一起逆变器预充电回路发生故障的原因分析及处理措施

2020-12-23祁红波

机电信息 2020年32期

关键词：电动势接触器触点

祁红波

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司热轧部，河北唐山063000）

0 引言

某企业加热炉区变频器装置由AB进口设备改为国产品牌，所用国产变频器无预充电回路。根据现场变频器实际维护要求，该企业增加了一套预充电装置[1]，其预充电电路的主回路及控制回路分别如图1、图2所示。

图1 预充电电路主回路

图2 预充电电路控制回路

其中，QF1为主回路断路器，用于通断公共直流母线与逆变器之间的供电；K11为软起接触器，用于通断预充电电路电阻R1，限制QF1接通瞬间电容两端的充电电流；HCU20-X12为主控器端子，当主控器检测到电容器两端电压为工作电压的85%时，其内部端子X12.1/12.2闭合；K21为预充电电路主回路接触器，当端子主控器X12.1/12.2闭合时，主接触器线圈得电，接通主回路，同时控制回路继电器K31线圈得电，断开主回路电阻R1和控制回路软起接触器K11。从图1、图2中可知，主回路接触器K21的常开点与控制回路继电器K31线圈串联使用，若继电器K31线圈两端无感应电动势吸收装置，易造成线圈或与之串联的K21常开点烧损。本文通过现场发生的一次预充电回路故障，分析继电器K31装置存在的缺陷，并提出解决方案。

1 预充电回路故障现象

某日，加热炉出钢辊道逆变器维护完毕，主回路QF1合闸送电，预充电过后，K31继电器合闸指示灯亮起，但逆变器显示无直流电压，实际测量亦无电压且K21主接触器线圈两端无24 V电压，逆变器预充电过程失败。

2 故障原因分析及解决措施

从图1、图2中可知，只有当主控器检测到电容器两端电压为工作电压的85%时，其内部端子X12.1/12.2闭合，主接触器K21线圈得电，继而K31继电器线圈才会得电，工作指示灯亮起。实际情况却是K31继电器工作指示灯亮起，而逆变器未预充电，说明主接触器K21的常开点13/14受损变为常闭点。运维人员解体主接触器发现常开辅助触点13/14有拉弧现象和明显烧熔痕迹，如图3所示。

运维人员进一步检测K31继电器由导通到关断线圈两端的电压变化情况，如图4所示，发现线圈关断时最大反向电压为-145 V，再加上24 V电源电压，瞬时关断电压可高达169 V，而K21辅助触点最大耐压为30 V。因此，继电器K31通断时易造成主回路接触器K21辅助触点拉弧烧熔，最终导致逆变器预充电过程失败。

图3 触点13/14受损熔融

图4 继电器关断时反向电压

直流电磁机构的通电线圈断电时，由于磁通的急剧变化，在线圈中会感应出很大的反向感应电动势，很容易使线圈或与之串联的辅助触点烧毁，所以需在线圈的两端并联一个感应电动势吸收装置，有3种吸收装置可供选择[2]。其中，R-L-R吸收装置如图5所示。

图5 R-L-R吸收装置

当开关K从闭合状态打开时，继电器线圈电感会产生感应电动势，根据楞次定律可知感应电动势的方向与电源电压的方向相反，这增加了线圈和与之串联辅点的承压负担。图5中，电路通过R-L-R建立开关断开后的电流通路，由于电感的作用，其中的电流不会突变。同时，有一部分电感磁场会消耗在电阻上，以此降低开关断开瞬间产生的过电压。

并联反向二极管的吸收装置如图6所示，当继电器线圈正常工作时，由于二极管的单向导通作用，电阻Rb两端没有电流流过，此支路相当于开路；当开关K断开后，继电器线圈产生的反向电动势通过电阻Rb和二极管形成回路，消耗磁场能，降低线圈两端过电压，以保护线圈和与之串联的触点。