常見中頻電源的故障及其排除建議

南京高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 楊 進(jìn)

1 引言

中頻電源作為一種變頻設(shè)備，適用范圍很廣泛，多用于金屬的煅燒、熔煉、淬火、透熱、凈化以及熱處理等。其工作原理為利用三相橋式整流電路，將交流電變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^電抗器使其輸出恒定直流電流源，其標(biāo)準(zhǔn)輸出頻率為30kW-4000kW。由于其負(fù)載能力較強(qiáng)，因此能在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。通常情況下，中頻電源發(fā)生的故障分為完全不能啟動(dòng)和能夠啟動(dòng)但不能正常工作兩大類。按照工作原則，一旦發(fā)生故障要立刻切斷電源，對整個(gè)系統(tǒng)做全面排查，主要包括以下幾個(gè)方面：電源、整流器、逆變器、變壓器和電容器等。電源故障宜用萬用表測電路開關(guān)和保險(xiǎn)絲是否帶電，將元件斷路的可能性排除。整流器的結(jié)構(gòu)包括晶閘管、熔斷器、變壓器以及熔斷管，熔斷管上有指示器，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)指示器是縮在殼的里面的，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)它會(huì)彈出，這時(shí)要用萬用表測試快熔，觀察其是否燒斷。中頻電源的變壓器有若干個(gè)，每組都是相通的，原邊阻值為30-70歐姆之間，次級(jí)小于10歐姆。電壓互感器的原邊與負(fù)載是并聯(lián)的，其電阻應(yīng)該為0，否則疑似有故障。電容器的故障排查應(yīng)先確定被擊穿電容器所在的組，當(dāng)電容器匯流與主流的連接處斷開時(shí)，電阻應(yīng)為無限大，這樣可以找到壞的組，逐組檢查后則可找到擊穿的電容器。逆變器的排查與上述類似。下面，我們就以下幾方面針對常見故障進(jìn)行詳細(xì)分析。

2 中頻電源的常見故障

2.1 電源無法正常啟動(dòng)

針對電源啟動(dòng)故障，我們要先行斷電，對電源故障進(jìn)行分析。首先，對電源進(jìn)行檢查，用萬用表監(jiān)測電路開關(guān)是否帶電；其次，對整流器進(jìn)行檢查，由于中頻電源使用三相橋式電路，因此也用萬用表對熔斷器進(jìn)行檢測；第三，檢查晶閘管，晶閘管的電阻應(yīng)小于等于50歐姆，否則代表出現(xiàn)故障；第四，檢查變壓器，用萬用表對其原邊電阻和次邊電阻進(jìn)行檢測，如果沒有故障，原邊電阻50歐姆左右，次邊電阻為0，否則代表出現(xiàn)故障；最后，檢測電容器，電容器通常容易發(fā)生漏油或被擊穿，也可用萬用表檢測出來。

2.2 電源啟動(dòng)后無法正常運(yùn)行

中頻電源能夠正常啟動(dòng)，而啟動(dòng)后卻無法正常運(yùn)行，我們通?？紤]以下故障。首先，整流器缺相故障，當(dāng)電源處有噪音，工作聲音有異常，輸出電流達(dá)不到額定電流參數(shù)時(shí)，說明整流器出現(xiàn)故障。其次，逆變器三橋臂出現(xiàn)故障，當(dāng)三橋臂的輸出電流較大且不穩(wěn)定時(shí)，電源啟動(dòng)后往往會(huì)出現(xiàn)刺耳的噪音，這時(shí)要調(diào)節(jié)電源功率，使之盡可能的小，若這時(shí)電壓比平時(shí)高，說明是整流晶閘管的電流存在異常。同時(shí)，感應(yīng)線圈可能發(fā)生故障，集中表現(xiàn)為負(fù)載量過大導(dǎo)致的漏水、鋼渣發(fā)熱、短路等異常。其中，整流電路故障的發(fā)生概率較高，占所有故障的一半以上，如果設(shè)備在運(yùn)行過程中電抗器出現(xiàn)雜音，并且設(shè)備啟動(dòng)后自動(dòng)停止，大多是由整流橋輸出不平衡導(dǎo)致的，可調(diào)節(jié)控制電路板的電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，電流突增也屬于整流電路故障，中頻電壓的正常值在1.3-1.5之間，當(dāng)電流突增時(shí)，電壓會(huì)急劇下降，遠(yuǎn)低于正常值。這時(shí)需要檢查電源三相是否有缺相，回路的保險(xiǎn)是否燒壞等。

3 中頻電源常見故障的解決方略

針對以上問題，下面，我們就中頻電源常見故障的解決辦法提出以下幾點(diǎn)建議。

3.1 中頻電源無法啟動(dòng)的故障解決辦法

通常情況下，萬用表能夠檢測出大部分因中頻電源無法啟動(dòng)而導(dǎo)致的故障，受損的電路元件進(jìn)行更換即可。若是整個(gè)模塊電路出了問題，則要更換整個(gè)模塊，但這種情況不太常見，最常見的是負(fù)載電容被擊穿的問題，因此檢修過程中，可將其作為重點(diǎn)。

3.2 中頻電源啟動(dòng)后無法正常運(yùn)行的解決辦法

電源能啟動(dòng)但無法正常工作大多是由整流器缺相以及逆變電路故障所致。前者需要用示波器深入檢測各個(gè)門極的電阻，將電阻過大和過小的都換新處理。逆變器的故障較為復(fù)雜，分為3種情況：第一，中頻功率低，由于低功率時(shí)對運(yùn)行影響不大，但只要升高電壓，設(shè)備就會(huì)進(jìn)行過流保護(hù)，根本原因是由于負(fù)載交流等效電阻小導(dǎo)致的。尤其是當(dāng)設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行時(shí)，爐襯厚度變薄，啟動(dòng)后電流大卻電壓小，功率得不到提升造成的。出現(xiàn)這種類似問題要去掉爐襯，換上新的絕緣墊片，使絕緣值大于2MΩ。第二，中頻電源在低功率運(yùn)行中發(fā)生異常，噪音低沉，中頻電壓高于直流電壓數(shù)十倍，這種現(xiàn)象往往是由于長期沒有更換逆變電路中的可控硅所致。可控硅的老化、關(guān)斷使得功耗增高，若水冷套管的冷卻效果失靈就會(huì)導(dǎo)致可控硅被燒壞。但由于可控硅成本較高，不建議經(jīng)常更換可控硅，而是要確保冷卻水的清澈、潔凈，不至于造成管路的堵塞，就會(huì)提升使用壽命。第三，中頻電源在爐料1000°以上時(shí)產(chǎn)生過流保護(hù)。這種現(xiàn)象一方面是冷卻循環(huán)水溫過高，另一方面是可控硅的關(guān)斷時(shí)間較長。夏天天氣炎熱，水溫在自然情況下比其他季節(jié)高，如果水冷效率低，會(huì)影響可控硅的性能，使其無法滿足回路原有的更換頻率導(dǎo)致過流保護(hù)。因此首先要保障冷卻水的效果，及時(shí)檢查管理是否堵塞，其次要在阻抗允許的前提下，降低諧振頻率，提高電容補(bǔ)充。

3.3 日常維護(hù)注意事項(xiàng)

要使中頻電源能夠高效、安全的使用，科學(xué)的操作和精心的日常維護(hù)是不可或缺的。首先，要用專用防靜電刷對配電柜力的塵土、雜質(zhì)進(jìn)行定期清理，設(shè)備在高溫環(huán)境下易出現(xiàn)故障，因此要設(shè)立專用機(jī)房，配備空調(diào)等降溫設(shè)施，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。其次，爐況對中頻電源的正常運(yùn)行有直接影響，要重視清潔工作，每天都要用壓縮空氣對其進(jìn)行吹掃，避免絕緣故障，使其絕緣值大于2MΩ。同時(shí)，要定期對電源的各個(gè)部位進(jìn)行巡檢，如各個(gè)部位的螺栓，用測量儀監(jiān)測額定電壓等。同時(shí)，還要關(guān)注設(shè)備的水冷問題，平時(shí)要定期檢查配電柜外匯水排的水流量，避免因水流過少而導(dǎo)致裝置發(fā)熱。

4 總結(jié)

綜上所述，對中頻電源常見故障的分析有利于我們發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，能進(jìn)一步將問題歸類，與相對應(yīng)的解決方案聯(lián)系起來，而不是毫無目的的檢測，從而提高中頻電源的使用壽命和工作效率。

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