Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
7.6. Устройства диагностики трансформаторно-выпрямительного блока по кинетике внешних магнитных полей
На базе установленного свойства кинетики ВМП был разработан способ контроля блоков питания, содержащих силовой трансформатор [7.12, 7.13]. Устройство реализации способа представлено на рис. 7.10.
Рис. 7.10. Устройство реализации способа бесконтактного контроля блока питания по первичной и вторичной обмоткам с помощью одного датчика
ВМП трансформатора 7 регистрируется измерителем индукции магнитного поля 4. Измеритель 2 фиксирует мгновенное значение индукции магнитного поля в информационные моменты времени tА и tВ. Электронный ключ 3, управляемый генератором строб-импульсов обеспечивает измерение магнитного в моменты времени tА и tВ. Регистрирующие устройства 5 и 6 преобразуют значения индукции магнитного поля в единицы напряжения и тока. После сравнения с эталонами судят о техническом состоянии трансформатора.
Суть способа поясняется рис. 7.11, где показана возможность бесконтактного контроля трансформатора с помощью одного датчика блока питания раздельно по первичной и вторичной обмоткам. На рис. 7.11,а изображена кинетика ВМП при номинальном режиме работы (сплошная линия) и при перегрузке (пунктир). На рис. 7.11,б представлены строб-импульсы, соответствующие моментам времени разделения информации о состоиянии первичной и вторичной обмоток, которые представляют собой сдвоенные импульсы с периодичностью следования 2p/w. Здесь w – частота напряжения сети. В соответствии с принципом действия трансформатора, сдвиг времени Dt между импульсами равен четверти периода напряжения сети. На рис. 7.11,в-д представлены соответственно импульсы, характеризующие напряжение на первичной обмотке, импульсы, характеризующие ток нагрузки в норме и при перегрузке. Длительность выходных импульсов t задается в выходном устройстве.
Последующие исследования ВМП блока питания показали, что оно весьма чувствительно к состоянию выпрямительных элементов. В качестве выпрямительной схемы исследовалась обычная мостовая схема двухполупериодного выпрямителя с активной нагрузкой. Экспериментально установлено, что если все выпрямительные элементы исправны, то кинетика ВМП является симметричной, как и в отсутствии мостовой схемы. Если один из диодов выходит из строя, например, имеет неисправность типа «обрыв», то ток во вторичной обмотке имеет существенную величину только для одного полупериода. Выпрямление становится однополупериодным. Во вторичной обмотке появляется постоянная составляющая тока нагрузки, приводящая к намагничиванию сердечника. Кинетика ВМП становится несимметричной. Фаза ее искажения зависит от того, какой диод вышел из строя. Если выпрямительный элемент имеет неисправность типа «пробой», то ВМП соответствует однополупериодному выпрямителю в режиме КЗ. В случае диагностики выпрямительных элементов регистрировать изменение кинетики ВМП можно по спектральному составу. Этот путь лег в основу разработанного способа экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания [7.17]. Схема реализации способа представлена на рис. 7.12.
Рис. 7.11. Суть способа бесконтактного контроля блока питания по первичной и вторичной обмоткам: а – кинетика ВМП при номинальном режиме работы (сплошная линия) и при перегрузке (пунктир); б – строб-импульсы, соответствующие моментам времени разделения информации о состоиянии первичной и вторичной обмоток; в – импульсы, характеризующие напряжение на первичной обмотке; г – импульсы, характеризующие ток нагрузки в норме; д – импульсы, характеризующие ток нагрузки при перегрузке
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит датчик магнитного поля 1, подключенный к усилителю 2, выход которого подключен к полосовым фильтрам 3–5, настроенным соответственно на частоты w, 2w и 3w (w – 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 2w и 3w соответственно. Для получения опорных частот 2w и 3w используется нелинейный элемент 11, обеспечивающий получение нужных гармоник из основной частоты w, поступающей с выхода фильтра 3 через усилитель 6 на вход нелинейного элемента 14. Выход нелинейного элемента соединен со входами фильтров 9 и 10. Выходы усилителя 6 и синхронных детекторов подсоединены к входам логического блока 12, выход которого соединен с устройством индикации 13.
Рис. 7.12. Устройство для экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания из [7.17]: 1 – датчик магнитного поля; 2, 6 – усилители; 3–5, 9, 10 – полосовые фильтры; 7, 8 – синхронные детекторы; , 14 – нелинейный элемент; 12 – логический блок; 13 – устройство индикации
Таким образом, регистрация кинетики ВМП силового трансформатора позволяет бесконтактно определять режим работы трансформатора исправного блока питания, состояние его обмоток. Кроме того, возможно установление одного из трех состояний: «норма», «обрыв» и «пробой» выпрямительных элементов.