением U на шине 36 и при этом разрушился МНР 15). По образцу формулы (1) можно по формуле (3) рассчитать сопротивление того BP, в цепи которого и произошел дефект:

Отсюда: короткое замыкание произошло в конденсаторе С₇, отчего и разрушился резистор R₁₅.

Если контрольные шины 27, 28, и 31 разобщены, то переменное напряжение за счет дефекта появится в цепи питания только той из шин «А», «В» или «С», в составе блока конденсаторов которой возник дефект, в нашем примере - на контрольной шине 31. Дальнейшие действия - расчет согласно предыдущим рекомендациям по формуле (3). При этом применение фазометра не требуется.

При отсутствии отказов типа короткого замыкания в конденсаторах напряжение на общей контрольной шине (или на ее контрольных цепях) относительно шины питания «0» отсутствует. Появление на контрольной шине напряжения, относительно общей шины питания 25 «0», подскажет о возникновении отказа типа короткое замыкание конденсатора в составе элементов любого блока конденсаторов системы электропитания, а уровень этого тока, его полярность или фаза, подскажет, в каком конкретном приборе это произошло.

Предлагаемая совокупность признаков в предложенном изобретении для решения поставленных задач и для обеспечения оперативного контроля исправности блоков конденсаторов не встречалась, и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

В настоящее время предложенное изобретение находится на стадии отработки и планируется к использованию в составе электротехнических систем управления перспективных изделий для контроля таких изделий с блоками конденсаторов в процессе их изготовления и при их использовании в процессе штатной эксплуатации.

Группа изобретений относится к области электротехники и электроники, может быть использовано в устройствах электропитания, в устройствах накопления электроэнергии и т.п. Раскрыты способы контроля исправности блока конденсаторов, содержащего конденсаторы, подключенные к шинам питания через маломощные низкоомные резисторы, высокоомные резисторы, подключенные к контрольной шине и имеющие разные номиналы, а также общую шину питания. Первый вариант способа обеспечивает выявление дефектного конденсатора при отсутствии напряжения питания. Для осуществления способа проводится измерение сопротивления контрольной шины блока конденсаторов относительно общей шины питания, сравнение измеренного значения сопротивления контрольной шины блока конденсаторов с номинальным значением сопротивления контрольной шины и ожидаемыми значениями сопротивления контрольной шины для случаев отказа одного из конденсаторов. При совпадении измеренного значения сопротивления контрольной шины и ее номинального значения сопротивления констатируют исправность блока конденсаторов, а в случае совпадения измеренного значения сопротивления контрольной шины и одного из ожидаемых значений сопротивления контрольной шины выявляют разрушившийся маломощный низкоомный резистор и конденсатор, имеющий дефект по типу «короткое замыкание», и констатируют конкретную неисправность блока конденсаторов. Второй вариант способа обеспечивает выявление дефектного конденсатора при наличии напряжения питания. Способ включает измерение напряжения питания U, при этом производят измерение силы тока I в цепи между контрольной шиной и общей шиной питания блока конденсаторов. При значении I=0 констатируют исправность блока конденсаторов, а при значении I>0 рассчитывают сопротивление высокоомного резистора по формуле R=U/I, сравнивают расчетное значение сопротивления R со значениями сопротивления высокоомных резисторов блока конденсаторов. Далее выбирают высокоомный резистор, номинальное значение сопротивления которого соответствует расчетному значению сопротивления R и определяют разрушившийся маломощный низкоомный резистор, подключенный последовательно к выбранному высокоомному резистору, выявляют дефектный конденсатор, подключенный к выбранному высокоомному резистору, и констатируют конкретную неисправность блока конденсаторов. Техническим результатом является упрощение контроля исправности блока конденсаторов на любом этапе его изготовления, а также при испытаниях и использовании в составе прибора, системы, изделия, в том числе и при штатной эксплуатации; оперативное выявление конкретного конденсатора, отказавшего по типу «короткое замыкание» (пробой) без разборки аппаратуры в выключенном или во включенном ее состоянии, в том числе и при штатной эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ контроля исправности блока конденсаторов, содержащего конденсаторы, подключенные к шинам питания через маломощные низкоомные резисторы, высокоомные резисторы, подключенные к контрольной шине, а также общую шину питания, обеспечивающий выявление дефектного конденсатора при отсутствии напряжения питания, характеризующийся тем, что высокоомные резисторы имеют разные номиналы, включающий измерение сопротивления контрольной шины блока конденсаторов относительно общей шины питания, сравнение измеренного значения сопротивления контрольной шины блока конденсаторов с номинальным значением сопротивления контрольной шины и ожидаемыми значениями сопротивления контрольной шины для случаев отказа одного из конденсаторов, при совпадении измеренного значения сопротивления контрольной шины и ее номинального значения сопротивления констатируют исправность блока конденсаторов, а в случае совпадения измеренного значения сопротивления контрольной шины и одного из ожидаемых значений сопротивления контрольной шины выявляют разрушившийся маломощный низкоомный резистор и конденсатор, имеющий дефект по типу «короткое замыкание», и констатируют конкретную неисправность блока конденсаторов.

2. Способ контроля исправности блока конденсаторов, содержащего конденсаторы, подключенные к шинам питания через маломощные низкоомные резисторы, высокоомные резисторы, подключенные к контрольной шине, а также общую шину питания, обеспечивающий выявление дефектного конденсатора при наличии напряжения питания, характеризующийся тем, что высокоомные резисторы имеют разные номиналы, включающий измерение напряжения питания U, выявление дефектного конденсатора при наличии напряжения питания, при этом производят измерение силы тока I в цепи между контрольной шиной и общей шиной питания блока конденсаторов, при значении I=0 констатируют исправность блока конденсаторов, а при значении I>0 рассчитывают сопротивление высокоомного резистора по формуле R=U/I, сравнивают расчетное значение сопротивления R со значениями сопротивления высокоомных резисторов блока конденсаторов, выбирают высокоомный резистор, номинальное значение сопротивления которого соответствует расчетному значению сопротивления R и определяют разрушившийся маломощный низкоомный резистор, подключенный последовательно к выбранному высокоомному резистору, выявляют дефектный конденсатор, подключенный к выбранному высокоомному резистору, и констатируют конкретную неисправность блока конденсаторов.