ВАРІАНТ ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОГО КОНДЕНСАТОРА МЕТОДОМ БЕЗКОНТАКТНОЇ ДІАГНОСТИКИ

Анотація

Під час повномасштабної війни в Україні сили оборони почали отримувати засоби радіоелектронного озброєння від країн-партнерів. Зразки озброєння, які надаються, здебільшого не нові та мають певний ресурс напрацювання та (або) терміни зберігання. Внаслідок цього загострилось питання діагностування технічного стану таких зразків. У статті наведено варіант визначення технічних характеристик одного з низьконадійних радіоелектронних компонентів (електролітичного конденсатора) сучасних імпульсних блоків живлення радіоелектронного устаткування. Розглядаються практичні способи та вимірювальні прилади для діагностування та типові проблеми, з якими доводиться зіткнутися під час проведення робіт з визначення технічного стану об’єкта контролю. Описано основні фізичні властивості, які покладено в основу запропонованого методу визначення технічного стану та представленої еквівалентної схеми датчика діагностичного сигналу.

Представлений метод базується на використанні безконтактного індукційного датчика. Визначення технічного стану радіоелектронного компоненту здійснюється на основі аналізу вихідних сигналів функціональних вузлів, які містять даний компонент. Використання запропонованого методу вимагає наявності еталонного сигналу (відповіді на тестовий сигнал), з яким порівнюється сигнал, отриманий під час перевірки. Запропоновано можливий варіант використання спеціального програмного забезпечення, яке надає можливість наочної презентації отриманої діагностичної інформації та її візуалізації в різних видах. Описано основні технічні характеристики обладнання, що використовується.

Спираючись на потенційну ефективність, інформативність та безпечність запропонованого способу, обґрунтовано доцільність непринципової зміни конструктиву об’єкта контролю з метою застосування запропонованого методу як безпосередньо в блоках монтованих плат та схем, так і на випробувальних стендах.

Посилання

1. Жердєв М. К., Вишнівський В. В., Сазонов Ю. І., Жиров Г. Б. Удосконалення системи ремонту пристроїв, які містять цифрові елементи // Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету ім. Т. Шевченка. Випуск № 1. Київ: ВІКНУ, 2005. С. 51–57.
2. Тюрин С. Ф., Громов О. А. Разработка контрольных и диагностических тестов для КМОП элементов с избыточным базисом // Приволжский научный вестник. Ижевск: ИЦНП, 2013. Вип. 1 (17). С. 13–21.
3. Шевченко В. В. Визначення технічного стану цифрових типових елементів заміни за допомогою електромагнітного методу діагностування // Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оброни. 2015. № 1. С. 136–139.
4. Волков Ю. В. Системы технического диагностирования, автоматического управления и защиты: учеб. пособ. Ч. 1. Спб: ВШТЭ СПбГУПТД, 2016. 115 с.
5. Кравчук Р. В., СтецюкО.І., Чешун В. М. Функціональний підхід в діагностуванні цифрових процесів і елементів пам’яті // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. Хмельницький національний університет. 2018. Вип. 2. С. 106–110.
6. Czichos, ed., Handbook of Technical Diagnostics, Springer Heidelberg, New York, 2013 // URL: https://doi.org/10.1007/978-3-642-25850-3 (дата звернення: 28.03.2023).
7. Глухов С. І. Аналіз існуючих методів діагностування типових елементів заміни радіоелектронних засобів озброєння та обґрунтування необхідності використання інформаційних технологій при їх застосуванні // Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету ім. Т. Шевченка. 2016. Вип. 52. C. 12–19.
8. Погребняк С. В. Аналіз основних несправностей новітньої радіоелектронної зброї // Збірник тез доповідей науково-практичної конференції НАНУ. Львів. 2020. С. 164.
9. Ленков С. Особливості моделювання відмов відновлюваного складного технічного об’єкта з ієрархічною конструкцією структури / С. Ленков та ін. // Східноєвропейський журнал передових технологій. 2017. Вип. 4. С. 34–42.
10. Жиров Г. Б. Методика контролю технічного стану цифрових пристроїв енергостатичним методом на місці дислокації об’єктів РЕЗО // Збірник наукових праць Одеського ордена Леніна ін-ту Сухопутних військ. 2005. Вип. 11. С. 55–61.
11. Жердєв М. К., Вишнівський В. В., Жиров Г. Б. Контроль технічного стану цифрових пристроїв енергостатичним методом // Зб. наук. пр. ВІТІ НТУУ «КПІ». 2005. № 1. С. 51–57.
12. Вишнівський В. В., Гахович С. В., Катін П. Ю., Круценко В. В. Пристрій для діагностування цифрових ТЕЗ з використанням енергодинамічного процесу // Вісник Військового інституту Київського національного університету ім. Т. Шевченка. 2003. Вип. № 6. С. 70–74.
13. Про затвердження Положення про технічне забезпечення зв’язку в Національній гвардії України: наказ МВС від 06.11.2015 № 1384 // Верховна Рада України: офіційний вебпортал парламенту України. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1499-15#n12 (дата звернення: 28.03.2023).
14. Вишнівський В. В., Жердєв М. К., Креденцер Б. П., Кузавков В. В., Редзюк Є. В. Безконтактний індукційний метод діагностики радіоелектронних блоків // Збірник наукових праць Військового інституту КНУ ім. Т. Шевченка. 2013. Вип. 43. С. 17–23 // Національна бібліотека ім. В І. Вернадського. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Znpviknu_2013_43_5 (дата звернення: 28.03.2023).
15. Погребняк С. В. Індуктивний метод як перспективний спосіб діагностики технічного стану вторинних джерел живлення // Modern Scientific research Achievements innovation and development prospects: VIII International scientific and practical conference, Berlin, Germany, 23–25.01.2022. P. 258–260.
16. Кузавков В. В., Гайдур Г. І., Сєрих С. А., Редзюк Є. В. Безконтактний індукційний метод визначення технічного стану цифрового блоку: розрахунок потужності випромінювання провідника // Зв’язок. Державний університет зв’язку. Київ, 2016. Вип. 1. С. 32–39.
17. Сегеда М. С., Мазур Т. А. Математичне моделювання вільних коливань в обмотці трансформатора при різних формах імпульсу напруги // Інтелектуальні енергетичні системи (ESS13): матеріали 3 Міжнародної науково-технічна конференції, м. Мукачеве, 10–14 червня 2013 р. 235 с.
18. Бабаєв М. М., Давиденко М. Г., Загарій Г. І., Соболєв Ю. В. Лінійні електричні схеми пристроїв автоматики та зв’язку: навч. пос. Харків: УкрДАЗТ, 2007. 285 с.
19. Аврутов В. В., Бурау Н. И. Надежность и диагностика приборов и систем НТУУ «КПІ». Киев, 2014. 158 с.
20. Yu Tack Kim, Simulation study on the lifetime of electrochemical capacitors using the accelerated degradation test under temperature and voltage stresses / Yu Tack Kim, Kwang-Bum Kim, Yoo Eo Hyun, Ick-Jun Kim, Sunhye Yang // Microelectronics Reliability, Volume 55, Issue 12, Part B, 2015, 2712–2720.
21. Чжао, З., Даварі, П., Лу, В., Ван, Х., Блайберг Ф. Огляд методів моніторингу стану конденсаторів у програмах ланцюгів постійного струму. IEEE Trans. Силовий Електрон. 2021. № 36. 3692–3716.
22. Ву, Ю., Ду, X. Метод моніторингу стану VEN конденсаторів ланцюгів постійного струму для перетворювачів енергії. IEEE Trans. Пром Електрон. 2019, 66, 1296–1306.
23. Мяо, В., Лю, X., Лам, KH, Понг, PWT Моніторинг стану електролітичних конденсаторів у підвищуючих перетворювачах за допомогою магнітних датчиків. IEEE Sens. J. 2019, 19, 10393–10402.
24. Ю, Ю., Чжоу, Т., Чжу, М., Ху Д. Діагностика несправностей і прогнозування терміну служби алюмінієвих електролітичних конденсаторів постійного струму, які використовуються в трифазних перетворювачах змінного/постійного/змінного струму // Матеріали Другої Міжнародної конференції 2012 року з приладобудування, вимірювань, комп’ютерів, зв’язку та управління, Харбін, Китай, 8–10 грудня 2012 р. С. 825–830.
25. Wang і F. Blaabjerg, «Надійність конденсаторів для програм постійного струму в силових електронних перетворювачах – огляд», IEEE Trans. Інд. При., Вип. 50, № 5, 2014. С. 3569–3578,
26. Wang, P. Davari, H. Wang, D. Kumar, F. Zare, and F. Blaabjerg “Lifetime estimation of dc-link capacitors in adjustable speed drives under grid voltage unbalances,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, № 5. 2019, pp. 4064–4078.
27. Miao, X. Liu, K. H. Lam, and P. W. T. Pong, “Condition monitoring of electrolytic capacitors in boost converters by magnetic sensors,” IEEE Sens. J., vol. 19, № 22. 2019, pp. 10393–10402.
28. Ren and C. Gong, “Online estimation scheme of output capacitor’s ESR and tanδ for Buck converter”, IET Power Electron., vol. 12, № 11. 2019, pp. 2978–2986.
29. M. R. Amaral and A. J. M. Cardoso, “On-line fault detection of aluminum electrolytic capacitors, in step-down dc-dc converters, using input current and output voltage ripple,” IET Power Electron., vol. 5, № 3. 2012, pp. 315–322.
30. Givi, E. Farjah, and T. Ghanbari, “A comprehensive monitoring system for online fault diagnosis and aging detection of non-isolated dc–dc converters’ components,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, № 7. 2019, pp. 6858–6875.
31. Wang, M. Liserre, and F. Blaabjerg, “Toward reliable power electronics: Challenges, design tools, and opportunities,” IEEE Ind. Electron. Mag., vol. 7, № 2. 2013, pp. 17–26.
32. Hoanglong Dang, Hyejin Park, Sangshin Kwak, Seungdeog Choi DC-Link Electrolytic Capacitors Monitoring Techniques Based on Advanced Learning Intelligence Techniques for Three-Phase Inverters MDPI. Machines. 2022, 10, 1174. URL: https://www.researchgate.net/publication/366115422 (дата звернення: 14.04.2023).