中频炉维修培训资料.pdf

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1、中频炉维修培训资料 第一章基本知识 一、感应加热原理： 无芯感应电炉就像一个空芯变压器，并根据电磁感应原理工作。坩埚外 的感应线圈相当于变压器的原绕组，坩埚内的金属炉料相当于副绕组。当感 应线圈通一交变电流时， 则因交变磁场的作用是短路连接的金属炉料产生强 大的感应电流，电流流动时，为克服金属炉料的电阻而产生热量致使金属炉 料加热熔化。 电磁感应现象： 变化磁场在导体中引起电动势的现象称为电磁感应，也 称“动磁生电”。当位于磁场中的导体与磁力线产生相对切割运动，或线圈 中的磁通发生变化时，在导线或线圈中都会产生电动势；若导体和线圈构成 闭合回路，则导体或线圈中将有电流。由电磁感应产生的电动势称

2、感生电动 势，由感生电动势引起的电流叫做感生电流。 涡流： 在具有铁心的线圈中通以交流电时，铁心内就有交变磁通通过， 因而在铁心内部必然产生感应电流，在铁心中自成闭合回路，因而形成状如 水中漩涡的涡流。涡流的利用：利用涡流产生高温熔炼金属，或对金属进行 热处理；电度表中铝盘转动及电工测量仪表中的磁感应阻尼器也就是根据涡 流的原理工作的。涡流的危害:涡流消耗电能，使电机、电气设备效率降低； 使铁心发热；且涡流有去磁作用，会削弱原有磁场 二、可控硅的基础知识 1、优点： 他是一种大功率的半导体器件，效率高、控制特性好、反应快、 寿命长、体积小、重量轻、可靠性高和方便维护。 2、结构： 四层半导体叠

3、交而成，有三个PN 结，外部有三个电极，分别是 阳极、阴极、控制极，分别为A、K、G。 3、工作原理： 将可控硅按图 l-62 连接，可以得到如下结果： 中频炉维修培训资料 开关未合上时，灯不亮，可控硅未导通。 合上 K，灯亮，这时可控硅上约有1V 的电压降。 导通后即使打开， 灯仍亮，可控硅一经触发导通后， 可自己维持导通状态。 如果降低电源电压E，灯泡逐渐变暗，当电流减小到某一定值（称为最小维 持电流 )以下时，可控硅关断，灯泡突然熄灭。 由此可知，要使可控硅导通，必须在A、K 极间加上正向电压，同时加以适 当的正向控制极电压 (称触发电压 )。一旦导通后，要使可控硅关断，必须采取降 低阳

4、极电压、反接或断开电路等措施，使正向电流小于最小维持电流。 4、晶闸管的保护 晶闸管虽然具有很多优点，但是，它们承受过电压和过电流的能力很差，这 是晶闸管的主要弱点，因此，在各种晶闸管装置中必须采取适当的保护措施。 一、晶闸管的过电流保护 由于晶闸管的热容量很小， 一旦发生过电流时， 温度就会急剧上升而可能把 PN 结烧坏，造成元件内部短路或开路。 晶闸管发生过电流的原因主要有：负载端过载或短路； 某个晶闸管被击穿短 路，造成其它元件的过电流； 触发电路工作不正常或受干扰， 使晶闸管误触发， 引起过电流。晶闸管承受过电流能力很差，例如一个100A 的晶闸管，它的过电 流能力如表 201 所列。

5、这就是说，当100A 的晶闸管过电流为400A 时，仅允 许持续 002 s，否则将因过热而损坏。由此可知，晶闸管允许在短时间内承受 一定的过电流， 所以，过电流保护的作用 就在于当发生过电流时， 在允许的时 间内将过电流切断，以防止元件损坏。 晶闸管过电流的保护措施有下列几种： 1、快速熔断器 普通熔断丝由于熔断时间长， 用来保护晶闸管很可能在晶闸管烧坏之后熔断 器还没有熔断， 这样就起不了保护作用。 因此必须采用专用于保护晶闸管的快速 熔断器。快速熔断器用的是银质熔丝，在同样的过电流倍数之下， 它可以在晶闸 中频炉维修培训资料 管损坏之前熔断，这是晶闸管过电流保护的主要措施。 快速熔断器的

6、接入方式有三种，如图2015 所示。其一是快速熔断器接在 输出(负载)端，这种接法对输出月12Sd 址屯聋娄短路起保护作用，但对元件本 身故障引起的过电流不起保护作用。其二是快速熔断器与元件串联，可以对元件 本身的故障进行保护。 以上两种接法一般需要向时采用。第三种接法是快速熔断 器按在输入端， 这样可以同时对输出端短路和元件短路实现保护，但是熔断器熔 断之后。不能立即判断是什么故障。 熔断器的电流定额应该尽量接近实际工作电流的有效值，而且是按所保护的 元件的电流定额 (平均值 )选取。 2过电流继电器 在输出端 (直流侧 )装直流过电流继电器。或在输入端(交流侧 )经电流互感器 接入灵敏的过

7、电流继电器， 都可在发生过电流故障时动作， 使输入端的开关跳闸。 这种保护措施对过载是有效的，但是在发生短路故障时， 由于过电流继电器的动 作及自动开关的跳闸都需要一定时间，如果短路电流比较大， 这种保护方法不很 有效。 3过流截止保护 利用过电流的信号将晶闸管的触发脉冲移后，使晶闸管的导通角减小或者停 止触发。 二、晶闸管的过电压保护 晶闸管耐受过电压的能力极差，当电路中电压超过其反向击穿电压时，即使 中频炉维修培训资料 时间极短， 也容易损坏。 如果正向电压超过其转折电压，则晶闸管误导通，这种 误导通次数频繁时， 导通后通过的电流较大， 也可能使元件损坏或使晶闸管的特 性下降。因此必须采取

8、措施消除晶闸管上可能出现的过电压。 引起过电压的主要原因， 是因为电路中一般都接有电感元件。在切断或接通 电路时，从一个元件导通转换到另一个元件导通时，以及熔断器熔断时， 电路中 的电压往往都会超过正常值。有时雷击也会引起过电压。 晶闸管过电压的保护措施有下列几种： 1、阻容保护 可以利用电容来吸收过电压， 其实质就是将造成过电压的能量变成电场能量 储存到电容器中，然后释放到电阻中去消耗掉。这是过电压保护的基本方法。 阻容吸收元件可以并联在整流装置的交流侧(输入端 )，直流侧 (输出端 )或元 件侧，如图 2016 所示。 2、硒堆保护 硒堆(硒整流片 )是一种非线性电阻元件，具有较陡的反向特

9、性。当硒堆上电 压超过某一数值后， 它的电阻迅速减小， 而且可以通过较大的电流， 把过电压能 量消耗在非线性电阻上，而硒堆并不损坏。 硒堆可以单独使用 (图 2016)，也可以和阻容元件并联使用。 三、电容器知识 电力电容器是充油设备， 安装、 运行或操作不当可能着火， 也可能发生爆炸， 电容器的残留电荷还可能对人身安全构成直接威胁。因此，电容器的安全运行有 很重要的意义。 A、电容器运行参数 中频炉维修培训资料 电容器运行中电流不应长时间超过电容器额定电流的13 倍。电压不应长时 间超过电容器额定电压的1，1 倍。电容器使用环境温度不得超出表133 提供 的限值。电容器外壳温度不得超过生产厂

10、家的规定值(一般为 60或 65)。 电容器各接点应保持良好， 不得有松动或过热迹象； 套管应清洁， 并不得有 放电痕迹； 外壳不应有明显变形、 不应有漏油痕迹。 电容器的开关设备、 保护电 器和放电装置应保持完好。 B、电容器投人或退出 发生下列故障情况之一时，电容器组应紧急退出运行： 1连接点严重过热甚至熔化； 2瓷套管严重闪络放电； 3电容器外壳严重膨胀变形； 4电容器或其放电装置发出严重异常声响； 5电容器爆破； 6，电容器起火、冒烟。 C、电容器操作 进行电容器操作应注意以下四点： 1正常情况下全站停电操作时，就先拉开电容器的开关，后拉开各路出线 的开关；正常情况下全站恢复送电时，就

11、先合上各路出线的开关， 后合上电容器 线的开关。 2全站事故停电后，应拉开电容器的开关。 3电容器断路器跳闸后不得强送电；熔丝熔断后，查明原因之前，不得更 换熔丝送电。 4不论是高压电容器还是低压电容器，都不允许在其带有残留电荷的情况 下合闸。否则， 可能产生很大的电流冲击。 电容器重新合闸前，至少应放电 3min。 中频炉维修培训资料 5为了检查、修理的需要，电容器断开电源后，工作人员接近之前，不论 该电容器是否装有放电装置，都必须用可携带的专门放电负荷进行人工放电。 D、电容器故障判断及处理 1渗漏油渗漏油主要由产品质量不高或运行维护不周造成。外壳轻度渗 油时，应将渗油处除锈、补焊、涂漆，

12、予以修复；严重渗漏油时应予更换。 2外壳膨胀主要由电容器内部分解比气体或内部部分元件击穿造成。 外壳明显膨胀应更换电容器。 3温度过高主要由过电流 (电压过高或电源有谐波)或散热条件差造成， 也可能由介质损耗增大造成。应严密监视， 查明原因， 作针对性的处理。 如不能 有效地控制过高的温度，则应退出运行；如是电容器本身的问题，应予更换。 4套管闪络放电主要由套管脏污或套管缺陷造成。如套管无损坏，放电 仅由脏污造成，应停电清扫，擦净套管；如套管有损坏，应更换电容器。处理工 作应停电进行。 5异常声响异常声响由内部故障造成。异常声响严重时，应立即退出运 行，并停电更换电容器。 6电容器爆破由内部严

13、重故障造成。应立即切断电源，处理完现场后更 换电容器。 7熔丝熔断如电容器熔丝熔断， 不论是高压电容器还是低压电容器，均应 查明原因，并作适当处理后再投入运行。否则，可能产生很大的冲击电流。 四、无芯感应电炉分类： 无芯感应电炉熔炼炉通常根据使用电流频率分为: 工频电炉 50Hz 中频炉 5010000 Hz 高频炉大于 10000 Hz 五、中频无芯感应电炉组成： 电器、机械、水冷三大部分组成。 （一） 、电源系统 1、主回路 ： A 三相全控桥式整流器：其作用是将工频交流变换成直流。 B 滤波电抗器：它起三个作用，一是对整流出来的直流电流进行滤波，减 小电流纹波， 有利于逆变器稳定工作；

14、二是在整流桥与逆变桥之间起交流隔离作 中频炉维修培训资料 用，在正常工作时滤波电抗两侧有不同的电压波形，必须有一个电抗来承担电压 瞬时值的差异， 而对于直流又必须能畅通， 滤波电抗恰好起到这种作用；三是不 论任何原因， 在滤波电抗后面发生短路时， 配合装置的过电流保护系统来限制短 路电流的上升速率和峰值。 C 逆变桥，其作用是将经滤波后的直流转变成中频交流。 D 负载，主要有感应器和中频补偿电容组成，它工作接近谐振状态， 以获得 比较高的功率因数和效率。 2、控制回路 ： A 整流触发系统：他来控制整流桥的可控硅，并且可自由来调节整流桥输 出直流电压数值， 从而改变中频输出功率； 在停机或故障

15、状态时， 它可以使整流 桥转入逆变状态，把滤波电抗中储能返回电网， 防止产生过电压，导致停止工作； B 逆变触发系统：控制逆变器的正常工作 C 启动环节 3、保护回路： A 过电流保护：保护可控硅，防止短路损坏 B 过电压保护：保护可控硅和补偿电容的击穿 C 电流截止和电压截止环节： 当负载发生变化时， 用以限制负载电流和电压 在允许范围 （二） 、机械部分 ： 炉体、炉盖、炉架、倾炉机构 （三） 、水冷系统 ： A 配电柜水冷系统 B 炉体水冷系统 六、设备巡视内容 A 水温表、压力表。 B 炉子各个部位有无异常。 C 炉底和控制柜有无异常。 D 听声音有无异常。 E 摸线圈温度如何，炉体周

16、围有无打火及漏电现象。 七、中频电源的维护 1、经常清除电源柜内的积尘，尤其是晶闸管芯外部要用酒精擦洗干净。 中频炉维修培训资料 2、经常检查水管是否扎结牢固，及时清除冷却水管内壁的水垢，以保证足 够的水流量，对老化及有裂纹的水管要及时更换，冷却水池的脏物须及时清除， 以免堵塞水管。 3、 定时对装置进行检修， 装置各部分的螺栓， 螺母连接处要定期进行检查， 紧固。接触器、继电器的触头有松动，接触不良时，应及时修理，更换，不能勉 强使用。 4、定期校验过流、过压保护系统，防止失灵。定期检查水压继电器。 5、经常检查负载接线是否良好，绝缘是否可靠。变频装置的负载因工作场 合的环境恶劣，从而使故障

17、率高的事实容易被忽视，因此，加强对负载的维护， 防止故障波及电源装置，是保证系统安全运行的重要一环节。 八、中频炉异常情况的维修 、检查可控硅是否完好； 、检查脉冲变压器指示灯是否亮； 、电线电缆接触是否良好，有无接地； 、控制板、线圈、电容、电阻等元件是否有烧坏或有异味出现； 、检查是否有积尘，导致短路；及时清理； 、螺丝螺母连接处是否有松动； 、检查水路是否有堵塞；检查水压是否低于.Mpa; 、故障灯亮起，自动保护系统启动；检查是否有过压过流和欠水压等； 若无异常，使用按扭复位，重新起动进行工作； 、控制板一般三灯同时亮，为正常工作 若左侧灯不亮，继续增大功率； 若灯亮起，说明工作正常，可

18、降回原工作功率； 、电容的作用：吸收冲击电压；补偿中频电流；滤除杂波。 第二章元器件的监测 一、怎样识别二极管的好坏？ 因为晶体二极管是单向导通的元件， 因此测量出来的正向电阻与反向电阻值 差越大越好， 如相差不大， 说明二极管性能不好或已损坏；如表针不动说明二极 管内部已断线；如果电阻为0，说明电极之间已短路。 二、如何判别三极管的好坏？ 中频炉维修培训资料 主要测量极间阻值来判断PN 结的好坏，用万用表R100 档，测发射极 和集电极的正向电阻， 如果测出都是低阻值说明管子质量是好的；如果发现测出 的阻值正向电阻非常大或者反向电阻非常小，说明管子已损坏。 三、怎样简易测量可控硅？ 可控硅有

19、阳极、阴极和一个控制极，测量时刻用万用表R1000 档来测阳 极和阴极的正反向电阻，表针应保持不动，控制极和阴极是一个PN 结，故可用 判断二极管的方法来测量。 四、如何利用万用表检测电容器的好坏？ 利用电容器的充放电原理。方法为将万用表转换开关拨到电阻档R1000 档上，表棒接电容器， 这是表针产生左右摆动， 摆动越大说明电容量越大，有时 会摆动到接近零值， 又慢慢退回停留在一位置上， 停留点的电阻量就是这个电容 器的漏电电阻，判断电容器的好坏就是看这个电阻值的大小。这个电阻越大越好， 最好是无限大。 如果接上电容器表针不动， 说明电容器内断开； 如果接上电容器 表针摆动到 0 不再退回，说

20、明电容器已击穿。 第三章实际遇到的问题及解决办法 一、中频炉运行过程中，突然掉电，控制板上过流信号灯亮 经过检查， 发现有一水包水嘴漏水。 用万用表测元器件， 发现有两块整流可 控硅击穿、一快熔击穿。 处理方法： 立即停止中频电源及控制柜循环水电源，修复漏水。 结果发现水 嘴腐蚀严重， 更换新水包。 拆除所有循环水嘴， 都有不同程度的腐蚀。 控制柜内 循环水为电汽车间制的纯水，经分析，原设计水路存在很大的弊端，同一水路间 存在电压差，即使为纯水也难免电离腐蚀水嘴，后进行水路改造。（由于水路问 题，造成车间中频炉运行两年击穿可控硅一百多块，直接损失五十万余元。）更 换可控硅与快速熔断器，打开循环

21、水电源，送电中频炉运行正常。 总结：可控硅中频装置中，可控硅是主要元件，（整流、逆变）也是装置中 的薄弱环节， 可控硅元件体积小， 却可以通过很大的电流， 这是它的优点。 但另 一方面，体积小，热容量也小，当电流增加时，它的结温上升很快，所以它经受 过电流的能力很差。 可控硅元件经受过电压的能力也很差，过电压包括反向和正 向，反向过电压极易使元件反向击穿，正向过电压如超过元件转折电压，则可控 硅自动转入导通，如果没有保护措施，则可控硅的这种失控现象会酿成严重后果。 中频炉维修培训资料 防止过电流和过电压伤害元件的一个措施，自然是在选可控硅的电流电压等级时 留有余量，但是严密的保护措施仍然是必不

22、可少的。保护都有:过流保护、过压 保护、快熔保护（只在整流电路用）等的保护。 二、中频炉运行过程中，突然掉电，控制板上无信号灯亮 用万用表测量发现：整流及逆变可控硅均正常， 快熔完好，测炉台下电容器， 有一击穿，一个“大肚子” 处理方法：立即停止中频电源，甩开“大肚子”的电容器，更坏击穿的电容 器，送电运行良好。 总结：中频感应器吸收的有功功率为： P=UIcos ,其中除去部分损耗在感应 器绕组电阻及电线电阻上之外其余部分有功功率供给工件加热用。感应器吸收的 无功功率为： P=UIsin 由于多数感应器的线圈与被加热工件之间都隔着一层较 厚的耐火材料， 感应器工作时需要大量的无功功率，感应器

23、的功率因数很低， 而 可控硅中频装置是先将工频交流转变成直流，再把直流转变成中频交流供给感应 器，但是直流无法向感应器提供无功功率，于是只能用电容器给予补偿，只要电 容器数量选择适当， 就可以满足感应器所需要的全部无功功率，可控硅中频装置 仅向感应器提供有功功率。电容器的补偿方式有三种，即并联补偿；串联补偿； 混合补偿。 经补偿后的负载工作在近乎谐振状态，以获得较高的功率因数， 减少 中品目献上的无功损耗， 提高装置效率， 同时负载近乎谐振状态使可控硅逆变器 得以正常换向。 电容器的充放电：在电容器两端加上直流电压，使得两个极板分别积累正、 负电荷，这一过程称为电容器的充电。电容器充电的过程，

24、 是电荷储存电场能量 的过程。已经充电的电容器施放所储存点和德过程称为电容器的放电。放电的过 程是电容器施放充电时所储存的电场能量的过程。如果把电容器接在交流电源上， 交流电源电压的大小和方向随时间不断变化，电容器就会不断的充电和放电，电 路中出现了交变电流， 因此交流电能通过电容器。 必须注意， 这里所说的交流电 流通过电容器是指由于电容器反复充放电在电容电路中形成的电流，并非电荷直 接通过电容器的介质。 三、1#中频炉停炉，倒炉开关倒向2 #炉，结果炉子启动不了 分析： 1#中频炉运行良好，说明控制柜不存在问题，用万用表测电容器完 好，很可能为倒炉开关的问题， 结果用万用表测量， 两铜板间

25、不导通。 调整倒炉 开关，恢复正常。 中频炉维修培训资料 附录一 中频感应加热电源常见故障与维修 中频电源广范应用于熔炼透热淬火焊接等领域不同的应用领域对中频电源 有不同的要求因此中频电源的控制电路和主电路有不同的结构形式只有在熟练 掌握这些电路的基本工作原理和功率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在此仅对典型电路和常见故障进行 探讨。 1 开机设备不能正常起动 1.1 故障现象 :起动时直流电流大直流电压和中频电压低设备声音沉闷过流保护 分析处理 :逆变桥有一桥臂的晶闸管可能短路或开路造成逆变桥三臂桥运行用示 波器分别观察逆变桥的四个桥臂上的晶闸管管

26、压降波形若有一桥 臂上的晶闸管的管压降波形为一线该晶闸管已穿通若为正弦波该 晶闸管未导通更换已穿晶闸管查找晶闸管未导通的原因。 1.2 故障现象 :起动时直流电流大直流电压低中频电压不能正常建立。 分析处理 :补偿电容短路断开电容用万用表查找短路电容更换短路电容。 1.3 故障现象 :重载冷炉起动时各电参数和声音都正常但功率升不上去过流保护 分析处理 :1 逆变换流角太小用示波器观看逆变晶闸管的换流角把换流角调到合 适值 2炉体绝缘阻值低或短路用兆欧表检测炉体阻值排除炉体的短 路点 3炉料钢铁相对感应圈阻值低用兆欧表检测炉料相对感应圈的 阻值若阻值低重新筑炉。 1.4 故障现象 :零电压它激无

27、专用信号源起动电路不好起动。 分析处理 :1 电流负反馈量调整得不合适与电流互感器串联的反并二极管是否击 穿 3信号线是否过长过细4 信号合成相位是否接错5 中频变压器和 隔离变压器是否损坏特别要注意变压器匝间短路重新调整电流负 反馈量更换已损坏的部件。 1.5 故障现象 :零电压它激扫频起动电路不好起动。 分析处理： 1 扫频起始频率选择不合适重新选择起始频率2 扫频电路有故障用示 波器观察扫频电路的波形和频率排除扫频电路故障。 中频炉维修培训资料 1.6 故障现象 :起动时各电参数和声音都正常升功率时电流突然没有电压到额定 值过压过流保护。 分析处理 :负载开路检查负载铜排接头和水冷电缆。

28、 2. 设备能起动但工作状态不对。 2.1 故障现象： 设备空载能起动但直流电压达不到额定值直流平波电抗器有冲击 声并伴随抖动。 分析处理：关掉逆变控制电源在整流桥输出端上接上假负载用示波器观察整流桥 的输出波形可看到整流桥输出缺相波形缺相的原因可能是1整流触 发脉冲丢失 2触发脉冲的幅值不够宽度太窄导致触发功率不够造成 晶闸管时通时不通 3双脉冲触发电路的脉冲时序不对或补脉冲丢失 4 晶闸管的控制极开路短路或接触不良。 2.2 故障现象：设备能正常顺利起动当功率升到某一值时过压或过流保护。 分析处理：分两步查找故障原因1先将设备空载运行观察电压能否升到额定值若 电压不能升到额定值并且多次在电

29、压某一值附近过流保护这可能 是补偿电容或晶闸管的耐压不够造成的但也不排除是电路某部分 打火造成的 2若电压能升到额定值可将设备转入重载运行观察电流 值是否能达到额定值若电流不能升到额定值并且多次在电流某一 值附近过流保护这可能是大电流干扰要特别注意中频大电流的电 磁场对控制部分和信号线的干扰。 3. 设备正常运行时易出现的故障。 3.1 故障现象：设备运行正常但在正常过流保护动作时烧毁多支KP 晶闸管和快 熔。 分析处理：过流保护时为了向电网释放平波电抗器的能量整流桥由整流状态转到 逆变状态这时如果 1500 就有可能造成有源逆变颠覆烧毁多支晶闸管和快熔,开 关跳闸并伴随有巨大的电流短路爆炸声

30、对变压器产生较大的电流和电磁力冲击 严重时会损坏变压器。 3.2 故障现象： 设备运行正常但在高电压区内某点附近设备工作不稳定直流电压 表晃动设备伴随有吱吱的声音这种情况极容易造成逆变桥颠覆烧 毁晶闸管 分析处理：这种故障较难排除多发生于设备的某部件高压打火1 连接铜排接头螺 丝松动造成打火 2断路器主接头氧化导致打火3补偿电容接线桩螺 中频炉维修培训资料 丝松动引起打火补偿电容内部放电阻容吸收电容打火(4)水冷散热 器绝缘部分太脏或炭化对地打火(5)炉体感应线圈对炉壳炉底板打 火炉体感应线圈匝间距太近匝间打火或起弧固定炉体感应线圈的 绝缘柱因高温炭化放电打火6 晶闸管内部打火 3.3 故障现

31、象： 设备运行正常但不时地可听到尖锐的嘀嘀声同时直流电压表有 轻微地摆动 分析处理：用示波器观察逆变桥直流两端的电压波形可看到逆变周期性短暂一个 周波失败或不定周期短暂失败并联谐振逆变电路短暂失败可自恢 复周期性短暂失败一般是逆变控制部分受到整流脉冲地干扰非周 期性短暂失败一般是由中频变压器匝间绝缘不良产生 3.4 故障现象： 设备正常运行一段时间后设备出现异常声音电表读数晃动设备工 作不稳定 分析处理：设备工作一段时间后出现异常声工作不稳定主要是设备的电气元器件 的热特性不好可把设备的电气部分分为弱电和强电两部分分别检 测先检测控制部分可预防损坏主电路功率器件在不合主电源开关 的情况下只接通

32、控制部分的电源待控制部分工作一段时间后用示 波器检测控制板的触发脉冲看触发脉冲是否正常 在确认控制部分没有问题的前提下把设备开起来待不正常现 象出现后用示波器观察每支晶闸管的管压降波形找出热特性不好 的晶闸管若晶闸管的管压降波形都正常这时就要注意其它电气部 件是否有问题要特别注意断路器电容器电抗器铜排接点和主变压 器 3.5 故障现象：设备工作正常但功率上不去 分析处理：设备工作正常只能说明设备各部件完好功率上不去，说明设备各参数 调整不合适影响设备功率上不去的主要原因有：1 整流部分没调好 整流管未完全导通直流电压没达到额定值影响功率输出2中频电压 值调得过高过低影响功率输出3截流截压值调节

33、得不当使得功率输 出低 4炉体与电源不配套严重影响功率输出5补偿电容器配置得过 多或过少都得不到电效率和热效率最佳的功率输出即得不到最佳 的经济功率输出 6中频输出回路的分布电感和谐振回路的附加电感 过大也影响最大功率输出 中频炉维修培训资料 3.6 故障现象： 设备运行正常但在某功率段升降功率时设备出现异常声音抖动电 气仪表指示摆动 分析处理：这种故障一般发生在功率给定电位器上功率给定电位器某段不平滑跳 动造成设备工作不稳定严重时造成逆变颠覆烧毁晶闸管 3.7 故障现象：设备运行正常但旁路电抗器发热烧毁 分析处理：造成旁路电抗器发热烧毁的主要原因有：1 旁路电抗器自身质量不好 2 逆变电路存

34、在不对称运行造成逆变电路不对称运行的主要原因来 源于信号回路。 3.8 故障现象：设备运行正常经常击穿补偿电容 分析处理：故障原因： 1 中频电压和工作频率过高2 电容配置不够 3 在电容升压 电路中串联电容与并联电容的容量相差太大造成电压不均击穿电 容 4 冷却不好击穿电容 3.9 故障现象：设备运行正常但频繁过流 分析处理：设备运行时各电参数波形声音都正常就是频繁过流当出现这样的故障 时要注意是否是由于布线不当产生电磁干扰和线间寄生参数耦合 干扰如强电线与弱电线布在一起工频线与中频线布在一起信号线 与强电线中频线汇流排交织在一起等 4. 直流平波电抗器 故障现象：设备工作不稳定电参数波动设

35、备有异常声音频繁出现过流保护和烧毁 快速晶闸管。 分析处理：在中频电源维修中直流平波电抗器故障属较难判断和处理的故障直流 平波电抗器易出现的故障有：1 用户随意调整电抗器的气隙和线圈 匝数,改变了电抗器的电感量影响了电抗器的滤波功能使输出的直 流电流出现断续现象导致逆变桥工作不稳定逆变失败烧毁逆变晶 闸管随便调小电抗器的气隙和减少线圈匝数在逆变桥直通短路时 会降低电抗器阻挡电流上升的能力烧毁晶闸管随意改变电抗器的 电感量还会影响设备的起动性能2电抗器线圈松动电抗器的线圈若 有松动在设备工作时电磁力使线圈抖动线圈抖动时电感量突变在 轻载起动和小电流运行时易造成逆变失败3电抗器线圈绝缘不好对 地短

36、路或匝间短路打火放电造成电抗器的电感量突跳和强电磁干 扰使设备工作不稳定产生异常声音频繁过流烧毁晶闸管造成线圈 中频炉维修培训资料 绝缘层绝缘不好短路的原因有a. 冷却不好温度过高导致绝缘层绝 缘变差打火炭化b. 电抗器线圈松动线圈绝缘层与线圈绝缘层之间 线圈绝缘层与铁心之间相对运动摩擦造成绝缘层损坏c. 在处理电 抗器线圈水垢时把酸液渗透到线圈内酸液腐蚀铜管并生成铜盐破 坏绝缘层 5. 晶闸管 5.1 故障现象：更换晶闸管后一开机就烧毁晶闸管 分析处理：设备出故障烧毁晶闸管在更换新晶闸管后不要马上开机首先应对设备 进行系统检查排除故障在确认设备无故障的情况下再开机否则就 会出现一开机就烧毁晶

37、闸管的现象。在压装新晶闸管时一定要注意 压力均衡，否则就会造成晶闸管内部芯片机械损伤导致晶闸管的耐 压值大幅下降出现一开机就烧毁晶闸管的现象 5.2 故障现象：更换新晶闸管后开机正常但工作一段时间又烧毁晶闸管 分析处理：发生此类故障的原因有：1 控制部分的电气元器件热特性不好2 晶闸 管与散热器安装错位3散热器经多次使用或压装过小台面晶闸管造 成散热器台面中心下凹导致散热器台面与晶闸管台面接触不良而 烧毁晶闸管 4 散热器水腔内水垢太厚导热不好造成元件过热烧掉5 快速晶闸管因散热不好温度升高同时晶闸管的关断时间随着温度 地升高而增大最终导致元件不能关断造成逆变颠覆烧掉晶闸管6晶 闸管工作温度过

38、高门极参数降低抗干扰能力下降易产生误触发损 坏晶闸管和设备 7 检查阻容吸收电路是否完好 5.3 故障现象：更换新晶闸管后设备仍不能正常工作烧晶闸管 分析处理：设备出现故障后烧掉晶闸管， 换上新晶闸管后经静态检测设备一切正 常但仍不能正常稳定工作易烧晶闸管。这时要特别注意脉冲变压器、 电源变压器、 中频变压器、 中频隔离变压器是否出现初级线圈与次 级线圈之间、线圈与铁心之间、匝与匝之间是否绝缘不好 6. 结束语 中频电源的故障现象是多种多样千奇百怪的对具体故障要做具体分析随着 中频电源技术的发展和功率的增大，中频电源维修人员必须要具备相当的电路理 论基础知识和丰富的实践经验。 最后我们一定要切

39、记在更换晶闸管后一定要仔细检测设备即使在故障排除 中频炉维修培训资料 后也要对设备进行系统检查。 感应加热基本原理 1.电磁感应原理 1831年，英国物理学家faraday发现了电磁感应现象，并且提出了相应的理 论解释。其内容为， 当电路围绕的区域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应 出电动势，如果闭合就会产生感应电流。 利用高频电压或电流来加热通常有两种方法： （1） 电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热） （2） 感应加热：利用高频电流（比如密封包装） 2电介质加热（ dielectric heating） 电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材。同时微波炉也是利用这个 原理。原理

40、如图 1： 图 1 电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产生交变的电场。需要加热的 介质处于交变的电场中， 介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转或 振动，从而产生热量，达到加热效果。 3感应加热（ induction heating） 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来 产生涡流达到加热的效果。如图2： 中频炉维修培训资料 图 2 感应加热示意图 基本电磁定律： 法拉第定律： d eN dt 安培定律：HdlNI 其中：BdS， 0r Bu u H 如果采用 MKS 制，e 的单位为 V，? 的单位为 Wb，H 的单位为 A/m，

41、B 的单位 为 T。 以上定律基本阐述了电磁感应的基本性质， 集肤效应： 当交流的电流流过导体的时候，会在导体中产生感应电流 （如图 3） ，从而导 致电流向导体表面扩散。 也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这 也就无形中减少了导体的导电截面，从而增加了导体交流电阻， 损耗增大。 工程 上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e0.368 的距离 为集肤深度。 在常温下可用以下公式来计算铜的集肤深度： 7 . 5 cm f 式（1） 中频炉维修培训资料 图 3 涡流产生示意图 从以上可以看到，如果增大电流和提高频率都可以增加发热效果，是加热对 象快速升温。所以感应电源通常需要输出

42、高频大电流。 参考文献： fundalmentals of power electronics, R.W.Erickson（讲义） TPIH2500 Textbook Tetra Pak Technical Training Centre 中频电源的过电流和过电压的保护 中频电源装置的 主电路采用晶闸管半导 体器件，这类器件承受 过电压，过电流的能力 很差，而中频电源的运 行情况比较复杂，负载 变化剧烈，出现短路， 开路，过电压，过电流 的几率较高，必须采取 妥善保护措施，以确保 装置安全运行。 晶闸管中频电源的过流 过压保护，一种是在适 中频炉维修培训资料 当的地方安装保护器件 如在工频电源

43、进线侧安 装RC吸收电路，用以 抑制由外电路涌入中频 电源的雷击过电压和操 作过电压，在晶闸管上 串接快速熔短器用以保 护过电流对晶闸管的损 坏，另一种是检测中频 电源的输出电压和输入 电流，当电压或电流超 过允许值时借助整流 触发控制系统使整流桥 工作于有源逆变状态， 或封锁整流输出脉冲使 整流桥输出电压为零。 电源与负载的匹配 晶闸管中频电 源装置与其它电源装置 一样都有一定的额定值： 如额定电压，额定电流 和额定功率因数。当输 出电压超过额定电压和 多时，电路中的各元件 的绝缘就可能烧毁。当 输出电流超过额定电流 很多时，电路中元件温 升会超过允许值，导致 元件损坏。在晶闸管中 频电源中

44、晶闸管元件的 中频炉维修培训资料 电压电流余量不大，承 受的过载能力低，还有 换流问题（换流失败， 逆变电炉不能工作），启 动问题（不合理的额定 值，晶闸管中频电源不 能起动） ，所以更应注意 额定值的问题。 额定电压和额定阻抗之 比，称为电源的额定阻 抗。当负载阻抗等于额 定阻抗时，电源的输出 功率就能达到额定值。 负载阻抗大于额定阻抗， 当电源输出电压等于额 定电压，电流就小于额 定值，功率达不到额定 值。负载阻抗小于额定 值，电流较大会是元件 损坏，为了防止元件损 坏，就要降低输出电压， 功率达不到额定值。（过 小的负载阻抗导致晶闸 管中频电源不能起动） 。 为了得到最大的输出功 率，要

45、使负载阻抗等于 电源的额定阻抗，要求 负载与电源匹配。实现 匹配的方法是选择感应 器的匝数，功率低的中 频炉和透热感应器大都 中频炉维修培训资料 采用这种方式。 为了降低感应器中的电 流和提高效率，大型中 频熔炼炉和透热线圈的 匝数多，阻抗大于电源 的额定阻抗。所以利用 串并联电容升压电路来 解决阻抗匹配问题。淬 火用感应器线圈只有一 匝，用降压变压器解决 阻抗匹配问题。中频变 压器的铜损和铁损很大， 需要通水冷却。降压变 压器的一次匝数可调， 可以方便实现阻抗匹配。 感应加热过程中负载的 等效参数不断的变化， 要求在“热态”是负载 主抗与电源匹配。这样 并联补偿电路比串联补 偿电路好。采用自

46、动频 率跟踪电路以后，可以 做到负载的功率因数不 变，串联电路和并联电 路的阻抗分别为rhs和 rhp成比例。在整个加 热过程中rhp变化较小， 而rhs变化较大，因此 并联电路有利于负载与 电源匹配。提高生产率， 这是并联电路应用较广 中频炉维修培训资料 泛的主要原因。 中频炉经常烧逆变可控硅应重点检查那些部位？ 1 、 主要是大电流和大电压失控引起的1 高电压失控：中频电压升到一 定的值时，逆变器颠覆，无法在高阻抗情况下运行，元件的耐压降低或冷 却效果不好，系统的绝缘性能降低，中频电压升高时机器对地短路，检查 中频电容和炉子。干扰也可能引起，逆变触发线要离主电路远一些，2 大 电流失控，中

47、频电压的反压角过小，触发电路是否有接触不良，另外还要 注意关断时间的一直性。 2、现在由于元件的质量已经过关，如果工艺良好，可靠性已经非常高。逆变可 控硅管相对来讲是比较薄弱的部件。 如果频繁地损坏，必然有原因。应着重检查： 1）逆变管的阻容吸收回路，重点检查吸收电容器是否断路。这时，应该采用 能够测量电容量的数字万用表检测电容器，仅仅测量它的通断是不够的。 如果逆 变吸收回路断线，极易损坏逆变管； 2）检查管子的电气参数是否满足要求，杜绝使用不合格厂家流入的元件； 3）逆变管的水冷套及其他冷却水路是否堵塞，虽然这种情况较少，但确实出 现过，容易忽略。 4）注意负载有无对地打火的现象，这种情况会形成突变的高电压，造成逆变 管击穿损坏。 5）运行角度偏大或偏小，都会引起逆变管频繁过流，从而损伤管子，容易造 成永久性的损坏。 6）在不影响启动的情况下，适当加大中频电源至炉体的中频回路接线电感， 可以缓解因逆变管承受过大的di/dt 造成的损坏。