導讀：可控硅中頻電源裝置簡稱可控硅中頻裝置是利用可控硅的開關特性把50Hz的工頻電流變換成中頻電流的一種電源裝置，主要是在感應熔煉，感應加熱，感應淬火等領域中廣泛應用。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，供設備維修管理人員借鑒參考。
1 簡單介紹
可控硅變頻裝置一般采用零壓軟啟動，啟動成功率高無沖擊，快而平穩。中頻感應電爐有熔化效率高、操作方便、體積小重量輕、啟動靈活，逐漸代替了工頻電爐在企業的使用。中頻電爐是電工電子學與強電應用結合 的產物，當中頻電源出現故障后，故障隱蔽性強，不易從電路線路直觀的進行排除。因此，中頻電路故障排除，對維修電工整體技能水平要求較高。
而感應電爐的日常工作主要是根據變壓器互感應的理論，在次級繞組內的感應電勢的有效值與頻率及交變磁通的值兩個參數有關，在這個感應電勢E2的作用下，爐料所形成的閉和回路中，便有渦流通 過，渦流的數值大小，與感應電勢E2成正比，與爐料回路的阻抗成反比，當爐料的阻抗已確定的情況下，則發熱與感應電勢成比例。無鐵心感應電爐由于沒有導磁 的物體存在，所以磁力線必須經過空氣而閉合，但是空氣的磁阻很大，會減少有效的磁通量，為了要獲得所必須的感應電勢，就要求增加磁力線的切割速度，這就要 求增加通過感應線圈電流的頻率，來達到發熱效果顯著的目的。但在實際情況下爐料中感應電流的流動，也會形成磁場，但其方向是與感應器的磁場相反，二個磁場 迭加一起的結果將削弱整個的作用。隨著不斷被削弱的磁場繼續向爐料內部深入分布并不斷產生電流，而電流的去磁作用又促使爐料中感應的電場強度和電流密度自 表面向中心劇烈的減小，電流的頻率愈高，這種現象也愈顯著，這也就是所謂集膚效應作用的結果。
為了提高爐料的發熱量，如果無限制的增高頻率，一則受到電源裝置復雜性的限制，更重要的是由于上述集膚效應的原因，渦流發熱隨著電流頻率的升高，只局現在 爐料周圍的表面層，而爐料中心的熱量是由表面傳導進來的，所以加熱時間將拉長了，電效率不再上升。電源的頻率與電效率之間的關系可以這樣來描述，在感應電 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，但當頻率繼續增加時，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，對于一定尺寸的感應爐，并在爐料和感應器材料的物理性質為同一條件下，則必定有一臨界頻率的存在。正是以上原因的存在，電爐生產廠 家將根據爐子的大小來選定頻率的高低。考慮到爐子的電效率和熱效率，選定合適的頻率。爐子容量較小時頻率選高些，容量較大時選低些，一般在200Hz-- 8000Hz范圍內。
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故障之前，我們先簡單的了解一下可控硅中頻電源的基本工作原理：交流電通過一個三相橋式整流電路，把50Hz的工頻交流 電流整流成直流，再經過一個濾波器（直流電抗器）進行濾波，經逆變器將直流變為單相中頻交流（200Hz~8000Hz）以供給負載。因此這種中頻電 源的工作原理實際就是：電網交流--整流直流--中頻交流。
我們以3噸中頻電爐為例，舉例說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經過變壓器，將570V工頻50Hz交流電輸送到電爐控制電 源，經過三相橋式整流，將570V交流電，整流成為 約750V直流電，經過電抗器濾波后，到逆變電路，經過逆變晶閘管2個橋臂交替導通，得到 1000V的中頻電源，經過補償電容倍壓后，將約為2000V的中頻交流電源輸送到感應線圈，通過磁軛聚磁，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，但難排除的故障。不管是過壓還是過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，逆變器顛覆，無法在高阻抗下運行，元件的耐壓降低或冷卻效果不 好，系統的絕緣性能降低，中頻感應電爐電壓升高時機器對地短路，檢查中頻電容和爐子。干擾也可能引起，逆變觸發線要高主電路一些。另外就是大電流失控， 中頻電壓的反壓角過小，觸發電路是否接觸不良，另外還要注意關斷時間的一直性。
以下總結出了維修技術人員在檢修逆變晶閘管時可按照如下步驟，逐步進行排查，縮小故障范圍。
步：爐體
（1）感應線圈絕緣層有無損壞
（2）感應線圈和磁軛之間的絕緣是否完好
（3）水冷電纜有無鼓包、接頭是否松動
（4）爐體冷卻水管有無滲漏和堵塞
（5）接地保護是否完好
注：在確定各排查點完好后，倒換爐體送電試爐。
第二步：換爐開關
（1）換爐開關之間要完全分開，沒有導體搭接
（2）換爐開關觸頭要平整，有效結合
（3）換爐開關水冷管道暢通
注：停電后，仔細檢查換爐開關各個部位元件。
第三步：排銅
（1）隔開銅排的膠木有無碳化
（2）銅排之間要保證沒有東西搭接
（3）銅排接口處的水冷管道完好暢通
注：檢查排查點的各項，確保正常。
第四步：補償電容
（1）查看補償電容有無滲漏和鼓包
（2）敲擊電容殼體，聽聲音確定電容有無內空
（3）電容水冷管有無滲漏和堵塞
（4）使用能測量電容的萬用表，測量電容的通斷
（5）放電電抗器接線完好
注：按照排查點逐一排查檢修。
第五步：濾波電抗
（1）濾波電抗器水冷管必須要完好
（2）電抗器線圈內部鐵芯無位移
注：按照排查點逐一排查檢修。
第六步：逆變橋架
（1）檢查晶閘管安裝同心度和壓緊度
（2）檢查晶閘管阻容保護是否完好
（3）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
（2）檢查晶閘管阻容保護是否完好
（3）檢查電流互感器是否正常
注：按照排查點逐一排查檢修。
第八步：主板
（1）電爐完好時，把主板給晶閘管的各個參數手抄一份，等電爐出現故障時，對照參數是否一致，有無出現漂移，進行調整
（2）仔細檢查主板上的各插頭，有無斷線與松動
注：更換主板備用。
然而，現在制造的電子元件質量已經過關，如果工藝良好，可靠性已經非常高。逆變可控硅相對來講是比薄弱的部件。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，重點檢查吸收電容器是否斷路。這時，應該采用能夠測量電容量的數字萬用表檢測電容器，僅僅測量它的通斷是不夠的。如果逆變吸收回路斷線，極易損壞逆變管。
1）檢查管子的電氣參數是否滿足要求，杜絕使用不合格廠家流入的元件。
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，但確實出現過，容易忽略。
3）注意負載有無對地打火的現象，這種情況會形成突變的高電壓，造成逆變管擊穿損壞。
4）運行角度偏大或偏小，都會引起逆變管頻繁過流，從而損傷管子，容易造成性的損壞。
5）在不影響啟動的情況下，適當加大中頻逆變電源至爐體的中頻回路接線電感，可以緩解因逆變管承受過大的di/dt造成的損壞。
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