導(dǎo)讀：可控硅中頻電源裝置簡(jiǎn)稱(chēng)可控硅中頻裝置是利用可控硅的開(kāi)關(guān)特性把50Hz的工頻電流變換成中頻電流的一種電源裝置，主要是在感應(yīng)熔煉，感應(yīng)加熱，感應(yīng)淬火等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。本文主要分析了中頻電爐逆變晶閘管燒損的故障及排查方法，供設(shè)備維修管理人員借鑒參考。

　　1 簡(jiǎn)單介紹

　　可控硅變頻裝置一般采用零壓軟啟動(dòng)，啟動(dòng)成功率高無(wú)沖擊，快而平穩(wěn)。中頻感應(yīng)電爐有熔化效率高、操作方便、體積小重量輕、啟動(dòng)靈活，逐漸代替了工頻電爐在企業(yè)的使用。中頻電爐是電工電子學(xué)與強(qiáng)電應(yīng)用結(jié)合 的產(chǎn)物，當(dāng)中頻電源出現(xiàn)故障后，故障隱蔽性強(qiáng)，不易從電路線(xiàn)路直觀的進(jìn)行排除。因此，中頻電路故障排除，對(duì)維修電工整體技能水平要求較高。

　　而感應(yīng)電爐的日常工作主要是根據(jù)變壓器互感應(yīng)的理論，在次級(jí)繞組內(nèi)的感應(yīng)電勢(shì)的有效值與頻率及交變磁通的值兩個(gè)參數(shù)有關(guān)，在這個(gè)感應(yīng)電勢(shì)E2的作用下，爐料所形成的閉和回路中，便有渦流通 過(guò)，渦流的數(shù)值大小，與感應(yīng)電勢(shì)E2成正比，與爐料回路的阻抗成反比，當(dāng)爐料的阻抗已確定的情況下，則發(fā)熱與感應(yīng)電勢(shì)成比例。無(wú)鐵心感應(yīng)電爐由于沒(méi)有導(dǎo)磁 的物體存在，所以磁力線(xiàn)必須經(jīng)過(guò)空氣而閉合，但是空氣的磁阻很大，會(huì)減少有效的磁通量，為了要獲得所必須的感應(yīng)電勢(shì)，就要求增加磁力線(xiàn)的切割速度，這就要 求增加通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈電流的頻率，來(lái)達(dá)到發(fā)熱效果顯著的目的。但在實(shí)際情況下?tīng)t料中感應(yīng)電流的流動(dòng)，也會(huì)形成磁場(chǎng)，但其方向是與感應(yīng)器的磁場(chǎng)相反，二個(gè)磁場(chǎng) 迭加一起的結(jié)果將削弱整個(gè)的作用。隨著不斷被削弱的磁場(chǎng)繼續(xù)向爐料內(nèi)部深入分布并不斷產(chǎn)生電流，而電流的去磁作用又促使?fàn)t料中感應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度自 表面向中心劇烈的減小，電流的頻率愈高，這種現(xiàn)象也愈顯著，這也就是所謂集膚效應(yīng)作用的結(jié)果。

　　為了提高爐料的發(fā)熱量，如果無(wú)限制的增高頻率，一則受到電源裝置復(fù)雜性的限制，更重要的是由于上述集膚效應(yīng)的原因，渦流發(fā)熱隨著電流頻率的升高，只局現(xiàn)在 爐料周?chē)谋砻鎸?，而爐料中心的熱量是由表面?zhèn)鲗?dǎo)進(jìn)來(lái)的，所以加熱時(shí)間將拉長(zhǎng)了，電效率不再上升。電源的頻率與電效率之間的關(guān)系可以這樣來(lái)描述，在感應(yīng)電 爐爐料直徑固定，爐料的物理性能不變的情況下，電效率將隨著電流頻率的增加而顯著上升，但當(dāng)頻率繼續(xù)增加時(shí)，電效率將不再隨頻率變化而近于飽和階段。因 此，我們可以作一斷言，對(duì)于一定尺寸的感應(yīng)爐，并在爐料和感應(yīng)器材料的物理性質(zhì)為同一條件下，則必定有一臨界頻率的存在。正是以上原因的存在，電爐生產(chǎn)廠(chǎng) 家將根據(jù)爐子的大小來(lái)選定頻率的高低?？紤]到爐子的電效率和熱效率，選定合適的頻率。爐子容量較小時(shí)頻率選高些，容量較大時(shí)選低些，一般在200Hz-- 8000Hz范圍內(nèi)。

　　2 可控硅中頻電源的工作原理

　　在介紹中頻電爐逆變晶閘管燒損常見(jiàn)故障之前，我們先簡(jiǎn)單的了解一下可控硅中頻電源的基本工作原理：交流電通過(guò)一個(gè)三相橋式整流電路，把50Hz的工頻交流 電流整流成直流，再經(jīng)過(guò)一個(gè)濾波器（直流電抗器）進(jìn)行濾波，經(jīng)逆變器將直流變?yōu)閱蜗嘀蓄l交流（200Hz~8000Hz）以供給負(fù)載。因此這種中頻電 源的工作原理實(shí)際就是：電網(wǎng)交流--整流直流--中頻交流。

　　我們以3噸中頻電爐為例，舉例說(shuō)明一下中頻電源的工作原理：3噸中頻電爐的電源供給是公司電網(wǎng)經(jīng)過(guò)變壓器，將570V工頻50Hz交流電輸送到電爐控制電 源，經(jīng)過(guò)三相橋式整流，將570V交流電，整流成為 約750V直流電，經(jīng)過(guò)電抗器濾波后，到逆變電路，經(jīng)過(guò)逆變晶閘管2個(gè)橋臂交替導(dǎo)通，得到 1000V的中頻電源，經(jīng)過(guò)補(bǔ)償電容倍壓后，將約為2000V的中頻交流電源輸送到感應(yīng)線(xiàn)圈，通過(guò)磁軛聚磁，渦流原理熔化鐵水。

　　3 中頻電爐逆變橋晶閘管燒損故障排除方法

　　逆變晶閘管燒損，是中頻電爐常見(jiàn)，但難排除的故障。不管是過(guò)壓還是過(guò)流引起的晶閘管燒損，一般情況都需要用排除法，縮小故障范圍，排除故障。

　　另外的主要原因是電流和大電壓失控，引起的高電壓失控中頻電爐原理的電壓升到一定的值時(shí)，逆變器顛覆，無(wú)法在高阻抗下運(yùn)行，元件的耐壓降低或冷卻效果不 好，系統(tǒng)的絕緣性能降低，中頻感應(yīng)電爐電壓升高時(shí)機(jī)器對(duì)地短路，檢查中頻電容和爐子。干擾也可能引起，逆變觸發(fā)線(xiàn)要高主電路一些。另外就是大電流失控， 中頻電壓的反壓角過(guò)小，觸發(fā)電路是否接觸不良，另外還要注意關(guān)斷時(shí)間的一直性。

　　以下總結(jié)出了維修技術(shù)人員在檢修逆變晶閘管時(shí)可按照如下步驟，逐步進(jìn)行排查，縮小故障范圍。

　　步：爐體

　?。?）感應(yīng)線(xiàn)圈絕緣層有無(wú)損壞

　?。?）感應(yīng)線(xiàn)圈和磁軛之間的絕緣是否完好

　　（3）水冷電纜有無(wú)鼓包、接頭是否松動(dòng)

　　（4）爐體冷卻水管有無(wú)滲漏和堵塞

　?。?）接地保護(hù)是否完好

　　注：在確定各排查點(diǎn)完好后，倒換爐體送電試爐。

　　第二步：換爐開(kāi)關(guān)

　?。?）換爐開(kāi)關(guān)之間要完全分開(kāi)，沒(méi)有導(dǎo)體搭接

　?。?）換爐開(kāi)關(guān)觸頭要平整，有效結(jié)合

　　（3）換爐開(kāi)關(guān)水冷管道暢通

　　注：停電后，仔細(xì)檢查換爐開(kāi)關(guān)各個(gè)部位元件。

　　第三步：排銅

　?。?）隔開(kāi)銅排的膠木有無(wú)碳化

　?。?）銅排之間要保證沒(méi)有東西搭接

　　（3）銅排接口處的水冷管道完好暢通

　　注：檢查排查點(diǎn)的各項(xiàng)，確保正常。

　　第四步：補(bǔ)償電容

　?。?）查看補(bǔ)償電容有無(wú)滲漏和鼓包

　　（2）敲擊電容殼體，聽(tīng)聲音確定電容有無(wú)內(nèi)空

　　（3）電容水冷管有無(wú)滲漏和堵塞

　?。?）使用能測(cè)量電容的萬(wàn)用表，測(cè)量電容的通斷

　　（5）放電電抗器接線(xiàn)完好

　　注：按照排查點(diǎn)逐一排查檢修。

　　第五步：濾波電抗

　?。?）濾波電抗器水冷管必須要完好

　?。?）電抗器線(xiàn)圈內(nèi)部鐵芯無(wú)位移

　　注：按照排查點(diǎn)逐一排查檢修。

　　第六步：逆變橋架

　?。?）檢查晶閘管安裝同心度和壓緊度

　?。?）檢查晶閘管阻容保護(hù)是否完好

　?。?）檢查電壓互感器是否正常

　　注：可以備一套逆變橋，在地面組裝好更換到電源上。

　　第七步：整流橋

　　（1）檢查晶閘管安裝同心度和壓緊度

　?。?）檢查晶閘管阻容保護(hù)是否完好

　　（3）檢查電流互感器是否正常

　　注：按照排查點(diǎn)逐一排查檢修。

　　第八步：主板

　?。?）電爐完好時(shí)，把主板給晶閘管的各個(gè)參數(shù)手抄一份，等電爐出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)照參數(shù)是否一致，有無(wú)出現(xiàn)漂移，進(jìn)行調(diào)整

　?。?）仔細(xì)檢查主板上的各插頭，有無(wú)斷線(xiàn)與松動(dòng)

　　注：更換主板備用。

　　然而，現(xiàn)在制造的電子元件質(zhì)量已經(jīng)過(guò)關(guān)，如果工藝良好，可靠性已經(jīng)非常高。逆變可控硅相對(duì)來(lái)講是比薄弱的部件。頻繁的損壞逆變晶閘管，也可以著重檢查。

　　逆變管的阻容吸收回路，重點(diǎn)檢查吸收電容器是否斷路。這時(shí)，應(yīng)該采用能夠測(cè)量電容量的數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)電容器，僅僅測(cè)量它的通斷是不夠的。如果逆變吸收回路斷線(xiàn)，極易損壞逆變管。

　　1）檢查管子的電氣參數(shù)是否滿(mǎn)足要求，杜絕使用不合格廠(chǎng)家流入的元件。

　　2）逆變電路的水冷套及其他冷卻水路是否堵塞，雖然這種情況比較少，但確實(shí)出現(xiàn)過(guò)，容易忽略。

　　3）注意負(fù)載有無(wú)對(duì)地打火的現(xiàn)象，這種情況會(huì)形成突變的高電壓，造成逆變管擊穿損壞。

　　4）運(yùn)行角度偏大或偏小，都會(huì)引起逆變管頻繁過(guò)流，從而損傷管子，容易造成性的損壞。

　　5）在不影響啟動(dòng)的情況下，適當(dāng)加大中頻逆變電源至爐體的中頻回路接線(xiàn)電感，可以緩解因逆變管承受過(guò)大的di/dt造成的損壞。