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可控硅中频电源常见故障及排除方法
作者:海山中频电炉网[www.sxhaishan.com]2014-8-12 9:35:55

 中频电源在运行中可能会出现这样那样的故障,我们可以把故障分成几个部分加以区分。1)整流部分的故障 2)逆变部分的故障 3)保护部分的故障。下面我们将介绍这三个部分,特别是老的中频电源装置(包括其他厂家的中频装置)出现的几种典型故障原因及排除方法,供大家参考。
  一 整流部分的故障
  1 设备在运行中直流电抗器发出嗡嗡声。
  故障原因是整流桥输出不平衡造成的,排除方法是调整电位器W7,W8,W9使整流桥输出的六个波头平衡即可。
  2 老中频装置在运行中直流电抗器发出较大的嗡嗡声。
   故障原因是整流桥六只可控硅的一只不导通造成的,用示波器可以看到如图17(b)三相整流桥的输出波形。大部分是触发脉冲到可控硅导线接触不良或断线引 起的。用万用表R1Ω挡测量主控板触发脉冲输出端的正向电阻值是否在20Ω左右,如大于40Ω可能是接触不良,阻值很大就是断线。但也不排除可控硅控制极 内部断线及老化的可能。此种故障从仪表可以看出中频电压和直流电压的比值很高。在检修中要和其它近似现象加以区分,避免走些弯路。
  1        设备在运行中突然电流增大直流电压降低中频
  电压比直流电压高出很多,直流电抗器蹦的厉害。
  故障原因;1)三相电缺相,2)快速熔断器烧毁,3)控制回路电源烧保险使同步电源缺相,4)电力变压器高压保险烧毁造成的。恢复后即可正常工作。
  4 设备在开机时,功率电位器旋动就是最大功率,没有小功率。
  此故障突出表现在老中频装置中,最容易出现。原因是功率电位器内部断线所造成的,更换新的电位器即可恢复正常工作。
  二 逆变电路出现的故障
  1 中频功率上不去。
   1)中频装置只能在低功率下工作,当直流电压Ud调高时,过流保护动作。故障原因是负载交流等效电阻偏小。尤其是炉子到了后期炉衬厚度减小,启动后往往 是直流电压小,电流大,中频电压也小,换流比较困难,逆变器容易颠覆,功率升不上去,此时适当加大tf,即调大电流信号瓷盘电位器。待炉料熔化后再恢复 ic至正常值。另外感应线圈匝间绝缘不良,电压低时可以工作,中频电压高时绝缘击穿造成匝间短路,交流等效电阻迅速减小,逆变容易颠覆。处理的办法是扒掉 炉衬,搞好感应圈的绝缘便可正常。
  2)直流电压和中频电压都很高,而直流电流却很小,当直流电压升到最大值时中频功率还很低。故障原因是新打的炉衬炉壁较厚使负载交流等效电阻偏大,则启动后Ud大,Id小,中频装置不能满足功率输出。此时应加大补偿电容器的容量使等效电阻得以匹配。
  2 设备启动困难
   在较低功率下发生故障,中频电压高于直流电压几倍,电流很大,机器发出较低频率的声音,功率表指示很低。此种故障原因是逆变桥中的一组可控硅关不断或短 路,老化造成的。特别是较老的中频装置最容易出现此现象。我们从图18a中假设4号桥臂关不断,则4号桥臂SCR电压U4的波形就是一条直线,见图 18b.这时1号与2号桥臂可以正常换流,波形也是正常的,而3号桥臂的可控硅电压U3波形如图18b在t1时刻3号桥臂导电,照理讲他应导电半个周期, 但是由于t2时刻以后负载中频电压改变方向,t2以后负载电压的极性如图18a所示,而4号桥臂又关不断,因此t2时刻3号桥臂因开始受反向电压而截止, 所以3号只是在t1~t2期间导电,3号在t2截止后,因4号始终导电,则U3电压就是负载中频电压波形。而3号桥臂的这个波形是4号关不断或短路所致, 不应误认为3号桥臂SCR有问题。这种故障往往事先有一个可控硅关不断引起,然后桥臂上串联的另一个可控硅受全电压,因此开关损耗增加,温升增高,关断时 间加长,造成可控硅关不断。
  3 功率在较低时勉强能工作
   但中频频率降低,电压低电流很大,升高功率时逆变失败,过流保护动作。这种故障通常是桥臂中串联的两个可控硅中有一个不导通,是整个桥臂不能导电。用示 波器可以看出,见图 19 ,如果3号桥臂导不通,则4号桥臂无法关断,用示波器观察U4也是一条直线,3号桥臂的电压等于负载电压,所以U3波形是完全正弦波。应该注意,现在U4 波形也是一条直线和上一种故障一样,但是现在故障的根源不在4号桥臂上,而是在3号桥臂上。检查的方法是1)用示波器检查桥臂上有没有触发脉冲及幅度。 2)用万用表检查可控硅控制极与阴极之间的电阻,是否开路和短路。3)如果是触发脉冲的问题,应调换主控板,如果是可控硅的问题,应调换可控硅。4)在实 际运行中,感应圈的一端与炉壳短路同样也会造成近似以上故障现象,用示波器观察各桥臂波形与上述一样,一组波形是近似正弦波,另一组的波形是直线。
  4 在电容升压线路的装置中不能启动,改为不升压线路空炉勉强
  能启动,启动成功前直流电抗器发出一阵哼哼声,然后基本正常。
   这种现象一般是逆变可控硅性能不好造成的,有些可控硅在制造出厂时检测失误,标注参数与实际不一致。检查的方法是先按不升压线路连接,缓慢启动电源,用 示波器观察可控硅的管压降,在临近启动状态有问题的可控硅管压降是跳动的正弦波。查出问题所在,调换可控硅即可正常工作。在实际运行中有些可控硅关断时间 长,用样会造成不能启动,在出现故障时要细心观察鉴别区分解决。
  5 中频电压升到700V时系统保护动作
  这种故障一般出现在逆变桥的可控硅其中的一只反向耐压降低所造成的。用万用表测量阳极与阴极之间的正反向阻值,能看出正向阻值很大,反向阻值只有30KΩ以下,调换可控硅即可正常工作。
  6 中频电压升到500V时直流电抗器发出
  较低沉的砰砰声,再升功率过流保护动作。
  此现象是逆变触发脉冲变压器性能下降造成的。在中频电压较高时形成容性漏电,扰乱触发脉冲的定位形成,使逆变触发定位变化,造成逆变换流失败。处理此故障难度较大,应将所有逆变触发脉冲变压器更换。
  7 装置在运行中炉料温度在1000oC以下
  能正常工作在1000oC以上过流保护动作。
  1)冷却循环水温度过高,原因是用户的冷却循环水池受场地的限制,造的较小特别是夏天的气温较高更加促使水温的上升,使逆变硅的性能改变,关断时间加长,不适应回路的频率变化造成换流失败,使过流保护动作。
   2)可控硅的关断时间长造成的,因为炉料在低温时导磁率较高,磁感应强度大,感应圈的电感量较大,在电容量不变的情况下谐振频率较低,可控硅的关断时间 尚能适应工作要求。当炉料温度升到1000oC以上时导磁率变小,感应圈电感量减小,谐震频率增高对可控硅的关断时间要求提高,关断时间长的可控硅不能胜 任换流的要求,使逆变失败,造成过流保护动作。
  3)处理的方法是;
  1)加大循环水的吨位使散热良好。
  2)在阻抗允许的情况下,增加电容补偿,降低谐振频率。
  3)阻抗已不能改变的情况下,调换关断时间短的可控硅是最佳选择。
  8 装置空炉启动后直流电抗器发出连续噔噔噔
  响声,中频电压升到500v左右时过流保护动作。
  1)这种故障是逆变回路阻容保护电容器漏油使损耗太大造成的,因为在工作中故障保护电容在中频电压下相当于短路,只有更换新的保护电容才能排除故障。
  2)桥臂可控硅性能不良引起换流不正常,但电抗器响声更大些!
  3)中频电压互感器或电流信号互感器内部有击穿或接触不良,造成逆变工作不稳定现象,电抗器同样有较大异常响声。
   4)逆变脉冲变压器内部绝缘不良,同样如此。在通常的检修方法中考虑到电抗器有异常声音,往往误认为是整流部分故障,实际不然。用示波器观察整流桥直流 输出端波形如图17(a)的波形。波形中明显看出有短暂短路现象。它与整流桥一个可控硅不导通的波形如图17(b)不同。前者缺口较窄,后者缺口较宽。在 实际修理中只要发现以上波形,可以肯定是逆变部分故障造成的,不要去整流部分盲目的找问题!走些不必要的弯路。在处理的过程中一定不要盲目,认真分析查找 故障原因所在加以妥善处理。
  三 保护部分产生的故障
  1 装置不定期烧逆变硅。
   此故障一般是过流过压系统出问题造成的。应着重检查5/0.1电流互感器和中频电压互感器的内部绕组是否断路。因为线径较细容易受环境不良气体腐蚀造成 断线。其结果使过流限流过压限压保护失效,一旦炉子系统出现瞬间不良原因使电流电压瞬间突变,超过可控硅的额定电流和耐压值而造成烧硅。
  2 装置定位连续烧硅,
  特别是应用多年的装置或循环水质较差的用户。往往是烧硅后不做详细检查盲目换硅,其结果是换上又烧!此故障不外乎三个原因
  1)与烧硅位置相关连的阻容保护电阻断线,电容干枯失效有关,应检查换之。
  2)相应位置的脉冲变压器绝缘不良或控制极接线接触不良引起的烧硅。接线焊牢或换新的脉冲变压器!
  3)可控硅散热器(俗称水套)内部腐蚀严重或水垢太厚引起散热不良造成烧硅。处理的办法是用盐酸冲洗,但盐酸冲洗的次数多了会把水套内部腐蚀坏,进水在水套内部不循环直接从出水口流出,造成通水良好的假象反复烧硅!最好是换新的水套最佳。
  以上讲的故障现象,大部分是老中频最容易出现的,新中频装置故障较少发生,可能会在长途运输中造成个别接线松动,引起接触不良的故障。所讲故障现象及检查排除方法仅供参考,望不要照搬!
  四、温度控制原理及使用
  1.基本原理:
   原理图如附图所示,此板包括温度控制两部分、温控输入信号采用0~20mA标准电流信号。电流信号通过R52变成电压信号取出来,然后再和W动端电压进 行运算,由集成块U1D放大输出,输出电压最大值有W动端电位高低来决定温控电路中,温控输入0~20mA电流信号通过R52变成电压信号和外接电位器动 端电位的高低进行比较,它两者的压差,通过U1D进行放大,使输出电压发生变化,变化的范围有R54、R51决定,一般在出厂时已整定在10倍左右,设 UR52和UW2之间的压差是0.1V,U1D输出端的电压应在1V左右。在正常工作中给定输出BH点是低电位,温控投入后,输出的是高电位,中频电源输 出的功率向低发展。达到温控的目的。温度的高低,有W动端电位高低决定,一般情况下温度指示的高低W值相应的调整即可。
  二、安装与调试:
  使用前,先将主控板调好,然后接上温控仪表,外接6.8K电位器启动电源使功率在合适的范围,调外接电位器,观察功率情况及温度指示情况,此时温度应在一定范围内保持不变,功率表应有上下摆动现象。调整温控电位器是温度达到设定值即可。

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