小议直流调速系统故障和处理方法

李云

摘要：随着科学技术的快速发展，直流调速器也由传统的模拟控制方式逐渐向数字控制的方式进行转变，直流调速器的远程监控以及故障报警等功能十分强大。直流调速器的系统比较复杂，所以直流调速系统出现故障的时候，一些技术人员并不能快速地找出故障的位置，如果遇到紧急故障处理的时候就会造成较大的损失。本文针对直流调速系统的故障进行了简单的探讨，并且提出了几点处理方法。

关键词：直流调速系统;故障;处理方法

引言：目前直流调速装置在工业中的应用范围十分广泛，很多直流调速装置都是应用功率半导体器件进行驱动的，系统的结构比较复杂。因此，必须要确保直流调速系统的安全性以及可靠性，这样才可以对有效地监控整个生产过程以及系统的具体运行状态。当直流调速系统出现故障的时候，必须要及时地找出故障的位置，并且及时地解决故障，这样才可以保证直流调速器的稳定运行。

一、直流电机的调速方案

常见的直流电机调速方案可以分为三种，分别是改变电枢电压、改变励磁绕组电压以及改变电枢回路电阻[1]。在这三种方案当中调节电枢电压是最常用的一种。这种直流调速器在工作的时候，主要的原理就是把一路交流电源通过一组半控桥，该半控桥是由两只可控硅以及两只二极管所组成，这样就可以整流成一个恒定的直流电源，然后将电流提供给直流电机的励磁绕组。在这个过程当中，半控桥起到的作用仅仅是调整励磁电压，然后用来匹配直流电机中的励磁额定电压。另外，需要把另一路交流电源通过一组全控桥，全控桥是由4-6只可控硅所组成的，假如直流电机是反向地运行，就需要使用到8只甚至是12只的可控硅，当电源通过全控桥之后就整流成一个可以进行调节的直流电源，并且提供给直流电机的电枢绕组。如果直流调速器中的脉冲触发板给可控硅的控制脚提供不同的触发电压时，那么全控桥则会给出不同的电枢电压，用来有效地控制直流电机的转速。当电枢电压越高的时候，直流电机的转速就会越快。就目前来看，直流调速器已经从传统的模拟控制方式转变为了数字控制方式，而且远程监控功能以及故障报警功能也变得日趋强大。因为直流调速器的系统比较复杂，这样在出现故障的时候部分技术人员并不能迅速地找出故障的原因以及位置[2]。因此，必须要运用清晰的思路以及正确的方法，这样才能快速地判断出故障的缘由。

二、直流调速系统常见故障类型及处理方法

（一）给定问题

独立传动系统中，给定多为调速电位器。易出现开路故障，会导致高转速位置以及调节系统的给定电压都显示最大值。需要仔细地检查调速电位器，并且借助万用表电阻档有效地测量调速电位器的滑动触头和两端之间的电阻值，在进行测量的时候需要将调速电位器进行调节，并且对电阻值的变化情况进行观察测量[3]。通过测量能够发现，当电位旋钮进行转动的时候，阻值也会逐渐发生相应均匀的改变，判断调速电位器是否处于正常状态。在通电时，可以使用同样的方法测量调速电位器的滑动触头以及两端之间的直流电压。如果测出来的电压值随着电位器在0-10V的范围内变化，则能够说明调速电位器处于正常状态，反之则是调速电位器出现了故障。现已多选用200万转旋转寿命高精度电位器，从而保障生产的连续性，降低故障率。

大的传动系统中，给定多由PLC或二级下发，可以通过相应Wincc等软件监控给定变化情况，综合考虑各类附加给定情况，及时发现异常，判断干扰来自反馈，机械，液压等哪些方面，从而顺利的解决问题。

（二）触发及其他电路故障及处理方法

一旦触发电路出现故障，就会很容易导致触发脉冲控制角无法进行调控的问题。ACR以及ASR在调速环节充当的是比例积分调节器，使用LM339等作为集成运算的放大器，并且在两级调节器的输出端以及输入端都会装设有限幅电路，特别是在两个输入端间会有两个二极管进行并联，在测量输入电压的时候通常都是处在零点几伏这个数值，如果只是简单地调解为调速电位器，其实是难以观察出比例积分调节器在输入电压时的变化过程的，不过能够看出比例积分调节器的输出电压值几乎都是处在最大限幅值。因此，在这个时候就需要在电路上连接一个示波器，并且认真地观察电压变化的过程，通过观察速度调节器的ASR输入端电压，能够发现在进行启动的时候给定环节存在电压，特别是将调速电位器进行调节的过程当中，给定电压发生了细微的变化，不过反馈环节的电压并没有发生任何变化。如果是这种情况，就能够判断是反馈电路这里出现了故障，这时候就可以顺着反馈回路接着进行排查，排查出是測速发电机或者编码器存在故障，从而导致了反馈电压出现丢失的现象[4]。当排除了是速度反馈出现故障之后，只需要将直流调速系统重现进行启动，就能够很快恢复到正常的运作状态。

大功率传动系统中，往往会有脉冲放大板，接地检测板，同步电压（同步变压器，分压板），阻容保护等元件，故障多发生在接线端，可以利用示波器，示波表等监测双窄脉冲的幅值，波形等，晶闸管的门极电阻阻值过大或过小会导致脉冲衰减及触发功率过大，造成触发失败等问题。同步电压可通过测量及调速装置只读参数判断，阻容元件可以通过测量电容、电阻的状态加以判断。

（三）直流调速装置报警及故障

直流调速装置报警功能一般都比较强大和丰富，根据故障信息，分为电源故障，外部故障，驱动故障，启动故障，硬件故障，内部故障，通讯故障等，针对不同的故障类型我们需要迅速准确地判断原因，故障值，故障信息，故障灯可以帮助我们缩小故障范围。

电源故障一般出现在电子板电源，相电压过压及欠压，励磁回路等，故障点多为断路器，熔断器，供电系统，补偿过大，励磁功率模块，接触器，接线母排极端子等部位。

外部故障多与参数设置及相应控制系统有关。

驱动故障一般与负载状况，机械，碳刷，换向器，主回路熔断器，功率元件，编码器及测速机有关，故障多出现在相关部位以及连接回路，接地不规范等。

启动类故障代码多出现在系统优化过程中，需要结合故障值加以判断解决。

硬件故障多为晶闸管问题，可通过检测硬件，结合故障值来判断，故障原因多为脉冲线，插头，功率元件，电子板或触发板损坏等。

内部故障和通讯故障一般只能通过故障值反向查找，故障多为网线，电缆，电子板以及相应通道等。

在分析问题时，功能图是可以利用的重要资料，通过对参数的了解，可以清楚地搞明白控制逻辑，从容地判断和解决故障。必要时，我们需要更换相应装置，一般要利用装置专用调试软件，如。这里要提醒的是，一定要注意CUD1板版本号，通讯参数以及不能完全传输的部分参数。我们建议参数传后应完全比较核对一下比较安全。

（四）直流电机无法启动及处理方法

当直流调速器的电机无法进行启动的时候，就需要观察直流电机或者是直流调速器有无冒烟、短路放炮的问题出现。如果存在上述几种情况，必须要深入地检查直流电机或者是直流调速器，这些故障表现出来的现象十分明显，在进行判断的时候也比较容易，只需要把受损明显的零部件进行更换，就可以有效地排除这类故障。如果没有出现以上几种情况，就需要认真地检查直流调速器是否可以上电，假如还可以上电，就需要接着检查直流调速器的控制电源以及进线主电源是否正常，当排查完电源故障过后，需要对直流調速器的CPU板件以及电源板件等展开更换测试，假如测试的结果都是正常，就可以说明故障都排查结束，只要可以上电就得仔细地观察直流调速器的显示屏报警条目。如果报警条目上显示的内容是速度给定报警这类字眼，就得使用万用表去测量直流调速器的速度给定信号有无出现丢失，只要速度给定信号出现了丢失现象，必须要立即更换速度给定PLC模块或者是速度给定电位器。

一旦在报警条目显示的是短路报警这样的内容，必须要使用万用表有效地测量可控硅有无出现被击穿的现象[5]。比如说，当报警条目类似于励磁报警这些内容的时候，必须要及时地更换励磁板件，或者是更换励磁半控桥的桥堆。

结语：

在工业生产的过程中自动化系统以及电气传动系统都得到了广泛的应用，这些系统的技术性能以及控制方案在很大的程度上影响着应用的效果，必须要确保系统的可靠运行，这样才能将工业生产的效率提高上来。随着科学技术的不断发展，应用功率半导体器件进行驱动的调速装置也得到了很大范围的应用，直流调速装置就是其中的一个典型，该调速装置的系统结构比较复杂，必须要注重运行的安全性以及可靠性。因此，必须要对直流调速系统的故障进行正确的分析，并且制定合理的处理方法，这样才能对生产过程进行全面的监控。

参考文献

[1]朱政光.浅析直流调速系统故障和处理方法[J].电子技术与软件工程，2016（10）：144.

[2]唐镜军.直流调速系统原理与故障检修[J].机床电器，2012，39（04）：56-58.

[3]韩波.如何快速诊断直流调速系统故障[J].橡塑技术与装备，2011，37（11）：41-43.

[4]詹俊江.直流调速系统的故障诊断研究[J].漳州职业技术学院学报，2007（04）：1-2.

[5]祁之忠.浅谈直流调速系统故障修理[J].机电新产品导报（数控机床市场），2006（09）：110+112-113.