学生电源的工作原理与检修

发布时间:2015-02-12    编辑:物理学法小组    来源:网络&投稿

学生电源是供中学物理实验时作为低压交直流电源和6V稳压电源使用的实验仪器。在日常使用中由于各种原因产生各种故障,这就需要物理教师或仪器管理人员进行必要的修理。现以目前使用较多的集成电路结构的J1202型学生电源为例,介绍其工作原理和常见故障的检修方法。

一、学生电源(J1202型)的工作原理

学校使用的J1202型学生电源的电路原理图(不同厂家生产的产品其电路原理和结构基本相同)如图1所示。该电路由低压交直流电路、低压交直流输出过载保护电路和直流稳压电路三部分组成。

低压交直流电路由电源变压器B的次级绕组3~10端形成抽头分压,通过开关S2转换连接,获得2~16V每隔2V一挡共8挡的低压交流电压,直接由低压交流接线柱输出。上述各档交流电压经过变压器次级绕组11~12端加以补偿后由桥式整流电路D58整流形成脉动直流电压,由低压直流接线柱输出。调节S2,可获得2~16V每隔2V一挡的直流电压。

低压交直流输出过载保护电路,主要由干簧管J2和继电器J1等组成,由发光二极管ZD2进行过载指示。干簧管J2的绕组和继电器J1的常闭点J1a串联在交直流输出主回路中。12V次级绕组13~14端的交流电经D1~D4桥式整流后为继电器J1和发光二极管ZD2提供工作电压。当交直流输出电流小于2A时,J1a闭合,主回路导通,保证正常输出,J1b与J2a都断开,过载指示发光二极管不发光。当交直流输出电流超过额定值2A时,流过干簧管绕组J2的电流使干簧管内触点J2a闭合,过载指示发光二极管ZD2两端有电压而发光,继电器J1有电流通过,从而引起常闭触点J1a断开,常开触点J1b闭合,主回路被切断,即保护电路动作。J1b的闭合使继电器自锁,保持ZD2发光指示过载,而不会因主回路断电时触点J2。断开而导致J1和ZD2没有电流通过。过载或短路故障排除后,必须切断主机电源再重新开机才能使继电器J1脱离自锁状态,恢复为正常供电状态。

直流稳压电路由变压器次级绕组13~14端输出的12V交流电压经桥式整流电路D1~D4整流和电容器C2滤波后得到平均值为15V左右的直流电压,输入三端固定集成稳压器IC1(M7806),从其输出端输出稳定的6V直流电压。M7806内部有自动限流功能,不需另设输出过载保护电路。

下面谈谈常见故障的检修方法:

二、学生电源的常见故障检修

(一)低压交直流电路的常见故障检修

1.接通电源开关后交直流均无输出

(1)电源指示发光二极管ZD1不亮且直流稳压也无输出。先检查电源插头与插座是否接触可靠,电源引线是否断路,电源开关是否烧蚀而接不通电路,保险管是否损坏。若以上检查均正常,则是电源变压器损坏。用多用表欧姆挡测变压器初级绕组的直流电阻,一般应为50Ω左右,否则,更换电源变压器。变压器次级由于导线较粗很少有断路现象。若在上述检查中发现保险管中的保险丝熔断,说明存在着短路现象,故障可能是电源变压器绕组匝间短路、整流二极管击穿、滤波电容漏电或击穿、三端稳压集成电路击穿等。可采用分割法及先易后难,先几率大后几率小的原则逐步确定故障范围。先断开变压器次级13~14端到D1~D4的引线,装上同规格的保险管通电试验,如果保险管无损坏且低压交直流输出正常,则是D1~D4、C2~IC1有损坏而短路,用多用表即可判定IC1(M7806)的好坏可用一个新品与其对比测量即可判定。如果通电后仍烧保险管,再把变压器次级绕组12端到桥式整流电路D5~D8的引线断开重复试验,若还烧保险管则是变压器匝间短路,更换变压器。若不烧保险管则是整流二极管D5~D8有击穿现象,同时过载保护电路可能失效或动作迟钝。

(2)若电源指示发光二极管ZD1亮且稳压输出正常,则是开关S2上交直流输出主回路的引线脱焊或继电器J1的常闭触点J1a断路。干簧管的绕组断路也会引起该故障,但干簧管绕组的导线较粗,很少会断路。

2.低压交流输出正常而无直流输出或直流输出电压很低

这种故障只能是桥式整流电路中D5~D8有断路的,若有一个二极管断路,全波整流变为半波整流,使输出电流变低,若有两个以上断路则无直流输出。

3.某一个挡位无交直流输出,其他输出正常

这种故障是开关S某一挡位上的引线脱焊,补焊即可。

(二)稳压电路的故障检修

1.直流稳压无输出

用多用表直流电压挡测M7806输入端对地电压,应有15V左右的电压,如果测得的电压正常而输出端无电压则是M7806损坏。如果测得的电压为零或很低,则是整流滤波元件D1~D4及C2损坏,或是变压器次级绕组13~14端断路,用多用表按常规测量即可判定。

2.稳压性能差

该故障原因之一是电容器C2容量变小或漏电、失效,可代换试验。另一原因是M7806损坏,应予以更换。

(三)低压交直流过载保护电路故障检修

1.输出过载时继电器J1不动作

接通主机电源测J1有无工作电压,若无工作电压则是整流二极管D1~D4或变压器次级绕组13~14端有断路现象,这时稳压输出也不会正常。若继电器J1有正常的工作电压,可用导线将干簧管J2的常开触点J2a(即干簧管的两端)短接一下。此时,若继电器吸合,过载指示二极管发光,则是干簧管J2损坏。若继电器仍不吸合,则是继电器J1损坏,应予以更换。

2.过载保护电路误动作

输出电路负载不过载时,保护电路就动作,故障原因可能是干簧管J2击穿短路,即常开触点J2。变为常闭状态。可焊开干簧管的一端,若继电器J1释放,则应更换干簧管,若仍不释放则是继电器J1的常开点J1b烧蚀短路,应更换继电器。

3.交直流保护电路的动作电流不合乎要求

这种故障是由于干簧管与其绕组间的相对位置发生变化引起的,可重新调整绕组在干簧管上的位置一般来说,绕组往中心位置移动,动作电流变小,往两侧移动,动作电流变大。

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