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中频熔炼炉的电气工作原理及常见故障的处理方法作者：***来源：《环球市场信息导报》2013年第04期

江西新钢机械制造有限公司属于铸造兼机械加工行业，承担钢件、铸件、铸件产品的铸造，这些产品的熔炼浇铸均靠中频熔炼炉完成，中频熔炼炉共7台，分别为5t、3t、1.5t、0.75t、0.5t。它们的电气控制系统均大同小异、无两样，只是使用的关键器件如电抗器、晶闸管、电容、负载线圈大小、容量及参数不同而已。从上世纪九十开始使用至今，对中频炉的工作原理及使用条件、电气部件的使用寿命、使用环境、以及将要或已经出现的故障掌握得十分清楚，分析处理电气故障得心应手，在此，根据自己掌握知识及多年积累分析、处理中频炉电气控制系统故障方法作一个总结，供同行参考借鉴。

中频炉工作原理

中频炉电源工作原理由国家电网提供的三相工频交流电源经过三相全控整流桥（器件采用晶闸管）整流形成电压可调的脉动直流电，经过电抗器LD滤波成平滑的直流电送到单相逆变桥（器件采用晶闸管），从逆变桥输出高于工频几十倍至几百倍的中频单相交流电至负载，其负载是由感应线圈（含加热炉料）及中频电热电容器组成的LC串并联振荡电路，该电路对负载的适应较强，运行稳定性可靠；其额定功率可以通过调节整流触发脉冲控制角来改变输出电压，以达到功率调节的目的；其输出频率由负载LC并联振荡器的谐振频率f决定，由于逆变桥触发脉冲控制信号取自负载回路，所以当负载回路LC参数发生变化时，逆变桥输出频率也能相应发生变化，起到自动调频作用。

中频炉常见故障分析及处理方法

中频炉电气安装调试正常使用后，出现的故障主要体现在电气控制主回路、整流控制板、主板和逆变推动板上。常见故障一般情况下，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：

开机设备不能正常起动

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。断电后，用万用表电阻挡（200€%R挡）分别检测逆变桥上的晶闸管阻值，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，阳极—阴极间电阻应为无穷大，门极—阴极电阻应在10～50€%R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。更换已穿晶闸管，并查找晶闸管未导通的原因。

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，用万用表分别查找补充电容，若电容接线端对外壳阻值较小时，该电容短路，将其更换。

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：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；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。

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，检查负载铜排接头是否可靠，水冷电缆是否完好即可排除故障。

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。

设备能起动但工作状态不对

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：触发脉冲丢失；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；双脉冲触发电路的脉冲时序不对或脉冲丢失；晶闸管的控制极开路、短路、接触不良等造成。解决方法更换触发电路板（主电路板）或更换晶闸管即可解决。

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，首先将设备空载运行，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，或电路某部分打火造成的造成的；从这方面着手查找即可排除故障，将不合格补偿电容或晶闸管更换、或排查打火点即可解决故障。其次电压能升到额定值，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。

设备正常运行时易出现的故障

故障现象：设备运行正常，但在正常过流保护动作时烧毁多只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€%Z>120度，就有可能造成有源逆变颠覆，烧毁多只晶闸管和快熔，开关跳闸，并伴随有巨大的电流短路爆炸声，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。检查电路控制板，更换电路板中不合格器件，条件许可的话更换主电路板。

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：连接铜排接头螺丝松动造成打火；断路器主接头氧化导致打火；补偿电容接线桩螺丝松动，引起打火，补偿电容内部放电阻容吸收电打火；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；按照以上分析进行排查即可处理。

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旁路电抗器自身质量不好；逆变电路存在不对称运行，造成逆变电路不对称运行的主要原因来源于信号回路；旁路电抗器断水或水垢堵塞造成冷却水路不循环。

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。主要体现在整流部分没调好，整流管未完全导通，直流电压没达到额定值影响功率输出；中频电压值调得过低影响功率输出；炉体与电源不配套严重影响功率输出；前面两点重新调整参数，第三点是先天不足造成，与设备无关。

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。更换功率给定电位器即可处理。

故障现象：设备能启动，启动成功率比原来低很多，有时不好启动

分析处理：负载线圈匝间有短路现象；负载电容器柱子有开路。

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：中频电压和工作频率过高，从新调整参数；电容配置不够或电容受损，增补或更换；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，去除击穿电容。

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。

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，尽快的将故障排除，恢复中频电源的正常运行，从而保证生产的顺利进行。

