Способ экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания

(51)5 6 01 В 31/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР у Е ИЗОБРЕТВИДЕТЕЛЬСТВУ НИЯ НИ О ОРСКОМ етение относится к электроиз технике и может быть исполь истанционной бесконтакт и технического состояния вы полупроводниковых элемен аторно-выпрямительных бло ме- со зо- ра ой я- ко ов во ов ко Изобр рительной вано.для диагност мительны трансфор питания. дующих от специального генерат д н Известно устройство для обнаруженияик пр ротких замыканий и обрывов в полупрох т дниковых приборах, реализующее способ м к нтроля, заключающийся в том, что проверяемый полупроводниковый прибор подключается к шинам блока подключения иИзвестен способ контроля исправности. фиксируется наличие интегрального эффекполупроводниковых приборов, реализован- та, возникающего при работе проверяемого ной в устройстве для контроля полупровод- полупроводникового элемента или мостониковых приборов, сущность которого. вой диодной матрицы в схеме. выпрямителя заключается в подключении к контролируе- с.фильтром низких частот, причем измеряют мому полупроводниковому прибору с по-. постоянное напряжение на выходе фильтра мощью щупов устройства контроля с низкойчастоты, которое становится меньше последующей оценкой реакции полупро- номинального в случаях постоянных обрыводникового элемента на стимулирующее вов или коротких замыканий в проверяемых воздействие в виде прямоугольных импуль- приборах 1.(56) Авторское свидетельство СССР /М 1211675, кл. 6 01 К 31/26, 1986,Авторское свидетельство СССРМ 1335885, кл. 6 01 В 31/28, 1985;(54) СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ.ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ БЛОКОВ ПИТАНИЯ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для непрерывного бесконтактного контроля и диагностики технического состояния выпрямительныхполупроводниковых элементов трансформаторно-выпрямитеьных 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 ис.пользуется спектр амплитуд и фаз опорных сигналов, получаемый из напряжения, питающего первичную обмотку напряжения трансформатора блока питания, 1 ил, 171815930 изменной ориентации оси чувствительности измерителя параметров магнитного поля. В том случае, если трансформатор размещен внутри блока питания и пространственное положение его.не определено, то время, затрачиваемое на демонтаж 35 передних панелей блока питания для получения доступа к трансформатору, ухудшаетоперативность контроля и снижает его достоверность. Указанный способ является работоспо 40 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. 50 Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования за счет исключения влияния ориентации оси чувствительности измерителя параметров 55 магнитного поля относительно обьекта контроля и появления возможности диагностирования технического состояния выпрямительных элементов блоков питания при нелинейной нагрузке трансформатора. Недостатками указанных способа и устройства являются низкое быстродействие,обусловленное необходимостью выполнения большого числа ручных операций приподготовке и проведении контроля, низкая 5технологичность операций, связанная с необходимостью прекращения функционирования контролируемого устройства навремя проведения контроля, сложность алгоритмов проверок и низкая достоверность 10результатов контроля,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способконтроля блоков питания, содержащих силовой трансформатор; заключающийся в 15том, что вблизи трансформатора размещают, измеритель параметров магнитного поля, проекция оси чувствительности которогосоставляет с осью обмотки трансформатораугол 90-ф. ЗОО, регистрируют временную зависимость изменения магнитного поля рассеяния трансформатора и по результатамсравнения зарегистрированной временнойзависимости с эталонной судят о величиненапряжения в первичной обмотке и тока 25нагрузки во вторичной обмотке трансформатора 2.Недостатком рассмотренного способаявляется необходимость определенной неПоставленная 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 панелей блока, выпаивания или иного исключения проверяемых полупроводниковых элементов из общей схемы устройства, повышается надежность работы контролируемого 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 трансформаторновыпрямительного 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 обмоткетрансформатора 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 одногополупериода, а появляющаяся в результатепостоянная 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 строяЕсли же выпрямительный элемент имеет неисправность типа "пробой", то в схеме выпрямителя реализуется ситуация однополупериодного короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора, что приводитк резкому возрастанию величины магнитнрго поля рассеяния, создаваемого обеимиобмотками, 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 диагностирование.Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит датчик 1 магнитногополя, подключенный к усилителю 2, выход которого подключен к полосовым фильтрам3 - 5, настроенным соответственно на частоты а, 2 ш и 3 го со - частота питающегонапряжения), Выход фильтра 3 подключен к, усилителю б, а вьход фильтров 4 и 5 - ксинхронным детекторам 7 и 8, к управляющим входам которых подключены выходыполосовых фильтров 9 и 10, настроенных начастоту 2 ю и 3 щ соответственно.Входы фильтров. 9 и 10 соединены свыходом нелинейного элемента 11, подклю.-.ченного к выходу усилителя 6. Кроме того,выходы усилителя и синхронных детекторов7 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 усили 40 45 50 10 15 202530 35 вается усилителем 2, имеющим линейную характеристику, до необходимого значения. Из усиленного сигнала выделяются гармонические составляющие с частотой ю,2 ж и 3 а с помощью паласовых фильтров 3-5, Сигнал а является основной частотой питающего напряжения и используется в дальнейшем как опорный, Из него выделяются опорные сигналы с частотой 2 а и 3 и. 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 указаннь 1 х 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 фоомируют 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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. Просянниковехред М Моргентал Редактор С. Пекарь, Т Корректор И. Муска иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 879 Тираж . Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5