Способ экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания

 

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.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 31/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ у е

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4667314/21 (22) 27.03.89 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (72) А.Г.Сукиязов, Б.Н.Просянников (53) 621.317.799 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР (/! М 1211675,кл. 6 01 R 31/26, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1335885, кл. G 01 R 31/28, 1985; (54) СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ

BblllPRMNTEflbHblX ЭЛЕМЕНТОВ БЛОКОВ ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывного бесконтактного контроля и диагностики технического состояния выпрямительных полупроводниковых элементов трансфорИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано.для дистанционной бесконтактной диагностики технического состояния выпрямительных полупроводниковых элементов трансформаторно-выпрямительных блоков питания.

Известен способ контроля исправности полупроводниковых приборов, реализованной в устройстве для контроля полупроводниковых приборов, сущность котОрого заключается в подключении к контролируемому полупроводниковому прибору с помощью щупов устройства контроля с последующей оце н кой реакции полупроводникового элемента на стимулирующее воздействие в виде прямоугольных импуль Ы 1718159 А1 маторно-выпрямите ьных 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 сравненйя судят о техническом состоянии элементов блока питания. В качестве эталонного сигнала используется спектр амплитуд и фаз опорных: сигналов, получаемы . из напряжения, пита- Я ющего первичную обмотку напряжения трансформатора блока питания. 1 ил. сов, следующих от специального генератора.

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 мостовой 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). i 718159

Недостатками указанных способа и ус- . тройства являются низкое быстродействие, обусл овлен нае необходимостью выпал нения большого числа ручных операций при подготовке и проведении контроля, низкая 5 технологичность операций, связанная с необходимостью прекращения функционирования контролируемого устройства на время проведения контроля, сложность алгоритмов проверок и низкая достоверность 10 результатов контроля, Наиболее близким.по технической сущ-. ности к предлагаемому является способ контроля блоков питания, содержащих силовой трансформатор; заключающийся в 15 том, что вблизи трансформатора размещают.измеритель параметров магнитного поля, проекция аси чувствительности которого составляет с осью обмотки трансформатора угол 90ч- 30О, регистрируют временную за- 20 висимасть изменения магнитного поля рассеяния трансформатора и па результатам сравнения зарегистрированной временной зависимости с эталонной судят о величине напряжения в первичной обмотке и тока 25 нагрузки во вторичной обмотке трансформатора (2).

Недостатком рассмотренного способа является необходимость определенной неизменнай ориентации оси чувствительности измерителя параметров магнитного поля. В том случае, если трансформатор размещен внутри блока питания и пространственное положение его-не определена, та время, затрачиваемое на демонтаж передних панелей блока питания для получения доступа к трансформатору, ухудшает оперативность контроля и снижает его достоверность.

Указанный способ является рабатаспособным 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, падмагничивающего 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 абьекта контроля и появления возможности диагностирования технического состояния выпрямительных 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, получают.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 пане-. лей блока, выпаивания или иного исключения проверяемых полупроводниковых элементов из общей схемы устройства, повышается надежность работы контролируемого выпрямительнаго 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 трансформатарновыпрямительного 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 трансформаторно-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 полупро1718159

25

40

50 водников 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 так 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 однополупериодного короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора, что приводит к резкому возрастанию величины магнитнрго 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: "Норма", "Обрыв", "Пробой", т.е. осуществить их диагн.остирование.

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 а, 2ж и 3 в (со — 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 й) и 3 в соответственно.

Входы фильтров. 9 и 10 соединены с выходом нелинейного элемента 11, подклю.-. ченного к выходу усилителя 6. Кроме того, выходы усилителя и синхронных детекторов

7 и 8 подключены к входам логического блока 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 ю,2ж и

3 в с помощью паласовых фильтров 3-5.

Сигнал ы является основной частотой питающего напряжения и используется в дальнейшем как опорный. Из него выделяются опорные сигналы с частотой 2 а и 3 й), 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 йоявлению 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 напря:хенности 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.

1718159

Составитель Б. ПросянниковТехред М.Моргентал Корректор И. Муска

Редактор С. Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 879 Тираж . Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5