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中频感应加热电源常见故障分析、排查与处理

发布时间:2019-02-14

中频感应加热电源广范应用于熔炼、透热、淬火、等不同的应用领域,中频感应加热电源作为自动化锻压生产线的主要设备,在生产过程中起十分重要的作用,若中频设备故障率高,会严重影响生产的正常运行。在熟练掌握中频电源的基本工作原理和功率元器件的基本特性的基础上,才能快速准确地分析判断故障原因,采取有效的措施排除故障。

中频电源的基本工作原理:将三相50hz的交流电经过三相全控桥式整流变成脉动的直流电路后经平波电抗器变成平滑直流电,最后经过逆变桥将直流变成单相中频交流电。负载部分由感应线圈(包括加热工件)及补偿电容器组成的LC并联振荡电路。输出频率取决于LC电路的谐振频率f。逆变调节控制部分能够自动采集逆变可控硅的导通周期变换单相交流电的频率,起到自动调频的作用。同时可以通过调功电位器改变给定的电压值,控制整流控制角α,从而控制整流输出电压,得到所需的中频电压值。

一般情况下,可以把中频电源的故障按照故障现象分为完全不能启动和启动后不能正常工作两大类。作为一般的原则,当出现故障后,应在断电的情况下对整个系统作全面检查,它包括以下几个方面:

1)电源:用万用表测主电路开关(接触器)和控制回路是否带电,排除元件断路的可能性。

2)整流器:整流器采用三相全控桥式整流电路包括六个快速熔断器、六个晶闸管、六个脉冲变压器和一个续流二极管。可以用万用表通断档测一下快熔,以判断它是否损坏。晶闸管可用万用表电阻挡(200Ω挡)测量门极―阴极电阻,一般应在10―50Ω之间,过大或过小都表明这只晶闸管门极失效,它将不能被触发导通。脉冲变压器次边接在晶闸管上,原边接在主控板上,用万用表测量原边电阻约为50Ω。续流二极管一般不容易出现故障,检查时用万用表二极管挡测其二端,正向时万用表显示结压降约有500mV,反向不通。

3)逆变器:逆变器包括四只快速晶闸管和四只脉冲变压器,可按上述方法检查。

4)变压器:变压器的绕组一般原边阻值约有几十欧姆,次极阻值几欧姆。应该注意的是中频电压互感器的原边与负载并联,所以其电阻值为零。

5)电容器:检查电容器是否被击穿。断开每组电容器的汇流母排与主汇流排之间的连接点,测量每组电容器两个汇流排间的电阻,正常时应为无穷大。确认坏的组后,再断开每台电热电容器引至汇流排的软铜皮,逐台检查即可找到击穿的电容器。

6)接通控制电源将示波器探头接在整流晶闸管的门极和阴极上,示波器置于电源同步,按下启动按钮后即可看到触发脉冲波形,应为双脉冲,幅度应大于2V。按一下停止按钮,脉冲将立即消失。重复六次,将每个晶闸管都看一下,如果门极没有脉冲,可以将示波器的探头移到脉冲变压器的原边看一下,如果原边有脉冲而次边没有,说明脉冲变压器损坏,否则问题可能出在传输线或主控板上。

7)将示波器探头接在逆变晶闸管的门极和阴极上,示波器置于内同步,接通控制电源后可以看到逆变触发脉冲,它是一串尖脉冲,幅度应大于2V,通过示波器的时标读出脉冲周期,算出触发脉冲频率,正常时应比电源柜的标称频率高约20%,这个频率称为启动频率。按下启动按钮后,脉冲的间距加大,频率变低,正常时应比电源柜的标称频率低约40%,按一下停止按钮,脉冲频率立即跳回启动频率。 

(2)通过上列检查,基本上能排除完全不能启动的故障。启动以后工作不正常,一般表现在下列几个方面:

1)整流器缺相:故障表现为工作时声音不正常,最大输出电压升不到额定值,且电源柜怪响声变大,这时可以调低输出电压在200V左右,用示波器观察整流器的输出电压波形(示波器应置于电源同步),正常时输入电压波形每周期有六个波形,缺相时会缺少二个。这一故障一般是由于整流器某只晶闸管没有触发脉冲或触发不导通引起的。

2)逆变器三桥臂工作:故障表现为输出电流特别大,空载时也很大,且电源柜工作时声音很沉重,启动后把功率旋钮调到最小位置,会发现中频输出电压比正常时高。用示波器依次观察四个逆变晶闸管的阳极―阴极之间的电压波形。如果三桥臂工作,可以看到逆变器中有相邻的二只晶闸管的波形正常,另外相邻的二只有一只没有波形,另一只为正弦波。

3)感应线圈故障:感应线圈匝间短路,一般是由于炉衬局部掉落货线圈通水不畅导致,故障表现为电流较大,工作频率比平常时高。

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