Схема прибора для определения короткозамкнутых витков. Индикатор кз-витков в катушках с ферромагнитными магнитопроводами

Прибор, принципиальная схема которого приведена на рисунке, предназначен для обнаружения короткозамкнутых витков и обрывов обмоток в трансформа­торах, катушках и рамках измерительных головок (без металлического каркаса). Кроме того, его можно использовать как вольтметр для измерения напряжений по­стоянного тока до 250 В при пределах измерения 0,5; 5; 25 и 250 В. Точность изме­рения не хуже ±2,5%. Питание осуществляется от одной батареи 3336Л.

Прибор содержит блокинг-генератор, собранный на транзисторе T1, и вольт­метр.

Блокинг-генератор выполнен по обычной схеме и при подаче на него напряже­ния питания кнопкой Кн1 вырабатывает колебания частотой около 85 кГц. К обмот­ке II трансформатора Тр1 блокинг-генератора через выпрямитель на диодах Д1 и Д2 подключен измерительный прибор ИП1. Он регистрирует величину тока вы­прямителя. Отклонение стрелки прибора устанавливают резисторами R2 «Усиле­ние» и R4 «Чувствительность». При включенной кнопке Кн1, т. е. генерации бло- кинг-генератора, добиваются резисторами R2 и R4 отклонения стрелки измери­тельного прибора на последнюю отметку шкалы.

Трансформатор блокинг-генератора намотан на стержневом сердечнике из феррита, на свободный конец которого одевают катушку, проверяемую на наличие короткозамкнутых витков. Если короткозамкнутых витков нет, то катушка не оказы­вает влияния на работу блокинг-генератора и стрелка прибора отклонится на по­следнюю отметку шкалы при нажатии кнопки Кн1.

Если же короткозамкнутые витки имеются, то за счет большого вносимого зату­хания в контуре блокинг-генератора колебания не возникают и стрелка прибора останется на нулевой отметке шкалы.

При проверке обмотки катушки на обрыв один из выводов подключают к гнезду «5 В», а другой - к штепселю «Пробник». Если обмотка не имеет обрыва, через прибор ИП1 будет проходить ток от плюса батареи Б1 через кнопку Кн1> резис­торы R5-R7 и обмотку катушки к минусу батареи. Стрелка прибора отклонится до какой-то отметки шкалы в зависимости от сопротивления обмотки. При обрыве об­мотки стрелка останется на нулевой отметке шкалы.

Вольтметр прибора состоит из измерительной головки ИП1 и добавочных рези­сторов R5-R9. Кроме измерения напряжений в различных устройствах, вольтмет­ром можно контролировать напряжение батареи питания. Для этого необходимо нажать на кнопку Кн2 и батарея будет подключена к вольтметру.

Трансформатор прибора выполнен на каркасе из электрокартона толщиной 0,5 мм; диаметр каркаса - 9, а длина - 70 мм. Все обмотки намотаны в один слой, виток к витку. Обмотка I содержит 40, обмотка II - 120, а III - 250 витков провода ПЭВ-2 0,15. В трансформаторе применен стержневой сердечник из феррита М400НН 160×8.

Так как конструктивно один из концов сердечника выступает из корпуса прибо­ра, а сердечник из феррита хрупок и может сломаться при неосторожном обраще­нии, то прибор сделан так, что сердечник при транспортировке и хранении может быть вынут.

В приборе применена измерительная головка М592 на 50 мкА с сопротивлени­ем рамки 2,25 кОм. Резисторы R1, R3 - УЛМ, R2v\R4 - СПО-0,25.

Прибор собран в корпусе от омметра М57 размерами 1 20x70x40 м м.

Налаживание блокинг-генератора сводится к определению правильности вклю­чения обмоток / или //. Если обмотки включены правильно, то при нажатии на кноп­ку Кн 1 стрелка прибора ИП1 отклонится на какую-то отметку шкалы. Если же от­клонения стрелки не произойдет, то необходимо поменять выводы одной из об­моток.

Налаживание вольтметра заключается в подборе добавочных резисторов так, чтобы сопротивление их было близко к рассчитанным по формуле:

где R^ B – суммарное сопротивление добавочных резисторов, Ом; U - макси­мальная величина измеряемого напряжения, В; i P - ток полного отклонения стрел­ки прибора, мА; R P - сопротивление рамки прибора, Ом.

Предлагаемый индикатор разрабатывался для проверки на наличие короткозамкнутых (КЗ) витков обмоток различных электротехнических устройств - трансформаторов, машин постоянного и переменного тока, магнитныхусилителей и т. д. Дляуменьшения материальных затрат их магнитопроводы нередко изготавливают из магнитомягких материалов с относительно большими удельными потерями. По этой причине зачастую невозможно получить достоверную информацию о наличии КЗ-витков традиционным способом - по срыву колебаний маломощного генератора , который возможен не только из-за наличия КЗ-витков, но и из-за потерь на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе.

Принцип действия предлагаемого устройства основан на регистрации реакции контура ударного возбуждения, образованного встроенным конденсатором и проверяемой катушкой, на импульс напряжения: если короткозамкнутых витков нет, то при подключении к ней заряженного конденсатора в контуре возникают затухающие колебания, а если такие витки есть, - апериодические.

Схема индикатора изображена на рис. 1. Он содержит конденсатор С2, который совместно с проверяемой катушкой L x образует контур ударного возбуждения; коммутатор на сборке полевых транзисторов VT1, работой которого управляют кнопкой SB1; RS-триггер на элементах микросхемы DD1, служащий для подавления дребезга контактов кнопки, формирователь импульсов на полевом транзисторе VT2 и двоичный счётчик на микросхеме DD2. Светодиод HL1 индицирует состояние счётчика "два и больше".

Устройство работает следующим образом. После включения питания на выходе RS-триггера (вывод 4 элемента DD1.2) устанавливается уровень лог. О, поэтому транзистор VT1.1 открыт, a VT1.2 закрыт. Через открытый транзистор VT1.1 конденсатор С2 заряжается до напряжения источника питания. Поскольку оно больше порогового напряжения транзистора VT2, последний открывается, соединяя вход СР счётчика DD2.1 с общим проводом. Триггеры счётчика при включении питания устанавливаются в произвольное состояние.

Для проверки катушки индуктивности L x , подключённой к зажимам Х1 и Х2, нажимают и удерживают в этом состоянии кнопку SB1. При этом RS-триггер изменяет своё состояние - на выходе (вывод 4) элемента DD1.2 появляется уровень лог. 1. В момент переключения RS-триггера на выходе элемента DD1.3 (вывод 11) появляется короткий импульс, обнуляющий счётчики DD2.1 и DD2.2. Высоким уровнем на затворе закрывается транзистор VT 1.1, отключая заряженный конденсатор C2 от источника питания, и открывается VT1.2, подключая параллельно ему проверяемую катушку. При отсутствии в ней короткозамкнутых витков в контуре L x C2 возникают затухающие гармонические колебания с частотой, зависящей от ёмкости и индуктивности его элементов. При перезарядке конденсатора C2 периодически открывается транзистор VT2, формируя импульсы, которые поступают на вход счётчика DD2.1. Как только амплитуда напряжения в контуре становится меньше порогового напряжения транзистора VT2, поступление импульсов на вход счётчика прекращается и как минимум на одном из выходов счётчика устанавливается уровень лог 1, поэтому зажигается светодиод HL1, сигнализируя об исправности испытуемой катушки. После отпускания кнопки устройство возвращается в исходное состояние. Счётчик вновь обнуляется импульсом сброса с выхода элемента DD1.3.

При наличии в катушке короткозамкнутых витков на вход счётчика поступает только один импульс, и поскольку выход 1 (вывод 3) счётчика DD2.1 не подключён к элементу ИЛИ на диодах VD1-VD5, светодиод HL1 на него не реагирует. Цепь R3VD1-VD4 защищает затвор транзистора VT2 от статического электричества.

К большинству деталей пробника особых требований не предъявляется: резисторы и конденсаторы могут быть любого типа, диоды - любые маломощные кремниевые, светодиод HL1 - любой, желательно повышенной яркости свечения. Главное требование к транзистору VT2 - малое пороговое напряжение. У транзисторов серии КП504 оно не выходит за пределы 0,6...1,2 В, поэтому можно применить транзистор с любым буквенным индексом. Можно использовать транзистор КП505Г (у него пороговое напряжение 0,4...0,8 В).

Устройство собрано на фрагменте универсальной макетной платы размерами 50x30 мм. Для облегчения монтажа транзисторной сборки VT1 (она выпускается в корпусе SO-8 с шагом выводов 1,27 мм) изготовлена переходная плата. Для этого из макетной платы для микросхем с планарными выводами вырезан фрагмент (рис. 2), рассчитанный на монтаж четырёх выводов с шагом 1,27 мм. В фольге широкого печатного проводника с противоположной стороны фрагмента сделан разрез для создания зазора между выводами 5, 6 и 7, 8 сборки. Выводы переходной платы - отрезки лужёного медного провода диаметром 0,7 мм припаяны к получившимся площадкам под выводы 5-8 и впаяны в круглые площадки, которыми оканчиваются печатные проводники под выводы 1-4. Изогнув выводы переходной платы под нужным углом, её можно смонтировать как параллельно основной плате, так и перпендикулярно к ней. Неиспользуемые входы микросхемы DD1 (выводы 8, 9) следует соединить либо с плюсовой линией питания, либо с общим проводом.

Собранное устройство вместе с батареей питания, составленной из четырёх соединённых последовательно элементов типоразмера ААА, помещают в корпус, в качестве которого удобно использовать пластмассовую мыльницу. Положение платы в корпусе фиксируют кусочками поролона, а половинки корпуса скрепляют одну с другой миниатюрными винтами-саморезами. Налаживания устройство не требует.

Как показала проверка, индикатор уверенно определяет наличие КЗ-витков в трансформаторах мощностью от нескольких ватт (трансформатор от сетевого адаптера) до нескольких киловатт (сварочный трансформатор), причём при подключении как к первичной, так и к вторичной обмотке (КЗ-виток создавался искусственно, замыканием отрезка монтажного провода, пропущенного через окно магнитопровода). В устройствах с разветвлённой магнитной цепью (трёхфазных трансформаторах, магнитных усилителях и т. п.) необходимо проверять обмотки на каждом стержне. В машинах переменного тока в связи с различной пространственной ориентацией обмоток проверку следует производить также пообмоточно. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором в большинстве случаев можно проверять без разборки - по-видимому, воздушный зазор между ротором и статором создаёт достаточное магнитное сопротивление, ослабляющее влияние короткозамкнутых витков ротора (необходимость разборки возникала только в тех случаях, когда прибор показывал наличие КЗ-витков во всех обмотках). Тестировались двигатели самой разной конструкции и мощности - от маломощных однофазных (ЭДГ разных модификаций, КД-3,5) до трёхфазного импортного мощностью 3,5 кВт (от деревообрабатывающего станка). Коллекторные электродвигатели необходимо проверять при разных положениях якоря.

Литература

1. Кривонос А. Определение короткозамкнутых витков в обмотках трансформаторов и дросселей. - Радио, 1968, № 4, с. 56.

2. Дмитриев В. Прибор для определения межвитковых замыканий. - Радио, 1969, № 2, с. 26.

3. Поздников И. Пробник для проверки катушек индуктивности. - Радио, 1990, № 7, с. 68, 69.

Дата публикации: 16.01.2014

Мнения читателей

• Александр0107 / 23.06.2016 - 22:22
  ИМХО, лучше вместо формирователя на КП504 и счетчиках ИЕ10 сделать истоковый повторитель, вместо кнопочного управления - генератор импульсов с регулируемым периодом,и наблюдать колебания на выходе повторителя на оосцилле, тогда все будет видно наглядно и безошибочно. А пробник из Радио 1990 #7 , действительно, генерирует даже если есть искусственный КЗ виток.
• Дмитрий / 30.12.2015 - 15:54
  Прибор работает не по методу обнаружения срыва колебаний, так как задающего генератора здесь вовсе нет. Используется ударное возбуждение контура на испытуемой катушке и образцовом конденсаторе. Затем производится подсчёт затухающих колебаний до тех пор, пока их амплитуда не достигнет некоторого минимального предела, при котором полевик КП504 уже перестаёт открываться. Счётчик считает их, и если насчитает 2 и более импульса, говорит "хорошо", менее - плохо. Проблема в пороге открывания транзистора и его малой крутизне. Т.е., он плохо работает как пороговое устройство. Пробовал 2N7002. Вместо него так и просится компаратор - гораздо лучше должно работать.
• Юрий / 03.08.2015 - 13:59
  А Вы пробывали его собирать,мы его собрали и он у нас не пошел, опечатки в схеме у Вас случайно нет? полевой транзистор у нас BSS 129 аналог КП 503 так как КП 504 мы не нашли, имеются ли у Вас печатная плата, уж больно хотим его собрать.или напишите мне на почту [email protected]
• Сергей / 25.05.2014 - 11:58
  Автор что то путает. Куча схем простых и надежных и даже выпускавшимися промышленностью и работающих не на срыв колебаний, а на изменения их параметров. Срыв - обычно это когда полный...ец обмотки.

Может случиться, что намотанная катушка не содержит короткозамкнутых витков, а в процессе работы появляется сомнение в ее исправности. Как в этом убедиться? Не разбирать же трансформатор, чтобы снова проверить катушку. В таких случаях поможет другой прибор, который позволяет проверять трансформаторы, дроссели и другие катушки индуктивности в собранном виде.

Прибор собран на двух транзисторах и представляет собой генератор низкой частоты. Возникновение колебаний происходит в результате положительной обратной связи между каскадами. Глубина обратной связи зависит оттого, есть в проверяемой катушке короткозамкнутые витки, или они отсутствуют. При наличии замкнутых витков генерация срывается. Кроме того, в схеме есть отрицательная обратная связь, которая регулируется потенциометром R5. Она позволяет при испытании катушек с различной индуктивностью подобрать нужный режим работы генератора.
Для контроля напряжения генератора в схеме есть вольтметр переменного тока. Он состоит из миллиамперметра и двух выпрямительных диодов. Переменное напряжение подается через конденсатор С5. Этот конденсатор служит одновременно и ограничителем, позволяющим установить определенное отклонение стрелки миллиамперметра. Здесь желательно применить миллиамперметр с малым током отклонения (1 мА, 0,5 мА), чтобы измерительная цепь не влияла на работу генератора.
В качестве выпрямительных диодов подойдут диоды типа Д1, Д2 с любым буквенным индексом. При работе генератора подберите емкость конденсатора С5 такой, чтобы стрелка миллиамперметра отклонилась до середины шкалы. Если это не удастся, поставьте последовательно с миллиамперметром резистор и подберите его сопротивление по требуемому отклонению стрелки.
Транзисторы возьмите типа МП39-МП42 (П13-П15) со средним коэффициентом усиления (40-50). Резисторы могут быть любого типа мощностью от 0,12 Вт. Кнопки, выключатель, клеммы можно взять тоже любые.
Питается прибор от батареи «Крона» или любого другого источника напряжением 7-9 В.
Для сборки прибора используйте деревянную, металлическую или пластмассовую коробку подходящих размеров. На передней панели укрепите ручки управления и миллиамперметр, а сверху клеммы для подключения испытываемых катушек.
Как пользоваться прибором? Включите тумблер Вк. Стрелка миллиамперметра должна отклониться примерно до середины шкалы. К клеммам «Lх» подключите выводы проверяемой катушки и нажмите кнопку Кн1. Между базой транзистора Т1 и плюсом питания будет включен конденсатор С1, который с конденсатором С2 составит делитель напряжения, резко уменьшающий связь между каскадами. Если в проверяемой обмотке нет короткозамкнутых витков, то показания миллиамперметра могут увеличиться или незначительно уменьшиться. При наличии и даже одного короткозамкнутого витка колебания генератора срываются, и стрелка возвращается на нуль.
Положение движка переменного резистора R5 зависит от индуктивности проверяемой катушки. Если это, например, обмотка силового трансформатора или дросселя выпрямителя, которые обладают большой индуктивностью, движок должен находиться в крайнем правом по схеме положении. С уменьшением индуктивности проверяемой катушки амплитуда колебаний генератора уменьшается, а при очень малых индуктивностях генерация может вообще не возникнуть. Поэтому с уменьшением индуктивности, движок переменного резистора нужно передвигать влево по схеме. Это позволяет уменьшить глубину отрицательной обратной связи и увеличить тем самым напряжение между эмиттером и коллектором транзистора Т1
При испытаниях катушек очень малой индуктивности-контура приемников с ферритовыми сердечниками, индуктивность которых от 3 до 15 мГн, дополнительно необходимо увеличить глубину положительной обратной связи. Для этого достаточно нажать кнопку Кн2. Прибором можно проверять катушки с индуктивностью от 3 мГн до 10 Гн.

Внимание!

Если не удастся найти переменный резистор на 1,2кΩ, соберите участок схемы возле R5 по следующей схеме:

100Ω R5 1kΩ 100Ω К R3 (---[___]----[___]----[___]---) к R7 | К R6

Переменный резистор должен быть однооборотным и безындукционным, таким, как СП0, СП3, СП4 (либо иностранный эквивалент). Главное, чтобы дорожка была графитовой, а не проволочной.

Резисторы 100 Ω следует припаять к выводам R5, затем надеть на них кембрик либо термоусадочную трубку.

Транзисторы подходят любые из ряда: МП39Б, МП40(А/Б), МП41, МП41Б, МП42, МП42Б (или аналоги). Если изменить разводку платы – можно ставить транзисторы КТ361 (кроме КТ361А), КТ209Д или любые другие маломощные P-N-P с Ку=40…50.

Печатная плата:



(скачать в формате Sprint-Layout 5)

Схема взята из брошюры «Первые шаги радиолюбителя — выпуск 4/1971», развёл печатную плату – Александр Тауенис.

ВНИМАНИЕ! 13/05/2013 обновлена разводка платы, новая версия доступна доступна по той же ссылке . Помимо оригинальной версии для транзисторов МП39-42, в.lay файл включы также версии с транзисторами КТ361 (обычный монтаж) и КТ361 (поверхностный монтаж типоразмера 0805). В SMD-версию включены резисторы 1КОм, поэтому можно использовать обычный переменный резистор R5 на 1 килоом без навесных извращений а-ля 1960-ые.

При ремонте двигателей и генераторов, это устройство может стать очень полезным. Схема прибора и его работа очень проста и доступна для сборки даже новичкам. Благодаря этому тестеру станет возможным проверка любых трансформаторов, генераторов, дросселей и разнообразных катушек, индуктивностью от 200 мкГн до 2 Гн. Аппарат позволит определить не только целостность проверяемой обмотки, но также поможет выявить межвитковое замыкание, способен проверить p-n переходы у кремниевых транзисторов или диодов.

Схема прибора для проверки межвиткового замыкания

Схема прибора описывалась в журнале «Радио» №7 за 1990 год, но до сих пор не потеряла свою актуальность благодаря своей простоте и надежности. С таким пробором проверка межвиткового замыкания осуществляется за считанные секунды.

Собранный для сайта тестер немного отличается от этой схемы. О внесенных изменениях в схему читаем в конце статьи.

Основу тестера составляет измерительный генератор. Он собран на транзисторах VT1, VT2. Частота этого генератора не постоянная и зависит от колебательного контура, который образуется конденсатором С1, а также подключаемой катушкой, она подсоединяется к ХР1 и ХР2. Резистором R1 устанавливается нужная глубина положительной обратной связи, для обеспечения надежной работы измерительного генератора. VT3, включен в диодном режиме, он создает нужный сдвиг напряжения между эмиттером VT2 и базой VT4.

VT4, VT5 представляют собой генератор импульсов, вместе с усилителем мощности на транзисторе VT6 способен обеспечить горение светодиода в трех различных режимах: не горит, мигает с постоянной частотой, а также простое свечение. Выбор режима работы генератора импульсов определяется напряжением смещения на базе транзистора VT4.

При сборке устройства целесообразно проверять правильность схемы постепенно. Проверку работоспособности генератора импульсов можно осуществить подключением переменного резистора на 1 кОм, как показано на схеме. Вращая движок этого резистора можно убедиться, что генератор импульсов работает правильно во всех режимах. При установки сопротивления 200-300 Ом, важно убедиться, что происходит мигание светодиода.

Работа тестера осуществляется следующим образом. Если выводы тестера замкнуты, измерительный генератор не возбуждается вовсе, VT2 будет открытым. Напряжения на эмиттере VT2, а значит, на базе транзистора VT4 будет недостаточно, что бы заработал генератора импульсов. VT5, VT6 в таком случае будут открыты, а диод будет гореть постоянно , что сигнализирует о целостности цепи.

В случае подключения к измерительным выводам устройства исправной катушки,припустим, осуществляется проверка трансформатора на межвитковое замыкание, а также произведя подстройку с помощью R1, измерительный генератор начнет возбуждаться. На эмиттере VT2 напряжение будет увеличиваться, это все приведет к увеличению напряжения смещения на базе VT4, а также пуска генератора импульсов. Диод должен мигать.

Если окажется, что обмотка, которую проверяют, имеет короткозамкнутые витки, тогда измерительный генератор не будет возбуждаться, а прибор заработает также, как и в случе замкнутых выводов (контрольный диод засветится).

Когда измерительные выводы будут отключены или появится обрыв, тогдаVT2 будет закрыт. Напряжение на его эмиттере, а это значит, что и на базе VT4 возрастает. Он открывается до насыщения, а колебания генератора импульсов будут сорваны. VT5, VT6 закроются, а контрольный диод не засветиться вовсе.

Еще одной особенностью этого тестера есть возможность проверки p-n переходов. Подключая к аппарату кремниевый диод или транзистор (анод к ХР1, катод к ХР2), контрольный светодиод должен мигать. При пробое светодиод просто горит, а в случае обрыва не светится.

Вместо VT1— VT3 можно ставитьКТ358В или КТ312В. КТ361Б легко заменяются на КТ502, КТ209. При использовании светодиода необходимо последовательно с ним включать сопротивление около 30-60 Ом.; питания прибора осуществляется от источника — 3В. При использовании кроны целесообразно применить стабилизатор на 3,3В.

Иногда в крайнем правом положении переменного резистора, а также разомкнутых щупах тестера диод может засветиться. Необходимо изменить сопротивление резистора R3 (немного его увеличить), добиться, чтобы диод потух.

Когда проверяются катушки небольшой индуктивности, интенсивность перестройки переменного резистора, возможно, будет чрезмерной. Можно с легкостью выйти из этого положения включением последовательно с резистором R1 дополнительного переменного резистора с небольшим максимальным сопротивлением, например 1 кОм.

Прибор для проверки межвиткового замыкания своими руками

Прибор для проверки межвиткового замыкания своими руками собран из старых советских компонентов.

Для сборки тестера применялись следующие компоненты и внеслись небольшие изменения: транзисторы КТ315 и КТ209. Переменные резисторы на 47кОм (для грубой настройки) и 1кОм (для точной настройки). Питание устройства осуществляется с помощью батареи КРОНА, и стабилизатора AMS1117 на 3,3В. Дополнительно установлен светодиод зеленого цвета который сигнализирует о включении прибора, а красный - контрольный светодиод. Последовательно с обоими светодиодами включен резистор на 30Ом. Плата имеет небольшие габариты и способна поместиться в компактный корпус.

Вот каким получился прибор для проверки межвиткового замыкания катушек индуктивности.

Проверка работы и целостности цепи.

Проверка обмотки. (светодиод мигает)

Имитация короткозамкнутых витков. Светодиод горит при любом положении переменного резистора.