CC BY
67
Горячев Н.В., Юрков Н.К. ИНДИКАТОР ОБРЫВА ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ КАК ЭЛЕМЕНТ ПЕРВИЧНОЙ ДИАГНОСТИКИ ОТКАЗОВ РЭА
Рассматривается способ применения простейшей схемы индикации обрыва плавкого предохранителя для диагностики состояния нагрузки источника питания. Предложенная методика уточнения сопротивления ограничительного резистора, позволяет индицировать отказ предохранителя в максимально широком диапазоне внутреннего сопротивления нагрузки со стороны источника питания.
Схему питания сложной радиоаппаратуры (РЭА) можно представить совокупностью нагрузок подключённых к различным источникам энергии (рисунок 1) . На схеме потребители, входящие в состав РЭА обозначены как Ян. Потребители получают энергию по разделенным цепям питания, каждая из которых защищена плавким предохранителем ПТ.
Рисунок 1
Подобное разделение цепей питания часто встречается в аппаратуре содержащей одновременно силовые и малосигнальные элементы, питающиеся от источников разной мощности. Например, в бытовых усилителях низкой частоты, как правило, входной каскад питается напряжением до 15 В. и потребляет ток до 10 0 мА, одновременно выходной каскад требует напряжение до 100 В. и потребляет ток измеряемый единицами ампер. Нередки отказы подобного оборудования, особенно отказы в оконечных цепях, т.к. они являются наиболее нагруженными по электрическим и тепловым параметрам. В связи с этим не
теряет актуальности вопрос организации эффективной диагностики отказов в цепях питания РЭА.
Само понятие диагностики имеет достаточно широкую трактовку. Для технических систем можно считать , что диагностика - это процесс определения отказа, то есть заключение о сущности отказа и состоянии диагностируемой системы. Также диагностику в технических системах можно считать областью знаний, включающую в себя сведения о методах и средствах оценки технического состояния машин, механизмов, оборудования, конструкций и других технических объектов [1].
Как отмечалось выше, частым отказом в РЭА является пробой силовых элементов, при котором происходит замыкание их электродов. Вследствие такого пробоя сопротивление Ян становится недопустимо малым, что приводит к обрыву нити предохранителя Еи, установленного в цепи питания.
Для диагностики подобных отказов предлагается использовать известную схему индикации обрыва предохранителя. Пример простейшего варианта такой схемы показан на рисунке 2.
Рисунок 2
Благодаря наличию светодиода ИЬ, схема позволяет визуализировать обрыв предохранителя вызванный замыканием цепи питания Ян, или завышенным током потребления самим потребителем Ян. Схема работает следующим образом, в нормальном режиме работы ток от источника питания течёт по цепи точка А -> Еи -> т.В Ян -> т.Г Ян ->т.Б. После обрыва предохранителя когда сопротивление между т.В и т.Г стремится к нулю, ток потечёт по следующей цепи: т.А -> ИЬ -> Я -> т.В Ян ->т.Г Ян -> т.Б. Одно-
временно будет наблюдаться свечение ИЬ, и соответственно произойдёт визуализация обрыва предохранителя Еи.
Номинал Я следует выбирать для худшего случая, когда Ян =0 Ом, тогда
н
Е - И
Я _ ЕП и ПР
/
н
(1)
1 ПР.НОМ
Где Еп - напряжение источника питания относительно общего провода
(т. Б на рис.2),
ин
прямое напряжение на светодиоде ИЬ; ном - прямой номинальный ток ИЬ.
Из (1) хорошо видно, что схема будет корректно индицировать отказ только при верности соотно-
Я + Кн <
■ и
и л
(2)
Где 1П
свечение.
минимальный прямой ток протекающий через ИЬ при котором будет наблюдаться его
н
Если же соотношение (2) не соблюдается, то через ИЬ будет протекать прямой ток /пр < /^д^т/ который уже не вызовет свечение светодиода. Однако не всегда при выходе из строя тех или иных внутренних цепей Ян, её внутренне сопротивление со стороны источника питания будет стремиться к нулю.
Улучшить работу схемы рис.2 можно с помощью оценки диапазона внутреннего сопротивления Ян при котором будет наблюдаться свечение ИЬ. Для данной схемы этот диапазон условно назовём —рабочим". После оценки рабочего диапазона понадобится и коррекция соотношения (1).
Для решения поставленной выше задачи уточним границы для 1Ш ИЬ - это диапазон токов ^пр^н ■■■
тН ТНЬ -р. _ т)
1шном- макс . Для граничных значений Я примет вид:
77 _ТТН
Н р' _ ЕП иПР ^
Для 1 ПР.МИН Я — ТНЬ (3)
1 ПР.МИН
Т7 _ ттН
гг-- тНЬ гУ __ЕП иПР , „ ,
Для 1 ПР.МАКС Я - тнр (4)
1 ПР.МАКС
Приняв нижнюю границу Ян = 0 Ом, тогда максимальное внутреннее сопротивление, Ян макс при котором будет наблюдаться свечение ИЬ определяется по формуле:
Кн.макс - Я -Я (5)
Отсюда рабочим диапазоном внутреннего сопротивления нагрузки после отказа, можно считать диапазон от Ян =0 Ом до Я^^4КС
Зная рабочий диапазон Ян можно скорректировать формулу (1) . Фактически значение Я — Я т.е.:
о еп-иНР
Я — Пр (6)
1 ПР.МАКС Заключение
Разработана методика уточнения номинала ограничительного резистора для схемы индикации обрыва предохранителя (рис.1). Расчёт номинального сопротивления Я по формуле (6) позволяет добиться индикации обрыва нити плавкого предохранителя в максимальном диапазоне внутреннего сопротивления Ян.
Предложенная методика применяется в дипломных работах студентов кафедры —КиПРА".
ЛИТЕРАТУРА
1. Клюев В. В. Технические средства диагностирования: Справочник/В. В. Клюев, П. П. Пархоменко, В. Е. Абрамчук и др.; под общ. Ред. В. В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1989. — 672 с.
