Устройство испытания конденсаторов
Настоящая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в устройствах испытания конденсаторов при воздействии на конденсатор постоянного и переменного напряжения. Для выявления ненадежных конденсаторов их испытывают также при воздействии других факторов, например воздействием температуры, вибрации с целью их выбраковки.
Устройство испытания конденсаторов состоит из блока питания, генератора синусоидального напряжения частотой 50 Гц, блока формирователей, блока индикации и испытываемого конденсатора. Блок питания вырабатывает двухполярное стабилизированные напряжения ±15 В, которые используются для питания электронных узлов устройства. Генератор вырабатывает напряжение синусоидальной формы с частотой 50 Гц, необходимое для создания переменной составляющей напряжения на конденсаторах. В блоке формирователей происходит суммирование постоянного и переменного напряжений, величины которых задаются для данного вида конденсаторов с помощью переключателей. Выходы блока формирователей подключаются к испытываемому конденсатору. В случае превышения тока через данный конденсатор сверх заданной величины, соответствующий формирователь отключается. Наличие некондиционного или неисправного конденсатора отображается свечением соответствующего светодиода. Блок формирователей содержит суммирующий операционный усилитель, на инвертирующий вход которого подается переменное синусоидальное напряжение частотой 50 Гц, действующее значение которого составляет 20% от величины номинального постоянного напряжения. На выходе операционного усилителя подключается полумостовая схема, состоящая из двух ключевых комплиментарных транзисторов VT1 и VT2, включенных по схеме с общим эмиттером на двухполярное напряжение питания ±15 В. На испытываемый конденсатор, подключаемый к коллекторам транзисторов, подается постоянное и переменное напряжение. Работа ключевых транзисторов VT1 и VT2 характеризуется протеканием переменной составляющей тока нагружающего испытываемый конденсатор, причем величина тока определяется емкостным сопротивлением испытываемого конденсатора. Величина емкости испытываемого конденсатора характеризует его малое реактивное сопротивление, что определяет большое значение переменного тока вызывающего значительное падение напряжения на ключевых транзисторах VT1 и VT2, что в свою очередь ведет к их значительному нагреву. Для уменьшения переменной составляющей тока сформирован параллельный колебательный контур настроенный в резонанс, состоящий из катушки индуктивности L последовательно включенной с конденсатором C и параллельно включенным к ним испытываемым конденсатором Cисп. Колебательный контур имеет очень большое входное эквивалентное сопротивление, что и ограничивает величину переменной составляющей тока нагрузки, обеспечивая оптимальный режим работы ключевых транзисторов VT1 и VT2. Конденсатор C включенный последовательно с катушкой индуктивности L исключает протекание через катушку L постоянной составляющей тока нагрузки.
Настоящая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в устройствах испытания конденсаторов при воздействии на конденсатор постоянного и переменного напряжения. Для выявления ненадежных конденсаторов их испытывают также при воздействии других факторов, например воздействием температуры, вибрации с целью их выбраковки.
Известна схема испытания (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 296 с.: ил.), которая состоит из испытательного трансформатора, вторичная обмотка которого имеет вывод от средней точки, источника постоянного напряжения, включенного положительным полюсом в среднюю точку вторичной обмотки и включенными параллельно в плечи вторичной обмотки трансформатора батарей испытуемых конденсаторов. Вторичные полуобмотки трансформатора относительно его средней точки создают систему напряжений, сдвинутых относительно друг друга на угол 180°. Трансформатор питается от источника переменного напряжения промышленной частоты 50 Гц. Такую схему испытания конденсаторов называют двухплечевой.
Недостатком известной схемы является то, что при выходе из строя одного из конденсаторов, включенных параллельно в батарею какого либо плеча, нарушается заданный режим испытания всех конденсаторов и становится невозможным получить достоверные данные о состоянии испытуемых конденсаторов.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая модель, является повышение достоверности результатов испытаний конденсаторов.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство испытания конденсаторов включает в себя (фиг.1): 1 - блок питания, 2 - генератор синусоидального напряжения с частотой 50 Гц, 3 - блок формирователей, 4 - блок индикации, 5 - испытываемый конденсатор. Блок питания вырабатывает стабилизированные напряжения -15 В и +15 В, которые используются для питания электронных узлов устройства. Также вырабатывается напряжение для питания выходных каскадов формирователей, которое может регулироваться в пределах от +6 В до +40 В. Генератор вырабатывает напряжение синусоидальной формы с частотой 50 Гц, необходимое для создания переменной составляющей напряжения на конденсаторах. В блоке формирователей происходит суммирование постоянного и переменного напряжений, величины которых задаются для данного вида конденсатора. Выходы блока формирователей подключаются к испытываемому конденсатору. В случае превышения тока через данный конденсатор сверх заданной величины, соответствующий блок формирователей отключается. Наличие некондиционного или неисправного конденсатора отображается свечением соответствующего светодиода. Блок формирователей содержит суммирующий операционный усилитель, на инвертирующий вход которого подается постоянное напряжение и переменное синусоидальное частотой 50 Гц, действующее значение которого составляет 20% от величины номинального постоянного напряжения. На выходе операционного усилителя подключается полумостовая схема, состоящая из двух ключевых комплиментарных транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером. На испытываемый конденсатор, подключаемый к коллекторам транзисторов, подается постоянное и переменное напряжение. Заданный режим испытаний определяется цепью обратной отрицательной связи состоящей из резистора R3, который присоединяется одним выводом к инвертирующему входу операционного усилителя, а другим к коллекторам транзисторов VT1 и VT2.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства испытания конденсаторов.
На фиг.2 представлена схема блока формирователей устройства испытания конденсаторов.
Схема блока формирователей устройства испытания конденсаторов включает (фиг.2): DA1 - суммирующий операционный усилитель, назначение которого состоит в формировании постоянного и переменного испытательного напряжения на испытываемом конденсаторе Cисп., VT1 и VT2 - комплиментарные ключевые транзисторы управляемые переменным напряжением поступающим на базу транзисторов с выхода операционного усилителя, R1 и R2 - резисторы ограничивающие ток источников питания на инвертирующем входе операционного усилителя, R3 - резистор включаемый в цепь обратной отрицательной связи операционного усилителя, задающий коэффициент усиления и обеспечивающий заданный режим испытания, катушка индуктивности L и конденсатор C образуют с испытываемым конденсатором Cисп резонансный контур, настраиваемый на режим резонанса токов.
Устройство испытания конденсаторов с суммирующим операционным усилителем работает следующим образом. При подключении источников напряжения постоянного и синусоидального переменного частотой 50 Гц на выходе операционного усилителя появляется переменное напряжение, которое смещено на величину постоянного напряжения, обеспечивая попеременное открывание и закрывание транзисторов VT1 и VT2 проводимости p-n-p и n-p-n, на испытываемом конденсаторе падает смешанное постоянное и переменное напряжение, которым и нагружают испытываемый конденсатор. Работа ключевых транзисторов VT1 и VT2 характеризуется протеканием переменной составляющей тока нагружающего испытываемый конденсатор, причем величина тока определяется емкостным сопротивлением испытываемого конденсатора. Величина емкости испытываемого конденсатора характеризует его малое реактивное сопротивление, что определяет большое значение переменного тока вызывающего значительное падение напряжения на ключевых транзисторах VT1 и VT2, что в свою очередь ведет к их значительному нагреву. Для уменьшения переменной составляющей тока сформирован параллельный колебательный контур, настроенный в резонанс и состоящий из катушки индуктивности L последовательно включенной с конденсатором C и параллельно включенным к ним испытываемым конденсатором Cисп. Колебательный контур имеет очень большое входное эквивалентное сопротивление, что и ограничивает величину переменной составляющей тока нагрузки, обеспечивая оптимальный режим работы ключевых транзисторов VT1 и VT2. Конденсатор C включенный последовательно с катушкой индуктивности L исключает протекание через катушку L постоянной составляющей тока нагрузки.
1. Устройство испытания конденсаторов, содержащее источники испытательных постоянного и синусоидального переменного напряжения, соединенные с испытываемым конденсатором, устройство включает операционный усилитель с входными резисторами, подключенными к инвертирующему входу, к выходу соединена полумостовая схема, состоящая из двух транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером, испытываемый конденсатор соединен с общей шиной и коллекторами транзисторов, причем в операционном усилителе введена отрицательная обратная связь через резистор, соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя, и с коллекторами транзисторов, отличающееся тем, что к испытываемому конденсатору параллельно включается цепь, состоящая из последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, образующих с испытываемым конденсатором параллельный колебательный контур.
2. Устройство испытания конденсаторов по п.1, отличающееся тем, что транзисторы полумостовой схемы, включенные с общим эмиттером, имеют проводимости p-n-p и n-p-n.
