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坡莫合金鐵芯:電路板磁性元件檢修詳解

發(fā)布時(shí)間:2019-10-29 16:28:27


電路板中與“磁性”相關(guān)的元件,包括坡莫合金鐵芯、電感線圈、變壓器、電磁繼電器、接觸器、霍爾傳感器等。本文由金鑫磁材為大家講解一下電路板磁性元件的檢修方法。

1) 電感線圈

電感線圈是將導(dǎo)線一圈一圈繞在絕緣骨架上,絕緣骨架可以是空心、鐵芯或磁芯。在工控電路板的應(yīng)用中,最常見(jiàn)到的是做開(kāi)關(guān)電源中的濾波或儲(chǔ)能用途。電感各種外觀。電感量的單位是亨利,簡(jiǎn)稱(chēng)亨,用字母H表示,另有毫亨(mH),微亨(uH),納亨(nH),它們的關(guān)系是:

1H = 1000mH   1mH = 1000uH  1uH = 1000nH

電感線圈使用直接標(biāo)注法,22uH,100表示10uH,4R7表示4.7uH,R10表示0.1uH,22n表示22nH;另有些電感使用色環(huán)標(biāo)注法,其電感量和色環(huán)電阻的表示法相同,如色環(huán)棕、黑、棕、銀表示電感量100uH ±10%

有一類(lèi)電感用于吸收超高頻率(50MHZ以上)的干擾,這類(lèi)電感叫做磁珠。還有一類(lèi)常用電感叫做共模電感,也叫共模扼流圈,它是由兩個(gè)相同的繞組繞制在一個(gè)鐵氧體磁芯坡莫合金鐵芯上引出的4個(gè)接線端器件,每一組線圈都串聯(lián)在電路里,如果有差模信號(hào),則信號(hào)通過(guò)兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通互相抵消,則線圈對(duì)差模信號(hào)沒(méi)有阻礙作用,而當(dāng)有共模信號(hào)時(shí),兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通是加強(qiáng)的,線圈對(duì)信號(hào)阻礙作用加強(qiáng),這種阻礙作用是雙向的,既可以阻礙前級(jí)干擾信號(hào)串入后級(jí),也可以阻礙后級(jí)干擾信號(hào)串入前級(jí)。

工業(yè)電路板維修中,電感線圈屬于不易損壞的元件,偶見(jiàn)因腐蝕斷路,電流過(guò)大燒斷及線圈匝間短路的情況。開(kāi)路損壞可用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)出。電感量可以用電感量測(cè)試儀測(cè)出,推薦使用數(shù)字電橋測(cè)試電感。因?yàn)榇蠖鄶?shù)電源電路儲(chǔ)能電感工作在較高頻率,都在10kHz以上,所以使用電橋測(cè)試時(shí)頻率選擇10kHz,測(cè)試除了關(guān)注電感量以外,重點(diǎn)關(guān)注D值,正常D值應(yīng)小于0.1,D值大于0.2則判定有線圈匝間短路。

2)變壓器

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理改變電壓的裝置,工控電路板常見(jiàn)的變壓器是使用鐵芯的工頻變壓器和使用鐵氧體磁芯(坡莫合金鐵芯)的開(kāi)關(guān)變壓器。

理想變壓器的基本特點(diǎn)是:輸入輸出交流電壓的比值與輸入輸出線圈的匝數(shù)比值相同,因而理論上可以對(duì)交流電壓進(jìn)行任意的升壓或降壓的變換。

硅鋼片鐵芯的變壓器,一般用于50~400HZ的工頻場(chǎng)合。硅鋼片鐵芯的磁通密度大,雖然疊加的硅鋼片之間有絕緣漆絕緣,但單片硅鋼片內(nèi)還是存在渦流損耗,高頻場(chǎng)合不適用此類(lèi)鐵芯。

鐵氧體磁芯電阻率比金屬、合金磁性材料大得多,因而渦流損耗很小,用鐵氧體磁芯制作的變壓器用于比較高頻的場(chǎng)合如開(kāi)關(guān)電源的儲(chǔ)能電感和開(kāi)關(guān)變壓器。

另外有不同的新型變壓器鐵芯磁芯材料出現(xiàn),如坡莫合金和非晶納米晶材料等,這些材料可兼顧磁導(dǎo)率和渦流損耗。

變壓器失效檢測(cè)方法

變壓器的損壞常見(jiàn)有線圈燒斷開(kāi)路或內(nèi)部過(guò)熱燒壞線圈絕緣造成線圈匝間短路。線圈開(kāi)路比較好判斷,量一下電阻即可,而匝間短路判斷起來(lái)就麻煩一些,因?yàn)榫€圈本身電阻就小,不好通過(guò)電阻測(cè)試來(lái)分辨。

一般來(lái)說(shuō),有內(nèi)部匝間嚴(yán)重短路的變壓器,發(fā)熱量較大,會(huì)將變壓器線圈的包覆材料烤焦并有或多或少的焦糊味。這種情況通過(guò)觀察變壓器外觀可以明顯分辨出來(lái)。

有些變壓器內(nèi)部匝間短路,從外觀上看不那么明顯,經(jīng)常維修開(kāi)關(guān)電源的朋友可能會(huì)有這樣的經(jīng)歷,就是檢測(cè)甚至更換了開(kāi)關(guān)電源部分除了變壓器以外幾乎所有懷疑的元件包括坡莫合金鐵芯,電源還沒(méi)有修好,最后才懷疑開(kāi)關(guān)變壓器損壞。如果有一種方法一開(kāi)始就能檢測(cè)變壓器損壞,豈不省事?其實(shí)這是完全可以的,檢測(cè)的儀器還是數(shù)字電橋。方法是,將數(shù)字電橋置于10KHZ測(cè)試電感損耗D值狀態(tài),在線測(cè)試就可以,不必拆下變壓器,電橋信號(hào)電壓選擇0.3V,測(cè)試變壓器主繞組線圈的D值,正常的變壓器D值應(yīng)<0.1,如果D值>0.2則判斷變壓器損壞。

除了開(kāi)關(guān)變壓器,數(shù)字電橋判斷其它類(lèi)型的變壓器是否損壞也是適用的,但要注意選擇頻率時(shí)采用跟變壓器實(shí)際工作頻率接近的頻率。

3)電磁繼電器和接觸器

電磁繼電器和接觸器是利用電磁線圈產(chǎn)生的電磁力配合彈簧和機(jī)械杠桿來(lái)控制觸點(diǎn)的通斷的一類(lèi)器件,通常繼電器有密閉的封裝空間,盡量減少外接不良環(huán)境對(duì)觸點(diǎn)的影響,相對(duì)接觸器,它所控制的觸點(diǎn)電流較??;接觸器的觸點(diǎn)電流較大。另有干簧繼電器,其原理和電磁繼電器大同小異,只是觸點(diǎn)電流相對(duì)更小,觸點(diǎn)密封,不受塵埃、潮氣及有害氣體污染,響應(yīng)速度和可靠性也大大提高。

繼電器和接觸器的常見(jiàn)故障是觸點(diǎn)接觸電阻大、觸點(diǎn)燒死、觸點(diǎn)閉合時(shí)開(kāi)路,測(cè)試時(shí)可以通過(guò)給線圈施加額定電壓,檢測(cè)觸點(diǎn)的導(dǎo)通和閉合情況,線圈通電和不通電兩種情況都要檢測(cè)??梢允褂萌f(wàn)用表的歐姆檔測(cè)量觸點(diǎn)導(dǎo)通時(shí)的電阻,如無(wú)異常,基本接近0Ω,如果10Ω以上,則視為故障。如果觸點(diǎn)可見(jiàn),應(yīng)急維修可將觸點(diǎn)的燒蝕氧化部分挫掉,露出金屬光澤,繼電器或接觸器可重新投入使用,為保險(xiǎn)起見(jiàn),建議更換新件為好。

繼電器線圈通電后,能量傳至線圈,吸合銜鐵,而斷電后,如果不加任何措施,在由通電到斷電轉(zhuǎn)換過(guò)程中,線圈的電磁能量勢(shì)必在線圈兩端產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì),會(huì)有很高電壓,可能損壞其它元件,所以要在線圈上反向并聯(lián)一個(gè)二極管,提供線圈電磁能量的釋放回路。在線測(cè)試?yán)^電器的好壞時(shí),可以根據(jù)二極管的方向,給二極管端施加一個(gè)反向的線圈額定電壓來(lái)檢測(cè),而不必取下繼電器檢測(cè)坡莫合金鐵芯。

變頻器和伺服驅(qū)動(dòng)器等大電流的場(chǎng)合,很多電流檢測(cè)需要用到霍爾傳感器,霍爾電流傳感器的工作原理是基于霍爾效應(yīng)。給一塊導(dǎo)電薄片在x方向通以一定電流,在z方向磁場(chǎng)垂直穿過(guò)薄片,那么導(dǎo)電薄片內(nèi)電子在向負(fù)極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到洛倫茲力作用,便向y+方向集聚,使得y+方向一端帶負(fù)電,y-方向一端帶正電,如果將兩端電壓VH引出測(cè)量,其大小與電流I及磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比,如果電流I恒定,那么VH的大小就直接反應(yīng)了磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小,所以只要測(cè)量VH就可以可知B大小。

霍爾電流傳感器的原理,穿心導(dǎo)線產(chǎn)生與電流成正比的圓周方向的磁場(chǎng),該磁場(chǎng)垂直穿過(guò)鐵芯中間的霍爾傳感器,傳感器感應(yīng)的霍爾電壓Vh與導(dǎo)線被測(cè)電流成正比,這樣就可以非接觸式地測(cè)量被測(cè)導(dǎo)線電流了。

實(shí)際的霍爾傳感器,傳感器有3根線,兩根正負(fù)電源線,一根電流引出線,電流引出線M和0V之間接串聯(lián)取樣電阻,流過(guò)取樣電阻的電流方向和大小與穿過(guò)傳感器導(dǎo)線電流的大小和方向成正比,所以取樣坡莫合金鐵芯電阻兩端的電壓大小和正負(fù)就反應(yīng)了導(dǎo)線電流的大小和方向。

霍爾電流傳感器的檢測(cè)方法

電流傳感器損壞比較常見(jiàn),最便捷的測(cè)試方法是通電后測(cè)試輸出端對(duì)0V的電壓,如果穿芯導(dǎo)線沒(méi)有電流,傳感器信號(hào)輸出端電壓應(yīng)該是0V,如果測(cè)得電壓偏移±1V以上,則判斷霍爾電流傳感器坡莫合金鐵芯有問(wèn)題。

某些霍爾傳感器坡莫合金鐵芯是接入單電源的,則對(duì)應(yīng)穿心導(dǎo)線無(wú)電流時(shí),信號(hào)輸出電壓為電源電壓的一半,如接入5V電壓,輸出電壓為2.5V。


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