عیبیابی ورودی و خروجی منبع تغذیه
A dead control cabinet does not automatically mean a failed power supply. This field guide uses input, no-load, loaded, ripple, wiring, and protection checks...
عیبیابی فرایندی است که اغلب ما را به سادهترین مشکلات بازمیگرداند. وقتی بسیاری از بخشهای یک سیستم ناگهان از کار میافتند، چه حسگرها باشند و چه یک تابلو PLC کامل، ممکن است نشاندهنده خرابی منبع تغذیه باشد.
آزمایش منابع تغذیه معمولاً فرایندی نسبتاً سریع است، اما بدون اطلاعات درست، برخی نتایج میتوانند گمراهکننده باشند. انواع مختلف منابع تغذیه نیز قابلیتهای متفاوتی برای تعمیر دارند. در بسیاری از موارد، پس از شناسایی منبع تغذیه معیوب، تعویض آن بسیار کارآمدتر است.
مرحله اول: آزمایش با ولتمتر
اولین مرحله، آزمایش ترمینالهای منبع تغذیه با ولتمتر است؛ اما منطقیتر است ابتدا ترمینالهای ورودی را آزمایش کنیم یا خروجی را؟ پاسخ ممکن است به علائم خرابی بستگی داشته باشد.
اگر مشاهده کنیم که تکتک دستگاههایی که از منبع تغذیه برق میگیرند «خاموش» هستند، منبع تغذیه مظنون اصلی است. در اینجا یک علامت مهم داریم که میتواند به تشخیص مشکل کمک کند. بیشتر منابع تغذیه یک LED با عنوان «DC OK» یا «Power» دارند که در صورت عملکرد صحیح منبع تغذیه روشن میشود. اگر LED روشن باشد، میتوانیم به مرحله دوم، یعنی آزمایش در شرایط بار، برویم.
اگر LED خاموش باشد، منبع تغذیه کار نمیکند و منطقی است ابتدا ترمینالهای ورودی را بررسی کنیم. اگر ورودی بهدرستی برق دریافت کند، میتوانیم مشکلات بخشهای بالادست را کنار بگذاریم. بیشتر منابع تغذیه با ولتاژ AC، بهصورت تکفاز یا سهفاز، تغذیه میشوند؛ بنابراین مولتیمتر باید روی حالت ولتاژ AC تنظیم شود. اگر هیچ ولتاژی شناسایی نشد، فیوزهای بالادست، قطعکنندههای مدار یا کلیدهای قطع انشعاب را بررسی کنید.
شکل ۱. بیشتر منابع تغذیه صنعتی از برق ورودی تکفاز یا سهفاز استفاده میکنند که با برچسبهای ترمینال L/N یا L1/L2/L3 مشخص میشوند.
اگر ولتاژ ورودی در محدوده نامی قابلقبول اندازهگیری شود، خروجی اکنون عامل اصلی تعیینکننده دریافت برق مناسب توسط دستگاههاست. آزمایش ترمینالهای خروجی باید مقداری بسیار نزدیک به ولتاژ خروجی نامی نشان دهد. برای این آزمایش از حالت ولتاژ DC مولتیمتر استفاده کنید.
تنظیم ولتاژ
منابع تغذیه صنعتی گاهی برای تنظیم دقیق خروجی، در محدوده کوچکی قابل تنظیم هستند؛ اما این قابلیت برای جبران اثرات بار طراحی شده است، نه جبران خرابیهایی که بهمرور زمان ایجاد میشوند. باید تنظیم آن را در همان ابتدای نصب، زمانی که سیستم روشن شده و همه دستگاهها در حال کار هستند، انجام دهید. از این قابلیت نباید برای افزایش ولتاژ استفاده کرد، اگر ولتاژ پس از سالها کارکرد ناگهان یک روز کاهش پیدا کند.
شکل ۲. ترمینالهای تنظیم ولتاژ در بیشتر منابع تغذیه وجود دارند.
آزمایش با برد دسترسی
تقریباً همه تابلوهای کنترل برای توزیع برق و سیگنالهای کنترلی از ترمینالبلوک استفاده میکنند. ترمینالهای + و - منبع تغذیه معمولاً سیمهایی دارند که ولتاژ را به این نقاط توزیع منتقل میکنند. اگر دسترسی به منبع تغذیه دشوار است، این ترمینالبلوکها را پیدا کنید و آزمایش ولتاژ خروجی را در آنجا انجام دهید.
گاهی خروجی برای آزمایشکردن بیش از حد کوچک است؛ مانند کابل USB شارژر تلفن. گاهی نیز دسترسی به ترمینالها بسیار دشوار است و پشت مسیرهای کابل پنهان شدهاند. اگر آزمایش اهمیت زیادی دارد، میتوان بردهای دسترسی خریداری کرد. این بردها کابل کوچک یا غیرقابلدسترسی را به یک برد بزرگتر با ترمینالهایی تبدیل میکنند که بهراحتی میتوان به آنها دسترسی داشت. من همیشه سعی میکنم چند برد از این نوع را در کارگاه خود نگه دارم.
شکل ۳. بردهای دسترسی امکان آزمایش را زمانی فراهم میکنند که دسترسی به ترمینالهای منبع تغذیه آسان نیست.
مرحله دوم: آزمایش تحت بار
اگر متوجه شویم ورودی منبع تغذیه درست است، اما خروجی خاموش است، لزوماً به این معنا نیست که منبع تغذیه خراب شده است. در مرحله قبل، اندازهگیری بدون درنظرگرفتن فعال یا غیرفعالبودن بار انجام شد. آیا هنگام انجام آزمایش باید بار متصل باشد یا نه؟ پاسخ درست هر دو حالت است.
آزمایش خروجی بدون بار
ابتدا ترمینالهای خروجی را زمانی آزمایش کنید که بار قطع است (ولتاژ مدار باز). اگر ولتاژ خروجی درست باشد، احتمالاً مشکل در بخش پاییندست و مربوط به اضافهبار، مانند اتصال کوتاه، است. اگر ولتاژ مدار باز ناگهان بیش از حد کاهش یافته یا کاملاً قطع شده باشد، احتمالاً منبع تغذیه قطعه معیوب است.
پیش از این مرحله نیز حتماً ولتاژ ورودی را آزمایش کنید. اگر ورودی وجود نداشته باشد، طبیعتاً خروجی نیز نباید وجود داشته باشد؛ بنابراین منبع تغذیه مقصر نیست.
آزمایش تحت بار
پس از تأیید صحت خروجی در حالت بدون بار، باید آزمایش تحت بار انجام شود. این آزمایش، آزمایشی در شرایط واقعی است، زیرا ولتاژ مدار باز چیزی نیست که واقعاً قصد تعیین آن را داشته باشیم. آنچه باید بدانیم این است که آیا منبع تغذیه هنگام اتصال دستگاهها هنوز میتواند به کار خود ادامه دهد یا نه.
سیمکشی بار را دوباره وصل کنید و ببینید چه اتفاقی میافتد. یکی از دو حالت زیر رخ خواهد داد:
ولتاژ خروجی باید کمی کاهش پیدا کند. این حالت طبیعی است. هنگامی که جریان از بار عبور میکند، ولتاژ منبع همیشه کاهش مییابد. بااینحال، این کاهش نباید قابلتوجه باشد، اما تعیین مقدار دقیق آن دشوار است. تنها میتوان گفت: «اگر کاهش بیش از حد باشد، منبع تغذیه در حال خرابشدن است و نمیتواند بار را تأمین کند.» بار را کاهش دهید یا منبع تغذیه را تعویض کنید.
ولتاژ خروجی ممکن است به صفر کاهش پیدا کند. این حالت اغلب در منابع تغذیه دارای قابلیت حفاظت در برابر اضافهبار دیده میشود؛ قابلیتی که در بسیاری از منابع تغذیه صنعتی وجود دارد. وقتی تعداد دستگاههای بار بیش از حد باشد، ممکن است کمی توان بیشتر از ظرفیت منبع درخواست کنند. سیمکشی نادرست یا معیوب بار میتواند باعث ایجاد اتصال کوتاه شود و توان بسیار زیادی درخواست کند. در هر دو حالت، جریان بار از حداکثر نامی بیشتر است و ولتاژ خروجی به صفر کاهش مییابد. بهمحض حذف بار، ولتاژ بازیابی میشود. منبع اضافهبار را پیدا کرده و آن را برطرف کنید.
مرحله سوم: آزمایش قطعات
منابع تغذیه خطی و سوئیچینگ هر دو ولتاژ خروجی فراهم میکنند، اما روش کار آنها کاملاً متفاوت است.
هنگامی که یک منبع تغذیه سوئیچینگ به برق وصل است، بسیاری از قطعات داخلی آن، حتی قطعات سمت خروجی ترانسفورماتور، به ولتاژ برق اصلی متصل هستند. آزمایش یا تعمیر داخل منبع تغذیه سوئیچینگ، مگر در صورت برخورداری از ابزار و آموزش مناسب، توصیه نمیشود.
منابع تغذیه خطی توان بیشتری فراهم میکنند و اغلب برای تجهیزات حرکتی استفاده میشوند. این منابع معمولاً گرانتر هستند و همین موضوع میتواند تعمیر آنها را از نظر هزینه مقرونبهصرفهتر کند. بااینحال، چند ساعت آزمایش و تعمیر ممکن است از خرید یک منبع تغذیه کاملاً جدید پرهزینهتر باشد. اما ساختار منبع تغذیه خطی نسبتاً ساده است، بنابراین آزمایش آن چندان دشوار نیست.
ابتدا، یک ترانسفورماتور (معمولاً بزرگ) دارای سمت سیمپیچ اولیه ورودی است که ولتاژ AC منبع تغذیه در دو سر آن قرار میگیرد. ولتاژ سیمپیچ ثانویه باید در جایی از برگه مشخصات یا برچسب قطعه درج شده باشد و میتوان آن را بهصورت ولتاژ AC نیز اندازهگیری کرد. معمولاً یک فیوز بهصورت سری قرار دارد یا حتی داخل ترانسفورماتور تعبیه شده است. این فیوز ممکن است قطعه معیوب باشد.
سپس، یک یکسوساز پل از دو دیود تشکیل میشود که همواره بهصورت سری با یکدیگر قرار دارند. تمام قطعات بعدی، مانند خازن هموارکننده، اکنون ولتاژ DC نشان میدهند. هنگام آزمایش خازنها احتیاط کنید؛ آنها اغلب میتوانند بار خطرناکی را در خود ذخیره کنند، اما امپدانس بالای ولتمتر امکان آزمایشی ایمن را برای این منابع تغذیه با ولتاژ نسبتاً پایین فراهم میکند. بخش بین یکسوساز و رگولاتور را تنها با اسیلوسکوپ میتوان بهدرستی اندازهگیری کرد.
شکل ۴. این منبع تغذیه خطی دارای یک فیوز (۱) است که بهصورت سری با ترانسفورماتور (۲) قرار گرفته است؛ ترانسفورماتور دارای ترمینالهای اولیه و ثانویه است. همچنین یک یکسوساز پل (۳) و یک خازن (۴) در آن وجود دارد. این نوع منبع تغذیه نسبتاً گران است و سهولت تعویض قطعات ممکن است تعمیر آن را مقرونبهصرفه کند.
یک رگولاتور ولتاژ آخرین قطعه پیش از ترمینالهای بار است. خروجی رگولاتور باید یک خروجی DC صاف و ثابت باشد و بار دیگر میتوان آن را با ولتمتر DC آزمایش کرد. گاهی خروجی یک منبع تغذیه خطی قابل تنظیم است؛ مانند منابع تغذیه رومیزی رایج با دو یا سه خروجی. این رگولاتورها را نیز میتوان آزمایش کرد، اما باید روشی برای محاسبه ولتاژ خروجی صحیح وجود داشته باشد، وگرنه اندازهگیری بیمعنا خواهد بود.
جمعبندی
یک فرایند منظم و چندمرحلهای میتواند خرابیهای منبع تغذیه را جدا و مشخص کند. ابتدا ولتاژ ورودی را آزمایش کنید. سپس خروجی مدار باز و خروجی را در حالت اتصال بار بررسی کنید تا بتوان منبع مشکل را ردیابی کرد. در نهایت، میتوان خرابی را برطرف کرد یا در صورت نیاز منبع تغذیه را تعویض کرد. آزمایش منابع تغذیه معمولاً شامل آزمایش قطعات داخلی نمیشود، اما در یک منبع تغذیه خطی سالم، این کار ممکن است مفید باشد. در منابع تغذیه سوئیچینگ، آزمایش در سطح قطعات تقریباً هرگز انجام نمیشود.
تمام تصاویر با اجازه نویسنده استفاده شدهاند. مقاله اصلی در سپتامبر ۲۰۲۰ منتشر شده است.
