線圈匝間短路測(cè)試儀設(shè)計(jì)

摘要：本測(cè)試儀是由感知振蕩器電路、耦合電路和報(bào)警電路組成。它主要靠感知振蕩器是否起振來(lái)判斷線圈匝間是否有短路。 


一、引言 

在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)及設(shè)備維護(hù)過(guò)程中，人們經(jīng)常會(huì)進(jìn)行線圈匝間短路故障的測(cè)試。但是一直以來(lái)，所用的測(cè)試方法都不理想，這就給生產(chǎn)、維護(hù)帶來(lái)了很多的不便，特別是在電視機(jī)的生產(chǎn)、使用和維修的過(guò)程中，這種弊端顯得尤為突出，主要是由于電視機(jī)的行輸出變壓器工作在高電壓、大電流的惡劣環(huán)境中，容易出現(xiàn)匝間短路故障，一旦短路，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大，造成元件損壞，而且，線圈匝間有短路的故障也不易被發(fā)現(xiàn)。

鑒于以上情況，我們研制了一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的線圈匝間短路測(cè)試儀。這種測(cè)試儀具有以下特點(diǎn)：

1、測(cè)量精度高 

通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)：對(duì)于帶鐵芯30匝以上的線圈，只要其中任意兩匝間有短路情況，本測(cè)試儀即可測(cè)出此故障。 

2、可以進(jìn)行聲、光同時(shí)報(bào)警。 

3、簡(jiǎn)單、實(shí)用、生產(chǎn)成本低。 


二、工作原理 

本設(shè)計(jì)是通過(guò)感知振蕩器來(lái)檢測(cè)線圈是否有匝間短路情況的。如圖1所示，當(dāng)被測(cè)線圈無(wú)匝間短路時(shí)，感知振蕩器起振，有正弦波輸出，再通過(guò)耦合電路將該正弦信號(hào)耦合輸出給正常指示電路，如果線圈中有兩匝或兩匝以上之間發(fā)生短路時(shí)，該短路線圈將構(gòu)成閉合回路，并在磁路中產(chǎn)生高阻尼，使振蕩器停振，報(bào)警電路立即進(jìn)行聲、光報(bào)警。  

 

三、功能電路 

1、蕩器 

    如圖2，此電路是利用感知振蕩器的起振和停振來(lái)檢測(cè)被測(cè)線圈的好壞。當(dāng)未接線圈時(shí)，該振蕩器是由運(yùn)放A及RW1、RW2、C3、C2、R3、R4組成文氏橋振蕩電路，通過(guò)調(diào)節(jié)同軸電位器RW1=RW2=R，使當(dāng)前的振蕩頻率F=1/2πRC，約為5.5kHz；當(dāng)接入待測(cè)線圈且無(wú)故障時(shí)（同時(shí)電容C1介入），此電路變成LC振蕩器與文氏橋振蕩器的融合電路，其中以LC振蕩電路為主，當(dāng)前的振蕩頻率則由被測(cè)線圈的電感量和電容C2決定，因電容C1取值較大,L電感量較小,其振蕩頻率經(jīng)推導(dǎo)結(jié)果為  （OUT點(diǎn)輸出正弦信號(hào)）。當(dāng)被測(cè)線圈內(nèi)部匝間有短路時(shí)，由振蕩電路及磁路理論可知：線圈電感量將速降， Q值降低，線圈工作在低阻抗、高阻尼狀態(tài)，迫使感知振蕩電路停振（OUT點(diǎn)無(wú)正弦波輸出）。電路中的運(yùn)放C構(gòu)成了電壓跟隨器，以提高振蕩器的負(fù)載能力。運(yùn)放B及R3、R4、R5、RW3、C4、D1組成比例放大及整流濾波電路，使結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管Q工作在可變電阻區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩器輸出的正弦波穩(wěn)幅。

 

2、耦合指示電路 

   如圖3，電容C5與后續(xù)放大電路的輸入電阻構(gòu)成阻容耦合電路，該阻容耦合電路的特點(diǎn)是各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，前后電路互不影響。在此電路中，如果被測(cè)線圈沒(méi)有故障，IN1（接圖2的OUT點(diǎn)）有正弦信號(hào)輸入，電容C5將此信號(hào)耦合給后面的整流放大電路，使三極管Q1、Q2導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)綠色發(fā)光二極管L1發(fā)光，進(jìn)行線圈正常的指示；若被測(cè)線圈匝間有短路情況，振蕩器停振，IN1無(wú)信號(hào)輸入，Q1、Q2截止，從而使L1熄滅。 

3、報(bào)警電路 

如圖4，芯片555及R14、R15、RW4、C8構(gòu)成方波發(fā)生器。當(dāng)被測(cè)線圈不存在匝間短路時(shí)， IN2（接圖2的OUT點(diǎn)）有正弦信號(hào)輸入，該信號(hào)經(jīng)過(guò)D4，C7的整流濾波后，使Q3飽和導(dǎo)通，Q4截止，從而+12V電源不能為555供電，555不工作，即無(wú)報(bào)警信號(hào)輸出；若被測(cè)線圈有匝間短路時(shí)，IN2無(wú)正弦信號(hào)輸入，使 Q3截止，Q4導(dǎo)通，從而+12V電源通過(guò)Q4為555供電，555工作，由555的3管腳輸出連續(xù)的方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)紅色發(fā)光二極管L2發(fā)光，進(jìn)行光報(bào)警，同時(shí)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，進(jìn)行聲音報(bào)警。 


四、結(jié)束語(yǔ) 

本測(cè)試儀的工作原理是從長(zhǎng)時(shí)間的工作中總結(jié)出來(lái)的，并通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)它的可行性，適用于各種鐵芯線圈，只要線圈中有匝間短路，本測(cè)試儀就能檢測(cè)出此故障。該電路簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低。如果此測(cè)試儀被大量使用，將會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)、設(shè)備維修帶來(lái)極大的方便。 


參考文獻(xiàn)： 

[1].蔡元宇，電路及磁路[M].高等教育出版社，1992 

[2]. 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社，1988