Ремонт стабилизаторов напряжения своими руками
Сегодня рассмотрим перечень базовых неисправностей стабилизаторов напряжения различных типов с описанием причин возникновения и методов их ремонта. Ведь не каждая поломка стабилизатора напряжения требует сервисного ремонта, особенно по истечении гарантийного срока.
О внутреннем устройстве и типах стабилизаторов
Из всех разновидностей стабилизаторов напряжения можно выделить три наиболее распространённых топологии с довольно специфичными принципами преобразования. Среди них нельзя однозначно выделить самую надёжную, слишком многое зависит от характера питания и типа нагрузки, а также от добротности исполнения прибора. В нашем обзоре мы рассмотрим сервоприводные, релейные и полупроводниковые преобразователи, особенности их работы и типовые неисправности.
В сервоприводном стабилизаторе основным функциональным органом служит линейный трансформатор со множеством выводов средних точек вторичной, а иногда и первичной обмотки — от 10 до 40 в зависимости от класса точности. Концы выводов собраны в коллекторную гребёнку, по которой перемещается токосъёмная каретка. В зависимости от действующего напряжения по линии питания, стабилизатор поправляет положение каретки, регулируя тем самым число задействованных витков и, соответственно, коэффициент трансформации.
Релейные трансформаторы устроены похожим образом. Число выводов трансформатора у них меньше, вместо плавного регулирования тонкость подстройки достигается рекомбинацией включенных в работу обмоток. За оперативное переключение отвечают силовые реле со сложной конфигурацией релейной группы. Как и в предыдущем случае, на выходе могут стоять дополнительные фильтры, стабилизаторы и устройства защиты, тем не менее, основную работу выполняют трансформатор и релейная сборка под аналоговым управлением.
В основе электронных стабилизаторов напряжения может лежать два принципа преобразования. Первый — переключение обмоток трансформатора, но уже с помощью симметричных тиристоров, а не реле. Второй принцип — преобразование тока в постоянный, его накопление в буферных ёмкостях (конденсаторах), а затем обратное преобразование в «переменку» с чистой синусоидой посредством встроенного генератора. Схема на первый взгляд кажется достаточно сложной, но зато так обеспечивается беспрецедентно высокая точность стабилизации и качественная защита линии.
Конечно, есть и другие схемы стабилизаторов, в том числе и гибридные, но по причине узкоспециализированного применения или архаичности их мы рассматривать не будем. Каждое из трёх наиболее распространённых семейств обладает так называемыми детскими болезнями или врождёнными недостатками техники. И поэтому важнейшая задача перед отправкой прибора в сервисный центр — установить, не является ли поломка причиной несоблюдения норм ухода или заурядной для этого вида стабилизатора неисправностью.
Типовые неисправности релейных приборов
Релейные стабилизаторы характеризуются оптимальным соотношением стоимости и надёжности. Основному износу подвергается релейная группа, а при частой или постоянной работе в режиме повышенной нагрузки — также и диэлектрическая изоляция трансформаторных обмоток.
Диагностировать реле как причину неисправности достаточно просто. Первым делом производится демонтаж компонентов с печатной платы, отличить их можно по компактному прямоугольному корпусу, иногда из прозрачного пластика, с числом выводов не менее шести. Чтобы определить назначение выводов и схему переключения можно обратиться к принципиальной электрической схеме или технической спецификации на конкретный тип реле согласно указанной на корпусе маркировки. Можно произвести пробное включение реле, для чего на контакты катушки подается рабочее напряжение, как правило, его указывают на корпусе изделия. Отсутствие щелчка при подключении — явный признак сгоревшей катушки или залипших контактов. Если щелчок слышен, но при прозвонке группы основных контактов не соблюдается схема их переключения, проблема, скорее всего, в механизме отброса и прижатия, либо в обугленных контактных площадках.
Значительная часть радиоэлектронных реле имеет разборный корпус и может подвергаться обслуживанию: восстановлению работы механизма, очистке контактных подушечек от нагара ластиком, иногда даже замене неисправной катушки. Однако лучшим решением будет всё же приобретение новых реле на замену вышедшим из строя согласно артикулу или расположению выводов.
Потеря диэлектрической прочности трансформатора вследствие перегрева сопровождается междувитковыми замыканиями и внешне наблюдается как потемнение или разрушение изоляции обмоток. Основной признак — существенное снижение сопротивления ниже паспортных норм. Поскольку большинство бюджетных стабилизаторов имеют одну цельную первичную обмотку и многовыводную вторичную, перемотка не вызывает особых сложностей. В каждом звене число витков небольшое, их можно аккуратно уложить даже без веретена или прочих намоточных приспособлений. Самое важное — точно соблюдать количество витков и направление укладки, а также верно определить исходное удельное сопротивление проводников, а не просто приобретать обмоточный провод по диаметру.
Другая разновидность неисправностей трансформатора — срабатывание полупроводникового термопредохранителя, который обычно включен в разрыв одной из обмоток. Для замены полупроводникового элемента достаточно уточнить его серию или основные параметры, чтобы подобрать аналог. Обычно термопредохранитель подключён последовательно с первым звеном вторичной обмотки, поэтому для доступа к нему придётся снять все наружные витки. Диагностируется проблема просто: между началом обмотки и первым отводом цепь не прозванивается, зато все остальные витки в полном порядке.
Поломки сервоприводных стабилизаторов
Основная причина поломок сервоприводных устройств очевидна: износ токосъёмного узла. Именно этот недостаток и входит в разряд детских болезней, которые не удается устранить в большинстве моделей бюджетной техники.
Существует два вида токосъёмных механизмов. При малых нагрузках с задачей переключения обмоток прекрасно справляются обычные подпружиненные щётки. Устройство полностью повторяет принцип работы коллекторных двигателей электроинструмента, разве что сам коллектор развёрнут из цилиндрического положения в плоскость. Второй тип токосъёмников имеет щёточный узел в виде ролика, за счёт чего снижается трение при движении, а значит, не происходит интенсивного износа ламелей. При этом скорость износа плиточных и роликовых щёток примерно сопоставима.
Недостаток роликового токосъёмника проистекает из его геометрии. Контактное пятно очень малое — только лишь линия касания цилиндрического ролика к плоскости. Правда, в наиболее технически совершенных моделях ламели имеют радиусные канавки, хотя такое решение не совсем оправдано: по мере износа графитового ролика площадь контакта неизбежно снижается. В зависимости от интенсивности эксплуатации, замена щёток требуется с периодичностью от 3 до 7 лет. Ситуация может усугубляться при наличии большого количества пыли и нагара — вплоть до замыкания нескольких обмоток или полной потери контакта.
Хотя сервоприводные стабилизаторы также подвержены работе в режиме перегрузки, их трансформатор изнашивается меньше. В отличие от релейных приборов, в которых при переключении регулярно происходят броски напряжения и тока, коллекторный узел проводит регулировку более плавно, из-за чего механическое действие тока выражено минимально. Лаковая изоляция обмоток по-прежнему иссыхает и становится хрупкой, но при этом не осыпается.
В основном же принцип работы сервоприводного стабилизатора предельно прозрачен. Если при включении присутствует индикация входного напряжения, но прибор не реагирует, неисправность кроется либо в самом приводе, либо в контрольно-измерительной цепи. В последнем случае неисправный элемент схемы легко обнаружить чисто визуально или прозвонкой. Если на выходе нет напряжения — неисправен трансформатор, если же не обеспечивается должная точность стабилизации — на лицо наличие междувиткового замыкания во вторичной обмотке, загрязнение коллектора, износ токосъёмных щеток или самих ламелей.
Характерные проблемы электронных устройств
Инверторные стабилизаторы считаются наименее ремонтопригодными в домашних условиях. Причин тому несколько, но первоочередная — необходимость специальных познаний в схемотехнике и, в частности, принципах работы импульсных источников питания. Не получится обойтись и без соответствующей материальной базы: паяльного оборудования с регулировкой температуры, а также измерительных приборов. Комплект средств диагностики выходит далеко за пределы обычного мультиметра, потребуется прибор с расширенным набором функций для измерения ёмкости, частоты и индуктивности, также желательно иметь в распоряжении простейший осциллограф.
Наиболее частой причиной сбоев в работе инверторных стабилизаторов можно назвать нарушение в работе тактового генератора. Необходимо, исходя из номинальной мощности прибора и параметров трансформатора, определить оптимальную рабочую частоту импульсного преобразователя, после чего сравнить её с реальными параметрами. Обычно сбой частоты служит следствием неисправности в опорном колебательном контуре, подключённым к соответствующим выводам ИС тактового генератора.
Полный отказ прибора возможен по ряду причин. Если встроенной системы диагностики не имеется или по её показаниям невозможно определить поломку, скорее всего причиной неисправности стал выход из строя полевых или IGBT ключей, что достаточно просто определить по внешнему виду корпуса. Другая характерная причина неисправностей — поломка встроенного источника питания цепей управления, эта часть схемы в наибольшей степени уязвима к колебаниям напряжения, особенно импульсным.
Не будет лишним сделать прозвонку всех цепей, их проводимость должна соответствовать принципиальной и электрической схемам прибора. Из наиболее уязвимых элементов можно назвать входной и выходной выпрямители, снабберные цепочки трансформатора (для подавления импульсных перенапряжений), а также корректор коэффициента мощности при наличии такового.
Общие рекомендации
Радиоэлектронные компоненты встречаются не только в инверторных стабилизаторах, они могут применяться в контрольно-измерительных цепях или устройствах индикации и самодиагностики. В основном это касается пассивных элементов и микросхем с низкой степенью интеграции: операционных усилителей, логических элементов, совмещённых транзисторов, стабилизаторов тока и напряжения. Выход из строя этих элементов наиболее часто можно определить чисто по внешним признакам: сгоревшие транзисторы и диоды имеют треснувший корпус, резисторы — следы подгара лакового покрытия, конденсаторы попросту раздувает. Поэтому пристальный внешний осмотр печатной платы — первый этап определения неисправности.
Если визуально причины поломки определить не удаётся, должна производиться последовательность контрольных замеров. Сначала проверяется проводимость и качество диэлектрической изоляции схемы в отключенном состоянии. После этого при подаче питания измеряются напряжения в ключевых точках: на клеммах подключения, после предохранителя, на фильтрах и стабилизаторах, обмотках трансформатора, основных узлах схемы управления. Если описанные методы диагностики не дают результата, лучше обратиться в сервисный центр, ведь даже простая поломка может быть весьма специфичной, при том, что любительских познаний в электротехнике и домашних условий для её устранения оказывается недостаточно.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник
Ремонт однофазного стабилизатора своими руками
Во многих квартирах особенно сельской местности в доме обязательно стоит стабилизатор.
Некоторые хозяева используют его для работы особо «чувствительной» техники, газовых котлов, холодильников и другой подобной бытовой техники.
Некоторые более заботливые владельцы, устанавливают стабилизатор «на весь дом», такие стабилизаторы, как правило, обладают не малыми габаритами и весом и мощность их начинается от 7 — 10 кВт и больше.
Именно о таких стабилизаторах мы и поговорим в этой статье, а собственно о их ремонте и поиске неисправности, так как и каждая техника они выходят из строя.
В этой статье мы рассмотрим ремонт релейного стабилизатора известной китайской фирмы «Forte — ACDR — 10000» на 10кВт.
Но прежде чем приступить к ремонту, давайте разберемся в природе его устройства.
Релейный стабилизатор состоит из нескольких частей, собранных в единую систему:
Автоматический трансформатор — самая тяжелая его часть, это большой железный сердечник с несколькими обмотками соединенными по принципу автотрансформатора. Несколько концов толстого медного провода выходящих с трансформатора, коммутируются с помощью реле, количество которых зависит от обмоток и ступеней переключения.
Элементы управления — силовые элементы с помощью которых и осуществляется переключения обмоток и пуск с задержкой. В релейных стабилизаторах роль таких элементов выполняют реле, ну а в «моделях по дороже», в роли таких элементов могут служить полупроводниковые элементы — симисторы которые имеют куда больший ресурс работы на «переключение».
Блок управления — основная плата устройства с установленным на нее микропроцессором, с соответствующей прошивкой который запрограммирован на переключения и управления силовыми элементами (реле). При заранее определенных ступенях напряжения, переключаются соответствующие обмотки автотрансформатора. В случаях когда это не возможно, по причине поломки, выдается «ошибка» и стабилизатор пере запускается или отключается. Там же предусмотрена и схема задержки на включения (например 120 секунд).
Блок индикации и измерения напряжения — плата, как правило, установленная на лицевой панели (крышке) стабилизатора. Там же, на ней установлены «цифровые индикаторы» или дисплей.
Кроме них, могут быть установлены и элементы управления, например включения «задержки».
Стабилизатор постоянно сравнивает входной уровень напряжения с номинальным и «решает» либо добавить, либо уменьшить определенное количество вольт в «домашнюю» электросеть. Осуществляются такие решения подключением либо отключением (переключением) необходимых обмоток, в данном случае с помощью реле.
Во всех стабилизаторах существует система защиты которая проверяет входные и выходные напряжения, ток, температуру на соответствие номинальным значением и условиям эксплуатации. Защитные механизмы у каждого стабилизатора свои, но можно выделить несколько основных:
- Пределы стабилизации (входное и выходное напряжение)
- Отношение выходного напряжения к входному
- Превышение тока нагрузки (перегрузка)
- Перегрев трансформатора, превышение температуры внутри устройства
- Невозможность «переключить» обмотку (при выходе из строя элементов управления)
Выполняем ремонт
Самой частой причиной поломки таких стабилизаторов являются реле, переключающие обмотки трансформатора. В следствие многоразовых переключений контакты реле могут выгорать, заклинивать, а может перегореть и самая катушка.
Если выходное напряжение исчезает или появляется индикация «ошибка» – необходимо проверить все реле. Сначала осмотрев внешне и если никаких видимых повреждений незаметно, то разобрать корпус каждого реле.
Сразу станет заметно какие контакты на сколько изношены, а где и вовсе сгоревшие.
В данном стабилизаторе, неисправность проявлялась в виде отключения стабилизатора по «ошибке» что сопровождалось звуковой индикацией. Отключался он не всегда, а только при сильно пониженном напряжение, но в приделах нормы стабилизации. — где то около 175 вольт. Отключался в независимости от нагрузки на выходе что явно отметало как причину общую перегрузку. Перед выключением слышно как несколько раз пощелкивают реле.
Как позже выяснилось, блок управления давал команду реле переключится на другую обмотку, но так как физически обмотки переключенными не были то и вылетала «ошибка» и стабилизатор попросту выключался.
Разобрав все пластмассовые крышки реле было обнаружено подгорание на двух реле, но в одном из них контактная площадка которая должна подключать обмотки, полностью выгорела и «контакт» был попросту невозможен, хоть реле и щелкало чтобы замкнуть пластины.
Мог еще произойти и такой случай при котором контакты могли б залипнуть друг к другу и в итоге несколько обмоток трансформатора окажутся короткозамкнутыми. Трансформатор начнет перегреваться и если не сработает защита то может и перегореть одна из обмоток автотрансформатора. Кстати говоря, подобная опасность присуща не только релейным стабилизаторам но и симисторным.
Очень часто в релейных стабилизаторах выходят из строя транзисторные ключи, которые в разных моделях стабилизаторов могут собираться на разных типах транзисторов. Когда при прозвоне радиоэлементов схемы были обнаружены неисправные «усилители», их необходимо заменить на такие же по параметрам.
Профилактическая мера по восстановлению слегка подгоревших реле стабилизатора довольно простая и состоит из таких действий:
1. снимаем крышку реле
2. снимаем пружину, чтоб освободить подвижный контакт реле
3. каждый подвижный и неподвижный контакт нужно зачистить с помощью мелкой наждачки
4. промыть контактные площадки спиртом
5. после высыхания спирта, покрыть защитным средством KONTAKT S-61
При более сильном и значительном обгорание контактов реле и если нет возможности его заменить можно поступить следующим образом: по возможности почистить контакты реле (методом описанным выше) и поменять реле местами.
То — есть там где в стабилизатора самая часто используемая обмотка на которой постоянно обгорает реле, поставить «новое» реле, а «подуставшее» реле поставить на место того реле что сохранилось в хорошем состояние, там оно прослужит еще много времени.
В случае полного выгорания контактной площадки реле, его нужно заменить на новое.
Но когда нет времени ждать посылки с новым реле или есть желание попробовать восстановить обгоревшую часть пластины самостоятельно, можно поступить как сделал я.
В таких же соотношениях размеров, был вырезан кусок медной жилы которая была закреплена по всей длине пластины припоем, предварительно залудив жилу и саму пластину. Но так чтоб место контакта припадало все таки на медную часть, а не на припой.
При наличии мощной точечной сварки, все это лучше было сварить для большей надежности на случай возможного нагрева пластины.
Но так как в данном устройстве реле было заменено и поставлено на место где не происходит обгорания, например на понижающую часть обмотки, то и беспокоится не о чем.
Другие неисправности
Кроме явных механических проблем с реле и выхода из строя «усилителей» представленных в виде ключевых транзисторов, могут встречаться и другие поломки уже на плате блока управления: холодная пайка, отслаивающиеся дорожки на плате, заусеницы в местах пайки, шарики от припоя и отхождения контактов в штырьковых соединениях — вот лишь малое что может послужить причиной неисправной работы стабилизатора.
Иногда встречается такая неполадка как хаотическое отображение сегментов на дисплее,в то же время может наблюдаться хаотическое включение реле. Частой причиной такого поведения есть «холодная пайка» кварцевого резонатора который работает на частоте 8 — 16 мегагерц, плохой его пропай ведет к неправильной работе микропроцессора.
По этому всю заднюю часть платы лучше сразу осмотреть по поводу плохой пайки, заусениц или шариков с припоя которые там часто бывают в виду быстрой пайки плат монтажниками которые ее собирают.
Затем можно осмотреть плату на дефекты радиоэлементов. Очень часто со временем электрические конденсаторы вздуваются и выходят из строя, выявить это будет не сложно. Их необходимо заменить на аналогичные.
Кроме того в стабилизаторе был выявлен клеммник с трещиной, который не мог обеспечить надежный контакт мощного силового кабеля. Такой клеммник ввиду невозможности создать достаточную затяжку провода, мог нагреваться и тем самим со временем еще и усугубить надежность контакта.
Диагностика
Но после ремонта стабилизатора или даже на этапе диагностики неисправности, возникает необходимость проверить работу устройства в разном диапазоне напряжений, как повышенных так и пониженных.
В мастерских для этих целей служит ЛАТР или лабораторный автотрансформатор регулируемого типа. Его подключают на вход проверяемого стабилизатора и уже изменяя напряжения на входе, имитируя перепады в сети, смотрят на поведение стабилизатора, справляется ли он с работой в номинальных (паспортных) пределах напряжения.
Но так как у меня нет соответствующего регулируемого автотрансформатора, то мы пошли немного другим путем. Была собрана определенная «схема»:
1. На входе стабилизатора, последовательно фазе была подключена лампочка примерно 60ват, мощность лампочки подбирается экспериментальным путем.
2. На выходе в роли нагрузки был подключен обычный сетевой шуруповерт или дрель (400 — 1000 Ват) с кнопкой плавной регулировки оборотов.
Во время работы шуруповерта на минимальных оборотах, лампочка которая включена на входе последовательно — не светится. Стабилизатор при этом запущен и работает без проблем.
Начинаем плавно увеличивать обороты шуруповерта, лампочка при этом светит все ярче.
Чем интенсивней яркость лампочки, тем больше проседает напряжение на входе стабилизатора, что естественно видно на индикации дисплея. Кроме того, при уменьшению напряжения на входе , слышно как переключаются обмотки трансформатора и щелкают реле.
Таким не хитрым способом можно проследить правильно ли работает стабилизатор, при условие что в вашей домашней же сети будет нормальное напряжение (220 — 240 вольт).
Как видим, отремонтировать стабилизатор напряжения можно и в домашних условиях. Ну или по крайней мере можно разобрать и определить поломанный узел и оценить стоимость работ по его восстановлению или замене. Предполагается что человек который приступит к ремонту стабилизатора, будет обладать базовыми знаниями в электричестве и электронике и будет иметь минимальный набор инструментов, паяльник, мультиметр и мелкий инструмент.
Следует быть осторожным работая с напряжением при диагностике и проверке работы.Все остальные работы по ремонту и замене производятся в обесточенном состояние.
Источник