線圈匝間短路測試儀設計

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


一、引言 

在當前的工業(yè)生產(chǎn)及設備維護過程中，人們經(jīng)常會進行線圈匝間短路故障的測試。但是一直以來，所用的測試方法都不理想，這就給生產(chǎn)、維護帶來了很多的不便，特別是在電視機的生產(chǎn)、使用和維修的過程中，這種弊端顯得尤為突出，主要是由于電視機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，勢必會導致電流過大，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，我們研制了一種簡單、實用的線圈匝間短路測試儀。這種測試儀具有以下特點：

1、測量精度高 

通過實驗證實：對于帶鐵芯30匝以上的線圈，只要其中任意兩匝間有短路情況，本測試儀即可測出此故障。 

2、可以進行聲、光同時報警。 

3、簡單、實用、生產(chǎn)成本低。 


二、工作原理 

本設計是通過感知振蕩器來檢測線圈是否有匝間短路情況的。如圖1所示，當被測線圈無匝間短路時，感知振蕩器起振，有正弦波輸出，再通過耦合電路將該正弦信號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，該短路線圈將構成閉合回路，并在磁路中產(chǎn)生高阻尼，使振蕩器停振，報警電路立即進行聲、光報警。  

 

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檢測被測線圈的好壞。當未接線圈時，該振蕩器是由運放A及RW1、RW2、C3、C2、R3、R4組成文氏橋振蕩電路，通過調(diào)節(jié)同軸電位器RW1=RW2=R，使當前的振蕩頻率F=1/2πRC，約為5.5kHz；當接入待測線圈且無故障時（同時電容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，當前的振蕩頻率則由被測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)推導結果為  （OUT點輸出正弦信號）。當被測線圈內(nèi)部匝間有短路時，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點無正弦波輸出）。電路中的運放C構成了電壓跟隨器，以提高振蕩器的負載能力。運放B及R3、R4、R5、RW3、C4、D1組成比例放大及整流濾波電路，使結型場效應管Q工作在可變電阻區(qū)，從而實現(xiàn)對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成阻容耦合電路，該阻容耦合電路的特點是各級靜態(tài)工作點互相獨立，前后電路互不影響。在此電路中，如果被測線圈沒有故障，IN1（接圖2的OUT點）有正弦信號輸入，電容C5將此信號耦合給后面的整流放大電路，使三極管Q1、Q2導通，驅動綠色發(fā)光二極管L1發(fā)光，進行線圈正常的指示；若被測線圈匝間有短路情況，振蕩器停振，IN1無信號輸入，Q1、Q2截止，從而使L1熄滅。 

3、報警電路 

如圖4，芯片555及R14、R15、RW4、C8構成方波發(fā)生器。當被測線圈不存在匝間短路時， IN2（接圖2的OUT點）有正弦信號輸入，該信號經(jīng)過D4，C7的整流濾波后，使Q3飽和導通，Q4截止，從而+12V電源不能為555供電，555不工作，即無報警信號輸出；若被測線圈有匝間短路時，IN2無正弦信號輸入，使 Q3截止，Q4導通，從而+12V電源通過Q4為555供電，555工作，由555的3管腳輸出連續(xù)的方波信號，驅動紅色發(fā)光二極管L2發(fā)光，進行光報警，同時驅動揚聲器，進行聲音報警。 


四、結束語 

本測試儀的工作原理是從長時間的工作中總結出來的，并通過大量的實驗驗證過它的可行性，適用于各種鐵芯線圈，只要線圈中有匝間短路，本測試儀就能檢測出此故障。該電路簡單、生產(chǎn)成本低。如果此測試儀被大量使用，將會給工業(yè)生產(chǎn)、設備維修帶來極大的方便。 


參考文獻： 

[1].蔡元宇，電路及磁路[M].高等教育出版社，1992 

[2]. 康華光，電子技術基礎[M].高等教育出版社，1988