無(wú)觸點(diǎn)穩(wěn)壓器個(gè)別可控硅失效的正確應(yīng)急處理

■ 湖南天雁機(jī)械有限責(zé)任公司 （衡陽(yáng) 421005） 周小偉

■ ■華儀電氣股份有限公司 （浙江溫州 325600） 周曉琿

目前，工廠許多數(shù)控加工設(shè)備配置穩(wěn)壓電源。快速正確處理穩(wěn)壓電源故障對(duì)生產(chǎn)有著很大的影響。目前最常用的穩(wěn)壓電源是補(bǔ)償式穩(wěn)壓電源。無(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償式穩(wěn)壓器是一種新型的補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，采用組合繞組補(bǔ)償技術(shù)，具備下述特點(diǎn)：補(bǔ)償變壓器的功率損耗小，材料消耗和功率損失較低，達(dá)到了高效、節(jié)能、體積小和質(zhì)量輕的效果；采用單片微機(jī)控制可控硅切換組合繞組進(jìn)行適時(shí)補(bǔ)償快速無(wú)觸點(diǎn)調(diào)節(jié)，瞬時(shí)過(guò)載能力強(qiáng)，可適用于多種負(fù)載；同目前較多采用的伺服電動(dòng)機(jī)、調(diào)速機(jī)構(gòu)與自耦變壓器滑動(dòng)碳刷進(jìn)行調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)壓器相比較，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、無(wú)碳刷磨損及無(wú)機(jī)械故障且免維護(hù)，因此提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；具有分相調(diào)節(jié)功能。補(bǔ)償式無(wú)觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的使用會(huì)越來(lái)越廣泛，但在使用過(guò)程中也會(huì)有一些特別的問(wèn)題需要注意。比如，在個(gè)別可控硅元件損壞而又沒(méi)有元件更換時(shí)，如對(duì)電壓質(zhì)量要求不是太高，可以退出部分補(bǔ)償變壓器繼續(xù)運(yùn)行，但是一定要處理得當(dāng)，否則可能損壞補(bǔ)償變壓器，下面詳細(xì)說(shuō)明一例。

1.問(wèn)題的引出

一臺(tái)型號(hào)為ZBW-S三相補(bǔ)償式無(wú)觸點(diǎn)穩(wěn)壓器在運(yùn)行過(guò)程中熔斷器FU（見(jiàn)圖1）熔斷。檢查還發(fā)現(xiàn)VF1可控硅擊穿。由于暫時(shí)沒(méi)有可控硅更換，分析認(rèn)為3相中缺少1相5V補(bǔ)償對(duì)電壓質(zhì)量沒(méi)有多大的影響。因此作為應(yīng)急處理，只是拆除VF1和更換FU后繼續(xù)運(yùn)行。很快就發(fā)現(xiàn)，在有負(fù)載電流時(shí)T1初級(jí)繞組并聯(lián)壓敏電阻R1兩端打火，壓敏電阻冒煙直至燒毀?，F(xiàn)場(chǎng)人員更換及增加壓敏電阻均無(wú)效，更換變壓器也無(wú)效。為此尋找原因。

2.工作原理

圖1

圖1 所示為三相穩(wěn)壓器三相中之一相的主電路，另兩相也是一樣的。所有可控硅的規(guī)格都一樣，電壓為1 600V。從圖中可見(jiàn)，u0＝ui＋u1＋u2＋u3。式中ui為電網(wǎng)電壓，u1、u2、u3為補(bǔ)償變壓器（T1、T2、T3）產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓，u0為輸出電壓。工作時(shí)控制系統(tǒng)依據(jù)設(shè)定的輸出電壓、偏差和檢測(cè)到的實(shí)際輸出電壓進(jìn)行比較，來(lái)確定需要電壓激勵(lì)的補(bǔ)償變壓器及激勵(lì)極性。比如設(shè)定輸出電壓為220V，偏差為2%（4.4V）。當(dāng)輸入電壓比220V低4%（8.8V）時(shí)，正向激勵(lì)T2（T1、T3不被激勵(lì)），增加約10V電壓使偏差小于2%。此時(shí)圖中各可控硅的導(dǎo)通情況：T2需要正向激勵(lì)，則VZ和VZ2需要導(dǎo)通，VF、VF2、VZ1、VZ3不得導(dǎo)通。需要特別注意的是，此時(shí)VF1、VF3也必須導(dǎo)通來(lái)短接T1、T3的初級(jí)（電壓激勵(lì)）繞組。這是因?yàn)?，補(bǔ)償變壓器次級(jí)繞組是始終串聯(lián)在負(fù)載回路中的，不管其初級(jí)繞組上是否有激勵(lì)，只要有負(fù)載電流，次級(jí)繞組就有電流，其工作方式就和電流互感器一樣。一旦其次級(jí)繞組有電流，其初級(jí)繞組也必須有相應(yīng)的電流來(lái)平衡，反之亦然。如初級(jí)繞組開(kāi)路，將產(chǎn)生極高開(kāi)路電壓。

3.原因分析及解決辦法

從上面的介紹可見(jiàn)，根本原因應(yīng)在于T1的初級(jí)繞組開(kāi)路而次級(jí)繞組通過(guò)較大電流，從而在初級(jí)繞組產(chǎn)生了很高的開(kāi)路電壓，燒毀壓敏電阻，而不在于壓敏電阻的質(zhì)量。解決的辦法如圖2所示，即不但需要拆除VF1和T1與VF1、VZ1的連線，還要把T1初級(jí)繞組短接（當(dāng)然也可以拆除T1次級(jí)繞組與電源及T2的連接，退出T1并把T2次級(jí)直接與電源連接，或把次級(jí)短接，但如此做較麻煩），穩(wěn)壓器才能繼續(xù)正常運(yùn)行。作為應(yīng)急處理，其他可控硅（不包括或VZ和VF）損壞可按類(lèi)似的方式處理。關(guān)鍵是不能讓變壓器次級(jí)未短接或退出時(shí)初級(jí)開(kāi)路運(yùn)行。但考慮到對(duì)電壓的影響程度，如控制T2、T3的可控硅損壞時(shí)，宜用VZ1或VF1取代。VZ或VF損壞時(shí)也可用VZ1或VF1取代。

圖2

4.結(jié)語(yǔ)

實(shí)際上，在補(bǔ)償式無(wú)觸點(diǎn)穩(wěn)壓器上由于處置不當(dāng)或其他原因?qū)е卵a(bǔ)償變壓器開(kāi)路運(yùn)行，不但會(huì)燒毀壓敏電阻，還可能擊穿可控硅，甚至燒毀變壓器。本例中可能是由于可控硅的耐壓值較高、負(fù)載電流較小且持續(xù)時(shí)間較短以及變壓器絕緣較好，才只燒了壓敏電阻。但如果長(zhǎng)期開(kāi)路運(yùn)行必然燒毀變壓器。因此，當(dāng)需要某個(gè)補(bǔ)償變壓器退出運(yùn)行時(shí)，必須短接其初級(jí)繞組或短接其負(fù)載側(cè)繞組或退出。這種線路宜增加變壓器初級(jí)過(guò)壓檢測(cè)報(bào)警乃至自動(dòng)切斷穩(wěn)壓控制的功能。