Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ
В большинстве публикаций, посвященных конструкциям керамических помехоподавляющих фильтров и рекомендациям по их применению, как правило, основное внимание уделяется компонентам зарубежных фирм (Spectrum Control, Erie, Tusonix, Murata и др.). Но определенную нишу в мировой номенклатуре занимают серии отечественных проходных конденсаторов и фильтров, которые практически не уступают по своим характеристикам зарубежным аналогам, но существенно дешевле их. Рассмотрим конструкции и характеристики серийно выпускаемых ОАО “НИИ “Гириконд” изделий, а также ближайшие перспективы новых разработок.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯВ связи с миниатюризацией аппаратуры, ростом чувствительности схем и компонентов к помехам, увеличением числа сигнальных линий и повышением частоты передачи сигналов ужесточаются требования к обеспечению электромагнитной совместимости (ЭМС). Согласно ГОСТ Р50397, под ЭМС понимается «способность технических средств функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам».

Негативное воздействие оказывают помехи двух типов: передаваемые по проводникам (кондуктивные помехи) и наведенные электромагнитными колебаниями. Аналогичным образом, и воспринимающее устройство может быть чувствительно как к помехам, поступающим по проводам (кондуктивная восприимчивость), так и к помехам, создаваемым электромагнитными полями (восприимчивость к излучению). Один из основных способов подавления кондуктивных помех – применение помехоподавляющих фильтров, предназначенных для ограничения их уровня. Эти фильтры оказываются эффективными для снижения уровня помех как передаваемых источником, так и поступающих на воспринимающее устройство. Диапазон применения фильтров очень широк: от шин питания до шин данных и каналов связи. Велика и номенклатура помехоподавляющих фильтров. Среди них особое место занимают керамические проходные конденсаторы и фильтры, применяемые в основном как комплектующие изделия. Основные параметры, описывающие эффективность фильтров, – частота среза (или частота начала фильтрации), на которой затухание равно 3 дБ, значение вносимого затухания в заданном диапазоне частот и наклон зависимости затухания от частоты. В зависимости полезного сигнала от полосы частот значения частоты среза могут колебаться от предельно низкого (менее 1кГц) для линий питания постоянного тока до сотен мегагерц и выше. Значение вносимых потерь – мера эффективности помехоподавления, а крутизна характеристики – мера скорости достижения этого уровня подавления помех.
Проходные конденсаторы серии К10-54, в отличие от трубчатых проходных конденсаторов серии КТП, имеют монолитную многослойную конструкцию, состоящую из чередующихся тонких слоев керамического диэлектрика и серебряно-палладиевых электродов, отдельные слои которых соединены параллельно. Такая конструкция позволила увеличить диапазон номинальных емкостей более чем в 100 раз, а их удельную емкость – на несколько порядков (табл.2). Конденсатор крепится путем пайки наружного электрода к «заземленной» поверхности приборов. Сигнальный провод, электромагнитные помехи в котором подлежат фильтрации, пропускается через сквозное отверстие в конденсаторе и припаивается к внутреннему электроду. При монтаже конденсаторов группы Н90 рекомендуется применять припои, температура плавления которых не превышает 210°С, для групп МПО и Н50 – припои с температурой плавление не более 240°С. В качестве проходного вывода рекомендуется медный серебренный или луженый одножильный провод. Возможно применение гибкого многожильного провода. Диаметр одножильного провода для конденсаторов с внутренним отверстием диаметром 1,3 мм не должен превышать 0,8 мм, с диаметром отверстия 2,5–2 мм. Провод припаивается перпендикулярно торцевой поверхности конденсатора, изгиб его после пайки допускается на расстоянии не менее 4 мм от нее. При пайке заранее изогнутого провода, чтобы избежать электрического разряда, изогнутый участок не должен быть ближе 2 мм к поверхности конденсатора. Для предотвращения механического резонанса (нижняя резонансная частота конденсатора этого типа превышает 5 кГц) провод, проходящий через конденсатор, должен быть жестко закреплен на расстоянии не более 4 мм от поверхности конденсатора с обеих его сторон. Конденсаторы серии К10-54 применяются в различных конструкциях EMI-фильтров.
Максимальная емкость рассмотренных выше фильтров составляет 10 нФ, в результате чего нижняя граница частотного диапазона помехоподавления равна 100 МГц для фильтров Б7-2, Б-14, Б23-А и 0,7 МГц для фильтров Б24 (табл.5). Для снижения этой границы необходимо существенно увеличить емкость фильтра, что невозможно для конденсаторов трубчатой конструкции.
LC-фильтры серии Б23Б выполнены с монолитными многослойными конденсаторами К10-54 емкостью 0,047–6,8 мкФ. Это позволило снизить нижнюю границу диапазона помехоподавления до 10 кГц. Емкостные элементы, проходные выводы, ферритовые трубки (для фильтров на ток 10 А) размещены внутри керамического корпуса и герметизированы эпоксидным компаундом. На рис.4 приведены зависимости вносимого затухания от частоты при сопротивлении схемы 75 Ом. Следует отметить, что эти характеристики условны и зависят от значений полного сопротивления источника помех и нагрузки, переходного сопротивления между корпусом фильтра и корпусом аппаратуры и ряда других факторов, плохо поддающихся расчету. Приближенный расчет зависимости вносимого затухания фильтров в диапазоне частот помехоподавления от 10 кГц до 10 МГц при значениях затухания не более 60 дБ для фильтров на напряжение 50 В и не более 50 дБ для фильтров на напряжение 250 В может производиться по формуле
…,
где А – вносимое затухание, измеряемое в децибелах, w – круговая частота, в единицах, деленных на сантиметры, С – емкость, в фарадах, R – сопротивление измерительной схемы, равное 75 Ом. Таким образом, частотные зависимости затухания фильтров при сравнительно близких значениях емкостей конденсаторов (например, в диапазоне 2,2–6,8 мкФ) различаются незначительно и определяются в основном частотой среза, лежащей ниже 10 кГц. Отсюда следует практический вывод о том, что для экономии средств не следует без необходимости применять фильтры большой емкости и что можно применять фильтры с близкими значениями емкости без ухудшения характеристик помехоподавления.
LC-фильтры серии К10-78, в отличие от отечественных фильтров ранних разработок, выпускаются в чип-исполнении и монтируются в корпус для поверхностного монтажа. За основу принята базовая конструкция многослойного монолитного керамического чип-конденсатора. Особенность фильтров этой серии – конфигурация внутренних электродов, состоящая из проходного электрода, выходящего на торцевые контактные площадки, и Т-образного электрода, создающего третью контактную площадку и формирующего емкость с проходным электродом (рис.5). Через этот электрод электромагнитные помехи отводятся на «землю». Частота среза фильтров этого типа на уровне 3 дБ лежит в диапазоне от 0,25 МГц для конденсатора емкостью 22 нФ до 302,2 МГц для конденсатора емкостью 22 пФ. Значение вносимого затухания на частотах, близких к 1000 МГц, составляет 17–18 дБ (рис.6) . По своим параметрам фильтры серии К10-78 близки к фильтрам серии NFM 40R фирмы Murata (табл.6).
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ НОВЫХ РАЗРАБОТОК
Из температурных зависимостей емкости фильтров различных групп температурной стабильности следует, что фильтры Б23Б (Н90) с большими значениями емкости в диапазоне температур -20–30°С за пределами этого диапазона теряют свои достоинства, и при крайних рабочих температурах фактическое значение емкости составляет всего около 10% от номинального значения (рис.7). При этом вносимое затухание может снизиться на 20–30 дБ. Сейчас на базе конструкции фильтров Б23Б с использованием новых стабильных керамических материалов заканчивается разработка модернизированного варианта Б23Б-М групп температурной стабильности МПО, Н50, Н90. Диапазон номинальных значений емкости фильтра на номинальные напряжения до 500 В составляет 68 пФ (МПО) – 6,8 мкФ (Н90). Номинальное напряжение фильтров новой серии планируется увеличить до 1000 В. Фильтры смогут заменить конденсаторы серии КТП, фильтры Б14, Б23Б и др.
Для применения в условиях жестких механических нагрузок разрабатываются первые отечественные фильтры С- и LC-типов в металлических корпусах, конструктивно подобные зарубежным фильтрам типа «Bolt-in-filters»и сопоставимые по параметрам с фильтрами серии Б23Б-М.
Планируется создание фильтров на номинальный ток до 200 А, многозвенных фильтров, фильтров для наплатного монтажа, фильтров с варисторной защитой.
Литература
Джуринский К. Миниатюрные помехоподавляющие фильтры для РЭА СВЧ.– ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2001, №3, с.24–30.
Воловик М. Отечественные керамические конденсаторы и фильтры для подавления электромагнитных помех. – Компоненты и технология, 2002, №5, с.8–11.
Бландова Е. Помехоподавляющие изделия. Рекомендации по выбору и применению. – Специальная техника, 2001, №1.
Кечиев Л.Н., Бобков А.Л., Степанов П.В. Помехоподавляющие фильтры. Параметры и характеристики.–М.: Московский государственный институт электроники и математики, 1999.
Скрипников А. EMI – фильтры Murata. – Компоненты и технология, 2002, №2, с.14–16.
Малкин А., Шепелев С. Помехоподавляющие фильтры фирмы Spectrum control. – Электронные компоненты, 1997, №7 (8), с.24–25.
Средства предотвращения террористических актов
Центр коммерциализации перспективной технологии (Center for Commercialization of Advanced Technology – CCAT) США объявил лауреатов премии за лучшие достижения в области средств предотвращения террористических актов как военного, так и гражданского назначения. Центру оказывает поддержку Конгресс США, финансируется он Пентагоном как частно-общественное совместное содружество представителей науки, промышленности и правительства.
Среди лауреатов премии CCAT (75 тыс.долл.) компания Harbor Offshore – за рыночные исследования, позволившие выпустить на военный и гражданский рынки созданную ее разработчиками систему охраны и обеспечения безопасности портов. Система содержит защитное поглощающее энергию сеточное ограждение, способное предотвратить высокоскоростные угрозы в гаванях и портах. Еще одна премия, размером также 75 тыс. долл., поможет компании 20/20 GeneSystems реализовать второе поколение анализатора опасных для жизни веществ BioСheck. Комплект BioСheck первого поколения успешно используется для выявления подозрительных порошков, которые могут содержать вирусы сибирской язвы и другие опасные биореагенты.
Грант такой же суммы получила и компания Energetics Corp. Он предназначен для разработки портативных электрохимических источников питания. Компания намерена создать анионные мембраны с высокой ионной проводимостью. Предполагается, что такие ячейки заменят литиевые батареи. Четвертый грант (сумма та же) был выдан Trex Enterprises с целью создания на базе пассивной СВЧ-камеры образцов портативной ручной системы обнаружения керамических и других неметаллических взрывчатых веществ, представляющих опасность для жизни.
www.eet.com
Трехвыводные проходные конденсаторы в цепях питания высокочастотных устройств. Большая энциклопедия нефти и газа
Увеличение рабочих частот цифровых интегральных схем является сейчас основной устойчивой тенденцией в электронике. Но наряду с увеличением частоты часто происходит и увеличение энергопотребления. Потому актуальна задача стабилизации питания высокочастотных узлов и снижение влияния их работы на остальную часть электронной схемы – так называемая развязка по питанию.
Обычно для этих целей используются многослойные керамические конденсаторы, монтируемые непосредственно в цепи питания высокочастотных узлов. Но на частотах свыше 10 МГц эффективность фильтрации пульсаций ими резко падает. Связано это с ростом импеданса конденсатора из-за наличия у него индуктивности и, соответственно, эквивалентного последовательного индуктивного сопротивления. Потому инженеры начали обвешивать высокочастотные микросхемы и узлы множеством соединенных параллельно керамических чип-конденсаторов, подобно гирляндам для новогодних елок. Об использовании выводных конденсаторов здесь не может идти речи из-за дополнительной индуктивности выводов.
Большинство производителей конденсаторов для решения этой проблемы выпускают специальные серии конденсаторов со сниженной эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL). Для этих целей выводы конденсаторов располагают по длинной стороне (рис.1). При подобном исполнении удается снизить конструктивную индуктивность примерно вдвое.
Рис.1Но даже этот уровень индуктивности не является достаточно низким для современных высокочастотных схем, зачастую работающих в диапазоне свыше 100 МГц. Да и емкость подобных конденсаторов у большинства производителей, ограниченная, обычно, номиналом в 0.2 мкФ, не позволяет добиться высокой эффективности подавления высокочастотных помех при их использовании в силовых цепях высокочастотных устройств.
Интересное решение в этой области предлагает японская фирма Murata. Ею разработана серия трехвыводных проходных конденсаторов высокой емкости и высокой нагрузочной способности, включающая исключительно компактные изделия размером 1.6´0.8 мм и емкостью в 1мкФ на основе диэлектрика X7R. Внешний вид этих изделий представлен на рис.1. Эквивалентная электрическая схема – на рис.2, а в таб.1 даны основные характеристики некоторых изделий данной серии.
Таб.1
Рис.2
Сравнение одного из конденсаторов новой серии NFM18PC105R с обычными многослойными керамическими конденсаторами и с конденсаторами с пониженной индуктивностью аналогичных емкостей, представлено на рис.3. Там показано примерно 10-кратное снижение импеданса у NFM18PC105R на высоких частотах, связанное с его сниженной конструктивной индуктивностью.
Рис.3
Примечание к рисунку: Так как конденсаторы с выводами по длинной стороне корпуса с размерами 1.6х0.8 на 1мкФ серийно не выпускаются, исследователи использовали для данного сравнения такой же конденсатор с размерами 2.0х1.25.
Известно, что при параллельном включении конденсаторов суммарная эффективная индуктивность подобной схемы уменьшается. На рис.4 представлены результаты сравнения одного и десяти параллельно включенных многослойных конденсаторов с одним трехвыводным конденсатором NFM18P. Как видно, один трехвыводной конденсатор заменяет по качеству фильтрации высокочастотных помех 10 обычных многослойных керамических.
Рис.4
Следует отдельно отметить высокую для номиналов 0.1-1.0мкФ стабильность емкости, благодаря диэлектрику X7R, использованному при производстве большинства представленных в таб.1 конденсаторов. Малые габариты, высокая нагрузочная способность – до 6А, исключительно низкий импеданс на частотах свыше 10 МГц делает использование этих изделий исключительно привлекательным во множестве высокочастотных схем, и безальтернативными в современных компактных устройствах, таких как переносные ВЧ/СВЧ передатчики, игровые приставки, карманные компьютеры.
Валерий Степуков
Керамические проходные конденсаторы обеспечивают надежную защиту от внутренних помех, а благодаря своей компактности и упрощенной конструкции монтажной платы очень удобны для использования в фильтрах электромагнитной совместимости (ЭМС).
Электромагнитные помехи, возникающие при работе различного электрооборудования, бывают двух видов — внешние и внутренние.
- Внешние электромагнитные помехи — это помехи от различных внешних источников (например, радио, высоковольтного оборудования и других устройств). Специальные устройства обеспечивают защиту электрических систем от внешних помех, а в идеальном случае источник внешних помех тоже обеспечивается системой защиты от помех.
- Внутренние электромагнитные помехи исходят от электронных компонентов, находящихся в одной или в соседних электрических цепях. В процессе работы антенны, процессоры, программные платы и другие устройства излучают электромагнитные волны, которые распространяются по печатным проводникам и накладываются на информационные сигналы, искажая их. Однако часто бывает, что исключить из электрической цепи источник помех невозможно, так как система не будет работать.
Фильтры ЭМС позволяют осуществить электрическую развязку источников помех и оборудования, которое нужно от этих помех защитить, не нарушая работоспособности системы. Они устраняют помехи, разряжая их сигналы на «землю». Фильтры ЭМС позволяют защитить электрооборудование как от внутренних, так и от внешних помех и предотвращают распространение помех по печатным проводникам.
Защита от электромагнитных помех обычно осуществляется с помощью пассивных компонентов. По мере ужесточения требований к ЭМС появляется необходимость в улучшении свойств ЭМС пассивных компонентов.
Фильтры ЭМС создаются на базе конденсаторов, а также LC- или RC-цепей. Фильтры на основе LC- и RC-цепей не всегда позволяют получить необходимое понижение уровня помех, имеют сложную конструкцию и требуют много места для монтажа. Фильтры на основе стандартных керамических конденсаторов тоже занимают много места и не дают достаточного снижения уровня помех в электрических цепях.
Проходные керамические конденсаторы позволяют создать надежную защиту от электромагнитных помех и идеально подходят для фильтров ЭМС. С их помощью можно осуществлять хорошую фильтрацию и понижение помех на радиочастотах, они имеют компактные размеры (0805 или 1206) и простую конструкцию.
Проходные конденсаторы изготавливаются из того же материала (COG, X7R), что и стандартные керамические конденсаторы, производятся по одинаковой технологии и имеют сходные технические преимущества: простоту работы, компактную конструкцию и широкий диапазон рабочих температур.
В отличие от стандартных, проходные конденсаторы имеют 3 полюса (4 внешних вывода). Между 1-м и 2-м полюсами этого конденсатора емкости нет (проходной конденсатор), а между 1-м и 3-м или 2-м и 3-м полюсами — есть. Базовая конструкция проходного конденсатора показана на рис. 1, а его графическое изображение — на схеме (рис. 2).
Схема работы такого конденсатора довольно проста. Сигнал вместе с наложенными на него помехами поступает на полюс 1 (вход) конденсатора. Помехи отфильтровываются с помощью емкости и разряжаются на «землю» через полюс 3 («земля»). Сигнал, очищенный от помех, выходит из конденсатора через полюс 2 (выход). Набор помехоподавляющих проходных конденсаторов показан на рис. 3. Наборы конденсаторов необходимо применять в случаях, когда к защищаемому фильтром ЭМС оборудованию подключается несколько линий связи. Использование наборов проходных конденсаторов позволяет снизить время на монтаж фильтра ЭМС и сэкономить место на печатной плате.
Стандартный конденсатор из материала X7R с типоразмером корпуса 1206 и номинальной емкостью 2,2 нФ дает максимальное вносимое затухание 36 дБ и имеет резонансную частоту около 120 МГц (рис. 6), в то время как проходной конденсатор из того же материала, с тем же типоразмером корпуса и емкостью вносит максимальное затухание 45 дБ, а его резонансная частота составляет примерно 280 МГц.
Аналогичная ситуация наблюдается и при большем значении номинальной емкости (рис. 7): вносимое затухание выше, однако резонансная частота снижается вследствие увеличения емкости.
С помощью проходных конденсаторов гашение этих помех может производиться непосредственно в линии. Проходной конденсатор можно устанавить прямо на линию связи. Все конденсаторы можно совместно подключить к «земле» (то есть «земля» у них будет общая), тогда для их установки на печатной плате потребуется меньше места. Пример подключения проходных конденсаторов к «земле» и линиям связи показан на рис. 9. Еще более выгодно и эффективно применять наборы проходных конденсаторов (рис. 10).
Проходные конденсаторы можно использовать и на пересекающихся проводниках (рис. 11).
Итак, проходные конденсаторы прекрасно подходят для использования в фильтрах ЭМС. Основные свойства этих конденсаторов:
- низкие электрические потери;
- значительное подавление помех;
- работа на радиочастотах;
- компактность;
- широкий диапазон рабочих температур –40 … +125 С;
- низкая стоимость по сравнению со сложными помехоподавляющими фильтрами на основе фильтрующих цепей.
Благодаря своим свойствам проходные керамические конденсаторы находят широкое применение в различных областях: автомобильной электронике, телекоммуникациях, персональных компьютерах, портативных компьютерах, промышленной электронике, мобильных телефонах и многих других.
Питание магнетрона, в микроволновой печи, осуществляется через встроенный фильтр, который состоит из двух катушек индуктивности и двух проходных конденсаторов. Данный фильтр предназначен для фильтрации напряжения питания магнетрона. Внешний вид и схема фильтра изображены на рисунке 1., а работает он приблизительно так же, как и .
Рисунок 1
На теме определения неисправности конденсаторов, здесь останавливаться не будем, об этом можно почитать в статье , рассмотрим только сам процесс замены проходных конденсаторов. Проходные конденсаторы магнетрона размещаются в пластиковом корпусе с фланцем для крепления (Рисунок 2 – правая часть). Проводники связанные с крайними (по схеме) обкладками конденсаторов, с одной стороны выведены под клеммы питания, а с другой под выводы для соединения с катушками фильтра. Вторая обкладка каждого конденсатора, внутри корпуса соединяется с фланцем крепления. Вся конструкция – является не разборной и дополнительно служит в качестве изолятора выводов питания магнетрона. Фланец крепления конденсаторов расположен внутри коробки фильтра, а крепится к ней посредством вытянутых заклепок и крепежных лепестков. Выводы конденсаторов и катушки фильтра соединены при помощи контактной сварки.
Рисунок 2
Любую операцию по замене неисправного элемента можно разделить на два этапа: демонтаж неисправного элемента и затем установка нового. Для демонтажа неисправных конденсаторов необходимо:
- Снять крышку коробки фильтра магнетрона.
- Отсоединить выводы катушек фильтра от выводов конденсаторов (Рисунок 2). Для этого воспользуйтесь бокорезами и откусите выводы катушек как можно ближе к месту контактной сварки.
- Отогнуть крепежные лепестки. Поддеть фланец крепления конденсаторов плоским, острым инструментом и разъединить клепочное соединение.
- Извлечь неисправные конденсаторы.
Вот и все, демонтаж завешен. Остается установить новую деталь.
Процесс монтажа будет несколько интереснее.
- Перед установкой исправных конденсаторов, тщательно зачистите выводы катушек фильтра (снимите эмаль с провода). Если вы взяли, в качестве донора конденсаторы со старого магнетрона, вышедшего из строя по другой причине, то удалите с выводов остатки контактной сварки и так же тщательно зачистите их при помощи надфиля или наждачной бумаги.
- Далее, нужно установить исправный элемент на свое место и надежно соединить фланец крепления конденсаторов с корпусом магнетрона. Если попытки закрепить фланец при помощи родного крепежа ни к чему хорошему не привели, попробуйте другой способ. Фланец можно расположить снаружи коробки фильтра и притянуть с помощью самореозов подходящей длины и диаметра, вкрутив их в отверстия от заклепок. Для этих целей можно так же применить обычные винты М3 с гайками. Расположение фланца относительно корпуса коробки фильтра (внутри или снаружи) на работу магнетрона никак не повлияет. Главное надежный контакт.
- Затем, выгибаем выводы катушек фильтра, накладываем их на выводы конденсаторов и соединяем их с помощью контактной сварки.
- Закрываем коробку фильтра крышкой. Все, магнетрон готов к работе.
Все просто, не правда ли? Но, просто наверное, только для счастливых обладателей аппаратов контактной сварки, а таких, я уверен меньшинство, среди читающих эту статью. Остальных, наверное, очень смущает третий пункт по монтажу. Действительно, надежно соединить конденсаторы с катушками без применения контактной сварки не так уж просто. Первое, что приходит в голову, это воспользоваться обычным паяльником и спаять выводы между собой. Такой способ соединения поможет, но очень не надолго. Дело в том, что при работе магнетрона, выделяется довольно много тепла. Греется и корпус магнетрона, и все элементы его конструкции, включая детали фильтра. Эта температура, конечно, не доходит до температуры плавления припоя (приблизительно 300 градусов по С), но ее вполне достаточно для нарушения механической прочности пайки. После продолжительной работы печи припой размягчится, а далее даже самая не значительная вибрация, например, от работы вентилятора, закончит разрушительный процесс. Выводы отвалятся друг от друга, и печь снова перестанет работать.
Хочу предложить два способа решения этой проблемы. Оба способа не раз успешно применялись на практике. В первом случае, все же воспользуемся паяльником. Но, применим не просто пайку, а армированную пайку. Для этого, в третьем пункте по монтажу выполним следующие действия:
А) Выгибаем свободные выводы катушек фильтра, таким образом, что бы они пересеклись с выводами конденсаторов под прямым углом (или приблизительно так). Возможно для этого, вам придется отмотать один виток катушки. Это конечно несколько изменит параметры фильтра, но не критично. И те и другие выводы, перед этим должны быть тщательно зачищены.
Б) Берем не большой отрезок обычного, многожильного (обязательно многожильного!), монтажного провода. Очищаем его от изоляции. Затем, очищенным проводом приматываем выводы катушек фильтра к выводам конденсаторов крест на крест и делаем скрутку. Скрутка должна получиться по возможности как можно туже. С помощью бокорезов удаляем лишний провод.
В) Хорошо нагретым паяльником тщательно прогреваем место скрутки и заливаем припоем. Тщательность прогрева очень важна, расплавленный припой должен протечь практически между каждой жилкой монтажного провода и равномерно распределиться по всему месту пайки. Во время процесса пайки не жалейте флюса – канифоли. Если во время прогрева припой не растекается, а получается, что-то типа каши, то следует увеличить температуру жала паяльника или применить более мощный. Иначе соединение будет не надежным.
Рисунок 3
Должно получиться, что-то похожее на то, что изображено на рисунке 3 справа. Выглядит не очень эстетично, но вполне надежно. Кого волнует эстетическая сторона этого вопроса, тот при желании может обработать место пайки надфилем или напильником, придав соединению более привлекательный вид. Такой метод пайки позволяет немного увеличить теплоемкость соединения и значительно повысить его механическую прочность.
Во втором способе все намного проще. Паяльник откладываем в сторону и делаем следующее:
А) Так же как и в первом способе зачищаем выводы. Выгибаем выводы катушек, но теперь располагаем их встык с выводами конденсаторов.
Б) Берем два коннектора с винтами, такие как изображены на рисунке 4 слева или другие но, подходящие по внутреннему диаметру. Извлекаем их из изоляции.
В) Надеваем коннекторы одним концом на выводы конденсаторов, другим на выводы катушек. Затягиваем крепежные винты.
Рисунок 4
На выходе должно получиться так, как изображено на рисунке 4 справа. Для того, что бы избежать самопроизвольного раскручивания винтов коннекторов под воздействием вибрации во время работы печи, каждый винт стоит зафиксировать каплей термостойкого лака или краски. После выполнения пункта 4 по монтажу, процесс замены проходных конденсаторов можно считать завершенным. Как в первом, так и во втором случае, магнетрон готов к дальнейшей эксплуатации.
Конечно, кто-то может использовать и другие, может даже более удачные методы замены проходных конденсаторов. Но в этой статье, я просто поделился своим личным опытом. На практике, если честно, я преимущественно применял первый метод замены. Ни одна микроволновая печь, отремонтированная таким способом, назад не вернулась. Буду очень рад, если в этой статье вы найдете ответы на возникшие у вас вопросы. Удачи в ремонте Господа!
Проходные конденсаторы – не новость в радиоэлектронной промышленности: они были открыты сразу за обычными двухобкладочными конденсаторами и находили применение в высокочастотных узлах ламповых устройств аппаратуры связи. Сегодня значение проходных конденсаторов представляется в новом ракурсе.
Увеличение рабочих частот цифровых интегральных схем является сейчас основной устойчивой тенденцией в электронике. Для уменьшения влияния помех на микросхемы устройства необходима стабилизация напряжения питания высокочастотных устройств и снижение влияния их работы на остальную часть электронного узла (развязка по питанию).
Обычно для таких целей используются многослойные керамические конденсаторы, монтируемые непосредственно в цепи питания высокочастотных узлов и рядом с многоцелевыми микросхемами. На частотах свыше 10 МГц эффективность фильтрации пульсаций резко падает из-за импеданса конденсатора (его внутренней индуктивности) – последовательного индуктивного сопротивления. И хотя специалисты-практики устанавливают чип-конденсаторы по питанию даже на частотах 2…3 ГГц и утверждают, что нет необходимости устанавливать сглаживающие конденсаторы на частотах свыше 10 МГц (якобы, таким эффектом можно пренебречь), речь идет об установке одного высокоэффективного проходного конденсатора вместо нескольких обычных чип конденсаторов. В случаях, когда источник питания удален от микросхем, работающих с сигналами высокой частоты, установка сглаживающих элементов необходима. Часто можно заметить на современных печатных платах «обвеску» микросхем, работающих на высокой частоте, многочисленными чип-конденсаторами, соединенными параллельно . Выводные (керамические, дисковые и подобные им) конденсаторы в данном случае применять нельзя из-за дополнительной индуктивности их выводов, существенно влияющей на подавление помех от высокочастотного узла. Особенно хорошо помеха и наводки хорошо фиксируются приборами при удалении электронного высокочастотного узла от источника питания.
Для решения этой проблемы производители конденсаторов выпускают специальные серии конденсаторов с максимально сниженной эквивалентной индуктивностью (ESL). При этом выводы таких чип конденсаторов располагаются по длинной стороне их корпуса, что позволяет снизить эквивалентную индуктивность примерно вдвое относительно тех типов, где выводы располагаются по коротким торцевым сторонам корпуса.
Однако, если устройство предназначено для работы в частотном диапазоне более 100 МГц, такого подхода недостаточно. Японская фирма«Murata» предложила свою разработку серии трехвыводных проходных конденсаторов высокой емкости. Это компактные чип-компоненты размерами 2,0×1,25 мм на основе диэлектрика X7R.
Сравнение конденсатора новой серии NFM18P с обычным многослойным керамическим конденсатором на практике показывает почти 10-кратное снижение импеданса у нового типа конденсатора на высоких частотах свыше 100 МГц, связанное со сниженной конструктивной индуктивностью.
Для примера приведу простой эксперимент, который можно повторить в любой оснащенной лаборатории. Нужен понадобятся источник питания, высокочастотный осциллограф и генератор с частотой 10 МГц, который можно собрать самостоятельно с микросхемой технологии КМОП. Подключим параллельно стабилизированному источнику питания с фиксированным постоянным напряжением 5 В любой генератор. Автор использовал генератор на микросхеме КР1561ЛЕ5, выдающий на выходе прямоугольные импульсы. Длина неэкранированных проводников от источника питания до генератора — 1м. Осциллографом зафиксируем уровень высокочастотных пульсаций на выводе питания микросхемы.
Амплитуда пульсаций составляет примерно 1 В, причем частота данной помехи соответствует частоте выходных импульсов генератора. Теперь подключим параллельно выводам питания микросхемы многослойный керамический конденсатор Murata MLCC 1206 X5R и снова взглянем на экран осциллографа. Помеха присутствует, но ее амплитуда уменьшилась до 0,65 В. Теперь вместо многослойного конденсатора с диэлектриком X5R включим проходной конденсатор NFM18PC105R (здесь проходной конденсатор включен в качестве фильтра) и замерим показания осциллографом в той же точке – непосредственно у выводов конденсатора, установленного вблизи микросхем. Уровень пульсаций сократился до 0,3 В. Примерно тот же эффект получается, если параллельно выводам питания (непосредственно у выводов микросхемы) установить 10 многослойных керамических конденсаторов марки MLCC 0201-2220 с диэлектриком X7R. Один трехвыводной конденсатор марки NFM18P заменяет по качеству фильтрации высокочастотных помех десять двухобкладочных (трехвыводных вывод от средней точки) многослойных конденсаторов. Причем, если есть возможность менять частоту генерации, можно убедиться, что с увеличением частоты высокочастотной помехи уровень пульсаций падает, и наоборот
Следует особо отметить высокую стабильность емкости конденсаторов в диапазоне 0,1-1 мкФ (благодаря рассмотренному типу диэлектрика). Малые габариты, высокая нагрузочная способность (ток до 6 А), низкий импеданс на частотах свыше 10 МГц делает использование проходных трехвыводных конденсаторов эффективным и привлекательным в высокочастотных узлах и практически пока безальтернативным в современных компактных устройствах, таких как портативные ВЧ/СВЧ-передатчики , радиостанции, игровые приставки, компьютеры и подобные им устройства.
В таблице приведены основные электрические характеристики некоторых изделий.
Таблица. Основные электрические характеристики трехвыводных проходных конденсаторов
Размер, мм |
Емкость, мкФ |
Диапазон рабочих температур, С |
||||
от -55 до +125 |
||||||
от -55 до +125 |
||||||
от -55 до +125 |
||||||
от -55 до +125 |
||||||
от -55 до +125 |
||||||
от -55 до +125 |
||||||
от -55 до +125 |
||||||
от -55 до +125 |
||||||
от -20 до+80 |
от -55 до +85 |
|||||
от -55 до +85 |
||||||
от -20 до+80 |
от -55 до +85 |
|||||
от -20 до+80 |
от -55 до +85 |
Подробные справочные данные по многослойным керамическим конденсаторам большой емкости можно найти в справочной литературе и на сайте фирмы Murata.
Керамические проходные конденсаторы обеспечивают надежную защиту от внутренних помех, а благодаря своей компактности и упрощенной конструкции монтажной платы очень удобны для использования в фильтрах электромагнитной совместимости (ЭМС).
Электромагнитные помехи, возникающие при работе различного электрооборудования, бывают двух видов — внешние и внутренние.
- Внешние электромагнитные помехи — это помехи от различных внешних источников (например, радио, высоковольтного оборудования и других устройств). Специальные устройства обеспечивают защиту электрических систем от внешних помех, а в идеальном случае источник внешних помех тоже обеспечивается системой защиты от помех.Внутренние электромагнитные помехи исходят от электронных компонентов, находящихся в одной или в соседних электрических цепях. В процессе работы антенны, процессоры, программные платы и другие устройства излучают электромагнитные волны, которые распространяются по печатным проводникам и накладываются на информационные сигналы, искажая их. Однако часто бывает, что исключить из электрической цепи источник помех невозможно, так как система не будет работать.
Фильтры ЭМС позволяют осуществить электрическую развязку источников помех и оборудования, которое нужно от этих помех защитить, не нарушая работоспособности системы. Они устраняют помехи, разряжая их сигналы на «землю». Фильтры ЭМС позволяют защитить электрооборудование как от внутренних, так и от внешних помех и предотвращают распространение помех по печатным проводникам.
Защита от электромагнитных помех обычно осуществляется с помощью пассивных компонентов. По мере ужесточения требований к ЭМС появляется необходимость в улучшении свойств ЭМС пассивных компонентов.
Фильтры ЭМС создаются на базе конденсаторов, а также LC- или RC-цепей. Фильтры на основе LC- и RC-цепей не всегда позволяют получить необходимое понижение уровня помех, имеют сложную конструкцию и требуют много места для монтажа. Фильтры на основе стандартных керамических конденсаторов тоже занимают много места и не дают достаточного снижения уровня помех в электрических цепях.
Проходные керамические конденсаторы позволяют создать надежную защиту от электромагнитных помех и идеально подходят для фильтров ЭМС. С их помощью можно осуществлять хорошую фильтрацию и понижение помех на радиочастотах, они имеют компактные размеры (0805 или 1206) и простую конструкцию.
Проходные конденсаторы изготавливаются из того же материала (COG, X7R), что и стандартные керамические конденсаторы, производятся по одинаковой технологии и имеют сходные технические преимущества: простоту работы, компактную конструкцию и широкий диапазон рабочих температур.
В отличие от стандартных, проходные конденсаторы имеют 3 полюса (4 внешних вывода). Между 1-м и 2-м полюсами этого конденсатора емкости нет (проходной конденсатор), а между 1-м и 3-м или 2-м и 3-м полюсами — есть. Базовая конструкция проходного конденсатора показана на рис. 1, а его графическое изображение — на схеме (рис. 2).
Схема работы такого конденсатора довольно проста. Сигнал вместе с наложенными на него помехами поступает на полюс 1 (вход) конденсатора. Помехи отфильтровываются с помощью емкости и разряжаются на «землю» через полюс 3 («земля»). Сигнал, очищенный от помех, выходит из конденсатора через полюс 2 (выход). Набор помехоподавляющих проходных конденсаторов показан на рис. 3. Наборы конденсаторов необходимо применять в случаях, когда к защищаемому фильтром ЭМС оборудованию подключается несколько линий связи. Использование наборов проходных конденсаторов позволяет снизить время на монтаж фильтра ЭМС и сэкономить место на печатной плате.
Стандартный конденсатор из материала X7R с типоразмером корпуса 1206 и номинальной емкостью 2,2 нФ дает максимальное вносимое затухание 36 дБ и имеет резонансную частоту около 120 МГц (рис. 6), в то время как проходной конденсатор из того же материала, с тем же типоразмером корпуса и емкостью вносит максимальное затухание 45 дБ, а его резонансная частота составляет примерно 280 МГц.
Аналогичная ситуация наблюдается и при большем значении номинальной емкости (рис. 7): вносимое затухание выше, однако резонансная частота снижается вследствие увеличения емкости.
Итак, проходные конденсаторы прекрасно подходят для использования в фильтрах ЭМС. Основные свойства этих конденсаторов:
- низкие электрические потери;значительное подавление помех;работа на радиочастотах;компактность;широкий диапазон рабочих температур -40 … +125 С;низкая стоимость по сравнению со сложными помехоподавляющими фильтрами на основе фильтрующих цепей.
Благодаря своим свойствам проходные керамические конденсаторы находят широкое применение в различных областях: автомобильной электронике, телекоммуникациях, персональных компьютерах, портативных компьютерах, промышленной электронике, мобильных телефонах и многих других.
Использование 3-выводных проходных конденсаторов в цепях питания высокочастотных устройств
Увеличение рабочих частот цифровых интегральных схем является сейчас основной устойчивой тенденцией в электронике. Но наряду с увеличением частоты часто происходит и увеличение энергопотребления. Потому актуальна задача стабилизации питания высокочастотных узлов и снижение влияния их работы на остальную часть электронной схемы – так называемая развязка по питанию.
Обычно для этих целей используются многослойные керамические конденсаторы, монтируемые непосредственно в цепи питания высокочастотных узлов. Но на частотах свыше 10 МГц эффективность фильтрации пульсаций ими резко падает. Связано это с ростом импеданса конденсатора из-за наличия у него индуктивности и, соответственно, эквивалентного последовательного индуктивного сопротивления. Потому инженеры начали обвешивать высокочастотные микросхемы и узлы множеством соединенных параллельно керамических чип-конденсаторов, подобно гирляндам для новогодних елок. Об использовании выводных конденсаторов здесь не может идти речи из-за дополнительной индуктивности выводов.
Большинство производителей конденсаторов для решения этой проблемы выпускают специальные серии конденсаторов со сниженной эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL). Для этих целей выводы конденсаторов располагают по длинной стороне (рис.1). При подобном исполнении удается снизить конструктивную индуктивность примерно вдвое.
Многослойные керамические чип конденсаторы | Конденсаторы с пониженной индуктивностью | Трехвыводные конденсаторы |
Но даже этот уровень индуктивности не является достаточно низким для современных высокочастотных схем, зачастую работающих в диапазоне свыше 100 МГц. Да и емкость подобных конденсаторов у большинства производителей, ограниченная, обычно, номиналом в 0.2 мкФ, не позволяет добиться высокой эффективности подавления высокочастотных помех при их использовании в силовых цепях высокочастотных устройств.
Интересное решение в этой области предлагает японская фирма Murata. Ею разработана серия трехвыводных проходных конденсаторов высокой емкости и высокой нагрузочной способности, включающая исключительно компактные изделия размером 1.6´0.8 мм и емкостью в 1мкФ на основе диэлектрика X7R. Внешний вид этих изделий представлен на рис.1. Эквивалентная электрическая схема – на рис.2, а в таб.1 даны основные характеристики некоторых изделий данной серии.
Таб.1
Рис.2
Сравнение одного из конденсаторов новой серии NFM18PC105R с обычными многослойными керамическими конденсаторами и с конденсаторами с пониженной индуктивностью аналогичных емкостей, представлено на рис.3. Там показано примерно 10-кратное снижение импеданса у NFM18PC105R на высоких частотах, связанное с его сниженной конструктивной индуктивностью.
Рис.3
Примечание к рисунку: Так как конденсаторы с выводами по длинной стороне корпуса с размерами 1.6х0.8 на 1мкФ серийно не выпускаются, исследователи использовали для данного сравнения такой же конденсатор с размерами 2.0х1.25.
Известно, что при параллельном включении конденсаторов суммарная эффективная индуктивность подобной схемы уменьшается. На рис.4 представлены результаты сравнения одного и десяти параллельно включенных многослойных конденсаторов с одним трехвыводным конденсатором NFM18P. Как видно, один трехвыводной конденсатор заменяет по качеству фильтрации высокочастотных помех 10 обычных многослойных керамических.
Рис.4
Следует отдельно отметить высокую для номиналов 0.1-1.0мкФ стабильность емкости, благодаря диэлектрику X7R, использованному при производстве большинства представленных в таб.1 конденсаторов. Малые габариты, высокая нагрузочная способность – до 6А, исключительно низкий импеданс на частотах свыше 10 МГц делает использование этих изделий исключительно привлекательным во множестве высокочастотных схем, и безальтернативными в современных компактных устройствах, таких как переносные ВЧ/СВЧ передатчики, игровые приставки, карманные компьютеры.
Валерий Степуков
Разделительный конденсатор
Создание связи по переменному току необходимо, чтобы запретить протекание постоянного тока между определенными точками схемы и обеспечить при этом свободное прохождение переменного тока. Электронные компоненты, обеспечивающие связь по переменному току, например конденсаторы или трансформаторы, обычно устанавливаются на входе и выходе усилителя. Таким образом, заданный режим покоя (статический режим) транзистора не влияет на статические режимы предыдущего и последующего каскадов.
В схеме, приведенной на рис. 23.1. конденсатор связывает точки А и В по переменному току, aR – нагрузочный резистор. Для постоянного тока конденсатор действует как разрыв цепи, полностью блокируя протекание постоянного тока между точками А и В. По этой причине конденсатор связи называют блокировочным или разделительным конденсатором.
Удовлетворительное качество связи по переменному току достигается только в том случае, когда реактивное сопротивление Хс конденсатора на рабочей частоте много меньше сопротивления нагрузочного резистора R. Тогда на этом конденсаторе падает (и теряется) очень малая часть напряжения входного сигнала. Например, если Vвх = 100 мВ, то связь по переменному току можно считать удовлетворительной, когда выходное напряжение Vвых = 95 мВ и на разделительном конденсаторе падает 5 мВ (5%). Требуемую емкость разделительного конденсатора определяют два фактора.
1. Сопротивление загрузочного резистора R. Считая, что удовлетворительная связь но переменному току достигается, когда Хс = R/20, для R = 1 кОм получаем Хс = 50 Ом.
Рис. 23.1. Установка разделительного Рис. 23.2. Влияние развязывающего конденсатора. конденсатора.
Указаны потенциалы точки А без развязывающего конденсатора (а) и с развязывающим конденсатором (б).
Предположим, что рабочая частота f = 300 Гц. Поскольку Хc = 1/2πfC1, то
Если сопротивление нагрузочного резистора увеличить до 100 кОм, то Хc= R/20 = 1/20·100 = 5 кОм
Таким образом, если сопротивление нагрузочного резистора увеличить в 100 раз (с 1 кОм до 100 кОм), то емкость разделительного конденсатора можно уменьшить в той же пропорции (с 10 мкФ до 0,1 мкФ).
Вообще, чем больше сопротивление нагрузочного резистора, тем меньше требуемая емкость разделительного конденсатора.
2. Рабочая частота. Возьмем в качестве исходного вышеприведенный пример, где удовлетворительная связь по переменному току достигалась при С = 10 мкФ и R = 1 кОм для f = 300 Гц.
Если теперь рабочую частоту увеличить до 300 кГц, то с учетом условия Хс = R/20 = 50Ом получаем
Таким образом, если рабочую частоту увеличить в 1000 раз (с 300 Гц до 300 кГц), то емкость разделительного конденсатора можно уменьшить в 1000 раз (с 10 мкФ до 0,01 мкФ).
Вообще, при заданном сопротивлении нагрузочного резистора для низких рабочих частот необходимо использовать разделительные конденсаторы большой емкости, и наоборот.
Когда речь идет о рабочем диапазоне частот, емкость разделительного конденсатора определяется наименьшей частотой из этого диапазона. Обращаясь к рассмотренным выше примерам, мы видим, что конденсатор) емкостью 10 мкФ в соответствии с расчетами обеспечивает адекватную связь по неременному току при частоте 300 Гц и тем более при частоте 300 кГц..1) в точке А постоянный потенциал равен 10 В, а переменный потенциал сигнала — 10 мВ. Конденсатор, представляющий собой разрыв цени для постоянного тока, не оказывает никакого влияния на постоянный потенциал точки А, Однако если емкость этого конденсатора такова, что па рабочей частоте его реактивное сопротивление существенно меньше сопротивления резистора R, то конденсатор будет эффективно осуществлять короткое замыкание сигнала переменного тока на землю. Таким образом, потенциал точки А по переменному току будет равен нулю. ёмкость конденсатора С, обеспечивающая удовлетворительную развязку, определяется сопротивлением резистора R и рабочей частотой — но тем же самым формулам, которые использовались для расчета емкости разделительного конденсатора.
Усилитель с ДС-связью
На рис. 23.3 приведена схема усилителя с ДС-связыо, где С} — входной разделительный конденсатор. Емкость этого конденсатора должна быть сравнительно велика в силу низкого входного сопротивления транзистора в схеме с ОЭ (это сопротивление становится еще меньше за счет шунтиро-вания входа, усилителя резистором R^}. связывает выход усилителя с нагрузкой или следующим каскадом, его емкость сравнима с емкостью конденсатора Ci. Типичные значения емкостей разделитель-ьшх конденсаторов следующие:
10-50 мкФ. 0.01-0,1 мкФ. |
для звуковых частот:
для радиочастот:
Рис. 23.3. Усилитель с RC-связью с
развязывающим конденсатором С3 в цепи эмиттера. Рис. 23.4. Инвертирование (изменение на 180°) фазы сигнала в усилителе с ОЭ.
Развязывающий конденсатор
Отрицательная обратная связь через резистор R4 в усилителе на рис. 23.3, с одной стороны, обеспечивает необходимую стабильность усилителя по постоянному току, а с другой стороны, снижает его коэффициент усиления до очень малой величины (2-3). Снижение коэффициента усиления связано с действием отрицательной обратной связи по переменному току, обусловленной падением напряжения сигнала на резисторе R4. Для устранения этой отрицательной обратной связи по переменному току и одновременного сохранения стабильности по постоянному току применяется эмиттерный развязывающий конденсатор С3.
Типичные значения емкости эмиттерного развязывающего конденсатора того же порядка, что и для разделительного конденсатора.
Усиление
Схема, приведенная на рис. 23.3, является законченной схемой однокаскадного усилителя с ОЭ. При подаче сигнала (например, синусоидальной формы) на вход усилителя этот сигнал передается через конденсатор С1 на базу транзистора. В начале положительного полупериода входного сигнала потенциал базы возрастает относительно потенциала эмиттера, напряжение VBEувеличивается, ток эмиттера Ie, а с ним и ток коллектора Ic, возрастают, в результате уменьшается напряжение на коллекторе Vc. Это означает, что положительному полу периоду входного сигнала соответствует отрицательный полупериод выходного сигнала. С другой стороны, отрицательному полупериоду входного сигнала соответствует положительный полупериод изменения коллекторного напряжения. Таким образом, сигналы на входе и выходе усилителя противофазны, как показано на рис. 23.4. Усиление сигнала происходит в силу того, что очень малый размах напряжения VBEприводит к большому размаху тока транзистора, который, проходя через резисторR3, вызывает большой размах коллекторного напряжения.
Линия нагрузки
Выходные характеристики транзистора дают общее представление о работе транзистора. Для того чтобы получить представление о работе транзистора в конкретной схеме, нужно начертить линию нагрузки. На рис. 23.5 изображены семейство выходных характеристик транзистора, работающего в схеме усилителя на рис. 23.3, и линия нагрузки XY.
Прежде чем проводить линию нагрузки, нужно сначала зафиксировать две точки, попадающие на эту линию. Лучше всего использовать точку Х на оси х, где ток Ic = 0, и точку Y на оси у, где Vc = 0. Через эти две точки проводится прямая линия — линия нагрузки. Предполагается, что Vc = VCE.
Точка X. В этой точке ток транзистора Ic = 0. Транзистор находится в состоянии отсечки. Следовательно, напряжение на коллекторе Vc = VCC.
Точка Y. Здесь коллекторное напряжение Vc = 0. Подставляя Vc = 0 в уравнение VCC = Vc + VR3, получаем VCC = VR3. Но VR3 = Ic R3, поэтому VCC = Ic R3. Следовательно,
Ic = VCC / R3.
Рис. 23.5. Линия нагрузки.
Для величин, указанных на рис. 23.3, положение точек Х и Y будет определяться следующими параметрами:
Точка Х Ic = 0, Vc = VCC = 10 В.
Точка Y Vc = 0, Ic = VCC/ R3 = 10/3,3 = 3 мА.
Таким образом, XY — это линия нагрузки для нагрузочного резистора сопротивлением R3 = 3,3 кОм.
При использовании нагрузочного резистора меньшего номинала (2,2 кОм) получаем линию нагрузки ХYa. Положение точки Х не изменяется по сравнению с предыдущим случаем, поскольку напряжение VСС остается тем же самым — 10 В. Для точки Yb получаем Ic = VCC / R3 = 10 В/2,2кОм = 4,55мА.
Нагрузочному резистору более высокого номинала, например 4,9 кОм, соответствует линия нагрузки ХYb с точкой Yb при Ic = 10 В/4, 9 кОм ≈ 2 мА.
Графический анализ
Процесс усиления сигнала осуществляется вдоль линии нагрузки и может быть представлен графически, как показано на рис. 23.6. Точка Q есть статическая рабочая точка, представляющая режим работы усилителя по постоянному току, т. е. в отсутствие сигнала. Рабочая точка задает смещение транзистора в статическом режиме. В рассматриваемом случае смещение определяется следующими величинами:
Ib = 20 мкА, Ic = 1,5 мА, Vc = 5 В.
Рис. 23.6. Графическое представление работы усилителя.
Рис. 23.7. Перегрузка усилителя, приводящая к ограничению выходного сигнала.
При подаче сигнала базовый ток изменяется по синусоиде с амплитудой 20 мкА (от 0 до 40 мкА). Это приводит к изменению коллекторного тока Ic с размахом 2,8 мА и изменению коллекторного напряжения с размахом около 9 В.
С одной стороны размах входного сигнала ограничен линией Ib = 0, соответствующей отсечке транзистора (точка М на линии нагрузки), а с другой стороны – линией Ib = 40 мкА, соответствующей насыщению транзистора (точка N на линии нагрузки). Для рассматриваемого усилителя рабочая точка Q выбирается в середине линии нагрузки. В этом случае при подаче сигнала с амплитудой 20 мкА на базу транзистора базовый ток изменяется в пределах от 0 до 40 мкА, обеспечивая максимальную величину неискаженного выходного сигнала.
Рис. 23.8. Графическое представление работы усилителя с использованием передаточной характеристики.
Любая попытка превышения этой величины входного сигнала приводит к искажению формы выходного сигнала. Это хорошо видно на рис. 23.7, где иллюстрируется случай перегрузки усилителя с результирующим ограничением синусоидального сигнала. Входной и выходной сигналы могут быть также представлены графически с помощью передаточной характеристики транзистора (рис. 23.8). Рабочий диапазон усилителя ограничен линейным участком характеристики передачи, выход за границы этого участка приводит к искажениям.
Добавить комментарий
Замена проходного конденсатора на магнетроне
Приезжаю с дачи, а жена жалуется: печка адски гудит и не греет. Хм… Вот микроволновки еще не доводилось ремонтировать, ну да ладно!
Диагностика: разобрали, осмотрели, включили, гудит высоковольтный трансформатор (он один, большой, здоровый, будете у себя искать не ошибетесь). А чего он гудит? Его что-то «душит». А «душит» его тот, кого он питает, т.е. магнетрон! Отсоединяем магнетрон, включаем, не гудит, т.е. ему полегчало. Снимаем магнетрон и смотрим: т.н. «колпачок» в порядке, следов «пожара» нет… А хотя, стоп! Есть! Вот оно!
Смотрите также
Метки: ремонт свч, магнетрон, микроволновка
Комментарии 68
о! такая же фигня с микроволновкой! спасибо автор!
Черт, по-моему я «больную» тему поднял ))) Всем удачи в ремонте!
Подскажи, а нужна маркировка именно магнитрона или по маркировке печки можно найти? Просто мне в сервисном центре приговорили магнитрон на 9 т.р. Вот почитал и думаю-может и мне аналог подешевле найдется? Печь Панасоник NN-GS595A…
В оригинале у тебя стоит 2M261-M32 (900 Ватт), аналог 2M286-23GKH 1100 Ватт. Еще аналог показан как 2M236-M42 (900 Ватт). На всякий случай говорю: это — инверторная печь! Т.е. если уверен в диагнозе, то ищи любой из этих трех, какой дешевле. Однако у тебя может быть неисправна сама плата инвертора (F606YM300). Вот тут по нему все наглядно panasale.ru/magazin/produ…606ym300bp-blok-invertora
Огромное спасибо! Вернусь из отпуска, попробую оживить печку. Но думаю еще придется с вопросами обратиться 😉
Чем смогу — помогу
Замена проходного конденсатора имеет одну особенность — все соединения внутри «коробочки» — сварные! Пайка и просто скрутка не допускаются (очень высокие температуры), скручивание на разобранные клеммники не помогает. Люди мотают специальные трансформаторы для сварки меди графитовым электродом (щётки коллекторных двигателей, стержни от толстых батареек, угольный контакт троллейбусный). В общем, для самостоятельного ремонта один раз в пятилетку — слишком сложно, так что да — Ваш метод с подбором аналога значительно проще (тем более, что для замены самого конденсатора нужно найти другой магнетрон с целым конденсатором и сгоревшей остальной частью).
А у меня сам трансформатор сдох, высоковольтная в обрыве 🙁
пайка пос-90 живёт четвёртый год
Давно заглядывали внутрь?
после ремонта магнетрона туда не лазил
Замена проходного конденсатора имеет одну особенность — все соединения внутри «коробочки» — сварные! Пайка и просто скрутка не допускаются (очень высокие температуры), скручивание на разобранные клеммники не помогает. Люди мотают специальные трансформаторы для сварки меди графитовым электродом (щётки коллекторных двигателей, стержни от толстых батареек, угольный контакт троллейбусный). В общем, для самостоятельного ремонта один раз в пятилетку — слишком сложно, так что да — Ваш метод с подбором аналога значительно проще (тем более, что для замены самого конденсатора нужно найти другой магнетрон с целым конденсатором и сгоревшей остальной частью).
А у меня сам трансформатор сдох, высоковольтная в обрыве 🙁
Да, пайка там помрет моментально. А вот чем плох выход с клемниками я не понимаю. Правда если бы мне пришлось так делать, то я бы не морочился, подъехал бы к кузовщикам и «кэмпом» поставил бы две точки.
переходные сопротивления на клеммниках (кондёр — латунь — дроссель, возможно ещё латунь — магнетрон), на частотах потребления самого мангетрона будет очень ненадёжным местом.
«Кэмп» — это клещи точечной сварки? — тоже не получится, медь с медью, зажатая между медными электродами — не варится, нужен графитовый электрод для создания в точке контакта высокой температуры.
Дык в кэмп воткни грифель от строительного карандаша! Мы ж не танк варим. Точки поставить более чем хватит. Я грифелем варил цепочки от брелков, пряжку один раз и много раз прихватывал всякие экраны-радиаторы. Элементарно! Только аппаратик дорогой, «для дома» покупать накладно.
И танк, и плохо сваренный магнетрон — опасные штуковины 😉
А аппарат — да. дорогой, поэтому мотают отдельные сварочные трансформаторы именно под сварку меди. Они небольшие получаются, и при наличии деталей дома — весьма недороги
Замена проходного конденсатора имеет одну особенность — все соединения внутри «коробочки» — сварные! Пайка и просто скрутка не допускаются (очень высокие температуры), скручивание на разобранные клеммники не помогает. Люди мотают специальные трансформаторы для сварки меди графитовым электродом (щётки коллекторных двигателей, стержни от толстых батареек, угольный контакт троллейбусный). В общем, для самостоятельного ремонта один раз в пятилетку — слишком сложно, так что да — Ваш метод с подбором аналога значительно проще (тем более, что для замены самого конденсатора нужно найти другой магнетрон с целым конденсатором и сгоревшей остальной частью).
А у меня сам трансформатор сдох, высоковольтная в обрыве 🙁
А как именно он сдох ?
Жена решила прогреть листья капусты перед свёрткой голубцов 🤣🤣🤣
У меня все крутится и светится, но не греет. Наверное магнетрон умер.
та же история, крутится-вертится, но не греет
Замена проходных конденсаторов магнетрона
Питание магнетрона, в микроволновой печи, осуществляется через встроенный фильтр, который состоит из двух катушек индуктивности и двух проходных конденсаторов. Данный фильтр предназначен для фильтрации напряжения питания магнетрона. Внешний вид и схема фильтра изображены на рисунке 1., а работает он приблизительно так же, как и сетевой фильтр.
Постоянная составляющая напряжения питания, свободно проходит через одну из обкладок конденсаторов и через катушки фильтра подается на выводы магнетрона, а переменная составляющая паразитных колебаний, задерживается катушками индуктивности и с помощью конденсаторов отфильтровывается на землю. Как показывает практика, благодаря высокому напряжению питания магнетрона, проходные конденсаторы часто выходят из строя. В этой статье поговорим о том, как в этом случае, такой дорогостоящий прибор как магнетрон, можно вернуть к жизни.
На теме определения неисправности конденсаторов, здесь останавливаться не будем, об этом можно почитать в статье «Неисправности магнетрона», рассмотрим только сам процесс замены проходных конденсаторов. Проходные конденсаторы магнетрона размещаются в пластиковом корпусе с фланцем для крепления (Рисунок 2 – правая часть). Проводники связанные с крайними (по схеме) обкладками конденсаторов, с одной стороны выведены под клеммы питания, а с другой под выводы для соединения с катушками фильтра. Вторая обкладка каждого конденсатора, внутри корпуса соединяется с фланцем крепления. Вся конструкция – является не разборной и дополнительно служит в качестве изолятора выводов питания магнетрона. Фланец крепления конденсаторов расположен внутри коробки фильтра, а крепится к ней посредством вытянутых заклепок и крепежных лепестков. Выводы конденсаторов и катушки фильтра соединены при помощи контактной сварки.
Любую операцию по замене неисправного элемента можно разделить на два этапа: демонтаж неисправного элемента и затем установка нового. Для демонтажа неисправных конденсаторов необходимо:
- Снять крышку коробки фильтра магнетрона.
- Отсоединить выводы катушек фильтра от выводов конденсаторов (Рисунок 2). Для этого воспользуйтесь бокорезами и откусите выводы катушек как можно ближе к месту контактной сварки.
- Отогнуть крепежные лепестки. Поддеть фланец крепления конденсаторов плоским, острым инструментом и разъединить клепочное соединение.
- Извлечь неисправные конденсаторы.
Вот и все, демонтаж завешен. Остается установить новую деталь.
Процесс монтажа будет несколько интереснее.
- Перед установкой исправных конденсаторов, тщательно зачистите выводы катушек фильтра (снимите эмаль с провода). Если вы взяли, в качестве донора конденсаторы со старого магнетрона, вышедшего из строя по другой причине, то удалите с выводов остатки контактной сварки и так же тщательно зачистите их при помощи надфиля или наждачной бумаги.
- Далее, нужно установить исправный элемент на свое место и надежно соединить фланец крепления конденсаторов с корпусом магнетрона. Если попытки закрепить фланец при помощи родного крепежа ни к чему хорошему не привели, попробуйте другой способ. Фланец можно расположить снаружи коробки фильтра и притянуть с помощью самореозов подходящей длины и диаметра, вкрутив их в отверстия от заклепок. Для этих целей можно так же применить обычные винты М3 с гайками. Расположение фланца относительно корпуса коробки фильтра (внутри или снаружи) на работу магнетрона никак не повлияет. Главное надежный контакт.
- Затем, выгибаем выводы катушек фильтра, накладываем их на выводы конденсаторов и соединяем их с помощью контактной сварки.
- Закрываем коробку фильтра крышкой. Все, магнетрон готов к работе.
Все просто, не правда ли? Но, просто наверное, только для счастливых обладателей аппаратов контактной сварки, а таких, я уверен меньшинство, среди читающих эту статью. Остальных, наверное, очень смущает третий пункт по монтажу. Действительно, надежно соединить конденсаторы с катушками без применения контактной сварки не так уж просто. Первое, что приходит в голову, это воспользоваться обычным паяльником и спаять выводы между собой. Такой способ соединения поможет, но очень не надолго. Дело в том, что при работе магнетрона, выделяется довольно много тепла. Греется и корпус магнетрона, и все элементы его конструкции, включая детали фильтра. Эта температура, конечно, не доходит до температуры плавления припоя (приблизительно 300 градусов по С), но ее вполне достаточно для нарушения механической прочности пайки. После продолжительной работы печи припой размягчится, а далее даже самая не значительная вибрация, например, от работы вентилятора, закончит разрушительный процесс. Выводы отвалятся друг от друга, и печь снова перестанет работать.
Хочу предложить два способа решения этой проблемы. Оба способа не раз успешно применялись на практике. В первом случае, все же воспользуемся паяльником. Но, применим не просто пайку, а армированную пайку. Для этого, в третьем пункте по монтажу выполним следующие действия:
А) Выгибаем свободные выводы катушек фильтра, таким образом, что бы они пересеклись с выводами конденсаторов под прямым углом (или приблизительно так). Возможно для этого, вам придется отмотать один виток катушки. Это конечно несколько изменит параметры фильтра, но не критично. И те и другие выводы, перед этим должны быть тщательно зачищены.
Б) Берем не большой отрезок обычного, многожильного (обязательно многожильного!), монтажного провода. Очищаем его от изоляции. Затем, очищенным проводом приматываем выводы катушек фильтра к выводам конденсаторов крест на крест и делаем скрутку. Скрутка должна получиться по возможности как можно туже. С помощью бокорезов удаляем лишний провод.
В) Хорошо нагретым паяльником тщательно прогреваем место скрутки и заливаем припоем. Тщательность прогрева очень важна, расплавленный припой должен протечь практически между каждой жилкой монтажного провода и равномерно распределиться по всему месту пайки. Во время процесса пайки не жалейте флюса – канифоли. Если во время прогрева припой не растекается, а получается, что-то типа каши, то следует увеличить температуру жала паяльника или применить более мощный. Иначе соединение будет не надежным.
Должно получиться, что-то похожее на то, что изображено на рисунке 3 справа. Выглядит не очень эстетично, но вполне надежно. Кого волнует эстетическая сторона этого вопроса, тот при желании может обработать место пайки надфилем или напильником, придав соединению более привлекательный вид. Такой метод пайки позволяет немного увеличить теплоемкость соединения и значительно повысить его механическую прочность.
Во втором способе все намного проще. Паяльник откладываем в сторону и делаем следующее:
А) Так же как и в первом способе зачищаем выводы. Выгибаем выводы катушек, но теперь располагаем их встык с выводами конденсаторов.
Б) Берем два коннектора с винтами, такие как изображены на рисунке 4 слева или другие но, подходящие по внутреннему диаметру. Извлекаем их из изоляции.
В) Надеваем коннекторы одним концом на выводы конденсаторов, другим на выводы катушек. Затягиваем крепежные винты.
На выходе должно получиться так, как изображено на рисунке 4 справа. Для того, что бы избежать самопроизвольного раскручивания винтов коннекторов под воздействием вибрации во время работы печи, каждый винт стоит зафиксировать каплей термостойкого лака или краски. После выполнения пункта 4 по монтажу, процесс замены проходных конденсаторов можно считать завершенным. Как в первом, так и во втором случае, магнетрон готов к дальнейшей эксплуатации.
Конечно, кто-то может использовать и другие, может даже более удачные методы замены проходных конденсаторов. Но в этой статье, я просто поделился своим личным опытом. На практике, если честно, я преимущественно применял первый метод замены. Ни одна микроволновая печь, отремонтированная таким способом, назад не вернулась. Буду очень рад, если в этой статье вы найдете ответы на возникшие у вас вопросы. Удачи в ремонте Господа!
На СВЧ-печке пробит один из проходных конденсаторов, идущих к накалу магнетрона. Возможна ли работа без него, в смысле вообще их оба выкинуть. Просьба не пугать опасостью микроволнового излучения, печка не моя, а клиент не хочет слышать о замене магнетрона.
Они защищают накал от наведенного мощного СВЧ.
Всё конечно сильно зависит от расположения элементов, но сам факт того, что кондёр пробило, говорит о его нужности в этих цепях.
Когда-то менял на обычные в советской печке «Днепрянка 1».
Всё равно там ещё и дросселя стоят.
А проходные конденсаторы от старых телевизионных ПТК не подойдут?
На Днепрянке приходилось тоже менять, но там они отдельные, а здесь совмещены, попробую заказать сгоревщий магнетрон, но есть мнение, что можно бы и без них попробовать. И мне кажется не накал они защищают, а сеть от проникновения ВЧ-помех. От телевизоров вряд ли подойдут, рабочее напряжение примерно 4000 Вольт.
barsenal: Просьба не пугать опасостью микроволнового излучения
На работе микроволновки не отразится,может повысится немного уровень создаваемых помех и только.
да любой ставте с напряжением повыше ,без него тоже будет работать ,в последним случае возможны сбои электроной схемы (таймера )
Этого (сбоев схемы) данная модель СВЧ-печки (Daewoo) совершенно не боится, так как управление полностью механическое.
Ну так включайте без них , на всякий случай можно на провода накала одеть пару колечек феритовых или трубок
Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.
3. Конденсаторы — Условные графические обозначения на электрических схемах — Компоненты — Инструкции
Наряду с резисторами конденсаторы являются наиболее широко используемыми компонентами электрических цепей. Основные характеристики конденсатора — номинальная ёмкость и номинальное напряжение. Чаще всего в схемах используются постоянные конденсаторы, и гораздо реже — переменные и подстроенные. Отдельной группой стоят конденсаторы, изменяющие свою ёмкость под воздействием внешних факторов.
Общие условные графические обозначения конденсаторов постоянной ёмкости приведены на рис. 3.1 и их определяет соответствующий ГОСТ [2].
Номинальное напряжение конденсаторов (кроме так называемых оксидных) на схемах, как правило, не указывают. Только в некоторых случаях, например, в схемах цепей высокого напряжения рядом с обозначением номинальной ёмкости можно указывать и номинальное напряжение (см. рис. 3.1, С4). Для оксидных же конденсаторов (старое название электролитические) и особенно на принципиальных схемах бытовых электронных устройств это давно стало практически обязательным (рис. 3.2).
Подавляющее большинство оксидных конденсаторов — полярные, поэтому включать их в электрическую цепь можно только с соблюдением полярности. Чтобы показать это на схеме, у символа положительной обкладки такого конденсатора ставят знак «+», Обозначение С1 на рис. 3.2 — общее обозначение поляризованного конденсатора. Иногда используется.другое изображение обкладок конденсатора (см. рис.3.2, С2 и СЗ).
С технологическими целями или при необходимости уменьшения габаритов в некоторых случаях в один корпус помещают два конденсатора, но выводов делают только три (один из них общий). Условное графическое обозначение
Для развязки цепей питания высокочастотных устройств по переменному току применяют так называемые проходные конденсаторы. У них тоже три вывода: два — от одной обкладки («вход» и «выход» ), а третий (чаще в виде винта) — от другой, наружной, которую соединяют с экраном или завёртывают в шасси. Эту особенность конструкции отражает условное графическое обозначение такого конденсатора (рис. 3.3, С1). Наружную обкладку обозначают короткой дугой, а также одним (С2) или двумя (СЗ) отрезками прямых линий с выводами от середины. Условное графическое обозначение с позиционным обозначением СЗ используют при изображении проходного конденсатора в стенке экрана. С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы. Обкладку, соединяемую с корпусом (шасси), выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, символизирующими «заземление» (см. рис. 3.3, С4).
Конденсаторы переменной ёмкости (КПЕ) предназначены для оперативной регулировки и состоят обычно из статора и ротора. Такие конденсаторы широко использовались, например, для изменения частоты настройки радиовещательных приёмников. Как говорит само название, они допускают многократную регулировку ёмкости в определенных пределах. Это их свойство показывают на схемах знаком регулирования — наклонной стрелкой, пересекающей базовый символ под углом 45°, а возле него часто указывают минимальную и максимальную ёмкость конденсатора (рис. 3.4). Если необходимо обозначить ротор КПЕ, поступают так же, как и в случае проходного конденсатора (см. рис. 3.4, С2).
Для одновременного изменения ёмкости в нескольких цепях (например, в колебательных контурах) используют блоки, состоящие из двух, трех и большего числе КПЕ. Принадлежность КПЕ к одному блоку показывают на схемах штриховой линией механической связи, соединяющей знаки регулирования, и нумерацией секций (через точку в позиционном обозначении, рис. 3.5). При изображении КПЕ блока в разных, далеко отстоящих одна от другой частях схемы механическую связь не показывают, ограничиваясь только соответствующей нумерацией секций (см. рис. 3.5, С2.1, С2.2, С2.3).
Разновидность КПЕ — подстроенные конденсаторы. Конструктивно они выполнены так, что их ёмкость можно изменять только с помощью инструмента (чаще всего отвертки). В условном графическом обозначении это показывают знаком подстроечного регулирования — наклонной линией со штрихом на конце (рис. 3.6). Ротор подстроечного конденсатора обозначают, если необходимо, дугой (см. рис. 3.6, СЗ, С4).
Саморегулирумые конденсаторы (или нелинейные) обладают способностью изменять ёмкость под действием внешних факторов. В радиоэлектронных устройствах часто применяют вариконды (от английских слов vari(able) — переменный и cond(enser) — еще одно название конденсатора). Их ёмкость зависит от приложенного к обкладкам напряжения. Буквенный код варикондов — CU (U— общепринятый символ напряжения, см. табл. 1.1), УГО в этом случае — базовый символ конденсатора, перечеркнутый знаком нелинейного саморегулирования с латинской буквой U (рис. 3.7, конденсатор CU1).
Аналогично построено УГО термоконденсаторов. Буквенный код этой разновидности конденсаторов — СК (рис. 3,7, конденсатор СК2). Температура среды, естественно, обозначается символом tº
Замена проходных конденсаторов магнетрона микроволновой печи (фото)
В этой статье мы произведем замену вышедших из строя проходных конденсаторов, в магнетроне использующимся в современных микроволновых печах.
Итак, для того чтобы осуществить замену конденсаторов нам необходимы следующие инструменты
- Отвертка
- Пасатижи
- Кусачки
- Надфиль
- Сварочный аппарат (для цветных металлов)
- Винты и гайки
- Два магнетрона (один с исправными проходными конденсаторами)
Магнетроны и набор необходимых инструментов
Магнетроны
Магнетрон с пробитыми конденсаторами и магнетрон с исправными конденсаторами но с потерянной эмиссией
Снимаем крышку фильтра
Фильтр магнетрона
Отсоединяем конденсаторы от корпуса магнетрона и откусываем катушки фильтра
Вставляем исправный конденсатор на место неисправного и прикручиваем винтами
Следующий шаг — нам необходимо соединить выводы конденсатора с медными катушками фильтра.
Сделать это можно просто скрутив провода или приварить сварочным аппаратом.
У первого способа есть огромный минус: медь имеет свойство окисляться, что может привести к потере контакта.
Второй способ наиболее подходящий но не у каждого найдется сварочный аппарат.
Так как у нас сварочный аппарат имеется, то мы будем рассматривать именно второй способ.
«Найти видео или описание как самостоятельно сделать сварочный аппарат для цветных металлов, можно на просторах интернета задав соответствующий запрос поисковым системам«
Приступим
Привариваем выводы фильтра и конденсаторов
Устанавливаем магнетрон в микроволновую печь и проверяем работоспособность магнетрона
<
Ремонт магнетрона СВЧ печки закончен успешно.
Удачи в ремонте!
Если данная статья вам помогла или у вас есть вопросы, можете оставить свой отзыв воспользовавшись формой для отправки сообщений ниже.
Если вы не хотите заморачиваться, можете ознакомиться с предоставляемыми нами услугами перейдя по ссылке — ремонту микроволновых печей в Киеве
— типы, назначение и конструкция со схемами
Основным ограничением сплошных вводов является их способность выдерживать напряжение 60 Гц выше 90 кВ. Следовательно, его применение ограничено номинальными значениями оборудования 25 кВ, которое имеет испытательное напряжение 70 кВ.
Недавние применения требуют низких пределов частичных разрядов на клеммах 25 кВ во время испытаний трансформатора и вызвали дополнительные ограничения на использование вводов этого типа.
В этих случаях необходимо использовать либо специально разработанный сплошной ввод с уникальным экранированием, обеспечивающим низкий уровень собственных частичных разрядов, либо более дорогой ввод с регулируемой емкостью.
2. Изолирующие вводы с регулируемой емкостью
В настоящее время эта конструкция используется практически для всех номинальных напряжений, превышающих системное напряжение 25 кВ, и используется для вводов через системное напряжение 1500 кВ.
Конструкция вводов с регулируемой емкостью
Втулка с регулируемой емкостьюВ этой конструкции используются проводящие слои с заданными радиальными интервалами внутри пропитанной маслом бумаги или какого-либо другого изоляционного материала, который расположен в пространстве между центральным проводником и изолятором.
Различные производители использовали различные материалы и методы для изготовления вводов с регулируемой емкостью.
Ранние методы заключались в вставке концентрических фарфоровых цилиндров с металлизированными поверхностями или труб из ламинированного картона с заделанными проводящими слоями.
В более поздних конструкциях использовалась проводящая фольга, обычно алюминиевая или медная, в пропитанной маслом крафт-бумаге.
Альтернативный метод — печать полупроводниковыми чернилами (разные производители использовали разную проводимость) на всех или некоторых пропитанных маслом крафт-бумажных обертках.
Основными элементами являются центральный кольцевой проводник, на который намотан емкостной сердечник; верхний и нижний изоляторы; монтажный фланец; масло и маслосъемный колпачок; и верхний и нижний терминалы.
Втулки с регулируемой емкостью требуют гораздо большего количества технических и производственных деталей, чем цельные втулки, и, следовательно, более дороги. Эти детали включают систему изоляционного / проводящего слоя, оборудование для намотки сердечника конденсатора и масло для пропитки бумажной изоляции.
Однако следует отметить, что радиальный размер, требуемый для ввода с градуированной емкостью, намного меньше, чем у твердой конструкции, и это позволяет сэкономить на материале внутри проходного изолятора, а также в устройстве, в котором он используется.
Кроме того, с практической точки зрения, высоковольтные вводы невозможно изготавливать с прочной конструкцией.
Типы электрических вводов на основе торцевой изоляции
Как показано в предыдущем разделе, вводы подразделяются на шесть типов в зависимости от изолирующей среды на концах.Некоторые из них объясняются в этом разделе.
1. Втулка «воздух-масло»
Втулка «воздух-масло» имеет воздушную изоляцию на одном конце втулки и масляную изоляцию на другом. Так как масло более чем в два раза диэлектрически прочнее воздуха при атмосферном давлении, масляный конец примерно вдвое короче (или меньше) воздуховода.
Этот тип проходного изолятора обычно используется между атмосферным воздухом и любым маслонаполненным оборудованием.
2. Проходной изолятор «воздух-воздух»
Проходной изолятор «воздух-воздух» имеет воздушную изоляцию на обоих концах и обычно используется в зданиях, где один конец подвергается воздействию атмосферных условий вне помещения, а другой конец — в условиях помещения. .
Изоляторы специального назначения имеют ограниченное использование и включают:
- Изоляторы воздух-SF6 , обычно используемые в выключателях с элегазовой изоляцией;
- Втулки SF6-масло , используемые в качестве переходов между SF6-шинопроводами и маслонаполненными аппаратами;
- Масло-масляные втулки , используются между масляными магистралями и маслонаполненными аппаратами.
Типы в соответствии с изоляцией внутри электрического ввода
Еще одна классификация относится к изоляционному материалу, используемому внутри ввода.
В общем, эти материалы могут использоваться как в твердотельных, так и в емкостных конструкциях, и в нескольких типах вместе можно использовать более одного из этих изоляционных материалов.
В следующем тексте дается краткое описание этих типов:
1. Вводы с воздушной изоляцией
Проходные изоляторы с воздушной изоляцией обычно используются только с аппаратами с воздушной изоляцией и имеют прочную конструкцию, в которой используется воздух при атмосферном давлении между проводник и изоляторы.
2. Втулки с масляной изоляцией или с масляным наполнением
В проходы с масляной изоляцией или с масляным наполнением между проводником и изоляторами твердотельных изоляторов используется минеральное масло электротехнического качества.
Это масло может содержаться во втулке или использоваться совместно с устройством, в котором используется втулка.
В проходных изоляторах с регулируемой емкостью также используется минеральное масло, обычно содержащееся внутри проходного изолятора, между изоляционным материалом и изоляторами для пропитывания крафт-бумаги и передачи тепла от проводящего провода.
3. Втулки с масляной пропиткой с бумажной изоляцией
Втулки с масляной пропиткой и бумажной изоляцией используют диэлектрическую синергию минерального масла и электрических сортов крафт-бумаги для производства композитного материала с превосходными диэлектрическими характеристиками.
Этот материал широко использовался в качестве изоляционного материала в емкостных сердечниках примерно в течение последних 50 лет.
4. Втулки с полимерной связкой или пропиткой с бумажной изоляцией. смолы, которые затем используются для изготовления емкостного сердечника.
Проходной изолятор последнего типа имеет превосходные диэлектрические характеристики, сравнимые с пропитанными маслом изоляторы с бумажной изоляцией.
5. Втулки с литой изоляцией
Втулки с литой изоляцией изготавливаются из цельнолитого материала с неорганическим наполнителем или без него.
Эти вводы могут быть твердотельными или емкостными, хотя первый тип более характерен для современной технологии.
6. Вводы с газовой изоляцией
В изоляторах с газовой изоляцией используется сжатый газ, например SF6, для изоляции между центральным проводом и фланцем.Этот тип проходного изолятора используется в элегазовых выключателях.
Проходной изолятор является одной из самых простых конструкций и обычно используется с автоматическими выключателями.
Он использует тот же сжатый газ, что и автоматический выключатель, не имеет градации емкости и использует размеры и расположение заземляющего экрана для управления электрическими полями.
Решения по применению электрического испытательного оборудования от Megger
Трансформаторный ввод — это изолирующая конструкция, которая облегчает прохождение находящегося под напряжением токонесущего проводника через заземленный бак трансформатора.Проводник может быть встроен в проходной изолятор, то есть проходной изолятор с нижним соединением, или проходной изолятор может быть выполнен с возможностью протягивания через его центр отдельного проводника, также известного как втулка с тягой или тяговой штангой.
Два основных типа конструкции проходного изолятора — сплошной или объемный и емкостной (иногда называемый конденсаторным). Втулки, используемые для обмотки (ей) низкого напряжения трансформатора, часто бывают сплошного типа с фарфоровым или эпоксидным изолятором. Втулки с регулируемой емкостью, предназначенные для более высоких номинальных значений напряжения, используются для обмотки высокого напряжения трансформатора.
В отличие от конструкции твердого типа, в вводе трансформатора с регулируемой емкостью токопроводящие слои вставляются с заданными радиальными интервалами в изоляцию, которая отделяет центральный проводник от изолятора (корпуса) ввода. Эти множественные токопроводящие вставки образуют емкостные элементы, связывающие центральный провод изолятора с землей. Их цель — управлять полем напряжения вокруг центрального проводника, чтобы напряжение распределялось более равномерно по окружающей системе изоляции в изоляторе.
В изоляторах твердого типа минеральное масло электротехнической чистоты часто используется между проводником и изолятором, которое может находиться внутри проходного изолятора или использоваться совместно с трансформатором. Типичная изоляция, используемая в вводе с переменной емкостью, — это пропитанная маслом бумага (OIP), пропитанная смолой бумага (RIP) и бумага на связующей смоле (RBP). В проходных изоляторах с регулируемой емкостью также используется минеральное масло, обычно содержащееся внутри проходного изолятора.
Отказ вводов трансформатора часто считается одной из основных причин отказов трансформатора, поэтому состояние вводов представляет большой интерес для владельцев трансформаторного оборудования.Типичные виды отказов ввода включают попадание влаги, электрический пробой, удар молнии, короткое замыкание слоя (слоев) с переменной емкостью, неправильное применение ввода, коррозионная сера, разрыв соединения между заземляющей втулкой и фланцем, а также разрыв соединения отвода. Следующие ниже электрические полевые испытания предоставляют информацию о целостности вводов.
Диагностика втулок
- Tan delta / Коэффициент мощности / коэффициент рассеяния / емкость (при сетевой частоте): Tan delta / коэффициент мощности / коэффициент рассеяния позволяет оценить целостность системы изоляции ввода.Испытания C1 и C2 следует проводить на вводе с регулируемой емкостью. Испытание коэффициента мощности / коэффициента рассеяния C1 проверяет состояние изоляции основной жилы проходного изолятора, в то время как измерение C2 используется для оценки изоляции отсека отвода проходного изолятора, а также внешних изолирующих оберток основного сердечника и окружающего материала наполнителя. Часто C2 служит для раннего обнаружения попадания влаги или других загрязнений, которые собираются вокруг области фланца, например, из-за износа или неисправности прокладки верхней клеммы.
- Емкость: измеряется одновременно, оценивается физическая целостность проходного изолятора. Увеличение емкости C1, например, может указывать на короткое замыкание слоев с переменной емкостью во вводе, диагностика, которая требует немедленной замены ввода.
- Дельта тангенса угла / коэффициент мощности / увеличение коэффициента рассеяния: Дельта тангенса угла наклона / коэффициент мощности / коэффициент рассеяния (который проверяет, изменяется ли коэффициент мощности / коэффициент рассеяния при изменении испытательного напряжения) может быть полезен при обнаружении неплотных соединений или локальных дефектов; может быть эффективным в обнаружении эффектов старения в сочетании с DFR.Спросите нас, как…
- Переменный коэффициент мощности / коэффициент рассеяния (VFPF): Этот тест представляет собой совокупность измерений коэффициента мощности / коэффициента рассеяния, выполненных на подмножестве частот, включенных в измерение DFR (например, 15-500 Гц). Проводящие загрязнения легко увидеть на низких частотах (15 Гц и ниже), в то время как такие проблемы, как ослабление верхнего контакта и проблемы, вызывающие частичные разряды, могут быть обнаружены на более высоких частотах (500 Гц).
- Испытание «горячей муфты»: Испытание «горячей муфты» обычно используется для твердотельных вводов без метчиков и эффективно для выявления износа, загрязнения, низкого уровня состава или жидкости и пустот в компаунде (если применимо).Он также может быть эффективным в качестве дополнительного испытания к испытаниям C1 и C2 вводов с регулируемой емкостью с отводами.
- Диэлектрическая частотная характеристика (DFR): При диагностике вводов ярко выраженная температурная зависимость (т. Е. Повышенный коэффициент мощности / коэффициент рассеяния при высоких температурах) является сильным индикатором ухудшения изоляции вводов. Измерения DFR позволяют выполнять индивидуальную температурную коррекцию измеренного коэффициента мощности / коэффициента рассеяния 50/60 Гц при различных температурах до значений при эталонной температуре (20 ° C).Сравнение этой измеренной температурной зависимости с данными производителя ввода для температурной коррекции покажет, в порядке ли ввод. Измерения DFR можно использовать для оценки влажности вводов.
- Частичный разряд (ЧР)
- DGA: некоторые владельцы активов отбирают пробу масла из ввода с регулируемой емкостью с целью проведения анализов растворенного газа. Это не популярная практика.
Оценка высоковольтных вводов трансформатора является критической
Почему так важно понимать высоковольтные маслонаполненные трансформаторные вводы?
Высоковольтные силовые трансформаторы являются важным компонентом электросетевой инфраструктуры нашей страны.Проходные изоляторы — самый ответственный компонент силового трансформатора. Градиент напряжения между заземляющим фланцем и центральным проводом высокого напряжения намного больше по сравнению с градиентами напряжения внутри трансформатора или внешних линий, входящих в трансформатор. В большинстве случаев, если изолятор выходит из строя катастрофически, трансформатор необходимо заменить или освободить от танка, чтобы убрать мусор из вышедшего из строя проходного изолятора. Стоимость больших силовых трансформаторов колеблется от нескольких сотен тысяч до более 5 миллионов долларов США, а время выполнения заказа варьируется от нескольких месяцев до более года.
Основы маслонаполненных высоковольтных вводов
Проходные вводы представляют собой элементы интерфейса, через которые электрическая энергия проходит через барьер. Центральная жила обычно изготавливается из алюминия или меди и имеет надлежащие размеры, чтобы пропускать ток от одной стороны барьера к другой. Центральная жила содержится в системе изоляции, покрытой изолятором. Системы изоляции вводов на 26 кВ и ниже могут быть спроектированы с использованием твердых материалов, таких как фарфор, силикон или композит на основе смолы.Для вводов, рассчитанных на напряжение более 26 кВ, требуются слои проводящего материала или фольги, перемежаемые слоями бумаги, чтобы распределять напряжения напряжения и минимизировать большие градиенты напряжения. Слои проводников и изоляции образуют концентрические конденсаторы между барьером и центральной жилой. См. Рис. 1 ниже.
Сегодня пропитанные маслом бумажные вводы являются наиболее широко используемыми типами вводов для напряжений выше 26 кВ. В этой конструкции бумага обеспечивает каркас для удерживания изоляционного масла.Масло действует как основная изоляция и охлаждающая жидкость для проходного изолятора. Наружная оболочка обычно изготавливается из фарфора, но некоторые производители имеют конструкции с использованием других материалов из-за длительных сроков изготовления и сложности изготовления внешних фарфоровых оболочек.
Рис. 1. Три изображения одного и того же ввода от физического к электрическому.
Влага — враг проходного изолятора
Влага — худший враг проходного изолятора. По мере старения втулки прокладки теряют способность к уплотнению, тем самым создавая наиболее распространенный путь проникновения влаги во втулку.Если влага попадет внутрь проходного изолятора, это приведет к разрушению масляной и бумажной изоляционной системы. В результате этого разложения образуются различные полярные соединения и кислоты, разрушающие бумагу. По мере разрушения бумаги образуется больше загрязнений. В какой-то момент два или более проводящих слоя сломаются и закорочатся. Когда это произойдет, оставшиеся концентрические конденсаторы будут иметь большее напряжение на каждом конденсаторе. Поскольку поломка не контролируется, а влага продолжает попадать во втулку, скорость образования загрязнений внутри втулки увеличивается.Это приводит к отказу других слоев. В какой-то момент происходит катастрофическая поломка втулки. Риск резко возрастает с возрастом и уровнем напряжения. Вводы с номинальным напряжением более 230 кВ и старше 25 лет относятся к категории самого высокого риска. Следующая категория более низкого риска включает вводы номиналом от 100 кВ до 230 кВ и старше 35 лет.
Хотя попадание влаги является основной причиной отказов вводов, хорошая новость заключается в том, что существуют способы оценки износа системы изоляции вводов.Проверка коэффициента мощности — это стандартный в отрасли метод отслеживания состояния проходных изоляторов и определения его тенденций. Инфракрасный (ИК) и визуальный осмотр можно использовать для отслеживания состояния, когда трансформатор находится в сети. Отбор проб масла втулки может быть использован на втулках, подозреваемых в использовании втулок, относящихся к категории повышенного риска.
Проверка состояния ввода с помощью коэффициента мощности
Проходной ввод делится на две части. Самая внутренняя система изоляции состоит из нескольких концентрических конденсаторов, обычно называемых C1.Самая внешняя изоляционная система состоит всего из нескольких слоев и обозначается как C2. Основная цель этого раздела — предоставить возможность испытательной точки подключения для автономных электрических испытаний. Обычно C2 закорачивается крышкой колпачка во время работы проходного изолятора. См. Рис. 2 ниже. В редких случаях для вводов номиналом 69 кВ или выше эта точка используется для питания потенциального устройства. Это возможно, потому что C1 и C2 не подвержены влиянию внешних факторов, таких как башня втулки или стенки танка.Другими словами, проходной изолятор можно использовать в качестве достаточно точного конденсаторного делителя для питания потенциального устройства для измерения напряжения, подаваемого на проходной изолятор. На вводах, допускающих наличие внешнего потенциала, отвод называется потенциальным отводом. Отвод потенциала можно легко обнаружить, потому что это соединение типа шпильки, а не пружина. См. Рис. 3 ниже. В любом случае потенциальный отвод или испытательный отвод можно использовать для проверки коэффициента мощности в автономном режиме.
Рисунок 2.Фотография потенциального крана.
Рис. 3. Отвод потенциала со шпилькой и контрольный отвод с пружиной.
Чтобы настроить ввод трансформатора для испытания, снимите только колпачок проходного изолятора с испытуемого ввода. Используйте кусок проволоки, чтобы связать все втулки высокой стороны вместе и связать все втулки нижней стороны вместе. Для трехобмоточного трансформатора свяжите вместе третичные вводы. Голый провод 12-го калибра отлично работает. Это снижает помехи, которые могут привести к ошибочным результатам тестирования.
Изоляция основной жилы C1 проверяется в режиме испытания незаземленного образца (UST), как показано на Рис. 4 ниже. Ток проходит через высоковольтный провод к ответвителю. Здесь ток разделяется. Но только ток, который проходит через конденсатор C1, возвращается к испытательному источнику через измеритель. Следовательно, в этом режиме измеряется только C1.
Набор для проверки коэффициента мощности рассчитывает коэффициент мощности и значение емкости для каждого теста, что позволяет лучше понять состояние проходного изолятора.Коэффициент мощности указывает на степень загрязнения, в то время как значение емкости указывает на физические изменения в проводящих слоях. Увеличение коэффициента мощности указывает на степень загрязнения, а увеличение емкости указывает на то, были ли закорочены какие-либо слои с момента последнего испытания. Значения емкости, сообщаемые набором для проверки коэффициента мощности, часто упускаются из виду, но они являются основными индикаторами физических изменений внутри проходного изолятора.
Рисунок 4. Тестирование C1 в режиме UST.
Наружные слои изоляции проходного изолятора, обозначенные как C2, испытываются в режиме защиты, как показано на рис. 5. Ток проходит по высоковольтному выводу к отводу. Здесь ток разделяется. Но только ток, который проходит через конденсатор C2, возвращается к испытательному источнику через измеритель. Следовательно, в этой испытательной установке измеряется только C2.
Рисунок 5. Тестирование C2 в режиме охраны.
Проверка состояния втулки с помощью визуальных и инфракрасных методов
Низкий уровень масла является ключевым признаком утечки масла из втулки.Если масло выходит, значит, внутрь попадает влага. Хотя проверка коэффициента мощности — это один из инструментов в ящике для инструментов, они проводятся только раз в несколько лет. Визуальные осмотры, которые иногда называют обходными, часто используются для выявления признаков утечки масла или заметного изменения уровня масла со смотрового стекла или указателя уровня масла. Это не просто замечать что-то, но и знать, как действовать дальше.
Эта точка приводит к выполнению ИК-сканирования. Из-за потерь в трансформаторе, когда он находится под напряжением и несет нагрузку, масло горячее, чем его окружение.Тепло термически проходит от трансформатора к проходному изолятору, что создает температурный градиент, который можно увидеть с помощью ИК-камеры. На рис. 6 показан ввод трансформатора с нормальным уровнем масла.
Рис. 6. ИК-изображение, показывающее нормальный уровень масла.
ИК-изображение на рис. 7 показывает, что втулка справа заполнена маслом. На это указывает тепло, идущее от теплого бака трансформатора, заполненного маслом, вверх по проходному изолятору до самого верха. На шкале справа показан более яркий желтый цвет (более светлый оттенок в черно-белом цвете), имеющий температуру около 31 ° C, а втулка слева — сине-зеленая (более темный оттенок в черно-белом цвете), имеющая гораздо более низкую температуру.Более низкая температура объясняется отсутствием масла, которое обеспечивает хороший тепловой поток. Только в самой нижней части втулки слева видны какие-либо признаки проводимого тепла, что указывает на расположение уровня масла. Это было подтверждено сервисной мастерской Управления энергетики долины Теннесси (TVA) во время демонтажа проходного изолятора.
Рисунок 7. Две втулки — низкий уровень масла по сравнению с нормальным уровнем.
Не рекомендуется заправлять втулку после того, как она окажется ниже верхней металлической головки втулки.Как только уровень масла упадет ниже этой точки, слои бумаги больше не будут покрыты маслом. Частичный разряд начнется и съест бумагу, как термиты, пока втулка находится под напряжением. См. Правую часть рис. 8, где частичный разряд проходит через изоляцию. Ущерб необратим. Это станет очевидным при проверке коэффициента мощности, но если масло будет добавлено до проверки коэффициента мощности, результаты будут замаскированы. Обратитесь к Рис. 8, чтобы увидеть катастрофические результаты повторной заправки и последующего тестирования после обнаружения во втулке низкого уровня масла.Доказательства выявили этот факт при проведении анализа первопричин.
Рис. 8. Отказ трансформатора 500 кВ после повторной заливки проходного изолятора с очень низким уровнем масла.
Проверка состояния втулки с помощью отбора проб масла втулки
Наиболее инвазивным тестом является извлечение масла из втулки и отправка образца в лабораторию для анализа. Это рекомендуется только для вводов высшей категории риска. Как указывалось ранее, в категорию наивысшего риска входят вводы номиналом более 230 кВ и старше 25 лет.Вторая по величине категория — вводы номиналом от 100 кВ до 230 кВ и старше 35 лет.
Рекомендуемые испытания следующие (необходим размер образца масла — два шприца объемом 50 см3):
- Анализ качества масла
- Влажность
- Межфазное натяжение (IFT)
- Цвет
- PCB
- Растворенный газ в масле Анализ (DGA)
- Окись углерода, двуокись углерода
- Водород, метан, этан, этилен
- Ацетилен
Критерии для продолжения работы следующие:
- Влажность — должно быть менее 20 ppm.
- DGA — Ацетилен должен быть менее 1 ppm.
TVA испытала 111 вводов на 500 кВ. Четыре втулки имели высокую влажность или содержание ацетилена более 1 ppm. Пять вводов содержали печатную плату более 500 ppm. Это дало старт программе TVA по замене вводов 500 кВ.
Заключение
Даже с новыми конструкциями вводов, каждое коммунальное предприятие по-прежнему имеет в эксплуатации тысячи высоковольтных маслонаполненных вводов. Отслеживание коэффициента мощности ввода, выполнение визуальных проверок и ИК-сканирование позволит отслеживать состояние ввода.Для вводов, относящихся к категории повышенного риска, риск взятия пробы масла в изоляторе превышает риск взятия пробы масла. Используя эти инструменты, коммунальное предприятие будет иметь возможность планировать отключения, отслеживая состояние всех вводов в своем парке. Такой подход обеспечит большую безопасность энергосистемы и снизит общую стоимость владения наиболее дорогостоящим передающим активом.
Типовая конфигурация ввода конденсатора.
Контекст 1
… толстая бумага, отделяющая пластины от пластин, обеспечивает требуемую механическую стабильность цилиндрических конденсаторов. На рисунке 1 показан общий вид конденсаторного ввода (Ellis, 2004). Когда напряжение увеличивается, используется больше алюминиевой фольги, поэтому расположение фольги и форма края фольги становятся решающими. …
Context 2
… были выполнены для различных ситуаций краев фольги в областях перекрытия, и максимальное значение поля было определено для областей вокруг краев.Рис. 10 представляет собой визуальное представление двухмерного моделирования двух перекрывающихся краев фольги, показывающее эквипотенциальные линии. Максимальные значения поля в заданном интервале по краям были достигнуты за счет изменения взаимного расположения краев фольги. …
Context 3
… максимальные значения поля в указанном интервале вокруг краев были достигнуты путем изменения относительного расположения краев фольги. Фиг.11 представляет собой контур поля, показывающий эквипотенциальные линии, в которых внутренние края перемещаются в направлении оси Z и смещаются ниже.Параметр «М» указывает смещение внутреннего края от внешнего края. …
Контекст 4
… «M» указывает смещение внутреннего края от внешнего края. На рисунке 12 сравнивается максимальная интенсивность различных ситуаций. По горизонтальной оси отложено отклонение внутреннего края (левый край на рисунке 10) от внешнего края. …
Контекст 5
… 12 сравнивает максимальную интенсивность различных ситуаций.По горизонтальной оси отложено отклонение внутреннего края (левый край на рисунке 10) от внешнего края. Единицы измерения — миллиметры. …
Контекст 6
… отрицательный знак показывает, что внутренний край ниже внешнего края. На рис. 12 показана максимальная интенсивность напряжения, изменяющаяся при перемещении краев друг относительно друга. Положительное значение оси X показывает, что внешний край выше внутреннего края. …
Контекст 7
… край фольги загибается сам на себя. На рис. 13 показан загнутый внутренний край. Контур поля для плоскости, расположенной рядом с перекрытием краев, показан на рисунке 14. …
Контекст 8
… 13 показывает загнутый внутренний край. Контур поля для плоскости, расположенной рядом с перекрытием краев, показан на рисунке 14. …
Контекст 9
… края фольги в данном моделировании считались несогнутыми. Их углы показаны на рисунке 15. На рисунке 16 показаны результаты моделирования для контура с металлизацией….
Контекст 10
… углы показаны на рисунке 15. На рисунке 16 показаны результаты моделирования для контура с покрытием. …
Контекст 11
… размещение верха внутреннего края на уровне ниже, чем верхний край внешнего края, основано на двухмерном моделировании, описанном ранее. На Рисунке 17 показаны положения кромок, а на Рисунке 18 — их контуры поля. В таблице 5 приведены максимальные значения электрического поля для сложенных, не сложенных и не сложенных кромок и смещенных нижних краев….
Контекст 12
… размещение верха внутреннего края на уровне ниже, чем верхний край внешнего края, основано на двумерном моделировании, описанном ранее. На Рисунке 17 показаны положения кромок, а на Рисунке 18 — их контуры поля. В таблице 5 приведены максимальные значения электрического поля для сложенных, не сложенных и не сложенных кромок и смещенных нижних краев. …
Стеклянные втулки и стеновые трубы
Стеклянные втулки и стеновые трубыСтеклянные втулки чаще всего использовались в конденсаторах балансировки нагрузки. Обычно они были из янтаря или прозрачного стекла и монтировались непосредственно на металлический корпус конденсатора. В сроки, которые были изготовлены, печатные платы (Poly- Хлорированные бифенилы) присутствовали в жидкости внутри конденсаторов, поэтому будьте осторожны следует принимать, если найден полный блок. Также есть стеклянная стена трубки и втулки другого назначения. CD 312, который обсуждался в качестве основы для CD 249 No. 0 Provo, скорее всего, является втулка или стенка трубка. Настенная трубка была разработана для изоляции высоковольтного провода, так как он проходит через стену — провод обычно проходит через центр изолятор.
Показан конденсатор General Electric с янтарным стеклом. втулки. Также показаны две втулки со снятым металлом. Изображение любезно предоставлено Дуэйном Энтони.
|
Показаны два ввода конденсатора разных оттенков Янтарь. Это около 6 дюймов в высоту, и с них был удален металл. |
Вот две втулки конденсатора с металлическим неподвижным элементом. прикрепил. |
Показаны семь небольших стеклянных втулок. У них есть никогда не использовались и их назначение неизвестно — они разработаны с припаянную ленту, чтобы их можно было припаять к металлу. Это 1 и 2 дюйма высотой соответственно. |
Вот трубка со стеклянной стенкой — хоть и без опознавательных знаков, этот стиль был каталогизирован Хемингреем. |
Этот большой проходной изолятор использовался для изоляции большого электрического панель переключателей. |
Вернуться на страницу идентификации изолятора
Веб-мастер
Объяснение технического обслуживания и испытаний высоковольтных вводов
Высоковольтные вводы на распределительном устройстве высокого напряжения. Фотография: Wikimedia
.Основная функция проходного изолятора — обеспечить изолированный вход для проводника под напряжением в бак или камеру высоковольтного аппарата.Втулка также может служить опорой для других частей устройства, находящихся под напряжением.
Около 90% всех предотвратимых отказов проходных изоляторов вызвано попаданием влаги через негерметичные прокладки, трещины или уплотнения. Влага вызывает ухудшение изоляции проходного изолятора и может привести к взрывному выходу из строя, вызывая серьезное повреждение трансформатора и другого оборудования, а также создавая опасность для персонала.
Чтобы предотвратить электрические катастрофы и оптимизировать срок службы высоковольтных вводов, следующие процедуры профилактического обслуживания и испытаний должны выполняться через регулярные промежутки времени.
Визуальный осмотр высоковольтных вводов
Фарфоровые втулки следует регулярно проверять на наличие трещин и / или загрязнений. Если втулка повреждена или сильно загрязнена, ток утечки станет чрезмерным, иногда проявляясь в виде углеродного следа или «образования деревьев» на поверхности втулки. Если периодически не чистить втулки, может произойти пробой.
Фарфоровый корпус проходного изолятора на загрязненной подстанции 230 кВ Онтарио демонстрирует влияние многократных пробоев, вызванных загрязнением.Фотография: INMR
Тщательно осмотрите втулку на предмет утечек масла. Проверьте уровень масла во втулке, наблюдая за жидкостью через смотровое стекло или по указателю уровня масла. Если указатель уровня оснащен указателем, запишите его положение, так как уровень должен незначительно изменяться при изменении температуры.
Если уровень жидкости не меняется даже при широком диапазоне температур окружающей среды, датчик, скорее всего, застрял, и его следует проверить при следующем доступном отключении.Неисправный указатель манометра вместе с небольшой утечкой масла может привести к катастрофическому выходу из строя проходного изолятора, что приведет к повреждению аппаратуры и другого оборудования подстанции, расположенного поблизости.
Низкий уровень масла в втулке следует исправить, проверив крепежные болты на достаточный крутящий момент и проверив прокладку на предмет надлежащего сжатия. Если крутящий момент и сжатие правильные, утечка требует замены втулки. Очень важно установить правильный тип прокладки и обеспечить правильное сжатие.
Прокладки с плохим уплотнением будут пропускать воду и воздух в трансформатор. Фотография: ABB.
Прокладки с плохими уплотнениями, вероятно, также вызывают утечку воды и воздуха в трансформатор, и в этом случае необходимо получить образцы DGA для проверки высокого содержания воды и кислорода внутри основного резервуара. Если уровень масла низкий и нет признаков внешних утечек, внутренняя утечка может присутствовать вокруг нижнего уплотнения, ведущего в бак трансформатора.
Если возможно, повторно залейте втулку маслом того же типа и внимательно следите за тем, какой объем требуется для достижения надлежащего уровня.Втулки, требующие более 1 литра масла, должны быть помечены и заменены при следующем простое. Неисправные вводы следует отремонтировать на заводе, так как они не подлежат ремонту в полевых условиях.
Термографический контроль высоковольтных вводов
В дополнение к визуальному осмотру высоковольтные вводы следует проверять с помощью инфракрасной камеры . Если какая-либо из изоляторов чрезмерно горячая при по сравнению с устройством с аналогичной нагрузкой, вероятно, соединение ненадежно.
Связанный: Инфракрасная термография для электрических распределительных систем
Инфракрасное обследование может выявить проблемы с подключением высоковольтных вводов. Фото: Fluke Corporation.
Нередко можно обнаружить проблемы с соединением в верхней части втулки; однако неисправное соединение внутри бака трансформатора также покажет более высокую температуру в верхней части проходного изолятора. Плохие соединения внутри трансформатора обычно показывают газы горячего металла, такие как этан и этилен, в образцах DGA.
Корона (ионизация воздуха) может быть видна на верхушках вводов в сумерках или ночью, особенно в периоды дождя, тумана, тумана или высокой влажности. Корона считается нормальным явлением в верхней части втулки; однако по мере нарастания загрязнения корона будет становиться все ниже и ниже.
Коронный прицел можно использовать для просмотра и фотографирования низких уровней короны в помещении при нормальном освещении и на улице в сумерках или ночью. Высокие уровни короны можно наблюдать на открытом воздухе в дневное время, если доступен темный фон, например деревья, стены каньона, здания и т. Д.Эта проверка будет требоваться чаще в атмосферах, где на проходных изоляторах появляются отложения солей и пыли.
Если коронный разряд кажется ниже, чем верхняя часть проходного изолятора, как можно быстрее визуально осмотрите, электрически проверьте и очистите проходной проход. Конструкция прицела коронного разряда предназначена в первую очередь для использования внутри помещений и в ночное время; его нельзя использовать на фоне голубого или облачного неба.
Методы очистки высоковольтных вводов
Если вводы периодически не чистить, при приближении коронного разряда к заземленному баку трансформатора может произойти замыкание фазы на землю, что может привести к разрушению ввода и длительному отключению.
Подробные инструкции по очистке и ремонту определенных поверхностей проходных изоляторов см. В документации производителя. Для разных втулок могут потребоваться разные растворители, протирочные материалы и методы очистки.
Очистка изоляторов высокого напряжения важна для поддержания работоспособности изолятора и срока службы изолятора. Фото: композитный изолятор
Волосные трещины на поверхности фарфора должны быть заделаны, поскольку скопившаяся грязь и влага могут проникнуть в трещину, что может привести к пробою.Эпоксидную смолу можно использовать для ремонта более крупных сколов, но для небольших трещин и сколов могут потребоваться другие методы ремонта.
Если изолятор проходного изолятора имеет большую стружку, которая уменьшает расстояние перекрытия, или имеет большую трещину полностью через изолятор, втулку следует немедленно заменить. Некоторые производители предлагают услуги по ремонту поврежденных вводов, которые невозможно отремонтировать в полевых условиях. Если у вас есть вопросы по ремонту, обратитесь к производителю ваших конкретных вводов.
В условиях высокой влажности и влажных помещений высококачественный силиконовый воск, нанесенный на фарфор, заставит воду образовывать шарики, а не сплошной лист, что снижает риск перекрытия.
Капли дождевой воды на поверхности изолятора высокого напряжения. Фото: Электропод (Flickr)
Очистка втулок может включать простое нанесение силиконового воска и протирание мягкой тканью. Для более стойких загрязнений могут потребоваться растворители, стальная мочалка и щетки. Для удаления солей и других водорастворимых отложений может потребоваться вода под высоким давлением. Пескоструйная очистка известнякового порошка сухим воздухом безопасно удалит оксиды металлов, химикаты, соляной кек и почти любые твердые загрязнения.
Другие материалы, которые, как известно, безопасно удаляют твердые загрязнения с высоковольтных вводов, включают гончарную глину, скорлупу грецкого ореха или ореха пекан или измельченную скорлупу кокосовых орехов. Очистка гранул от двуокиси углерода (CO 2 ) — более дорогая альтернатива, которая практически исключает очистку путем испарения.
Очистка измельченных кукурузных початков может использоваться для удаления мягких загрязнителей, таких как старые покрытия скопившейся смазки. Должен быть нанят компетентный, опытный подрядчик, и при использовании любой из этих обработок должен быть проведен тщательный письменный анализ производственных опасностей (JHA).
Проверка коэффициента мощности высоковольтных вводов
Испытания коэффициента мощности изоляции используются для измерения диэлектрических потерь, которые связаны с влажностью, сухостью или повреждением высоковольтной изоляции. Ток утечки состоит из двух компонентов: резистивного тока и емкостного тока. На практике нет идеальной изоляции, но есть определенные потери, а общий ток опережает напряжение с фазовым углом менее 90 °.
Проверка коэффициента мощности — это средство измерения целостности электрической изоляции.Фото: Doble Engineering.
Высоковольтные вводы обычно снабжены отводом для контрольных измерений. На паспортной табличке ввода должны быть указаны емкость ответвления и коэффициент мощности изоляции C2, измеренные от ответвления до заземленного фланца.
Выполните испытания коэффициента мощности или коэффициента рассеяния на каждом вводе, оборудованном отводом коэффициента мощности / емкости. При отсутствии ответвителя коэффициента мощности / емкости следует использовать испытания с горячим воротником. Методы проверки коэффициента мощности в отношении процедуры выходят за рамки данной статьи, подробные методы проверки см. В литературе производителя.
Различные типы испытаний на коэффициент мощности , применимые к высоковольтным вводам , могут включать:
- Общий тест (от центрального проводника до фланца).
- Испытание незаземленного образца или UST (центральный проводник к отводу, C1).
- Перевернутое испытание UST (проводник от прикосновения к центру, C1).
- Защита от холода (центральный проводник к фланцу).
- Тест изоляции отводов (Отвод к фланцу, C2).
- Альтернативный тест C2 : C1 и C2 параллельно.
- Испытания воротника (внешнее крепление воротника к центральному проводнику).
Изучите значения коэффициента мощности и емкости проходного изолятора, которые отличаются от значений на паспортной табличке более чем на десять процентов. Испытания с горячей муфтой оцениваются на основе потерь миллиампер / милливатт, и результаты следует сравнивать со значениями аналогичных вводов.
Перед проверкой коэффициента мощности необходимо очистить вводы.Загрязнение изолирующей поверхности приведет к неточным результатам. Тестирование также может проводиться до и после очистки, чтобы оценить эффективность. Ведите точный учет результатов, чтобы можно было заказать замену заранее, прежде чем выводить высоковольтные вводы из эксплуатации.
Классификация конструкции проходного изолятора и тип
Высоковольтные вводы могут быть классифицированы по конструкции следующим образом:
Высоковольтные вводы доступны в различных классификациях и стилях.
Конденсатор Тип
Втулки конденсатораобеспечивают большую диэлектрическую прочность и равномерный градиент напряжения. Эти вводы образуют конденсатор между токоведущим проводником и корпусом оборудования, который находится под потенциалом земли.
- Пропитанная маслом Бумажная изоляция с чередующимися проводящими (конденсаторными) слоями или пропитанная маслом бумажная изоляция, сплошная намотка с чередующимися слоями линованной бумаги.
- Связанная смолой Бумажная изоляция с чередующимися проводящими (конденсаторными) слоями.
Тип без конденсатора
Используется как в системах низкого, так и высокого напряжения. В системах с низким напряжением только керамический кожух обеспечивает адекватную изоляцию проводника.
- Твердая сердцевина или чередующиеся слои твердой и жидкой изоляции.
- Твердая масса однородного изоляционного материала (например, твердого фарфора).
- Заполнен газом.
Советы по обслуживанию втулки
Новые вводы следует испытывать вне их транспортировочного ящика, поскольку древесина не изолирует так же хорошо, как фарфор, и приведет к неточным показаниям коэффициента мощности.Результаты тестов следует сохранять в качестве базовых записей для сравнения с тестами в будущем.
Некоторые втулки имеют азотную подушку поверх масла, которая создает давление при расширении масла. Это горячее масло под давлением может внезапно вытечь из заливной пробки, если вынуть его при повышенной температуре, что вызовет опасность ожога.
Пробки маслозаливного отверстия нельзя открывать, если втулка имеет повышенную температуру. Всегда обращайтесь к руководству производителя, в котором указан температурный диапазон, при котором ввод может быть безопасно открыт.
Список литературы
Комментарии
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.конденсаторов Powercap Pvt. Ltd Обширный ассортимент систем управления реактивной мощностью, конденсаторы, конденсаторы, powercap, Powercap
-
Телефон
-
+ 91-22-25224253
Однофазный конденсатор с одним / двумя втулками
Трехфазный конденсатор (внутреннее соединение звезды / треугольника)
Конденсатор с тремя втулками (многоканальный)
Конденсатор с четырьмя втулками (3 фазы + нейтраль)
Конденсатор среднего напряжения для Ind.Приложение
Блок конденсаторов высокого напряжения
Настроенный блок расстроенных конденсаторов
Батарея конденсаторов на столб с переключателем
Однофазный конденсатор
Однофазные конденсаторные батареи Powercap обычно оснащены однофазными конденсаторами с двойным вводом с индивидуальными предохранителями.Конденсаторы обычно подключаются по схеме незаземленной звезды, но по техническим или предпочтительным причинам могут быть подключены по схеме с заземленной звездой или по схеме с двойной незаземленной звездой.
Конденсаторы имеют низкопоточные, без печатных плат, полностью пленочные конструкции, которые соответствуют или превосходят стандарты IEEE, IEC и ANSI. Powercap использует конденсаторы от одного из трех поставщиков в зависимости от качества, цены, срока поставки и наличия на момент заказа. Конкретный запрос для конкретного поставщика может быть сделан при инициировании запроса предложения от Powercap.
Конденсаторы одинарные втулки
Горячие литники с одной втулкой представляют собой идеальное решение для средних и крупных пластмассовых деталей, изготовленных литьем под давлением с диаметром затвора до 10 мм. Как вентильные, так и термозащитные системы оснащены прецизионными износостойкими и устойчивыми к коррозии компонентами, которые могут работать даже с самыми требовательными полимерами, присадками и наполнителями.
Конденсаторы с двойными втулками
Двойной ввод — это полый изолирующий вкладыш, через который может проходить проводник.Вводы используются в трансформаторах, автоматических выключателях и другом высоковольтном оборудовании. Некоторые из них с более высоким напряжением называются вводами конденсаторов, потому что они образуют конденсатор малой емкости между проводником и стеной. Это делается для уменьшения напряжения электрического поля, которое в противном случае могло бы вызвать пробой.
Блок конденсаторов высокого напряжения
Конденсаторные батареи высокого напряжения могут быть предложены в конфигурации с одинарной / двойной звездой, подходящей для системного напряжения от 11 кВ до 148 кВ, в комплекте с монтажными стойками, выталкивающими предохранителями, нейтралью / последовательными реакторами, трансформаторами тока нейтрали / трансформаторами остаточного напряжения, изоляторами, грозозащитными разрядниками и т. Д. .
БАНК НАСТРОЕННЫХ КОНДЕНСАТОРОВ
Они подходят для системного напряжения от 3,3 кВ до 33 кВ и могут использоваться как для внутреннего, так и для наружного применения.
Батарея конденсаторов на столб с переключателем
Они подходят для систем с напряжением 11/22 кВ и предлагаются в комплекте с монтажными конструкциями, внешними предохранителями отвода и автоматическими выключателями.
Технологическая революция покорение Индии привело к значительному прогрессу.