Способ экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания Советский патент 1992 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для дистанционной бесконтактной диагностики технического состояния выпрямительных полупроводниковых элементов трансформаторно-вы прямительных блоков питания.; ,.. -..

Известен способ контроля исправности полупроводниковых приборов, реализованной в устройстве для контроля полупровфд никовых приборов, сущность которого заключается в подключении к контролируемому полупроводниковому прибору с помощью щупов устройства контроля с последующей оценкой реакции полуорр водникового элемента на стимулирующее воздействие в виде прямоугольных импульсов, следующих от специального генёратора. .

Известно устройство для обнаружения коротких замыканий и обрывов в полупроводниковых приборах, реализующее способ контроля, заключающийся в том, что проверяемый полупроводниковый прибор подключается к шинам блока подключения и фиксируется наличие интегрального эффекта/возникающего при работе проверяемого полупроводникового элемента или моето вой диодной матрицы в схеме, выпрямителя с фильтром низких частот, причем измеряют постоянное напряжение на выходе фильтра низкой частоты, которое становится меньше номинального в случаях постоянных обрывов или коротких замыканий в проверяемых приборах 1.

4 00

W Ю

Недостатками указанных способа и ус- тройства являются низкое быстродействие, обусловлэнное необходимостью выполнения большого числа ручных операций при подготовке и проведении контроля, низкая технологичность операций, связанная с необходимостью прекращения функционирования контролируемого устройства на время проведения контроля, сложность алгоритмов проверок и низкая достоверность результатов контроля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля блоков питания, содержащих силовой трансформатор,, заключающийся в том, что вблизи трансформатора размещают, измеритель параметров магнитного поля, проекция оси чувствительности которого составляет с осью обмотки трансформатора угол 90± 30°, регистрируют временную за- висимость изменения магнитного поля рассеяния трансформатора и по результатам сравнения зарегистрированной временной зависимости с эталонной судят о величине напряжения в первичной обмотке и тока нагрузки во вторичной обмотке трансформатора 2. - Недостатком рассмотренного способа является необходимость определенной неизменной ориентации оси чувствительно- сти измерителя параметров магнитного поля. В том случае, если трансформатор размещен внутри блока питания и пространственное положение его-не определе- но, то время, затрачиваемое на демонтаж передних панелей блока питания для получения доступа к трансформатору, ухудшает оперативность контроля и снижает его достоверность,

Указанный способ является работоспо- собным только при наличии у трансформатора симметричной линейной нагрузки, не приводящей к возникновению постоянного тока через обмотку и подмагничиванию сердечника трансформатора, что существенно влияет на достоверность контроля, так как наличие тока, подмагничивающего сердечник, резко меняет процесс излучения магнитного поля трансформатора,

Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования за счет исключения влияния ориентации оси чувствительности измерителя параметров магнитного поля относительно объекта кон- троля и появления возможности диагностирования технического состояния выпрямительны х-элементов блоков питания при нелинейной нагрузке трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что вблизи силового трансформатора блока питания размещают датчик магнитного поля, сигнал которого пропорционален напряженности магнитного поля рассеяния трансформатора, выделяют информативный параметр и, сравнивая его спектральный состав со спектром опорного сигнала, используемого в качестве эталонного, пол- учают-информацию о техническом состоянии выпрямительных полупроводниковых элементов блока питания.

Предлагаемый способ обработки информативного параметра позволяет расширить перечень диагностируемых параметров и существенно повысить достоверность диагностирования.

При использовании предлагаемого способа сокращаются трудозатраты на производство контроля, так как существенно упрощается процесс диагностирования выпрямительных полупроводниковых элементов блоков питания за счет исключения необходимости демонтажа защитных панелей блока, выпаивания или иного исключения проверяемых полупроводниковых элементов из общей схемы устройства, повышается надежность работы контролируем- мого выпрямительного блока питания за счет сокращения количества коммутационных элементов и операций диагностирования, а также исключения электрических связей, прокладываемых в блоках питания для подключения диагностических схем, повышается достоверность контроля качества выходного напряжения трансформаторно- выпрямительного блока питания за счет раннего выявления неисправности в схеме выпрямления (обрыв плеча моста), появление которой однозначно связано с ухудшением качества выходного напряжения блока питания (в частности, коэффициента пульсаций).

На чертеже изображена схема устройства для реализации способа.

Принцип действия способа состоит в следующем..

В процессе работы трансформатора тра нсформаторно-выпрямительного блока питания под действием магнитного поля тока первичной обмотки происходит перемаг- ничивание сердечника, доменная структура которого весьма чувствительна к режиму работы трансформатора, в особенности к наличию постоянного магнитного поля, намагничивающего сердечник.

Если все выпрямительные элементы в мостовой схеме выпрямления исправны, то ток во вторичной обмотке трансформатора имеет равную величину для обоих полупроводников питающего напряжения, в результате постоянная составляющая тока через вторичную обмотку равна нулю.

Если один из диодов выходит из строя, например, имеет неисправность типа обрыв, то ток во вторичной обмотке имеет существенную величину только для одного полупериода, а появляющаяся в результате постоянная составляющая тока нагрузки приводит к дополнительному намагничиванию сердечника. В результате увеличивается ток первичной обмотки, резко возрастает амплитуда магнитного поля рассеяния и изменяется его форма. Фаза возникающего дополнительного поля рассеяния зависит от того, какой из диодов вышел из строя. .

Если же выпрямительный элемент имеет неисправность типа пробой, то в схеме выпрямителя реализуется ситуация однопо- лупериоднрго короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора, что приводит к резкому возрастанию величины магнитнр- го поля рассеяния, создаваемого обеими обмотками, при этом форма магнитного поля рассеяния отличается от ситуации с неисправностью типа обрыв.

В результате путем регистрации формы магнитного поля рассеяния датчиком, расположенным вблизи трансформатора и анализом формы магнитного поля можно установить одно из трех состояний выпрямительных элементов блока питания: Нор- ма 0брыв, Пробой, т.е. осуществить их диагностирование.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит датчик 1 магнитного поля, подключенный к усилителю 2, выход которого подключен к полосовым фильтрам 3-5, настроенным соответственно на частоты й, 2а) и 3 а) (и -частота питающего напряжения). Выход фильтра 3 подключен к. усилителю 6, а выход фильтров 4 и 5 - к синхронным детекторам 7 и 8, к управляющим входам которых подключены выходы полосовых фильтров 9 и 10, настроенных на частоту 2 и) и 3 со соответственно.

Входы фильтров. 9 и 10 соединены с выходом нелинейного элемента 11, подключенного к выходу усилителя 6. Кроме того,, выходы усилителя и синхронных детекторов 7 и 8 подключены к входам логического бло- ка 12, выход .которого соединен с устройством 13 индикации.

Устройство работает следующим образом. :

Датчик 1 магнитного поля формирует сигнал, пропорциональный напряженности магнитного поля рассеяния силового трансформатора блока питания, который усиливается усилителем 2, имеющим линейную характеристику, до необходимого значения. Из усиленного сигнала выделяются гармонические составляющие с частотой а) ,2ш и

3 (О с помощью полосовых фильтров 3-5. Сигнал (г) является основной частотой питающего напряжения и используется в дальнейшем как опорный. Из него выделяются опорные сигналы с частотой 2 ш и Зсо. для

чего сигнал с фильтра 3 дополнительно усиливается усилителем 6 и искажается с помощью стабильного нелинейного элемента 11. Это приводит к изменению его спектра и появлению необходимых гармоник, которые выделяются полосовыми фильтрами 9 и 10.

Амплитуды четной и нечетной гармоник, получаемые на выходе фильтров 4 и 5 соответственно, зависят от режима работы

контролируемого блока питания и поэтому поступают на входы синхронных детекторов 7 и 8. Амплитуды тех же гармоник, полученных с фильтров 9 и 10, не зависят от режимов контролируемого блока и поэтому

поступают на управляющие входы упомянутых синхронных детекторов.

Сигналы с усилителя 6 и выходов синхронных детекторов поступают на вход логического блока 12, который в зависимости от

комбинаций соотношений амплитуд указанных сигналов реализует один из трех вариантов выходного сигнала: Блок исправен, к.з. одного из диодов моста и Обрыв одного из диодов моста.

Формула изобретения Способ экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания, заключающийся в том, что формируют сигнал,

пропорциональный напряженности магнитного поля рассеяния силового трансформатора блока питания, выделяют информативный параметр и сравнивают его с эталонным значением, по результату сравнения проводят диагностику объекта контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности диагностирования, формируют опорные сигналы гармоник напряжения, питающего первичную обмотку трансформатора блока питания, разлагают сигнал, пропорциональный напряженности магнитного поля рассеяния, в спектр по опорным сигналам, в качестве информативного параметра

используют спектр амплитуд и фаз сигнала, пропорционального напряженности магнитного поля рассеяния, а в качестве эталонного - спектр амплитуд и фаз опорных сигналов.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывного бесконтактного контроля и диагностики технического состояния выпрямительных полупроводниковых элементовтрансформаторно-выпрямитеАьных блоков питания. Цель изобретения -повышение достоверности диагностического процесса. Для экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания произвольно ориентированный датчик магнитного поля размещают вблизи трансформатора блока питания, формируют сигнал, пропорциональный напряженности магнитного поля рассеяния, выделяют информативный параметр и сравнивают его с эталонным значением и по результатам сравнения судят о техническом состоянии элементов блока питания. В качестве эталонного сигнала используется спектр амплитуд и фаз опорных сигналов, получаемый из напряжения, питающего первичную обмотку напряжения трансформатора блока питания. 1 ил.