Импульсный трансформатор своими руками проверка его

Тестер имп.трансформаторов

Сделал тестер для импульсных трансформаторов. Данный прибор используется для определения к-з витков в высокочастотных трансформаторах, дросселях и т.п.
Что в итоге получилось:

Насколько знаю, такой тестер есть в наборе от мастер кита.

Немного о принципе действия.

Через тестируемую индуктивность заряжается конденсатор с3 импульсом малой длительности до напряжения около 0.7в. Далее этот конденсатор через полевик замыкается на общий провод. Образуется LC контур в котором возникают затухающие колебания на резонансной частоте.

Чем больше потери энергии в контуре тем быстрее падает амплитуда колебаний. Это определяет т.н. добротность контура, что это такое читайте в книжках по электротехнике. Так вот, в случае если катушка имеет к-з виток, колебания будут почти сразу затухать. Остальная часть схемы считает количество колебаний до того момента пока их амплитуда не упадет ниже определенного уровня.

Конструкция.

Для корпуса взята пластиковая коробочка размерами 45x60x28. В одной половине строительным акриловым клеем вклеена плата с кнопкой. В другой находятся батарейки.

Т.к. обычные боксы на 4ААА в крышку не влазили пришлось колхозить.

Контакты для батареек сделаны из полосок текстолита. Минусовые контакты-пружинки сделаны из металлической полосы от pls контактов, и припаяны. Вся конструкция вклеена в крышку на двухсторонний вспененный скотч.

Ну и собственно тесты.

Импульсный трансформатор от БП телевизора в нормальном состоянии:

Имитируем к-з виток:

Синфазный дроссель из входного фильтра:

Дроссель ДПМ на 100мкГн:

С сетевыми 50Гц трансформаторами тестер не работает. Видимо из-за замкнутого железного сердечника.

Оригинал статьи из журнала «Ремонт электронной техники», 2001-05 приложен в pdf. Схема взята без изменений. Немного изменил номиналы в задающем генераторе, т.к не было резисторов на 2.2М. Также вместо полевика bss170 поставил 2n7002, и вместо mc14015 — К561ИР2.

Схема с измененными номиналами прилагается отдельной картинкой в архиве. Плата разведена в sprint layout 5, также находится в архиве.

Источник

Диагностика импульсного блока питания. Часть I, используемые определения

Конструкция и принцип работы

Импульсный трансформатор, по аналогии с другими идентичными устройствами, состоит из следующих элементов:

• первичной и вторичной обмоток;
• сердечника.

При подаче на входную катушку однополярных импульсов “е(t)” временной интервал между которыми довольно короткий, он вызывает возрастание индуктивности во время интервала tи, после чего наблюдается ее спад в интервале (Т-tи). Благодаря разнице в количестве витков на катушках входа и выхода и импульсному характеру подачи тока, получается добиться высокого коэффициента трансформации с сокращением габаритных размеров устройства.

Одновременно решаются задачи измерения уровня и полярности токового импульса или характеристик по напряжению, согласования значения сопротивления аппарата, создающего сигналы, с потребляющим оборудованием, создание схем обратной связи и пр.,

Подключение импульсного трансформатора

Разберемся, как проверить импульсный трансформатор. Омметром можно будет установить только целостность обмоток. Работоспособность устройства устанавливается при подключении в схему, где участвует конденсатор, нагрузка и звуковой генератор.

На первичную обмотку пускают импульсный сигнал в диапазоне от 20 до 100 кГц. На вторичной же обмотке делают замеры величины осциллографом. Устанавливают присутствие искажений импульса. Если они отсутствуют, делают выводы об исправном устройстве.

Искажения осциллограммы говорят о подпорченных обмотках. Ремонтировать такие устройства не рекомендуется самостоятельно. Их настраивают в лабораторных условиях. Существуют и другие схемы проверки импульсных трансформаторов, где исследуют присутствие резонанса на обмотках. Его отсутствие свидетельствует о неисправном устройстве.

Также можно сравнивать форму импульсов, поданных на первичную обмотку и вышедших со вторичной. Отклонение по форме также говорит о неисправности трансформатора.

Область применения

По большей части указанные трансформаторы применяются в импульсных устройствах:

• газовых лазерах;
• триодных генераторах;
• дифференцирующих модулях;
• магнетотронах и др.

Виды трансформаторов
Эти приборы используются в современном радиоэлектронном оборудовании, для источников питания импульсного типа, телевизорах, компьютерах и другой технике.

Ещё одна область использования устройств – в качестве защитных элементов при коротком замыкании в условиях холостого хода, чрезмерной нагрузке или избыточном нагреве.

Под напряжением

Испытания с поданным питанием проводятся, когда стоит вопрос о том, как проверить трансформатор на межвитковое замыкание. Если мы знаем величину питающего напряжения устройства, для которого предназначен трансформатор, то замеряют вольтметром значение холостого хода. То есть провода выводные находятся в воздухе.

Если значение напряжения отличается от номинального, то делают выводы о межвитковом замыкании в обмотках. Если при работе устройства слышны треск, искрение, то такой трансформатор лучше сразу выключить. Он неисправен. Существуют допустимые отклонения при измерениях:

• Для напряжения значения могут отличаться на 20%.
• Для сопротивления нормой является разброс значений в 50% от паспортных.

Разновидности

В зависимости от конструктивных особенностей различают следующие разновидности импульсных трансформаторов:

• стержневые;
• броневые;
• тороидальные, с намоткой провода на изолированный сердечник, не предполагающие применения катушек;
• бронестержневые.

Виды магнитопроводов
Поперечное сечение сердечника в большинстве устройств выполняется в форме круга или прямоугольника, по аналогии с силовыми аппаратами.

Также читайте: Способы проверки строчного трансформатора для телевизора

Основные характеристики устройств нанесены на корпус, поэтому из условного обозначения можно почерпнуть информацию об главных параметрах оборудования.

Как проверить бытовые понижающие трансформаторы

Мультиметром возможно протестировать и самые распространённые в большинстве бытовых электроприборов понижающие напряжение трансформаторы, которые применяются в источниках питания с входящим напряжением в 220 вольт и исходящим от 5 до 30. Исключая возможность касания к оголённым проводам подайте на вводную катушку напряжение в 220 вольт. Если всё прошло без последствий, то прижмите щупы мультиметра, измерьте значение напряжения на вторичных катушках. Если показатели отличаются от нормальных более чем на 20 процентов, то это свидетельство неисправности этой катушки.

Более мультиметр нам ничем не сможет помочь, теперь уже нужны будут генератор и осциллограф.

Стоимость трансформатора

Цена на единицу продукции может колебаться от 50 до 700 рублей и выше, в зависимости от характеристик устройства. При покупке учитывается производитель изделия и размер приобретаемой партии. Наиболее дешево обойдётся продукция китайского производства, массово представленная на рынке.

Импульсные трансформаторы – устройства, без которых невозможно представить современную бытовую технику и промышленное производство. Эти аппараты обладают рядом преимуществ, по сравнению с аналогичным оборудованием, но в некоторых случаях сопутствующие недостатки не позволяют их использовать.

Выявление межвиткового замыкания

Чтобы выявить такой дефект импульсного трансформатора, мультиметра недостаточно. Как минимум, понадобится еще хорошее зрение и внимательность. Для изоляции проволоки используется только ее лаковое покрытие. В случае пробоя изоляции остается сопротивление между расположенными рядом витками, и контактная область греется. Поэтому нужно убедиться в отсутствии подтеков, вспучивания, запаха гари, черноты, подгорания. После определения типа преобразователя можно увидеть в справочнике значение сопротивления его катушек. После этого следует тестером в функционале мегаомметра замерить сопротивление изоляции – между парами обмоток и отдельно между каждой из них и корпусом. Измерения осуществляются при напряжении, значащемся в техдокументации на преобразователь. Измеренные величины сравниваются со справочными, и в случае нестыковки на 50% или выше диагностируется неисправность обмотки.

Преимущества и недостатки

Использование импульсных трансформаторов объясняется следующими преимуществами:

• высокими показателями выходной мощности;
• небольшой массой и габаритными размерами;
• высокой эффективностью, благодаря снижению энергетических потерь;
• меньшей ценой при сопоставимых характеристиках;
• высокой надёжностью по причине наличия схем защиты.

Разобранный импульсный трансформатор
Малая масса достигается посредством возрастания частоты импульса. Это приводит к уменьшению объёма конденсаторов и простоте схемы выпрямления.

Возрастание коэффициента полезного действия обеспечивается, благодаря сокращению энергетических потерь.

Уменьшение габаритов связано со снижением количества использованных материалов. Это основная причина удешевления данной продукции. Ещё одно достоинство малых размеров – возможность применения устройства в малогабаритных электротехнических изделиях.

Недостатки связаны со сложностью в ремонте по причине отсутствия в схеме гальванической развязки наличии помех высокой частоты, в связи с особенностями конструкции и принципа действия устройства.

Чтобы предупредить влияние высокочастотных помех, нередко приходится прибегать к использованию специальных защитных средств, если применяется оборудование, для которого такие факторы нежелательны. В некоторых случаях, в связи с помехами, применение импульсных трансформаторов оказывается невозможным.

Нюансы диагностики

Гул при работе трансформатора является нормальным, если это специфичные устройства. Только искрение и треск свидетельствуют о неисправности. Часто и нагрев обмоток – это нормальная работа трансформатора. Чаще это наблюдается у понижающих устройств.

Может создаваться резонанс, когда вибрирует корпус трансформатора. Тогда следует его просто закрепить изоляционным материалом. Работа обмоток значительно меняется при неплотно затянутых или загрязненных контактах. Большинство проблем решается зачисткой металла до блеска и новой обтяжкой выводов.

При замерах значений напряжения и тока следует учитывать температуру окружающей среды, величину и характер нагрузки. Контроль подводящего напряжения также необходим. Проверка подключения частоты обязательна. Азиатская и американская техника рассчитана на 60 Гц, что приводит к заниженным выходным значениям.

Неумелое подключение трансформатора может привести к неисправности устройства. Ни в коем случае не подсоединяют к обмоткам постоянное напряжение. Витки быстро оплавятся в противном случае. Аккуратность в замерах и грамотное подключение помогут не только найти причину поломки, но и, возможно, устранить ее безболезненным способом.

Порядок проверки исправности

Для проверки исправности импульсного трансформатора используется аналоговый или цифровой мультиметр. Цифровое устройство обладает преимуществами, благодаря удобству применения. Его не нужно дополнительно подстраивать, достаточно убедиться в наличии питания и целостности проводов подключения.

Также читайте: Трёхфазный масляный трансформатор — ТМН

Аналоговый мультиметр настраивается следующим образом:

• выбирается режим эксплуатации переключением в область минимальной величины сопротивления при измерении;
• провода вставляются в контакты прибора и соприкасаются друг с другом;
• специальной подстройкой стрелка выставляется на ноль;

Если совместить стрелку с нулём не получается, это говорит о проблемах с элементами питания, нуждающимися в замене.

Если трансформатор является составной частью некоторого аппарата, желательно отделить этот элемент от остальной конструкции, чтобы исключить воздействие сопутствующих помех при диагностике.

Проверка с помощью осцилографа:

Неисправность прибора может объясняться следующими проблемами:

• повреждённым сердечником;
• подгоревшими соединениями;
• нарушением изоляции проводов, вызывающим короткое замыкание обмотки;
• разрывом провода.

Кроме инструментальных измерений, необходимо обращать внимание на внешний вид аппарата. О неисправности может свидетельствовать подгоревшая обмотка, следы гари и соответствующий запах.

ПРОБНИК ДЛЯ ПРОВЕРКИ ИМПУЛЬСНЫХ БП

В связи с широким распространением импульсных блоков питания, в различной технике, требуется в случае поломки, уметь самостоятельно выполнять их ремонт. Все это, начиная от маломощных зарядных для смартфона, со стабилизацией напряжения, блоков питания цифровых приставок, ЖК и LED ТВ и мониторов, до тех же самых мощных компьютерных блоков питания, формата ATX, простейшие случаи ремонта которых, мы уже рассматривали ранее, это все будут импульсные блоки питания.

Фото — импульсный блок питания

Также ранее было сказано, что нам для проведения большинства измерений, бывает достаточно обычного цифрового мультиметра. Но здесь есть один важный нюанс: при проверке, например измеряя сопротивление, либо в режиме звуковой прозвонки, мы можем определить только условно не рабочую деталь, по низкому сопротивлению, между ее ножками. Обычно оно составляет где-то от нуля, до 40-50 Ом, либо обрыв, но тогда для этого нужно знать, какое сопротивление должно быть, между ножками у рабочей детали, что не всегда есть возможность проверить. Но в случае проверки работоспособности ШИМ контроллера, этого обычно бывает недостаточно. Нужен либо осциллограф, либо определение его работоспособности, по косвенным признакам.

Мультиметр дешёвый DT

Сопротивление между ножками может быть и выше этих пределов, а микросхема на деле, может быть нерабочая. Но недавно столкнулся с таким случаем: разъем шлейфа питания, идущий с блока питания на скалер, сверху имел доступ для измерения только к верхнему, из двух рядов контактов на разъеме, нижний был скрыт корпусом, и доступ к нему имелся только с обратной стороны платы, что сильно затрудняет ремонт. Даже простое измерение напряжения на разъемах, в такой ситуации, бывает затруднено. Требуется второй человек, который согласится держать плату, на разъеме которой, ты будешь проводить измерения напряжения на выводах, с обратной стороны платы, причем часть деталей там, находится под сетевым напряжением, а сама плата находится на весу. Это не всегда возможно, часто люди, которых просишь подержать плату, просто боятся брать ее в руки, особенно если это платы питания, с одной стороны они правильно делают, меры предосторожности с не подготовленным персоналом, всегда должны быть более строгими.

ШИМ контроллер — микросхема

Так как же быть? Как можно быстро и без заморочек, условно проверить работу ШИМ контроллера, а если быть более точным, цепей питания, а одновременно и импульсного трансформатора, повышающего трансформатора, питающего лампы подсветки? А очень просто… Недавно нашел один интересный способ на Ю-тубе, для мастеров, автор очень доступно объяснял все. Начну издалека.

Что есть, упрощенно говоря, обычный трансформатор? Это две, или более обмоток, на одном сердечнике. Но здесь есть один нюанс, которым мы и воспользуемся, сердечник, как и сами обмотки, в теории могут быть раздельными, и просто находиться рядом, близко друг от друга. Параметры при этом сильно ухудшатся, но для наших целей, этого будет более чем достаточно. Так вот, вокруг каждого трансформатора, или дросселя, со значительным количеством витков, после включения питания схемы, присутствует магнитное поле, и оно тем больше, чем больше витков у обмотки трансформатора, или дросселя. Что же будет, если мы к обмотке трансформатора или дросселя, включенного в сеть устройства, поднесем другой дроссель, например с индуктивностью 470 мкГн, а нам для нашего пробника нужен именно такой, нагруженный светодиодом? Например такой, как на фото ниже:

Пробник для проверки импульсных бп

Другими словами, магнитное поле дросселя или трансформатора, будет пронизывать у нас, витки нашего дросселя, и на выводах его появится напряжение, которое можно будет использовать, в нашем случае, для индикации работоспособности схемы блока питания. Подносить пробник разумеется, нужно как можно ближе к проверяемой детали, и дросселем вниз. Как выглядят детали на плате, к которым нужно подносить наш пробник?

На плате обведены импульсный трансформатор красным, и трансформатор ламп подсветки зеленым. Если схема работает исправно, при поднесении пробника к ним, должен загореться светодиод. Это означает что питание на нашу, образно говоря проверяемую индуктивность, поступает. Разберем на практике. Если выходной транзистор пробит, не будет работать импульсный трансформатор.

Схема импульсного блока питания

На схеме снова выделено красным. Если пробит диод Шоттки, на выходе, после трансформатора, не будет индикации на дросселе фильтра. Но здесь есть один нюанс, если у дросселя на плате, небольшое количество витков, свечение будет либо еле заметным, либо вообще будет отсутствовать. Аналогично, если пробиты, например транзисторные ключи, или диодные сборки, через которые приходит питание на повышающий трансформатор, для ламп подсветки, LCD монитора или телевизора, не будет индикации при проверке на этом трансформаторе.

Фото дроссель для пробника

Стоимость данного дросселя в радиомагазине всего 30 рублей, также иногда они встречаются в блоках питания ATX, обычного светодиода, в стеклянной колбе 5 рублей. В результате мы имеем, простой, дешевый, и очень полезный при ремонтах прибор, который позволяет провести предварительную диагностику, импульсного блока питания, в течение буквально одной минуты. Условно говоря, данным пробником можно проверить, наличие напряжения на всех деталях, представленных на следующем фото.

Дросселя и трансформаторы

Я пользуюсь данным пробником пока всего 3-4 дня, но уже считаю, что могу рекомендовать его к использованию, всем начинающим радиолюбителям – ремонтникам, пока еще не имеющим, в своей домашней мастерской, осциллографа. Также этот пробник, может быть полезен тем, кто чинит электронную технику на выездах. Всем удачных ремонтов — AKV.

Ремонт электроники
ЗАЩИТА УСТРОЙСТВ ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ В СЕТЬ

ИМПУЛЬСНОЕ БИСТАБИЛЬНОЕ РЕЛЕ НА 12 В ЗАМЕНА USB НА БУМБОКС КОЛОНКЕ JBL

Процедура намотки

Если провод входной или выходной катушки не пригоден для дальнейшей эксплуатации, трансформатор можно перемотать. Для этого подбирается провод с двойной или тройной изоляцией, который необходимо намотать на сердечник.

Операция выполняется в следующем порядке:

• наматывается провод первичной катушки, после предварительного припаивания входного контакта. Витки наматываются равномерно и плотно;
• выходной конец провода припаивается в положенном месте;
• наносится изоляция в несколько слоёв;
• наматывается вторичная обмотка, с припаиванием входного и выходного концов.

Чтобы устройство работало нормально, провод наматывается равномерно, исключив узлы и перекручивания. Количество витков устанавливают, исходя из проведённого расчёта по характеристикам устройства.

Порядок выявления дефектов трансформатора

Для проверки неисправностей трансформатора прежде всего надо определить выводы всех его обмоток. Это можно сделать по его маркировке, где указываются номера выводов, обозначение типа (тогда можно воспользоваться справочниками), при достаточно большом размере даже есть рисунки. Если трансформатор непосредственно в каком-то электронном приборе, то все это прояснят принципиальная электрическая схема на устройство и спецификация.

Определив все выводы, мультиметром можно проверить два дефекта: обрыв обмотки и замыкание ее на корпус или другую обмотку.

Для определения обрыва надо «прозвонить» в режиме омметра по очереди каждую обмотку, отсутствие показаний («бесконечное» сопротивление) указывает на обрыв. На цифровом мультиметре могут быть недостоверные показания при проверке обмоток с большим числом витков из-за их высокой индуктивности.

Для поиска замыкания на корпус один щуп мультиметра подсоединяется к выводу обмотки, а вторым поочередно касаются выводов других обмоток (достаточно одного любого из двух) и корпуса (место контакта нужно зачистить от краски и лака). Короткого замыкания быть не должно, проверить так необходимо каждый вывод.

Ремонт импульсного блока питания

Большинство современной бытовой электронной аппаратуры имеет в своей конструкции самостоятельные или расположенные на отдельной плате электронные модули понижающие и выпрямляющие сетевое напряжение.
Причём последние 20 лет, вместо традиционных понижающе-выпрямительных схем на основе силового трансформатора и диодного моста, они построены по схеме импульсного преобразования напряжения. Несмотря на их высокую схемотехническую надежность они достаточно часто выходят из строя.

Причин здесь несколько, но основными из них являются:

• колебания сетевого напряжения, на которые не рассчитаны эти понижающе-выпрямительные устройства;
• несоблюдение правил эксплуатации;
• подключение нагрузки, на которую не рассчитаны приборы.

Конечно бывает очень обидно, когда необходимо выполнить срочную работу, а модуль питания у компьютера неисправен или во время просмотра любимой телепередачи это устройство выходит из строя.

Не стоит сразу впадать в панику и обращаться в ремонтную мастерскую или спешить в супермаркет электроники за приобретением нового блока. Часто причины неработоспособности настолько тривиальны, что устранить их можно дома, с минимальными затратами финансовых средств и нервов.

Зачем нужна комплексная диагностика трансформаторов

Чтобы оценить техническое состояние электрооборудования, специалистами инженерного выполняется комплексная диагностика трансформаторов. С ее помощью можно выявить потенциальные угрозы и дефекты, способные привести к аварии на энергообъекте. На основании полученных данных разрабатывается концепцию продления периода эксплуатации оборудования путем замены изношенных рабочих узлов. Комплексное обследование трансформаторов выполняют в следующих случаях:

• назрела необходимость проведения капитального ремонта электрооборудования;
• необходимо составление экспертного технического заключения при аварийной остановке оборудования;
• для технического обоснования выявленных дефектов при проведении разного рода проверок;
• для определения условий и норм функционирования оборудования согласно с Государственным Отраслевым Стандартом 11677.

Своевременное проведение экспертизы силовых трансформаторов снижает риск простоев их по причине аварийных остановок и увеличивает надежность эксплуатации всего энергетического объекта.

Методы диагностики силовых трансформаторов

В перечень диагностических процедур входят следующие работы:

• проверка состояния обмотки и ее изоляторов;
• проверка характеристик трансформаторного масла;
• диагностика переключателя;
• проверка вентиляционной системы.

Проверку и испытание силовых трансформаторов напряжения начинают с исследования состояния обмотки.

Мощность и класс напряжения обмотки высшего напряжения (ВН)		Температура в С
		10 | 20.		30	40	50
До 35 кВ включительно мощностью менее 10 МВА	Отношение Д С/С в конце ревизии в %	13	20	30	45	75
	Разность между величиной А С/С в конце и начале ревизии в %	4	6	9	13,5	22

Мощность трансформатора н класс напряжения обмотки ВН	в % ПРИ температуре обмотки в е С
	10	20	30	40	50	60	| 70
До 35 кВ включительно мощностью менее 2 500 кВА	1,5	2	2,6	3,4	4,6	6	8
До 35 кВ включительно мощностью менее 10 000 кВА	1,2	1,5	2	2,6	3,4	4,5	6

Диагностические процедуры позволяют выявить радиологические помехи, а также наличие влаги в трансформаторном масле. После выключения оборудования, мастера инженерного замеряют сопротивляемость тока, сопротивление изоляции и определяют коэффициенты потерь. Проверка вторичных цепей трансформаторов напряжения проводится согласно инструкции производителя.

Тип изоляции трансформатора	Испытательное напряжение в в при номинальном напряжении обмоток в кВ
	до 0,525	3	6	10	15	20	30
Нормальная .	5	18	25	35	45	55	85
Облегченная .	3	10	16	24	37

Следующим шагом мастера исследуют рабочие характеристики трансформаторного масла: цвет, вязкость, натяжение, плотность, изоляционное сопротивление, наличие в нем примесей (влаги, газов). В ходе диагностики замеряются показатели изоляции, качество заземления. Также мастера уделяют внимание проверке стабильности контакта в переключателе, измерению его температуры и количеству кв электродвигателя. Параметры, которые исследуют в вентиляционной системе, следующие:

• качество воздушного потока;
• вибрации в подшипниках;
• показатели тока в обмотке;
• чистота поверхностей.

Для определения степени износа изоляционного материала используют такие методы как выявление степени концентрации производных фурфурола, оксида и диоксида углерода, замер степени полимеризации. На основании данных определяется предельно допустимое время для дальнейшей эксплуатации изоляционного материала. Периодичность проверок трансформаторов зависит от их целей: текущая проводится не реже, чем раз в месяц. Комплексная проверка измерительными приборами с целью проведения последующего капитального ремонта технического оборудования производится раз в 3-4 года.

Контроль схемы под нагрузкой – прямой метод

Этот способ применяется для проверки рабочих параметров преобразователя. Его суть заключается в определении токов в обмотках под нагрузкой. К вторичной обмотке подключается такая нагрузка, чтобы протекающие в обмотках токи составляли минимум 20% от номинальных величин. Если вторичных обмоток несколько, неподключенные к нагрузке необходимо закоротить. Это нужно в целях безопасности, чтобы избежать возникновения высокого напряжения в разомкнутой вторичной катушке. Полученные значения делятся между собой, и определяется коэффициент трансформации. При его соответствии паспортной величине подтверждается исправность устройства, при несоответствии – нужно определить дефект.

Источник