常见中频电源的故障及其排除建议

2018-04-18南京高等职业技术学校

电子世界 2018年11期

南京高等职业技术学校杨进

1 引言

中频电源作为一种变频设备，适用范围很广泛，多用于金属的煅烧、熔炼、淬火、透热、净化以及热处理等。其工作原理为利用三相桥式整流电路，将交流电变为直流电，再通过电抗器使其输出恒定直流电流源，其标准输出频率为30kW-4000kW。由于其负载能力较强，因此能在工农业生产的各个领域得以应用。通常情况下，中频电源发生的故障分为完全不能启动和能够启动但不能正常工作两大类。按照工作原则，一旦发生故障要立刻切断电源，对整个系统做全面排查，主要包括以下几个方面：电源、整流器、逆变器、变压器和电容器等。电源故障宜用万用表测电路开关和保险丝是否带电，将元件断路的可能性排除。整流器的结构包括晶闸管、熔断器、变压器以及熔断管，熔断管上有指示器，当正常运行时指示器是缩在壳的里面的，当出现故障时它会弹出，这时要用万用表测试快熔，观察其是否烧断。中频电源的变压器有若干个，每组都是相通的，原边阻值为30-70欧姆之间，次级小于10欧姆。电压互感器的原边与负载是并联的，其电阻应该为0，否则疑似有故障。电容器的故障排查应先确定被击穿电容器所在的组，当电容器汇流与主流的连接处断开时，电阻应为无限大，这样可以找到坏的组，逐组检查后则可找到击穿的电容器。逆变器的排查与上述类似。下面，我们就以下几方面针对常见故障进行详细分析。

2 中频电源的常见故障

2.1 电源无法正常启动

针对电源启动故障，我们要先行断电，对电源故障进行分析。首先，对电源进行检查，用万用表监测电路开关是否带电；其次，对整流器进行检查，由于中频电源使用三相桥式电路，因此也用万用表对熔断器进行检测；第三，检查晶闸管，晶闸管的电阻应小于等于50欧姆，否则代表出现故障；第四，检查变压器，用万用表对其原边电阻和次边电阻进行检测，如果没有故障，原边电阻50欧姆左右，次边电阻为0，否则代表出现故障；最后，检测电容器，电容器通常容易发生漏油或被击穿，也可用万用表检测出来。

2.2 电源启动后无法正常运行

中频电源能够正常启动，而启动后却无法正常运行，我们通常考虑以下故障。首先，整流器缺相故障，当电源处有噪音，工作声音有异常，输出电流达不到额定电流参数时，说明整流器出现故障。其次，逆变器三桥臂出现故障，当三桥臂的输出电流较大且不稳定时，电源启动后往往会出现刺耳的噪音，这时要调节电源功率，使之尽可能的小，若这时电压比平时高，说明是整流晶闸管的电流存在异常。同时，感应线圈可能发生故障，集中表现为负载量过大导致的漏水、钢渣发热、短路等异常。其中，整流电路故障的发生概率较高，占所有故障的一半以上，如果设备在运行过程中电抗器出现杂音，并且设备启动后自动停止，大多是由整流桥输出不平衡导致的，可调节控制电路板的电位器进行调节。同时，电流突增也属于整流电路故障，中频电压的正常值在1.3-1.5之间，当电流突增时，电压会急剧下降，远低于正常值。这时需要检查电源三相是否有缺相，回路的保险是否烧坏等。

3 中频电源常见故障的解决方略

针对以上问题，下面，我们就中频电源常见故障的解决办法提出以下几点建议。

3.1 中频电源无法启动的故障解决办法

通常情况下，万用表能够检测出大部分因中频电源无法启动而导致的故障，受损的电路元件进行更换即可。若是整个模块电路出了问题，则要更换整个模块，但这种情况不太常见，最常见的是负载电容被击穿的问题，因此检修过程中，可将其作为重点。

3.2 中频电源启动后无法正常运行的解决办法

电源能启动但无法正常工作大多是由整流器缺相以及逆变电路故障所致。前者需要用示波器深入检测各个门极的电阻，将电阻过大和过小的都换新处理。逆变器的故障较为复杂，分为3种情况：第一，中频功率低，由于低功率时对运行影响不大，但只要升高电压，设备就会进行过流保护，根本原因是由于负载交流等效电阻小导致的。尤其是当设备长时间运行时，炉衬厚度变薄，启动后电流大却电压小，功率得不到提升造成的。出现这种类似问题要去掉炉衬，换上新的绝缘垫片，使绝缘值大于2MΩ。第二，中频电源在低功率运行中发生异常，噪音低沉，中频电压高于直流电压数十倍，这种现象往往是由于长期没有更换逆变电路中的可控硅所致。可控硅的老化、关断使得功耗增高，若水冷套管的冷却效果失灵就会导致可控硅被烧坏。但由于可控硅成本较高，不建议经常更换可控硅，而是要确保冷却水的清澈、洁净，不至于造成管路的堵塞，就会提升使用寿命。第三，中频电源在炉料1000°以上时产生过流保护。这种现象一方面是冷却循环水温过高，另一方面是可控硅的关断时间较长。夏天天气炎热，水温在自然情况下比其他季节高，如果水冷效率低，会影响可控硅的性能，使其无法满足回路原有的更换频率导致过流保护。因此首先要保障冷却水的效果，及时检查管理是否堵塞，其次要在阻抗允许的前提下，降低谐振频率，提高电容补充。

3.3 日常维护注意事项

要使中频电源能够高效、安全的使用，科学的操作和精心的日常维护是不可或缺的。首先，要用专用防静电刷对配电柜力的尘土、杂质进行定期清理，设备在高温环境下易出现故障，因此要设立专用机房，配备空调等降温设施，确保设备的安全运行。其次，炉况对中频电源的正常运行有直接影响，要重视清洁工作，每天都要用压缩空气对其进行吹扫，避免绝缘故障，使其绝缘值大于2MΩ。同时，要定期对电源的各个部位进行巡检，如各个部位的螺栓，用测量仪监测额定电压等。同时，还要关注设备的水冷问题，平时要定期检查配电柜外汇水排的水流量，避免因水流过少而导致装置发热。