計算機控制電壓擊穿試驗儀工作原理

一、計算機控制電壓擊穿試驗儀工作原理

市電→隔離調壓器→升壓變壓器（50 kV/1 kVA）→保護電阻→高壓電極

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試樣擊穿/閃絡→電流采樣電阻→信號調理→A/D→MCU/工控機

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比較器動作→固態繼電器切斷調壓器→高壓回零→放電棒接通→聲光報警

關鍵點  

1. 升壓速率由 MCU 控制步進電機帶動調壓器滑臂，實現 0.1–5 kV/s 線性可調。  

2. 擊穿判別：電流瞬時值≥設定門限（通常 5–20 mA 可設）或電壓跌落率≥20 %/20 ms。  

3. 放電回路：高壓繼電器+水電阻/功率電阻（5 kΩ/100 W）+放電棒，保證 5 s 內殘余電壓<50 V。  

4. 所有操作按鈕均為 24 V 邏輯，與高壓側光電隔離，保證計算機/人身安全。

二、面板 12 個按鍵/指示的常見故障與快速排除

1. 電壓顯示  

故障現象：上電無顯示或示值跳變  

原因：①表頭 24 V 電源保險絲斷；②高壓分壓器 100 MΩ 電阻鏈受潮斷路；③信號線屏蔽層斷，空間干擾。  

解決：換 0.5 A 玻璃管保險；用 2500 V 兆歐表測分壓器對地≥500 MΩ，否則烘干+硅油重灌；檢查 BNC 屏蔽網并重新壓接。

2. 開關鎖  

故障現象：鑰匙旋到“開"仍無法啟動高壓  

原因：①鎖內微動開關觸點氧化；②鑰匙磨損未壓到位。  

解決：噴 WD-40 后反復旋轉 10 次；仍無效則更換鎖芯（型號：D4F-102）。

3. 電流顯示  

故障現象：無試樣仍顯示 0.05 mA 且調零無效  

原因：①采樣電阻 50 Ω/5 W 溫漂；②運放零漂>2 mV。  

解決：短接高壓電極，軟件執行“零漂校準"；硬件上更換 0.1 % 精密電阻并重新標定。

4. 放電報警  

故障現象：擊穿后不報警  

原因：①蜂鳴器 24 V 線脫落；②MCU 輸出口光耦擊穿。  

解決：測蜂鳴器兩端應有 24 V，若無則查線；有電壓仍不響→換蜂鳴器；若 MCU 口無輸出→更換光耦 PC817。

5. 手動放電  

故障現象：按下后電壓表不下降  

原因：①放電繼電器觸點燒蝕；②放電電阻開路。  

解決：斷電后測繼電器觸點電阻>1 Ω 即更換（JQX-38F 30 A）；測放電電阻 5 kΩ±5 %，開路則換同規格線繞電阻。

6. 風機開關  

故障現象：風機不轉，無 220 V 輸出  

原因：①船型開關內部彈片疲勞；②風機電容 1.5 µF 失效。  

解決：短接開關看風機是否轉，能轉則換開關；仍不轉→換電容并測繞組電阻（主繞組≈180 Ω，副≈220 Ω）。

7. 控制區域（觸摸屏）  

故障現象：點擊無反應或花屏  

原因：①24 V 電源紋波>200 mV；②觸摸屏 USB 線松。  

解決：示波器測 24 V 加 470 µF/50 V 電解濾波；重插 USB 方口，仍無效→更換 7 寸工業觸控屏（eGalax 驅動）。

8. 照明開關  

故障現象：LED 燈條頻閃  

原因：①開關電源 12 V 輸出缺濾波；②燈條接地與高壓地共地引入脈沖。  

解決：在 12 V 輸出并 220 µF/25 V+0.1 µF 陶瓷；照明地單獨拉線到機殼“干凈地"樁。

9. 門位指示  

故障現象：門已關仍顯紅色  

原因：①歐姆龍 D4C-1202 行程開關滾輪磨損；②門密封條老化壓縮量不足。  

解決：調整開關支架使滾輪被壓下 1.5 mm；更換 10 mm 厚硅橡膠密封條。

10. 零點指示  

故障現象：高壓已回零，燈仍不亮  

原因：①分壓器低壓臂 10 kΩ 電阻虛焊；②比較器 LM393 壞。  

解決：測分壓器輸出應<40 mV（對應 0.2 kV），若無則補焊；有電壓仍不翻轉→換 LM393 并在同相端加 20 mV 遲滯。

11. 高壓啟動  

故障現象：按下后立刻彈回報“門未關"  

原因：①PLC 輸入口 X2 內部 24 V 光耦短路，導致常閉信號丟失；②門鉤螺絲松，行程開關瞬間斷開。  

解決：監控 PLC 指示燈 X2 應常亮，若閃則緊固門鉤；PLC 口壞則改線到空余 X6 并在梯形圖內替換地址。

12. 高壓停止（急停）  

故障現象：拍下后無法復位，高壓始終禁止  

原因：①蘑菇頭自帶自鎖未旋拔；②急停回路中的安全繼電器 PNOZ 需手動復位。  

解決：順時針旋拔蘑菇頭；按 PNOZ 上藍色“Reset"鍵，若仍不吸合→查急停串聯回路是否斷線（門聯鎖、過流、零壓）。

三、維護速查表（建議每 3 個月執行一次）

1. 用 2500 V 兆歐表測高壓變壓器、分壓器、保護電阻對地絕緣≥500 MΩ。  

2. 手動放電 10 次，測殘余電壓<50 V，時間<3 s。  

3. 校準電壓、電流：用 0.1 級 50 kV 分壓器及 0.05 級毫安表對比，誤差>±1 % 即調軟件系數。  

4. 檢查所有 24 V 邏輯保險絲、急停回路、門聯鎖功能。  

5. 清潔升壓變壓器瓷瓶及艙內油污，防止爬電。