книги / Электронные приборы контроля и автоматизации нефтехимического производства

поворачивать последний, омметр должен показывать плавное изменение сопротивления. Резкие броски стрелки омметра озна­ чают плохой контакт. Иногда удается устранить эту неисправ­ ность, протерев поверхности проводящего слоя и подвижного кон­ такта.

§ 3. Проверка источников питания

Большинство собственно электронных схем электронных при­ боров, применяемых в производственных условиях, получает питание от сети переменного тока, напряжение которой транс­ формируется до нужных величин и затем там, где это требуется, выпрямляется. Иногда применяется стабилизация напряжения

Рис. 99. Схема источников питания электронного прибора.

сети и выпрямленного напряжения. Как правило, при неисправ­ ности электронного нуль-индикатора проверку его начинают с проверки источников питания электронной схемы.

На рис. 99 приведена схема питания значительного большин­ ства электронных потенциометров, мостов, pH-метров и других приборов, применяемых в схемах контроля и автоматизации. Ряд приборов имеет некоторые отличия в схеме: в выпрямителе применены вместо электронной лампы полупроводниковые выпря­ мители, по другому питается анодная цепь фазочувствительного каскада, накал ламп. Однако это не отражается значительно на последовательности и методах проверки схемы.

Схема питания состоит из силового трансформатора Тр, кено­ трона Л и фильтра выпрямителя (конденсаторы Ci, Сч, Сз и сопротивления Bi и Лч). Силовой трансформатор обычно мощ­

181

В последнее время некоторые типы электронных потенцио­ метров (на пределы выше 15 ме) и мостов выпускаются с расче­ том питания от сети напряжением 127 и 220 в без понижающего трансформатора.

Силовые трансформаторы таких приборов имеют первичную обмотку, рассчитанную на 220 в и имеющую отвод на 127 в. Се­ тевая обмотка реверсивного электродвигателя РД в этом случае подключается к отводу первичной обмотай трансформатора. Сила тока в этой обмотке колеблется в пределах 200—300 ма в зависи­ мости от типа прибора и напряжения сети.

I I — обмотка, питающая выпрямитель. Она дает напряжение

каскада. Между концами этой обмотки напряжение равно 500— 600 в при токе 20—25 ма, к средней точке ее подключается один конец одной из обмоток реверсивного электродвигателя.

IV — обмотка, питающая нити накалов ламп, катушку воз­ буждения вибратора в электронных потенциометрах и рН-метрах или первичную обмотку катушек датчика в электронных рота­ метрах, в показывающих потенциометрах. От этой обмотки пи­ таются также лампочки освещения шкалы прибора. Напряжение обмотки IV 6,3 в, ток 1,4—2,3 а в зависимости от типа прибора.

Между первичной обмоткой и остальными имеется заземленный электростатический экран, выполненный в виде незамкнутой гильзы из фольги.

Выпрямитель собран по однополупериодной схеме, причем в качестве кенотрона используется одна половина двойного триода типа 6Н9С, сетка которой соединена с катодом. Сопроти­ вление такого кенотрона получается очень высоким — прибли­ зительно несколько десятков тысяч ом; выпрямитель с этим кено­ троном имеет весьма малую мощность, т. е. может дать малый ток. Но для питания ламп усилителя напряжения требуется сила тока менее 1 ма. Исходя из этого, обмотка I I трансформатора, питающая выпрямитель, рассчитана на малый ток — намотана из очень тонкого провода и имеет большое сопротивление.

Примитивная схема выпрямителя (однополупериодная) и простой фильтр в данном случае все же позволяют получить до­ статочно хорошее сглаживание пульсации выпрямленного напря­ жения также вследствие того, что от выпрямителя потребляется очень малый ток. Конденсаторы и сопротивления фильтра, кроме своего прямого назначения, используются в качестве «развязы­ вающих» емкостей и сопротивлений анодных цепей каскадов усиления напряжения, т. е. устраняют связь между этими кас­ кадами через общий источник анодного напряжения — выпря­ митель.

На схеме (рис. 99) указаны напряжения на конденсаторах фильтра Ci, Сг и Сз. Как видно, максимальное напряжение на конденсаторе Ci и минимальное на Сз. Это является следствием падения напряжения на сопротивлениях Ri и / ? 2 в результате

182

Учитывая сказанное выше, по напряжениям на конденсаторах фильтра можно судить и о токах в анодных цепях и о токах утечек конденсаторов. При измерении напряжения на конденсаторах сле­ дует иметь в виду, что не каждый вольтметр постоянного тока для этого пригоден, так как цепи заряда конденсаторов, особенно Сз п С2 , высокоомны. Здесь необходим вольтметр с малым потре­ блением тока, сопротивлением не менее 10 000 ом на 1 в. При пользовании более низкоомным вольтметром нужно учитывать искажение режима, которое произойдет при его подключении.

Важнейший элемент системы питания прибора — силовой трансформатор. Сам по себе он при правильном изготовлении и эксплуатации является очень надежным узлом, способным без­ отказно работать многие годы. Но при неправильном режиме ра­ боты других узлов и деталей, которые пнтает трансформатор, режим его работы часто может стать неправильным, и если это не будет своевременно замечено и устранено, то приведет к сокраще­ нию срока службы трансформатора, а часто и к немедленному повреждению. При аварийном режиме трансформатора он отклю­ чается от сети вследствие перегорания плавкого предохрани­ теля, имеющего в приборе, но это происходит, когда мощность, потребляемая трансформатором из сети, возрастает против нормы в несколько раз.

Однако если потребление трансформатора возрастает не столь значительно, он остается включенным в сеть и может быть поврежден. Это происходит, например, когда сопротивление, на которое включена одна из обмоток трансформатора, пони­ зится. В этом случае ток, потребляемый трансформатором из сети (ток первичной обмотки), возрастает не очень сильно, но та обмотка, в цепи которой имеется неисправность, через некоторое

тогда, когда следствием их явится неправильная работа всего прибора. Но неправильный режим работы трансформатора можно легко обнаружить по внешним признакам, основным из которых является нагревание трансформатора больше обычного, что определяется на ощупь. При этом следует иметь в виду, что тем­ пература работающего трансформатора зависит от температуры окружающей среды — разность этих температур примерно по­ стоянна. Нормально температура обмоток трансформатора может быть выше, чем температура окружающей среды, на 45—50° С. Наружные части трансформатора имеют меньшую темпера­

туру.

Разумеется, определение степени нагрева трансформатора на ощупь не есть способ проверки исправности прибора, но так часто

183

можно заметить тот момент, когда появляется необходимость такой проверки.

Температуру обмоток определяют по изменению электри­ ческого сопротивления одной из них при нагреве. Удобнее всего для этой цели использовать обмотку выпрямителя, так как она имеет большое омическое сопротивление (приблизительно 800 ом) и изменение этого сопротивления легко измерить даже при помощи омметра. Для измерения сопротивления обмотки прибор выклю­ чают, вынимают ту лампу, которая одной половиной работает как кенотрон, щупом от одного зажима омметра или моста при­

работы в течение не менее 2 час. Изменение температуры обмотки

Пример. Сопротивление обмотки до включения прибора г = = 800 ом, сопротивление обмотки после длительной работы при­

Следовательно, нагрев обмоток имеет допустимую величину. Если есть подозрения, что режим работы трансформатора непра­ вильный, нужно измерить амперметром переменного тока со шка­ лой 0,5—1,0 а силу тока, потребляемого трансформатором из сети. Нормальные величины токов в первичных обмотках трансформа­ торов различных приборов приведены ниже при описании при­ боров. При измерениях следует учитывать фактическое напряже­ ние в сети в каждом случае, так как нормальные величины даются для номинального напряжения в сети.

Если при проверке установлено, что ток первнчпой обмотки трансформатора превышает нормальный более чем на 15—20%, то можно предполагать неисправность в схеме прибора или в са­ мом трансформаторе. Затем нужно установить, где именно пмеется неисправность. Проще всего это сделать, измерив ток холостого хода, напряжения на обмотках н проверив изоляцию между обмотками и корпусом трансформатора н между отдельными обмотками, т. е. произведя проверку самого трансформатора.

Ток холостого хода трансформатора, т. е. ток его первичной обмотки, когда все остальные обмотки не нагружены (разомк­

184

форматора оказываются разомкнутыми. Правда, к трансформа­ тору остается подключенной часть монтажных проводов с лампо­ выми панелями, но замыкания здесь случаются редко.

Ток холостого хода трансформатора измеряется при таком же включении измерительного прибора, как и прн измерении тока первичной обмотки нагруженного трансформатора. Шкала при­ бора желательна с меныпнми пределами (на 100—200 ма), так как ток холостого хода обычно в 5—6 раз меньше рабочего. Нор­ мальные величины тока холостого хода приведены на схемах отдельных приборов.

При значительной величине тока холостого хода (больше нормы на 40—50% и более) нужно отключить вторичные обмотки совсем, чтобы устранить предположение на замыкание в схеме прибора, и постараться выяснить причину неисправности транс­ форматора. Ток холостого хода может возрастать при короткозамкнутых витках в одной из обмоток. Обнаружить короткозамкнутые витки можно по нагреванию обмотки и по изменению' напряжения на обмотках. Если замкнута часть витков в пер­ вичной обмотке, то напряжения на всех вторичных обмотках будут повышенными; в случае замыкания витков в какой-нибудь, из вторичных обмоток напряжение на этой обмотке будет пони­ жено. Особенно заметно изменяется напряжение при замкнутых витках в обмотках, имеющих среднюю точку (обмотка накала, обмотка питания фазочувствительного каскада, обмотка питания анодов кенотрона в двухполупериодных выпрямителях). В этих обмотках короткозамкнутые витки вызывают асимметрию в на­ пряжениях половин обмоток, которые обычно бывают строго одинаковы.

Если ток холостого хода трансформатора оказался нормаль­ ным, необходимо проверить изоляцию между обмотками и между обмотками и корпусом при помощи мегомметра. Проверка при помощи омметра почти ничего не дает вследствие низкого напря­ жения питания его и малых пределов измерения. При отсут­ ствии мегомметра лучше воспользоваться напряжением сети и вольтметром переменного тока или каким-нибудь источником высокого постоянного напряжения (сухой анодной батареей, выпрямителем другого прибора и т. д.) и вольтметром постоянного тока. При использовании переменного напряжения нужно иметь в виду, что вольтметр и при отсутствии замыкания будет давать

Из других характерных неисправностей трансформатора сле­ дует указать на обрыв в обмотке трансформатора. Эта неисправ­ ность обнаруживается очень легко: обмотка, в которой имеется обрыв, не дает напряжения и при проверке на омметр показывает

185.

разрыв цепи. Обрывы наблюдаются обычно в обмотках из тонкого провода.

Если ток холостого хода и напряжения на вторичных обмот­ ках нормальны и нет замыканий, можно быть уверенным в исправ­ ности трансформатора. В этом случае неисправность следует искать в приборе и прежде всего в выпрямителе. Здесь возможны следующие неисправности: неисправность кенотрона, неисправ­ ность конденсаторов фильтра, неисправность сопротивлений -фильтра, обрыв или замыкание проводов схемы.

В кенотроне может произойти потеря эмиссии или замыкание между электродами. В первом случае неисправность выразится в уменьшении выпрямленного напряжения (на конденсаторах фильтра), во втором — в падении этого напряжения до нуля. В обычных выпрямительных схемах с нормальными кенотронами (например, типа 5Ц4С) замыкания между электродами (анодом и катодом) происходят очень редко, но в типовой выпрямительной •схеме на лампе 6Н9С это случается значительно чаще (замыкание между анодом и сеткой).

Неисправность электролитических конденсаторов фильтра вы­ ражается в увеличении тока утечки или замыкании между обклад­ ками и в потере емкости конденсатором. В обычных выпрямите­ лях большая утечка в конденсаторах фильтра (а тем более пробой одного из них) приводит не только к падению выпрямленного напряжения, но и к резкому возрастанию нагрузки на трансфор­ матор со всеми вытекающими отсюда последствиями. В выпря­ мителе на лампе 6Н9С неисправность конденсаторов фильтра отражается только на величине выпрямленного напряжения и при этом очень мало увеличивается нагрузка силового транс­ форматора. Например, при коротком замыкании в первом кон­ денсаторе фильтра Ci (рис. 99) ток в обмотке выпрямителя воз­ растает примерно от 0,6 до 3 ма, а в первичной обмотке транс­ форматора всего на 4—5%. Это результат большого сопротивле­ ния кенотрона. В этой схеме по изменению напряжений на конден­ саторах фильтра легко обнаружить неисправный конденсатор и даже характер этой неисправности.

При пробое конденсатора Ci напряжение на всем фильтре падает до нуля, утечка в этом конденсаторе несколько понизит напряжение на всех конденсаторах. Степень понижения напря­ жения зависит от величины утечки. Утечка в конденсаторе Сг сильно понизит напряжение на нем и на Сз, утечка в Сз сильно понижает напряжение только на этом конденсаторе.

Потеря или значительное уменьшение емкости первого и второго конденсаторов фильтра (Ci и Сг) изменяет напряжение и очень сильно ухудшает фильтрацию переменной составляю­ щей, т. е. приводит к тому, что на аноды ламп подается не посто­ янное напряжение, а пульсирующее. Обнаружить это можно при помощи электронного осциллографа. Если к конденсаторам фильтра подсоединить осциллограф, то на его экране увидим огибающую пульсирующего напряжения.

186

Коэффициент усиления вертикального усилителя регулируют так, чтобы изображение переменной составляющей на экране •осциллографа (оно имеет форму пилы) имело размеры, удобные

.для измерения, и определяют величину пульсации напряжения. Нормальная величина пульсации напряжения на первом конден­ саторе фильтра Ci равна примерно 0,25 в, на Гг и Гз заметной

за ним конденсаторе пульсация будет также увеличена, но меньше), это значит, что, по-видимому, уменьшилась емкость конденсатора и его необходимо проверить.

имеют значенпе лишь обрывы в каком-нибудь из этих сопроти­ влений. При обрыве в R\ падают до нуля напряжения U2 и С/з, при обрыве в R 2 — только 11г.

Иногда в связи с изменением режима выпрямителя предпола­ гают пробой одного из конденсаторов фпльтра, но конденсатор оказывается исправным. Причиной изменения режима в этом случае обычно является замыкание плюса выпрямленного напря­ жения на корпус или катода кенотрона на нить накала.

Весьма частой причиной неисправности прибора является отсутствие напряжений на вторичных обмотках силового транс­ форматора. Обычно это обнаруживается немедленно по отсут­ ствию накала ламп. Единственная причина — разрыв цепи пер­ вичной обмотки трансформатора, т. е. либо напряжение сети не подано на прибор, либо оно не подается на первичную обмотку трансформатора (неисправность выключателя сети, перегорание предохранителя, нарушение проводки внутри прибора), либо имеется обрыв в первичной обмотке.

Место неисправности устанавливается легко при помощи вольтметра переменного тока, омметра или электрической лампы. При проверке омметром целости цепи первичной обмотки транс­ форматора нужно убедиться, что напряжение сети снято, так как под действием напряжения сети порча омметра неизбежна.

Если отсутствует напряжение на одной из вторичных обмо­ ток силового трансформатора при наличии напряжений на осталь­ ных обмотках, то единственной причиной неисправности может быть обрыв в этой обмотке.

Из других неисправностей источников питания приборов укажем на неисправности в цепях, питаемых от трансформатора

в замыканиях проводов или между электродами ламп. При этих неисправностях сильно повышается ток в первичной обмотке трансформатора, чаще всего вызывая перегорание предохрани­ теля. Их легко обнаружить при помощи омметра. Если замыкание

187

произошло в цепы накала ламп, цепь предварительно нужна отсоединить от обмотки трансформатора. При обнаружении неисправности в первую очередь следует вынуть лампы и разо­ рвать цепь питания моста или датчика.

Во многих схемах средняя точка или конец обмотки накала ламп заземляется. Это делается для того, чтобы уменьшить индук­ цию токов технической частоты в цепи сеток ламп током накала. В приборах с высокоомным входом необходимо заземлять сред­ нюю точку. В этом случае заземление должно производиться проводом, припаянным к среднему витку обмотки накала. Если заземление средней точки накала отсутствует вследствие обрыва или сделано неправильно (несимметрично), возможны серьезные неполадки в работе прибора. Наличие заземления средней точки обмотки накала проверяется измерением напряжений между концами обмотки накала и корпусом усилителя. Эти напряжения должны быть равны между собой, разность их не должна превы­ шать 0,1 в. Отсутствие напряжений — признак обрыва зазе­ мляющего провода, а асимметрия напряжений половин — пока­ затель замыкания витков в обмотке накала или замыкания в цени накала на корпус. При заземлении конца обмотки, наличие за­ земления проверяется измерением напряжения между незаземленным концом и корпусом.

Напряжения на половинах обмотки, питающей фазочувстви­ тельный каскад, должны быть одинаковы по величине, допу­ стима разпица не более 5 в. Причины асимметрии те же, что и. в обмотке накала.

§ 4. Проверка и наладка режима электронных ламп и работы каскадов

Для получения от электронных ламп того усиления, на кото­ рое они рассчитаны, необходимо подать на их электроды опреде­ ленные напряжения, т. е. поставить лампы в определенный элек­ трический режим. При проверке режима лампы необходима измерить напряжения на ее электродах и токи в цепях этих электро­ дов. Но это отнимает много времени, так как для измерения на­ пряжений обычным способом — на контактах ламповой панели— приходится снимать электронный усилитель со стенки корпуса прибора. Измерение напряжений путем подсоединения проводов к ножкам лампы с последующим вставлением лампы на место также неудобно и ненадежно из-за частых нарушений контак­ тов. Измерение токов в цепях электродов лампы еще сложнее: каждый раз требуется обязательно отпаять один из проводов,, чтобы разорвать цепь данного электрода.

Эти неудобства устраняются применением специальной испы­ тательной колодки, позволяющей легко и удобно включить мил­ лиамперметр в цепь любого электрода, а вольтметр между двумя любыми электродами. Такую колодку легко изготовить своими силами. Для этого потребуются цоколь от восьмиштырьковой

188

лампы (6Н7, 6Н9С или 6Н8С), ламповая панель, панель из изо­ ляционного материала, несколько гнезд или зажимов и 8—10 м экранированного провода. На рис. 100 показаны схема (а) и при­

при изготовлении колодки лучше воспользоваться не нижней частью лампы со штырьками, а специально выточенным диском из изоляционного материала с заделанными в нем металличе­ скими шпильками.

При проверке режима какой-нибудь лампы эта лампа выни­ мается из своей панели и вставляется в панель испытательной колодки, а ламповый цоколь испытательной колодки вставляется в прибор вместо вынутой лампы. Таким образом, лампа оказы­ вается вынесенной из прибора. Цепь каждого из ее электродов имеет два контакта, которые нормально замкнуты перемычкой. Если перемычку между контактами снять и к контактам подклю­ чить миллиамперметр, то последний оказывается включенным последовательно в цепь данного электрода.

Вольтметр подключается без снятия перемычек к контактам тех электродов, напряжения между которыми желательно изме­

189

рить. Так как напряжения обычно измеряются между катодом и остальными электродами, цепь катода имеет специальный кон­ такт, а также имеется контакт, соединенный с корпусом. Этот контакт необходим для измерения напряжений между электро­ дами и корпусом прибора. Чтобы не было взаимного влияния цепей различных электродов лампы, удлинительные провода колодки выполнены в экранных металлических оплетках, соеди­ ненных с корпусом прибора. Зажим испытательной колодки» который предназначен для подсоединения вывода лампы, сделан­ ного сверху баллона (у ламп 6Ж7 и 6Ф7 и др.), следует делать только в том случае, если такие лампы встречаются в исполь­ зуемых электронных приборах.

Для проверки режима ламп удобнее всего применять универ­ сальные приборы, например тестер ТТ-1. Для измерения анодных напряжений ламп усилителей напряжений необходимо применять высокоомный вольтметр постоянного тока или ламповый вольт-

Рис. 101. Щуп к измерительным приборам.

Орик или эбонитовая трубка.

метр. Для удобства подключения приборов к схеме необходимо изготовить специальные наконечники к проводам — щупы. Щуп представляет собой кусок медной или латунной проволоки, на которую плотно надета трубка из какого-нибудь изоляционного материала (рис. 101). Один конец проволоки заостряется,

дующих величин: напряжения и тока накала, анодного напряже­ ния, анодного тока, напряжения постоянного смещения на упра­ вляющей сетке лампы. Для тетродов и пентодов, кроме того, проверяют напряжение на второй (экранной) сетке и ток этой сетки. В дальнейшем вместо выражения «режим такой-то лампы» будем употреблять выражение «режим такого-то каскада», так как, если речь идет о сложных лампах, например двойных трио­ дах, нужно говорить не о режиме лампы, а о режиме какойнпбудь половины ее. Только напряжение и ток накала отно­ сятся ко всей лампе.

На рис. 102 показаны проверка режима усилительного кас­ када и включепне приборов. Для определения режима нити накала лампы можно измерить напряжение накала Un вольт­ метром переменного тока 1Т пли ток накала / н амперметром пере­ менного тока А 1. Измерение напряжения удобнее тем, что не требует разрыва цепи накала лампы.

190