Diagnostyka to proces, który tak często prowadzi nas z powrotem do najprostszych problemów. Gdy wiele elementów systemu nagle przestaje działać — niezależnie od tego, czy są to czujniki, czy cała szafa sterownicza PLC — może to wskazywać na uszkodzony zasilacz.

Testowanie zasilaczy jest zwykle dość szybkim procesem, ale bez odpowiednich informacji niektóre wyniki mogą być mylące. Różne typy zasilaczy oferują również różne możliwości naprawy. W wielu przypadkach, gdy zostanie zidentyfikowany uszkodzony zasilacz, znacznie bardziej efektywna jest po prostu jego wymiana.

 

Krok pierwszy: testowanie woltomierzem

Pierwszym krokiem jest sprawdzenie zacisków zasilacza woltomierzem, ale czy bardziej logiczne jest najpierw sprawdzić zaciski wejściowe, czy wyjściowe? Odpowiedź może zależeć od objawów. 

Jeśli obserwujemy, że każde urządzenie zasilane z danego zasilacza jest wyłączone, zasilacz staje się głównym podejrzanym. Mamy tu jeden kluczowy objaw, który może pomóc w zdiagnozowaniu problemu. Większość zasilaczy ma diodę LED „DC OK” lub „Power”, która świeci, gdy zasilacz działa prawidłowo. Jeśli dioda LED świeci, możemy przejść do drugiego kroku, czyli testowania pod obciążeniem.

Jeśli dioda LED nie świeci, zasilacz nie działa i rozsądnie będzie najpierw sprawdzić zaciski wejściowe. Jeśli na wejściu prawidłowo pojawia się zasilanie, możemy wykluczyć problemy występujące wcześniej w obwodzie. Większość zasilaczy jest zasilana napięciem AC, jedno- lub trójfazowym, dlatego miernik należy ustawić w trybie pomiaru napięcia AC. Jeśli nie zostanie wykryte napięcie, należy sprawdzić bezpieczniki, wyłączniki nadprądowe lub odłączniki obwodów od strony zasilania.

 

Rysunek 1. Większość przemysłowych zasilaczy wykorzystuje jedno- lub trójfazowe zasilanie wejściowe, oznaczone zaciskami L/N lub L1/L2/L3.

 

Jeśli zmierzone napięcie wejściowe mieści się w dopuszczalnym zakresie znamionowym, wyjście staje się głównym czynnikiem decydującym o tym, czy urządzenia otrzymają prawidłowe zasilanie. Pomiar na zaciskach wyjściowych powinien dać wartość bardzo zbliżoną do znamionowego napięcia wyjściowego. Do tego testu należy użyć trybu pomiaru napięcia DC.

 

Regulacja napięcia

Przemysłowe zasilacze można czasami regulować w niewielkim zakresie w celu precyzyjnego dostrojenia napięcia wyjściowego, ale służy to kompensowaniu wpływu obciążenia, a nie awariom pojawiającym się z czasem. Regulację należy zaplanować na samym początku instalacji, po włączeniu systemu i uruchomieniu wszystkich urządzeń. Nie należy używać jej do zwiększania napięcia, jeśli po wielu latach pracy pewnego dnia nagle spadnie.

 

Rysunek 2. Zaciski regulacji napięcia znajdują się w większości zasilaczy.

 

Testowanie za pomocą płytki rozdzielczej

Niemal wszystkie szafy sterownicze wykorzystują listwy zaciskowe do rozprowadzania zasilania i sygnałów sterujących. Do zacisków + i - zasilacza zwykle podłączone są przewody doprowadzające napięcie do tych punktów rozdziału. Jeśli dostęp do zasilacza jest utrudniony, należy zlokalizować te listwy zaciskowe i wykonać pomiar napięcia wyjściowego w tym miejscu.

Czasami wyjście jest po prostu zbyt małe, aby można było je łatwo testować, jak w przypadku przewodu USB ładowarki do telefonu. Innym razem dostęp do zacisków jest bardzo utrudniony, ponieważ są ukryte za wiązkami przewodów. Jeśli wykonanie pomiaru jest bardzo ważne, można kupić płytki rozdzielcze. Zamieniają one mały lub niedostępny przewód na większą płytkę z łatwo dostępnymi zaciskami. Zawsze staram się mieć w warsztacie kilka takich płytek.

 

Rysunek 3. Płytki rozdzielcze umożliwiają testowanie, gdy zaciski zasilacza nie są łatwo dostępne.

 

Krok drugi: testowanie pod obciążeniem

Jeśli stwierdzimy, że napięcie wejściowe zasilacza jest prawidłowe, ale wyjście jest wyłączone, nie musi to oznaczać awarii zasilacza. W poprzednim kroku pomiar wykonywano bez uwzględnienia tego, czy obciążenie było aktywne. Czy podczas testu obciążenie powinno być podłączone, czy nie? Prawidłowa odpowiedź brzmi: należy wykonać oba pomiary.

 

Test napięcia wyjściowego bez obciążenia

Najpierw należy sprawdzić zaciski wyjściowe przy odłączonym obciążeniu (napięcie bez obciążenia). Jeśli napięcie wyjściowe jest prawidłowe, oznacza to, że problem prawdopodobnie znajduje się za zasilaczem, w obwodzie przeciążonym, być może na skutek zwarcia. Jeśli napięcie bez obciążenia nagle stało się zbyt niskie lub całkowicie zanikło, zasilacz jest prawdopodobnie uszkodzonym elementem. 

Przed wykonaniem tego kroku należy ponownie sprawdzić napięcie wejściowe. Jeśli nie ma napięcia wejściowego, nie powinno być również napięcia wyjściowego — zasilacz nie jest przyczyną problemu.

 

Test pod obciążeniem

Po potwierdzeniu, że napięcie wyjściowe bez obciążenia jest prawidłowe, należy wykonać test pod obciążeniem. Jest to test w warunkach rzeczywistych, ponieważ napięcie bez obciążenia nie jest tym, co faktycznie chcemy ustalić. Musimy sprawdzić, czy zasilacz nadal działa prawidłowo po podłączeniu urządzeń.

Należy ponownie podłączyć przewody obciążenia i sprawdzić, co się stanie. Możliwe są dwa scenariusze:

Napięcie wyjściowe powinno nieznacznie spaść. Jest to normalne. Gdy przez obciążenie płynie prąd, napięcie źródłowe zawsze spada. Spadek nie powinien jednak być znaczny, choć trudno określić, jak duży powinien być. Można jedynie powiedzieć: „Jeśli spadek jest zbyt duży, zasilacz ulega awarii i nie jest w stanie utrzymać wymaganego poziomu”. Należy zmniejszyć obciążenie lub wymienić zasilacz.

Napięcie wyjściowe może spaść do zera. Często obserwuje się to w zasilaczach wyposażonych w funkcję ochrony przed przeciążeniem, którą ma wiele zasilaczy przemysłowych. Gdy używanych jest zbyt wiele urządzeń obciążających, mogą one pobierać nieco zbyt dużo mocy. Nieprawidłowo podłączone lub uszkodzone przewody obciążenia mogą powodować zwarcia i pobierać ZNACZNIE zbyt dużo mocy. W obu przypadkach prąd obciążenia przekracza maksymalną wartość znamionową, a napięcie wyjściowe spada do zera. Po usunięciu obciążenia napięcie zostaje przywrócone. Należy znaleźć źródło przeciążenia i je usunąć.

 

Krok trzeci: testowanie elementów

Zasilacze liniowe i impulsowe dostarczają napięcia wyjściowego, ale sposób ich działania jest zupełnie inny.

Po podłączeniu zasilacza impulsowego wiele znajdujących się w nim elementów jest połączonych z napięciem sieciowym — także te po stronie wyjściowej transformatora. Nie zaleca się testowania ani naprawiania wnętrza zasilacza impulsowego bez odpowiednich narzędzi i przeszkolenia.

Zasilacze liniowe dostarczają większej mocy i są często używane w urządzeniach wykonujących ruch. Zwykle są droższe, co oznacza, że ich naprawa może być bardziej opłacalna. Mimo to czas poświęcony na testowanie i naprawę może kosztować więcej niż zakup całkowicie nowego zasilacza. Konstrukcja zasilacza liniowego jest jednak dość prosta, więc jego testowanie nie jest szczególnie trudne.

Najpierw transformator (zwykle duży) będzie miał uzwojenie pierwotne, na którym występuje napięcie AC zasilacza. Napięcie uzwojenia wtórnego powinno być podane w karcie katalogowej lub na etykiecie elementu; można je również zmierzyć jako napięcie AC. W obwodzie zwykle znajduje się bezpiecznik, który może być również wbudowany w transformator. To on może być uszkodzonym elementem.

Następnie mostek prostowniczy składa się z dwóch diod, które w dowolnym momencie są połączone ze sobą szeregowo. Wszystkie kolejne elementy, takie jak wygładzający kondensator, będą teraz wykazywać napięcie DC. Podczas testowania kondensatorów należy zachować ostrożność; często mogą one przechowywać niebezpieczny ładunek, jednak wysoka impedancja woltomierza umożliwia bezpieczny pomiar w przypadku tych zasilaczy o stosunkowo niskim napięciu. Odcinek między prostownikiem a regulatorem można prawidłowo zmierzyć właściwie tylko za pomocą oscyloskopu.

 

Rysunek 4. Ten zasilacz liniowy ma bezpiecznik (1) połączony szeregowo z transformatorem (2), który ma zaciski uzwojenia pierwotnego i wtórnego, mostek prostowniczy (3) oraz kondensator (4). Tego typu zasilacz byłby dość drogi, a łatwość wymiany elementów mogłaby przemawiać za jego naprawą.

 

Regulator napięcia jest ostatnim elementem przed zaciskami obciążenia. Wyjście regulatora powinno zapewniać gładkie, stałe napięcie DC; można je ponownie sprawdzić woltomierzem ustawionym na pomiar napięcia DC. Czasami jest to regulowany zasilacz liniowy, taki jak popularny laboratoryjny zasilacz dwu- lub trzywyjściowy. Regulatory te również można testować, ale konieczny jest sposób obliczenia prawidłowego napięcia wyjściowego — w przeciwnym razie pomiar będzie bezwartościowy.

 

Podsumowanie

Systematyczny, wieloetapowy proces pozwala zlokalizować awarie zasilacza. Najpierw należy sprawdzić napięcie wejściowe. Następnie trzeba zweryfikować zarówno napięcie wyjściowe bez obciążenia, jak i napięcie wyjściowe przy podłączonym obciążeniu — wtedy źródło problemu powinno dać się prześledzić. Na koniec usterkę można usunąć lub, w razie potrzeby, wymienić zasilacz. Testowanie zasilaczy zwykle nie obejmuje sprawdzania elementów wewnętrznych, ale w przypadku dobrego zasilacza liniowego może okazać się przydatne. W przypadku zasilaczy impulsowych testowanie na poziomie elementów jest niemal nigdy niewykonywane.

 

Wszystkie obrazy udostępniono dzięki uprzejmości autora. Oryginalny artykuł opublikowano we wrześniu 2020 roku.