关于KGPS恒功率中频电源

的故障分析和维修

许青山

江苏龙源催化剂有限公司

摘要：我公司一直从事汽车曲轴的铸造和球墨铸铁的冶炼，中频电源是生产车间的主要设备，学习它的工作原理和总结它的维修经验是我们维修电工的工作重点。下面就它的常见故障浅析一些维修方法。

关键字： 中频电源 故障浅析 维修方法

KGPS恒功率中频感应加热电源是将三相工频(50HZ)交流电能变换成几百或几千赫兹的单相交流电能的装置。改装置采用恒功率控制、零电压启动，反馈采用电流电压双闭环电路，极大地提高了设备的稳定性和可靠性。具有操作方便、效率高、体积小，输出功率稳定的特点。

该中频电源主电路工作原理是将从电网输入的三相50HZ工频交流电经桥式整流电路整流成电压可调的脉动直流电，通过电抗器LD滤波后送至单相逆变桥。逆变桥输出给负载—感应器（包括被加热工件）及中频电热电容器组成的LC并联振荡电路。由于逆变桥的作用，将直流电能逆变为所需的中频交流电输送给负载。（附电气原理图）

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起动和起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：

（一）电源及电流采样：用万用表测一下主电路开关（接触器）和控制保险丝后面是否有电，这将排除缺相和控制回路断路的可能性。再用万用表测量每相采样电路中的限流电阻是否在50欧姆-100欧姆之间，否则中频处于保护状态。

（二）整流器：整流器采用三相全控桥式整流电路，它包括六个晶闸管和六个阻容保护装置。测量晶闸管的简单方法是用万用表电阻挡测一下其阴极—阳极、门极—阴极电阻，测量时晶闸管不用取下来。正常情况下，整流晶闸管的阳极—阴极间电阻应大于300K，门极—阴极电阻应在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。

（ 三）逆变器：逆变器包括四只快速晶闸管、四只脉冲变压器、四个限流电感、四个阻容保护装置。逆变晶闸管的阳极-阴极间电阻约5K左右，脉冲变压器次极接在晶闸管上，初级接在主控板上，用万用表测量初级电阻约为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。

（四）中频变压器：变压器的每个绕组都应该是通的，一般初级阻值约有几千欧姆，次极几十欧姆。应该注意：中频电压互感器的初级与负载并联，所以在线量其电阻值为零。

（五）电容器：与负载并联的电热电容器可能被击穿，电容器一般分组安装在电容器架上，检查时应先确定被击穿电容器所在的组。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。每台电热电容器由四个芯子组成，外壳为一极，另一极分别通过四个绝缘子引到端盖上，一般只会有一个芯子被击穿，跳开这个绝缘子上的引线，这台电容器可以继续使用，其容量是原来的3/4。电容器的另一个故障是漏油，一般不影响使用，但要注意防火。安装电容器的角钢与电容器架是绝缘的，如果绝缘击穿将使主回路接地，测量电容器外壳引线和电容器架之间的电阻，可以判断这部分的绝缘状况。

(六)水冷电缆：水冷电缆的作用是连接中频电源和感应线圈，它是负载回路的一部分，工作时受到拉力和扭力，与炉体一起倾动而发生曲折，因此时间长后容易在柔性连接处断裂开。水冷电缆断裂过程，一般是先断掉大部分后，在大功率运行时把未断小部分很快烧断，这时中频电源就会产生很高的过电压，如果过电压保护不可靠，就会烧坏晶闸管。水冷电缆断开后，中频电源无法启动工作。如不检查出原因而反复启动，就很可能烧坏中频电压互感器。检查故障时可用示波器，把示波器探头夹在负载两端，观察按启动按钮时有无衰减波形。确定电缆断芯时先把水冷电缆与电热电容器输出铜排脱开，用万用表电阻挡（200Ω挡）测量电缆的电阻值，正常时电阻值为零，断开时

为无穷大。用万用表测量时，应把炉体翻到倾倒位置，使水冷电缆掉起，这样使断处彻底脱离，才能正确判断是否断芯。通过以上几个方面的检查，一般能查出大部分的故障原因，接下来可以接通控制电源，作进一步的检查。中频电源主电路合闸有手动和自动两种。对于自动合闸的系统，应该先将电源线暂时断开，以确保主电路不会合上。接通控制电源后，可以作下面几个方面的检查。

1．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。

2．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。 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，且电源柜怪叫声变大，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。

2．逆变器三桥臂工作：故障表现为输出电流特别大，空炉时也一样，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。

3．感应线圈故障：感应线圈是中频电源的负载，它采用壁厚3至5毫米的方形紫铜管制成。它的常见故障有以下几种：

感应线圈漏水，这可能引起线圈匝间打火，必须及时补焊才能运行。 钢水粘在感应线圈上，钢渣发热、发红，会引起铜管烧穿，必须及时清除干净。

感应线圈匝间短路，这类故障在小型中频感应炉上特别容易发生，因为炉子小，在工作时受热应力作用而变形，导致匝间短路，故障表现为电流较大，工作频率比平常时高。

综上所述，为了能采用正确的方法进行中频电源的故障维修，就必须熟悉中频电源常见故障的特点及原因，才能少走弯路，节省时间。中频电源设备的维修不仅要有丰富的实践经验，更要拥有一定的电路理论基础知识，学会知其然而知其所以然。唯有如此才能在实际的工作中应对可能发生各种复杂问题。从而保证生产的顺利进行。