线圈匝间短路测试仪设计

一、引言 

    在当前的工业生产及设备维护过程中，人们经常会进行线圈匝间短路故障的测试。但是一直以来，所用的测试方法都不理想，这就给生产、维护带来了很多的不便，特别是在电视机的生产、使用和维修的过程中，这种弊端显得尤为突出，主要是由于电视机的行输出变压器工作在高电压、大电流的恶劣环境中，容易出现匝间短路故障，一旦短路，势必会导致电流过大，造成元件损坏，而且，线圈匝间有短路的故障也不易被发现。

    鉴于以上情况，我们研制了一种简单、实用的线圈匝间短路测试仪。这种测试仪具有以下特点：

1、测量精度高 

通过实验证实：对于带铁芯30匝以上的线圈，只要其中任意两匝间有短路情况，本测试仪即可测出此故障。 

2、可以进行声、光同时报警。 

3、简单、实用、生产成本低。 

二、工作原理 

    本设计是通过感知振荡器来检测线圈是否有匝间短路情况的。如图1所示，当被测线圈无匝间短路时，感知振荡器起振，有正弦波输出，再通过耦合电路将该正弦信号耦合输出给正常指示电路，如果线圈中有两匝或两匝以上之间发生短路时，该短路线圈将构成闭合回路，并在磁路中产生高阻尼，使振荡器停振，报警电路立即进行声、光报警。  

 

三、功能电路 

1、荡器 

    如图2，此电路是利用感知振荡器的起振和停振来检测被测线圈的好坏。当未接线圈时，该振荡器是由运放A及RW1、RW2、C3、C2、R3、R4组成文氏桥振荡电路，通过调节同轴电位器RW1=RW2=R，使当前的振荡频率F=1/2πRC，约为5.5kHz；当接入待测线圈且无故障时（同时电容C1介入），此电路变成LC振荡器与文氏桥振荡器的融合电路，其中以LC振荡电路为主，当前的振荡频率则由被测线圈的电感量和电容C2决定，因电容C1取值较大,L电感量较小,其振荡频率经推导结果为  （OUT点输出正弦信号）。当被测线圈内部匝间有短路时，由振荡电路及磁路理论可知：线圈电感量将速降， Q值降低，线圈工作在低阻抗、高阻尼状态，迫使感知振荡电路停振（OUT点无正弦波输出）。电路中的运放C构成了电压跟随器，以提高振荡器的负载能力。运放B及R3、R4、R5、RW3、C4、D1组成比例放大及整流滤波电路，使结型场效应管Q工作在可变电阻区，从而实现对振荡器输出的正弦波稳幅。

 

2、耦合指示电路 

   如图3，电容C5与后续放大电路的输入电阻构成阻容耦合电路，该阻容耦合电路的特点是各级静态工作点互相独立，前后电路互不影响。在此电路中，如果被测线圈没有故障，IN1（接图2的OUT点）有正弦信号输入，电容C5将此信号耦合给后面的整流放大电路，使三极管Q1、Q2导通，驱动绿色发光二极管L1发光，进行线圈正常的指示；若被测线圈匝间有短路情况，振荡器停振，IN1无信号输入，Q1、Q2截止，从而使L1熄灭。 

3、报警电路 

如图4，芯片555及R14、R15、RW4、C8构成方波发生器。当被测线圈不存在匝间短路时， IN2（接图2的OUT点）有正弦信号输入，该信号经过D4，C7的整流滤波后，使Q3饱和导通，Q4截止，从而+12V电源不能为555供电，555不工作，即无报警信号输出；若被测线圈有匝间短路时，IN2无正弦信号输入，使 Q3截止，Q4导通，从而+12V电源通过Q4为555供电，555工作，由555的3管脚输出连续的方波信号，驱动红色发光二极管L2发光，进行光报警，同时驱动扬声器，进行声音报警。 

四、结束语 

    本测试仪的工作原理是从长时间的工作中总结出来的，并通过大量的实验验证过它的可行性，适用于各种铁芯线圈，只要线圈中有匝间短路，本测试仪就能检测出此故障。该电路简单、生产成本低。如果此测试仪被大量使用，将会给工业生产、设备维修带来极大的方便。 


参考文献： 
[1].蔡元宇，电路及磁路[M].高等教育出版社，1992 
[2]. 康华光，电子技术基础[M].高等教育出版社，1988