RU66820U1 - Устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей - Google Patents
Устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей Download PDFInfo
- Publication number
- RU66820U1 RU66820U1 RU2007115985/22U RU2007115985U RU66820U1 RU 66820 U1 RU66820 U1 RU 66820U1 RU 2007115985/22 U RU2007115985/22 U RU 2007115985/22U RU 2007115985 U RU2007115985 U RU 2007115985U RU 66820 U1 RU66820 U1 RU 66820U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- phase
- semiconductor elements
- signal
- magnetic field
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для бесконтактного дистанционного непрерывного контроля (мониторинга) технического состояния полупроводниковых элементов однофазных и многофазных мостовых выпрямителей, содержащих понижающие трансформаторы. При работе устройства производится анализ информационного содержания сигнала датчика напряженности магнитного поля, размещенного вблизи трансформатора выпрямителя, при этом в качестве информационного параметра используется амплитуда спектральной составляющей сигнала датчика, кратной 2 ω (ω - частота питающей сети). Факт появления в сигнале датчика этой спектральной составляющей будет свидетельствовать о неисправности полупроводниковых элементов в мостовой схеме выпрямления, а величина ее амплитуды позволит однозначно определить тип неисправности - «пробой» или «обрыв» диодов.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для бесконтактного дистанционного непрерывного контроля (мониторинга) технического состояния полупроводниковых элементов однофазных и многофазных мостовых выпрямителей, содержащих понижающие трансформаторы.
Известно устройство для контроля полупроводниковых приборов, входящих в состав выпрямителя, подключаемое к контролируемому полупроводниковому прибору с помощью щупов, которое производит контроль исправности прибора (определение его технического состояния) путем оценки реакции полупроводникового прибора на стимулирующее воздействие в виде прямоугольных импульсов, следующих от специального генератора [Маркин В.В. и др. Техническая диагностика вентильных преобразователей / В.В.Маркин, В.Н.Миронов, С.Г.Обухов. - М.: Энергоатомиздат. 1985.].
При использовании данного устройства необходимо обеспечить контактное соединение контролирующего устройства с объектом контроля - полупроводниковым прибором.
Известно устройство, наиболее близкое к совокупности существенных признаков полезной модели, реализующее способ экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания. [А.Г.Сукиязов, Б.Н.Просянников Способ экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания. А.с. №1718159, 1989 г.]. Устройство содержит датчик напряженности магнитного поля, размещенный вблизи трансформатора блока питания, подключенный к группе полосовых фильтров и схеме логической обработки сигналов. Принцип действия устройства заключается в том, что из сигнала датчика
магнитного поля, пропорционального напряженности внешнего магнитного поля трансформатора блока питания, с помощью узкополосных фильтров, настроенных на частоты ω, 2ω и 3ω (ω - частота питающего напряжения), выделяется информативный параметр в виде спектра амплитуд соответствующих частот, после чего осуществляется сравнение полученных величин с эталонными (опорными) сигналами. После этого в логическом блоке в зависимости от комбинаций соотношений амплитуд указанных сигналов реализуется один из вариантов выходного сигнала, касающихся исправности выпрямительных элементов.
Устройство, определенное в качестве прототипа, содержит большое количество элементов и функциональных связей, что снижает надежностные характеристики его работы.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое устройство, заключается в повышении надежности работы устройства за счет уменьшения количества входящих в его состав элементов, сокращения числа функциональных связей и упрощения алгоритма работы. Технические результаты выражаются в повышении надежности работы устройства, упрощении алгоритма работы и повышении достоверности результатов контроля.
Указанные технические результаты достигаются тем, что устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей (фиг.1) включает датчик (Д) напряженности измеряемого внешнего магнитного поля трансформаторов, входящих в состав выпрямителей, выход которого подключен к усилителю (У), выход которого подключен к узкополосному фильтру (Ф), настроенному на частоту 2ω (ω - частота питающего напряжения), выход которого подключен к первому компаратору (К1) и второму компаратору (К2), переключение выходных напряжений (срабатывание) которых происходит при различных значениях входных напряжений, причем Uвх.К2>Uвх.К1, выход компаратора К1 подключен ко входам логических схем 2И-НЕ и 2И, а выход компаратора К2
подключен ко второму входу логической схемы 2И-НЕ, выход которой подключен ко второму входу логической схемы 2И. Выход логической схемы 2И подключен к первому индикатору (Инд.1), а выход компаратора К2 - ко второму индикатору (Инд.2).
Принцип действия предлагаемой полезной модели - устройства бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей - заключается в следующем. В процессе работы трансформатора полупроводникового выпрямителя под действием магнитного поля тока первичной обмотки происходит периодическое перемагничивание его магнитной системы, доменная структура которой весьма чувствительна к режиму работы трансформатора, в особенности к наличию постоянного магнитного поля, подмагничивающего магнитную систему. Ток нагрузки, протекающий во вторичной обмотке трансформатора через выпрямительную мостовую схему и нагрузку, также создает магнитный поток в магнитной системе трансформатора и дает свой вклад в его внешнее магнитное поле.
Если все полупроводниковые элементы в мостовой схеме выпрямителя исправны, то ток во вторичной обмотке трансформатора имеет равную величину для обоих полупериодов питающего напряжения, в результате постоянная составляющая тока через вторичную обмотку будет равна нулю. Вследствие симметричной формы петли гистерезиса в этом случае несинусоидальная кривая магнитного потока будет симметрична относительно оси абсцисс и, следовательно, не будет содержать четных гармоник. Таким образом, в спектре амплитуд выходного сигнала датчика напряженности магнитного поля будут присутствовать сигналы только нечетных спектральных составляющих, кратных основной частоте ω (3ω, 5ω, 7ω...).
На фиг.2 изображены осциллограммы сигнала датчика напряженности магнитного поля (кривая 1), тока нагрузки (кривая 2), а также результаты
спектрального разложения сигнала датчика напряженности магнитного поля применительно к однофазному мостовому выпрямителю.
Если один из диодов выходит из строя, например, имеет неисправность типа "обрыв" (фиг.2б), то ток во вторичной обмотке имеет существенную величину только для одного полупериода; появляющаяся в результате постоянная составляющая тока нагрузки приводит к дополнительному намагничиванию магнитной системы трансформатора. В результате резко возрастает амплитуда внешнего магнитного поля, изменяется его форма и нарушается симметрия кривой выходного сигнала датчика относительно оси абсцисс. В спектре амплитуд выходного сигнала датчика напряженности магнитного поля дополнительно появляются сигналы четных спектральных составляющих, кратных основной частоте ω (2ω, 4ω, 6ω...), причем на частоте 2ω амплитуда спектральной составляющей будет наиболее существенной.
Если же диод имеет неисправность типа "пробой" (рис.2в), то в схеме выпрямления реализуется ситуация однополупериодного короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора, что приводит к еще более резкому искажению внешнего магнитного поля, создаваемого обеими обмотками, при этом форма сигнала датчика напряженности магнитного поля отличается от формы сигнала в ситуации с "обрывом" диода, а амплитуды четных спектральных составляющих и, прежде всего, на частоте 2ω резко возрастут.
Аналогичные физические процессы будут происходить в трехфазном мостовом полупроводниковом выпрямителе.
В результате факт появления четных спектральных составляющих в спектре амплитуд выходного сигнала датчика напряженности внешнего магнитного поля трансформатора будет однозначным свидетельством факта появления неисправности полупроводниковых элементов в однофазных и трехфазных мостовых выпрямителях, содержащих понижающие трансформаторы, а их амплитуды (особенно на частоте 2ω) будут различными для технических ситуаций "обрыв" и "пробой" диода.
В связи с тем, что измерение параметров внешнего магнитного поля трансформаторов осуществляется бесконтактно и дистанционно (т.е. вмешательства в процесс функционирования выпрямителей не происходит), то контроль технического состояния полупроводниковых элементов однофазных и многофазных мостовых выпрямителей можно организовать с любой периодичностью, в том числе и непрерывно, т.е. речь в данном случае идет именно о мониторинге полупроводниковых элементов выпрямителей.
Таким образом, устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей работает следующим образом. Датчик магнитного поля, установленный вблизи трансформатора выпрямителя, формирует сигнал, пропорциональный напряженности внешнего магнитного поля трансформатора. В том случае, если полупроводниковые элементы исправны, сигнал с выхода датчика после усиления поступает на узкополосный фильтр, где его дальнейшее преобразование прекращается, в связи с отсутствием в нем составляющей сигнала с частотой 2ω.
При возникновении неисправности типа "обрыв" диода сигнал четной спектральной составляющей с частотой 2ω, проходит через фильтр и поступает на входы компараторов К1 и К2, настроенных на срабатывание при различных напряжениях входного сигнала, причем Uвx.K2>Uвх.К1. Компаратор К1 срабатывает. С его выхода поступает сигнал на первый вход (А) логический схемы 2И-НЕ, таблица состояний которой представлена на фиг.3а и на первый вход (А) логической схемы 2И, таблица состояний которой представлена на фиг.3б.
Таблица состояний | Таблица состояний | |||||
2И-НЕ | 2И | |||||
А | В | Q | А | В | Q | |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | |
1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | |
а) | б) | |||||
Фиг.3 |
Так как на втором входе (В) схемы 2И-НЕ сигнал отсутствует, то на выходе (Q) схемы 2И-НЕ в соответствии с ее таблицей состояний, сформируется выходной сигнал, который будет поступать на второй вход (В) схемы 2И. В соответствии с таблицей состояний этой схемы на ее выходе сформируется сигнал, который вызовет срабатывание первого индикатора (Инд.1), фиксирующего появление неисправности типа «обрыв» диода.
При возникновении неисправности типа "пробой" диода вследствие резкого возрастания амплитуды сигнала четной спектральной составляющей с частотой, кратной 2ω, компараторы К1 и К2 срабатывают. С выхода компаратора К1 поступает сигнал на первые входы (А) логических схем 2И-НЕ и 2И. С выхода компаратора К2 поступает сигнал на второй вход (В) схемы 2И-НЕ. Одновременно происходит срабатывание индикатора (Инд.2), фиксирующего появление неисправности типа «пробой» диода. В соответствии с таблицей состояний схемы 2И-НЕ сигнал на ее выходе Q, а, следовательно, и на втором входе (В) схемы 2И будет отсутствовать. В соответствии с таблицей состояний схемы 2И сигнал на ее выходе будет отсутствовать, следовательно, первый индикатор (Инд.1) в этой ситуации не сработает.
Предлагаемая полезная модель обладает существенным положительным эффектом, заключающимся в повышении надежности работы устройства за счет уменьшения количества входящих в его состав элементов, сокращения числа функциональных связей между ними, упрощения алгоритма работы устройства и повышения достоверности результатов мониторинга.
Claims (1)
- Устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей, включающее размещенный вблизи трансформатора выпрямителя датчик напряженности магнитного поля, усилитель сигнала датчика и полосовой фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет упрощения структуры и алгоритма работы сигнал с выхода полосового фильтра, настроенного на частоту 2ω, где ω - частота питающего напряжения, подается на входы двух компараторов, имеющих различные уровни срабатывания, к выходу компаратора, имеющего меньший уровень срабатывания, подключены входы логических схем 2И-НЕ и 2И, ко второму входу логической схемы 2И-НЕ подключен выход компаратора с большим уровнем срабатывания, который подключен также ко второму индикатору, а выход логической схемы 2И-НЕ подключен ко второму входу логической схемы 2И, выход которой подключен к первому индикатору.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007115985/22U RU66820U1 (ru) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007115985/22U RU66820U1 (ru) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU66820U1 true RU66820U1 (ru) | 2007-09-27 |
Family
ID=38954528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007115985/22U RU66820U1 (ru) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU66820U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549221C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-04-20 | Государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия" | Устройство автоматического бесконтактного контроля технического состояния диодного выпрямителя |
RU2702129C1 (ru) * | 2018-07-26 | 2019-10-04 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство комплексного контроля технического состояния радиоэлектронного оборудования |
-
2007
- 2007-04-26 RU RU2007115985/22U patent/RU66820U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549221C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-04-20 | Государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия" | Устройство автоматического бесконтактного контроля технического состояния диодного выпрямителя |
RU2702129C1 (ru) * | 2018-07-26 | 2019-10-04 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство комплексного контроля технического состояния радиоэлектронного оборудования |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8035528B2 (en) | Fast detection of contact status with AC wetting voltage using ratiometric approach | |
US9166470B2 (en) | Method and circuit for power factor correction | |
CN109239435B (zh) | 电信号测量 | |
US20030164695A1 (en) | Method and apparatus for measuring the impedance of an electrical energy supply system | |
CN102243279B (zh) | 用于监测电力***中的故障电流的装置 | |
US8488284B2 (en) | Transformer failure analysis system | |
US20220163567A1 (en) | Apparatus for analysing currents in an electrical load, and load having such an apparatus | |
JPH0389129A (ja) | 回転電機の巻線温度測定装置 | |
IT201600123334A1 (it) | Presa intelligente e sistema di monitoraggio e controllo utilizzante detta presa | |
US20140125346A1 (en) | Method and system for voltage sense input | |
RU66820U1 (ru) | Устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей | |
US20140320138A1 (en) | Loop powered isolated contact input circuit and method for operating the same | |
CN104577976B (zh) | 电弧故障保护装置及其控制方法 | |
US9157944B2 (en) | Method and a device for impressing a measuring-signal voltage on a power supply network | |
US20210318359A1 (en) | Electric circuit arrangement and a method for a galvanically insulated, ac/dc sensitive differential-current measurement having high resolution | |
RU2392654C2 (ru) | Устройство автоматизированного управления мостовым тиристорным выпрямителем | |
CN103176076A (zh) | 电力质量监测装置及其方法 | |
CN111693753A (zh) | 一种新型的直流电流测量装置 | |
RU89246U1 (ru) | Устройство бесконтактного контроля исправности полупроводниковых элементов мостовых выпрямителей | |
JP2013038829A (ja) | 計器用変成器及び鉄共振抑制回路 | |
CN106825860B (zh) | 逆变焊机故障检测装置 | |
CN113358990B (zh) | 一种振荡波测试*** | |
RU2419803C1 (ru) | Способ автоматического сохранения работоспособности трансформаторно-тиристорного мостового выпрямителя | |
US20210270913A1 (en) | Determining a function of a capacitor of a passive filter circuit | |
RU2549221C1 (ru) | Устройство автоматического бесконтактного контроля технического состояния диодного выпрямителя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |