Индикатор КЗ-витков в катушках с ферромагнитными магнитопроводами

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Прочие

Опубликовано: 18.03.2017 15:39

Просмотров: 5263

К. МОРОЗ, г. Белебей, Башкортостан
Предлагаемый индикатор разрабатывался для проверки на наличие короткозамкнутых (КЗ) витков обмоток различных электротехнических устройств -- трансформаторов, машин постоянного и переменного тока, магнитных усилителей и т. д. Для уменьшения материальных затрат их магнитопроводы нередко изготавливают из магнитомягких материалов с относительно большими удельными потерями. По этой причине зачастую невозможно получить достоверную информацию о наличии КЗ-витков традиционным способом — по срыву колебаний маломощного генератора [1—3], который возможен не только из-за наличия КЗ-витков, но и из-за потерь на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе.

Принцип действия предлагаемого устройства основан на регистрации реакции контура ударного возбуждения, образованного встроенным конденсатором и проверяемой катушкой, на импульс напряжения: если коротко-замкнутых витков нет, то при подключении к ней заряженного конденсатора в контуре возникают затухающие колебания, а если такие витки есть, — апериодические.
Схема индикатора изображена на рис. 1.
 
 Он содержит конденсатор С2, который совместно с проверяемой катушкой Lx образует контур ударного возбуждения; коммутатор на сборке полевых транзисторов VT1, работой которого управляют кнопкой SB1; RS-триггер на элементах микросхемы DD1, служащий для подавления дребезга контактов кнопки, формирователь импульсов на полевом транзисторе VT2 и двоичный счётчик на микросхеме DD2. Светодиод HL1 индицирует состояние счётчика "два и больше".
Устройство работает следующим образом. После включения питания на выходе RS-триггера (вывод 4 элемента DD1.2) устанавливается уровень лог. 0, поэтому транзистор VT1.1 открыт, a VT1.2 закрыт. Через открытый транзистор VT1.1 конденсатор С2 заряжается до напряжения источника питания. Поскольку оно больше порогового напряжения транзистора VT2, последний открывается, соединяя вход СР счётчика DD2.1 с общим проводом. Триггеры счётчика при включении питания устанавливаются в произвольное состояние.
Для проверки катушки индуктивности Lx, подключённой к зажимам Х1 и Х2, нажимают и удерживают в этом состоянии кнопку SB1. При этом RS-триггер изменяет своё состояние — на выходе (вывод 4) элемента DD1.2 появляется уровень лог. 1. В момент переключения RS-триггера на выходе элемента DD1.3 (вывод 11) появляется короткий импульс, обнуляющий счётчики DD2.1 и DD2.2. Высоким уровнем на затворе закрывается транзистор VT1.1, отключая заряженный конденсатор С2 от источника питания, и открывается VT1.2, подключая параллельно ему проверяемую катушку. При отсутствии в ней коротко-замкнутых витков в контуре LXC2 возникают затухающие гармонические колебания с частотой, зависящей от ёмкости и индуктивности его элементов. При перезарядке конденсатора С2 периодически открывается транзистор VT2, формируя импульсы, которые поступают на вход счётчика DD2.1. Как только амплитуда напряжения в контуре становится меньше порогового напряжения транзистора VT2, поступление импульсов на вход счётчика прекращается и как минимум на одном из выходов счётчика устанавливается уровень лог. 1, поэтому зажигается свето-диод HL1, сигнализируя об исправности испытуемой катушки. После отпускания кнопки устройство возвращается в исходное состояние. Счётчик вновь обнуляется импульсом сброса с выхода элемента DD1.3.
При наличии в катушке короткозамкнутых витков на вход счётчика поступает только один импульс, и поскольку выход 1 (вывод 3) счётчика DD2.1 не подключён к элементу ИЛИ на диодах VD1—VD5, светодиод HL1 на него не реагирует. Цепь R3VD1—VD4 защищает затвор транзистора VT2 от статического электричества.
К большинству деталей пробника особых требований не предъявляется: резисторы и конденсаторы могут быть любого типа, диоды — любые маломощные кремниевые, светодиод HL1 — любой, желательно повышенной яркости свечения. Главное требование к транзистору VT2 — малое пороговое напряжение. У транзисторов серии КП504 оно не выходит за пределы 0,6...1,2 В, поэтому можно применить транзистор с любым буквенным индексом. Можно использовать транзистор КП505Г (у него пороговое напряжение 0,4...0,8 В).
Устройство собрано на фрагменте универсальной макетной платы размерами 50x30 мм. Для облегчения монтажа транзисторной сборки VT1 (она выпускается в корпусе SO-8 с шагом выводов 1,27мм) изготовлена переходная плата. Для этого из макетной платы для микросхем с пленарными выводами вырезан фрагмент (рис. 2), рассчитанный на монтаж четырёх выводов с шагом 1,27 мм.
 
 В фольге широкого печатного проводника с противоположной стороны фрагмента сделан разрез для создания зазора между выводами 5, 6 и 7, 8 сборки. Выводы переходной платы — отрезки лужёного медного провода диаметром 0,7 мм припаяны к получившимся площадкам под выводы 5—8 и впаяны в круглые площадки, которыми оканчиваются печатные проводники под выводы 1—4. Изогнув выводы переходной
платы под нужным углом, её можно смонтировать как параллельно основной плате, так и перпендикулярно к ней. Неиспользуемые входы микросхемы DD1 (выводы 8, 9) следует соединить либо с плюсовой линией питания, либо с общим проводом.
Собранное устройство вместе с батареей питания, составленной из четырёх соединённых последовательно элементов типоразмера ААА, помещают в корпус, в качестве которого удобно использовать пластмассовую мыльницу. Положение платы в корпусе фиксируют кусочками поролона, а половинки корпуса скрепляют одну с другой миниатюрными винтами-саморезами. Налаживания устройство не требует.
Как показала проверка, индикатор уверенно определяет наличие КЗ-витков В трансформаторах мощностью от нескольких ватт (трансформатор от сетевого адаптера) до нескольких киловатт (сварочный трансформатор), причём при подключении как к первичной, так и к вторичной обмотке (КЗ-виток создавался искусственно, замыканием отрезка монтажного провода, пропущенного через окно магнитопровода). В устройствах с разветвлённой магнитной цепью (трёхфазных трансформаторах, магнитных усилителях и т. п.) необходимо проверять обмотки на каждом стержне. В машинах переменного тока в связи с различной пространственной ориентацией обмоток проверку следует производить также пообмоточно. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором в большинстве случаев можно проверять без разборки — по-видимому, воздушный зазор между ротором и статором создаёт достаточное магнитное сопротивление, ослабляющее влияние короткозамкнутых витков ротора (необходимость разборки возникала только в тех случаях, когда прибор показывал наличие КЗ-витков во всех обмотках). Тестировались двигатели самой разной конструкции и мощности — от маломощных однофазных (ЭДГ разных модификаций, КД-3,5) до трёхфазного импортного мощностью 3,5 кВт (от деревообрабатывающего станка). Коллекторные электродвигатели необходимо проверять при разных положениях якоря.
ЛИТЕРАТУРА
1.  Кривонос А.  Определение коротко-замкнутых витков в обмотках трансформаторов и дросселей. — Радио, 1968, № 4, с. 56.
2. Дмитриев В. Прибор для определения межвитковых замыканий.  —  Радио,   1969, № 2, с. 26.
3.  Поздников И. Пробник для проверки катушек индуктивности. — Радио, 1990, № 7, с. 68, 69.
Радио №1/2014