Comprender la causa de la formación de arcos en el circuito del filtro de CA

Tengo una placa de inducción que un día fundió un fusible en mi panel de distribución al enchufarla. (Con el humo obligatorio del aparato, por supuesto)

En la inspección visual, solo la PCB del filtro de CA muestra daños evidentes:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

(Nota: R1 también puede ser de 51 kOhm (los códigos de color están dañados), L1 y L2 son 20,5 vueltas en un núcleo amarillo de 1 pulgada).

Descripción del daño:

  • El PCB entre el terminal derecho de L1 (punto A en el esquema) y en algún lugar de L2 (puntos B o C alternativamente, difícil de decir con un toroide) está severamente erosionado por el arco.
  • El material de la carcasa de la resistencia R1 está agrietado y ligeramente ennegrecido, pero la resistencia no está "explotada" como cabría esperar de una resistencia sobrecargada. Parece posible que R1 estuviera simplemente en la trayectoria del arco entre las dos inductancias.
  • Dicho esto, los terminales de R1 también están ennegrecidos. (¿Quizás debido a un arco "errante"?)

Fotografía de la placa de circuito impreso: la ingrese la descripción de la imagen aquí parte inferior de la placa de circuito impreso está impecable.

Preguntas:

  1. ¿Tengo razón al suponer que R1 no tiene otra función que proporcionar una ruta de descarga segura para C1, por ejemplo, cuando está desenchufado?
  2. Si es así, ¿por qué R1 no es directamente paralelo a C1? Parece una elección de diseño extraña ejecutar la descarga a través de L1...
  3. ¿Alguna idea de qué causó el arco (presumiblemente entre los dos terminales del inductor)?

Mi reacción visceral:

Mi reacción visceral es que no hay un problema real con el filtro de PCB en sí, pero que un problema más adelante solo se manifiesta aquí.

Dado que las placas de inducción funcionan con alta frecuencia, ¿es razonable pensar que una falla en la parte de HF envía HF de regreso a la línea? Si es así, con HF bloqueado por L1 y L2 salta entre los puntos A y C.

Sin embargo, me sorprende que se pueda salvar un espacio de unos 10 mm, lo que parece sugerir un voltaje inesperadamente alto.

(Nota: más adelante, se usa un capacitor de 1200 V (visualmente sin daños) en la parte HF de la placa calefactora, lo que sugiere que el voltaje máximo que debe ocurrir es el circuito...)

Esta pregunta parece estar ganando votos para cerrar. Sería genial si los que votaron para cerrar brindaran orientación para mejorar la pregunta.
@ARF Los votos para cerrar son porque es una cuestión de reparación. (No voté para cerrarlo). Aunque se trata de reparar algo, creo que está relacionado con el tema: el texto del motivo de cierre dice: "Las preguntas sobre la reparación de [...] dispositivos deben incluir pasos específicos de solución de problemas y demostrar una buena comprensión del diseño subyacente del dispositivo que se está reparando ". Claramente, su pregunta cumple con este criterio.
+1 está bien para mí. ¿C1 es la gran cosa negra? 120 o 230Vac? Parece que solo se soltó la resistencia. ¿Qué sucede en caso de un pulso HV en la línea de alimentación?
@JYelton Recomiendo leer la pregunta nuevamente. No es una pregunta de reparación, el OP se pregunta POR QUÉ falló o más bien posibles mecanismos/ruta de falla.
@placeholder Comprender las fallas es una parte importante del diseño, ¿no es así? No veo cómo esta pregunta no cumple con los criterios sobre el tema.
@JYelton ¿Eh? Me tienes confundido, aquí hay una cita de tu comentario "Los votos para cerrar son porque es una pregunta de reparación..." ¿ahora estás diciendo que no es así? Estoy diciendo que esta es una pregunta perfectamente correcta y, de hecho, comprender las fallas ES importante.
@marcador Oh. Pensé que estabas tratando de decir que debería estar cerrado por alguna razón. Perdón. Según su comentario, estoy de acuerdo en que no se trata estrictamente de reparación, pero la distinción entre el análisis de fallas y la reparación es bastante menor en mi opinión.
@GeorgeHerold Sí C1 es la cosa negra. Es un MKP 8µF+-5% 275V~ (400DV). No puedo excluir la resistencia como origen del arco, pero el daño no parece consistente con esto: es decir, resistencia sin explotar y señales de arco en los terminales de las inductancias. ¿Está sugiriendo que estoy poniendo un pulso HV en la línea eléctrica para diagnosticar o preguntando si entiendo cómo reacciona el filtro en teoría? - Mi reacción instintiva es que no hay nada de malo con el circuito de filtro per se, pero que algo en el futuro está causando el problema que simplemente se manifiesta aquí. ¿Es esto posible/probable?
@JYelton Gracias por la pista. Creo que esto podría deberse a que el título original sugería que era una pregunta de reparación, mientras que el cuerpo de la pregunta se centraba en el análisis. Cambié esto, que parece ser a lo que la gente se oponía, ya que no se han emitido más votos para cerrar desde entonces.
¿Estaba húmedo el día que falló? ¿O habías derramado agua cerca? Eso es un PCB de papel y fenólico, y si tuviera contaminación/condensación en la superficie, podría tener una descarga disruptiva porque la distancia de fuga no era suficiente para el nivel de contaminación.

Respuestas (2)

Creo que lo que sucedió fue una combinación de sobrecalentamiento de la resistencia (debido a la RF reflejada), lo que provocó que el aire entre los inductores se ionizara más fácilmente, lo que provocó que la RF formara un arco a través de los inductores, calentando aún más la resistencia y el ciclo. se repite hasta que algo "cede".

Durante el período de arco en el tablero de distribución, la inductancia y la capacitancia del circuito activo crean el pulso de alto voltaje con alta frecuencia (f=1/t) f= frecuencia del pulso, t= tiempo para el cambio de corriente (Debido al arco y operación de conmutación IGBT). Este pulso de alto voltaje está afectando la resistencia R1. El espacio entre la resistencia R1 es de alrededor de 10 mm, solo que esta área tiene menos rigidez dieléctrica en comparación con otros lugares de la PCB (debido al montaje de los componentes en orificios pasantes, la rigidez dieléctrica de la PCB se reduce), por lo tanto, la ruptura del dieléctrico sólido (PCB) ha pendiente. La resistencia R1 no solo se usa para descargar C1, sino que también actúa como una resistencia de amortiguamiento para voltajes transitorios.

Comprender la causa de la formación de arcos en el circuito del filtro de CA
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