李云

摘要：直流調(diào)速裝置晶閘管在日常使用中會(huì)發(fā)生各種故障，對(duì)于不同的故障必須要采取適合的解決方法，確保晶閘管正常使用，充分發(fā)揮晶閘管的性能，提高主要生產(chǎn)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義?；诖?，本文主要介紹了直流調(diào)速裝置晶閘管的工作條件，而且分析了直流調(diào)速裝置晶閘管的常見(jiàn)故障，以供大家參考。

關(guān)鍵詞：直流調(diào)速裝置;晶閘管;故障

對(duì)于直流調(diào)速裝置而言，晶閘管是傳遞功率的重要元器件，其他各種裝置都基于晶閘管來(lái)進(jìn)行搭配，在直流調(diào)速系統(tǒng)中是不可或缺的。然而在生產(chǎn)中，直流調(diào)速系統(tǒng)會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及生產(chǎn)條件等多種因素影響，晶閘管的故障是一直困擾生產(chǎn)一線的主要問(wèn)題，其故障原因以及維護(hù)是必須要探究的問(wèn)題。解決故障的要求體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是在較短的時(shí)間內(nèi)將故障解決，馬上恢復(fù)生產(chǎn)，另一是認(rèn)真準(zhǔn)確地分析故障的真正原因，總結(jié)防控措施從而解決問(wèn)題，減少故障。

一、直流調(diào)速裝置晶閘管的工作條件

每個(gè)生產(chǎn)一線的條件都不一樣，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，必須要對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)中晶閘管的工作環(huán)境進(jìn)行認(rèn)真觀察。

（一）環(huán)境溫度

晶閘管可靠性造成影響的很多因素中散熱是造成故障的主要問(wèn)題。直流調(diào)速裝置中晶閘管的實(shí)際電流大小不同，最小的有幾百安，最大的有幾千安，在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)功率耗散，并產(chǎn)生大量的熱量。若不能迅速散熱，晶閘管性能很有可能由于溫度偏高而急劇降低，甚至?xí)霈F(xiàn)燒毀的情況。根據(jù)我公司直流調(diào)速系統(tǒng)中晶閘管的運(yùn)行情況來(lái)看，檢查出的晶閘管的主要問(wèn)題是，由于沖擊負(fù)荷，短時(shí)間內(nèi)電流漲幅過(guò)大，如果散熱不良，容易造成晶閘管表面出現(xiàn)點(diǎn)蝕，一段時(shí)間后點(diǎn)蝕面擴(kuò)大，出現(xiàn)大量小洼坑，散熱困難，最終造成擊穿，晶閘管損壞。其主要原因是晶閘管在進(jìn)行組裝時(shí)，未正確按照規(guī)范進(jìn)行組裝，散熱器與晶閘管壓緊力矩過(guò)大或過(guò)小。

現(xiàn)階段，普遍采用的散熱方法有多種，要想讓晶閘管長(zhǎng)時(shí)間正常工作，必須要正確選擇散熱方法。自冷方式：晶閘管直接壓接散熱器，利用散熱器表面積使散熱范圍不斷擴(kuò)大，在空氣中進(jìn)行自然冷卻。風(fēng)冷方式：晶閘管壓接散熱器，利用外加風(fēng)機(jī)風(fēng)道對(duì)散熱器進(jìn)行吹風(fēng)，強(qiáng)化散熱。與自冷相比之下，其散熱效果更佳。熱管散熱：利用全封閉真空管中的液體循環(huán)，對(duì)熱量進(jìn)行傳遞，與風(fēng)機(jī)散熱相結(jié)合運(yùn)用，其散熱效果更加顯著，與水冷十分相似。水/油冷散熱器：效果最理想，一次性投入成本高，體積大，安裝施工要求高，在傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用較少，一般在超大功率傳遞系統(tǒng)有所使用。

夏季晶閘管故障率高的其中一個(gè)重要原因就在于室內(nèi)溫度偏高，散熱條件惡化。需要維護(hù)人員測(cè)定晶閘管的運(yùn)行環(huán)境溫度是不是符合設(shè)備供應(yīng)商提出的各項(xiàng)溫度指標(biāo)。采取加大降溫設(shè)備（空調(diào)等）能力。對(duì)于在同一間配電室有較多大容量電力負(fù)荷做出適當(dāng)調(diào)整等多項(xiàng)措施，會(huì)對(duì)晶閘管故障降低有一定改善。

（二）現(xiàn)場(chǎng)的潔凈程度

大部分生產(chǎn)一線都不能保持干凈衛(wèi)生的環(huán)境，比如：部分生產(chǎn)一線油污非常嚴(yán)重，也有部分生產(chǎn)一線存在粉塵問(wèn)題[1]。不管是油污還是粉塵，都會(huì)降低總體架構(gòu)的絕緣性，也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)道受阻，造成散熱效果不明顯，并直接威脅設(shè)備的絕緣。

（三）阻容吸收

RC回路的重要作用是對(duì)換相過(guò)電壓進(jìn)行抑制，一般來(lái)說(shuō)，作為維護(hù)人員，必須要確認(rèn)RC元器件是否出現(xiàn)損壞，線路是否有問(wèn)題，電阻在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不能出現(xiàn)過(guò)熱的現(xiàn)象。RC回路故障往往都相當(dāng)隱蔽，由于其不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備迅速停機(jī)，而且多數(shù)裝置都不能監(jiān)測(cè)RC回路運(yùn)行。此故障容易損壞晶閘管，進(jìn)而造成設(shè)備故障停機(jī)的情況發(fā)生。

二、直流調(diào)速裝置晶閘管的常見(jiàn)故障

通常，直流調(diào)速晶閘管之所以出現(xiàn)故障，其原因相當(dāng)多，下文詳細(xì)敘述判定直流調(diào)速裝置晶閘管故障以及有可能造成晶閘管發(fā)生故障的主要原因。

（一）判斷晶閘管

首先需要正確判斷晶閘管是不是發(fā)生故障。在現(xiàn)場(chǎng)能夠利用對(duì)門(mén)極電阻與陰陽(yáng)極之間的阻值進(jìn)行測(cè)量而作出判斷。利用觸發(fā)脈沖線對(duì)門(mén)極電阻進(jìn)行測(cè)量。直流調(diào)速裝置往往使用的3寸以及3寸半晶閘管，門(mén)極電阻阻值在10 Ω到20 Ω之間。每種晶閘管型號(hào)，各個(gè)批次的晶閘管的門(mén)極電阻阻值范圍都是有差異的[2]。若門(mén)極電阻偏大，容易導(dǎo)致脈沖觸發(fā)效果不好，若門(mén)極電阻偏小，就很有可能晶閘管器件內(nèi)部存在隱患。對(duì)陰陽(yáng)極之間的阻值進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般在現(xiàn)場(chǎng)借助萬(wàn)用表對(duì)該阻值進(jìn)行測(cè)量是不準(zhǔn)確的，很有可能錯(cuò)誤判斷晶閘管性能，建議采用精確性高的方式，如通過(guò)搖表的方式進(jìn)行測(cè)量。比如：有些晶閘管的額定電壓是2500V，通過(guò)萬(wàn)用表對(duì)正向阻值進(jìn)行測(cè)量，獲得數(shù)值時(shí)300 Ω，但通過(guò)DC1000V搖表進(jìn)行測(cè)量很有可能導(dǎo)通。這就表示該只晶閘因?yàn)槭褂脮r(shí)間長(zhǎng)了，容易出現(xiàn)老化的情況，反映其耐壓值不高，不能繼續(xù)使用。一般來(lái)說(shuō)，如果使用DC1000V的搖表進(jìn)行測(cè)量能夠初步認(rèn)定無(wú)問(wèn)題，便可正常使用。

明確晶閘管存在故障后，就必須要全面分析導(dǎo)致晶閘管故障發(fā)生的主要原因是。最常見(jiàn)的現(xiàn)象是，使用一段時(shí)間后，陰陽(yáng)極之間的阻斷性能劣化，阻值下降，影響因素主要有粉塵，負(fù)荷過(guò)大，散熱不良等。根據(jù)我們工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為低于0.7mΩ時(shí)，晶閘管的運(yùn)行就不再可靠。

（二）晶閘管元件制造質(zhì)量缺欠和老化

當(dāng)前，我國(guó)晶閘管產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，相同品牌、相同型號(hào)的元件也無(wú)法保障，不同批次的元件質(zhì)量對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性有著一定的影響[3]。每個(gè)元件都有其使用期限，結(jié)合各個(gè)元件的質(zhì)量以及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)情況等等，我們認(rèn)為晶閘管產(chǎn)品壽命在5年到10年之間。建議生產(chǎn)一線，通過(guò)跟蹤晶閘管使用情況，選用質(zhì)量可靠的廠家或品牌，可在一定條件下減少晶閘管故障。

（三）外部過(guò)流

外部過(guò)流往往包括多種情況，比如：短路，還有外部線路故障，電機(jī)故障，堵轉(zhuǎn)等等。此故障現(xiàn)象非常顯著，具體表現(xiàn)在快熔熔斷，有些情況十分嚴(yán)重時(shí)，晶閘管容易被擊穿。需要維護(hù)人員完善保護(hù)值，合理選用快熔，加強(qiáng)系統(tǒng)的檢查和專業(yè)維護(hù)人員培訓(xùn)，從而能夠快速排除故障。在較短的時(shí)間內(nèi)將故障解決，馬上恢復(fù)生產(chǎn)。

（四）觸發(fā)或者裝置內(nèi)部電路故障

就晶閘管的觸發(fā)問(wèn)題來(lái)看，最為普遍應(yīng)用的是脈沖列，能夠大幅度減少門(mén)極損耗，也降低脈沖變壓器體積。若脈沖觸發(fā)不良好，可能導(dǎo)致調(diào)速系統(tǒng)不線性，門(mén)極擴(kuò)散不良的情況出現(xiàn)，比如：有些經(jīng)常使用的晶閘管，元件參數(shù)是2500A/2500V，拆下來(lái)后硅片的直徑是77毫米，在毫無(wú)異常的工作中能夠直觀的覺(jué)得2500A的電流從截面積4654平方毫米的導(dǎo)體中通過(guò)。若觸發(fā)不佳，容易導(dǎo)致門(mén)極擴(kuò)散不良，硅片僅僅有中心區(qū)域?qū)?，外圍區(qū)還是始終處在絕緣狀態(tài)。等同于2500A的電流從截面積1500平方毫米左右的導(dǎo)體中通過(guò)，后果顯而易見(jiàn)[4]。該故障，在低負(fù)載時(shí)影響非常小，但是如果設(shè)備負(fù)載偏高，容易出現(xiàn)晶閘管由于過(guò)流而被燒毀，而原本發(fā)揮保護(hù)作用的快熔未熔斷，應(yīng)當(dāng)合理選用快熔。當(dāng)然脈沖線斷線，接觸不良，散熱器與接線母牌之間的螺栓松動(dòng)等故障也是存在的，需要及時(shí)處理和更換。

（五）電源或者供電網(wǎng)絡(luò)電壓波形不正常和短時(shí)電壓波動(dòng)

這些情況相當(dāng)復(fù)雜，許多情況在回路設(shè)計(jì)中僅僅監(jiān)測(cè)與保護(hù)進(jìn)線過(guò)電壓，而且利用邏輯連鎖使設(shè)備在過(guò)壓時(shí)立刻停機(jī)。就其他情況來(lái)講，裝置不再進(jìn)行檢測(cè)。良好的RC保護(hù)會(huì)對(duì)晶閘管起到一定保護(hù)作用。

（六）可逆裝置制動(dòng)過(guò)程的逆變換流顛覆

因?yàn)楣に囆枨螅南笙拗绷髡{(diào)速裝置往往出現(xiàn)逆變的工作狀態(tài)，在該工作狀態(tài)下若逆變不成功，容易在裝置內(nèi)部形成一種回路，最終造成短路情況出現(xiàn)[5]。那么，之所以逆變失敗，其原因比較多，多為控制參數(shù)不合理。一旦出現(xiàn)該類型問(wèn)題，應(yīng)該立即安排專業(yè)設(shè)備調(diào)試人員來(lái)再次設(shè)置與校對(duì)所有參數(shù)。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，直流調(diào)速裝置現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)往往會(huì)碰到一些問(wèn)題，這里不能全部詳述，僅僅可以簡(jiǎn)要分析經(jīng)常見(jiàn)到的現(xiàn)象。這樣做的主要目的是使現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，制定相應(yīng)的解決方案，立刻恢復(fù)正常生產(chǎn)。為了更好的應(yīng)對(duì)諸多故障，需要充分了解整個(gè)系統(tǒng)，在日常工作中慢慢積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳培超.淺析晶閘管直流調(diào)速裝置維修[J].新課程（下），2013（06）：166-167.

[3]戴薇，劉豐偉，鄭淑玲，邱書(shū)明，尤軼.直流調(diào)速裝置晶閘管常見(jiàn)故障介紹和分析[J].電氣傳動(dòng)，2013，43（06）：73-76.

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