摘要：小功率变压器是电力研究工作中常遇到的问题，在电力系统研究中发现小功率变压器的常见缺陷和故障，本文分析了小功率变压器常见的故障对变压器的危害，制定出防范措施。并对消除故障的方法进行了归纳总结。
关键词：变压器；电路；故障分析
小功率变压器在电路中应用主要是电路中的隔离和耦合，多以模拟数字电路居多。故障分析多出现在电路本身及关联部分。电路（系统）诞失规定功能称为故障，统计表明，数字电路的早期故障率为3～10％，模拟电路的早期故障率为1～5％，晶体管的早期故障率为0.75～2％，二极管的早期故障率为0.2～1％，电容器的早期故障率为0.1～1％。变压器的早期故障率为0.75～2％，从故障性质来分有早期故障、偶然故障和损耗故障。从故障发生的过程来分有软故障、硬故障和间歇故障。从同时故障数及故障间的相互关系来分有单故障、多故障、独立故障和从属故障。下逐一列举数字模拟电路及变压器的常见故障。
一．数字电路及其故障特点
数字信号是指其信息是用若干个明确定义的离散值表示的时间离散信号。数字电路就是用来处理这些离散的信号的电路。时序逻辑和组合逻辑电路是数字电路中的两大分类。检测数字电路的对象是一个很复杂的过程。
1．数字电路产生故障的主要原因
1.1设计电路时未考虑集成电路的参数和工作条件。集成的数字电路负载能力与工作速度。1.2安装布线不当，接触不良。如布线和集成电路芯片安置不合理时容易引起干扰。在安装中断线、桥接、漏线、插错电子元器件、闲置输入端处理不当、使能端信号加错或未加等都会造成故障。
1.3工作环境恶劣。许多数字设备对工作环境都有一定的要求，如温度过高或过低.湿度过大等因素都难以保证设备正常工作。使用环境的电磁干扰超过设备的允许范围也会使设备不能正常工作。
2．数字电路常见故障分析
数字电路常见故障为逻辑故障和非逻辑故障两类。
在数字电路中常见的逻辑故障有以下几种。
2.1永久故障分析。永久故障是指故障一产生，除非人为的修复，否则故障的影响将永远存在。绝大多数静态故障属于这一类。（1）固定电平故障。由于故障而使某一处的逻辑电平值保持为固定值时的故障称为固定电平故障。（2）桥路故障。桥路故障是由两条或多条信号线，接插件短路以及集成电路工艺不完善、因裸线过长或松动等原因而连接到一起所造成的故障。主要有两种类型：一种为输入信号线之间桥接造成的故障，另一种为反馈桥接造成的故障，（3）固定开路故障。固定开路故障发生在MOS电路中的特殊故障。
2.2暂态故障分析。暂态故障又称软故障，此类故障多是由于电子元器件本身或电路某一方面的容限太小而引起的一种电路不稳定现象。多数软故障最终会发展成为固定性故障，暂态故障由于它的随机性和偶发性，分析和诊断都比固定型故障困难。
3．数字电路故障诊断的基本方法
数字电路的故障常用诊断方法有常规检测法和逻辑法两种。3.1常规检测法。常用的方法有直观检测法，顺序检测法和比较法。3.2逻辑检查法。逻辑检查法是针对数字电路逻辑故障而形成的检测方法，主要是利用逻辑电路输入变量的所有可能的取值作为测试码集合，然后输入逻辑电路并观察电路输出是否符合逻辑功能，常用的方法有群举测试法和伪群举测试法。
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二．模拟电路及其故障特点
模拟信号和数字信号不同，是大小随时间连续变化的信号。具体特点如下：1模拟电路的输入激励和输出响应都是连续量。模拟电路中的故障模型比较复杂，难以对其进行简单的量化。2模拟电路中的元件参数具有很大的容差，即存在允许范围内轻微的故障。这个问题普遍存在，导致故障本身变得模糊不清，以致无法检测出实际故障的物理位置。3通常实际模拟电路存在着非线性问题。几乎所有的模拟电路都具有反馈回路和非线性问题，这是增加模拟电路计算和测试困难复杂程度的又一根本原因。4频率范围较大。模拟电路的低频和高频之间相差最高可达8个数量级。5模拟电路本身的结构由于客观原因导致可用于检测的节点数有限，可作为故障诊断的信息量不够充分，造成故障定位的模糊性。随着电路系统集成度的不断增大，模拟电路中的故障成本占据集成电路总诊断成本的绝大部分，因此加强模拟电路故障诊断与排除的研究十分重要。
模拟电路故障的诊断方法根据实际情况可选择测前模拟法、测后模拟法、近似技术、模糊诊断等方法。测前模拟法又称故障字典法FD（FaultDictionary）或故障模拟法，故障字典法按建立字典所依据的特性又可分为直流法、频域法和时域法。测后模拟法又称为故障分析法或元件模拟法。
三．变压器故障
变压器在电路中应用主要是电路中的隔离和耦合，多以模拟数字电路居多。变压器故障主要有以下几个方面：
2.1绕组故障：主要有匝间短路、绕组接地、相间短路、断线及接头开焊等。产生这些故障的原因有以下几点：①在制造或检修时，局部绝缘受到损害，遗留下缺陷；②在运行中因散热不良或长期过载，绕组内有杂物落入，使温度过高绝缘老化；③制造工艺不良，压制不紧，机械强度不能经受短路冲击，使绕组变形绝缘损坏；④绕组受潮，绝缘膨胀堵塞油道，引起局部过热；⑤绝缘油内混入水分而劣化，或与空气接触面积过大，使油的酸价过高绝缘水平下降或油面太低，部分绕组露在空气中未能及时处理。
2.2套管故障：这种故障常见的是炸毁、闪落和漏油，其原因有：①密封不良绝缘受潮劣比，或有漏油现象；②呼吸器配置不当或者吸入水分未及时处理；③变压器高压侧一般使用电容套管，由于瓷质不良故而有沙眼或裂纹；④电容芯子制造上有缺陷，内部有游离放电；⑤套管积垢严重。
2.3铁芯故障：①硅钢片间绝缘损坏引起铁芯局部过热而熔化②夹紧铁芯的穿心螺栓绝缘损坏使铁芯硅钢片与穿心螺栓形成短路③残留焊渣形成铁芯两点接地④变压器油箱的顶部及中部，油箱上部套管法兰、桶皮及套管之间。内部铁芯绕组夹件等因局部漏磁而发热，引起绝缘损坏。
变压器发生故障后，如判明是绕组或铁芯故障应吊芯检查。首先测量各相绕组的直流电阻并进行比较，如差别较大，则为绕组故障。然后进行铁芯外观检查，再用直流电压、电流表法测量片间绝缘电阻。如损坏不大，在损坏处涂漆即可。
四、结束语
综上所述，加强电路故障的特点及诊断的研究有助于提升电路的应用水平，提升电路的应用质量，拓展其应用范围。另外，电路故障的检测方法很多，在实际的检测过程中，应根据电路故障的具体情况，选择合适的检测方法，从而排除故障，使电路能够正常的工作。
参考文献：
[1] 阎石主编.数字电子技术基础. 第四版. 北京高等教育出版社
[2] 康华光.电子技术基础模拟部分第四版.高等教育出版社
[3] 李亚伯.数字电路与系统. 北京电子工业出版社
[4] 电子电路设计与实践 姚福安 山东科学技术出版社
论文作者:彭乃强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/1
标签：故障论文; 电路论文; 绕组论文; 变压器论文; 数字电路论文; 逻辑论文; 套管论文; 《电力设备》2017年第22期论文;