3kW中波發(fā)射機三相交流電源故障分析

歐陽志銘

福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心五〇一臺 福建省 漳州市 363000

引 言

筆者所在臺站采用的是上海明珠廠生產(chǎn)的TS-03C 3kW全固態(tài)PDM中波廣播發(fā)射機。TS-03C 3kW全固態(tài)PDM中波發(fā)射機有三種供電電壓監(jiān)測電路，分別是三相交流電源監(jiān)測電路、低壓整流電源監(jiān)測電路及主整流電源監(jiān)測電路。其中三相交流電源監(jiān)測電路的監(jiān)測對象是外部交流供電三相380V的線電壓，當(dāng)發(fā)射機工作中三相交流電異常，則發(fā)射機會電源封鎖關(guān)機。

1 電路原理

1.1 三相交流電源

全固態(tài)中波發(fā)射機只能在允許的電源電壓和工作頻率變化范圍內(nèi)正常運行并實施正確的保護措施。若超出正常范圍，保護電路無法正常反應(yīng)，就確保不了發(fā)射機的安全工作。發(fā)射機正常工作電源電壓范圍一般在額定值的±10%左右，超出這個范圍，發(fā)射機就會實施保護性關(guān)機，所以外電要先經(jīng)過自動補償式電力穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后再送到發(fā)射機，從而滿足發(fā)射機的工作要求，保證發(fā)射機及其他設(shè)備安全可靠地工作。

中波發(fā)射臺的電源是由市電或柴油發(fā)電機發(fā)電（備用電源）經(jīng)過電力穩(wěn)壓器穩(wěn)壓再通過配電柜送到各個發(fā)射機，是交流380V三相四線。三相交流電是由三個頻率相同、電勢振幅相等、相位差互差120°角的交流電路組成的電力系統(tǒng)。

相電壓指每根火線與地線間的電壓，其有效值用UA、UB、UC表示，正常情況UA=UB=UC=220V；線電壓指火線間的電壓，其有效值用UAB、UBC、UCA表示，正常情況UAB=UBC=UCA=380V。因為三相交流電源的三個線圈產(chǎn)生的交流電壓相位相差120°，三個線圈作星形連接時，線電壓等于相電壓的根號3倍。日常電路講的電壓380V是三相四線制供電時的線電壓，220V是三相四線制供電時的線電壓的相電壓。

1.2 三相交流電源采樣電路

三相交流電源采樣電路（TS-03C3kW全固態(tài)PDM中波發(fā)射機的8A1B板）如圖1所示，ab、bc、ca三個線電壓經(jīng)過降壓、整流、濾波、分壓后取得樣值電壓，輸出到三相交流電源監(jiān)測電路。在外電為380V時，樣值電壓約為9V的直流電平，三相的三個樣值電壓均為相同，再經(jīng)過三相交流監(jiān)測電路如圖2中的1kΩ的電阻和25kΩ的電位器調(diào)整為6V的直流電平。

圖1 三相交流電源采樣電路圖

1.3 三相交流電源監(jiān)測電路

TS-03C 3kW全固態(tài)PDM中波發(fā)射機的控制監(jiān)測器中，電源檢測電路分為三相交流電源檢測電路、低壓整流電源檢測電路和主整電源檢測電路。這三種電路分別檢測三種供電電壓，當(dāng)電壓超限，則發(fā)出故障保護指令和報警信號，以保證設(shè)備安全。其中三相交流電源檢測電路對外部交流供電三相380V的線電壓進行檢測。

三相交流電源監(jiān)測電路輸入的三個樣值電壓來自三相交流電源采樣電路。三個樣值電壓分別由隔離二極管送到上限電壓比較器U101A；由隔離電阻送到下限電壓比較器U101C。低功耗電壓比較器LM339和外圍元器件構(gòu)成反饋通路具有方向性的遲滯電壓比較強。U101A用于上限電壓監(jiān)測，上限電壓為6.9V，三個樣值電壓分別經(jīng)D101、D102、D103三個二極管后并接在一起，輸入到U101A的反相輸入端，這樣電壓高的采樣電壓就接入比較器的反相端。U101C用于下限電壓監(jiān)測，下限電壓為5.1V，三個采樣電壓分別經(jīng)R104、R105、R106三個100K電阻后并接到U101C的同相輸入端，這三個電阻構(gòu)成求平均值電路，即U101C的同相端的電壓值是三個采樣電壓的平均值。因為被監(jiān)測的基準(zhǔn)電壓設(shè)定為6V，而上限電壓為6.9V，下限電壓為5.1V，所以發(fā)射機的三相電源電壓的允許變化范圍為380（1±15%）V。如圖2所示。

圖2 三相交流電源監(jiān)測電路圖

當(dāng)三相交流電壓在380（1±15%）V范圍內(nèi)時，兩個電壓比較器都輸出高電平，“交流正常-P”為高電平，“380V”LED綠燈亮。“交流報警-X”和主電源封鎖也為高電平。當(dāng)三相交流電源電壓或者某一相電源電壓超過設(shè)定的上下限電壓時，U101A或U101C的輸出為低電平，使得U116A輸出低電平。U120C為低電平，使主電源封鎖。U124B、U108輸出低電平，“交流報警-X”為低電平。U111“交流故障-P”為低電平使控制監(jiān)控器面板上的“380V”LED紅燈亮。

無論是上限超限還是下限超限后，當(dāng)電壓恢復(fù)到380（1±15%）V范圍內(nèi)時，檢測電路沒有馬上給出電源正常信號，只有當(dāng)交流電壓變化到低于最高限定值380（1±15%）V一定數(shù)值是，檢測電路才會自動清除故障指令，給出交流電源正常信號。這一功能由電阻R111、R112和二極管D104、D105及U124A來實現(xiàn)。當(dāng)上限超限后，U101A輸出低電平，R111通過二極管D104接低電平，則U101A的門限電平由電阻R107、R108、R111分壓決定，門限電壓為6.3V，只有被檢測的樣值電壓低于6.3V，U101A才會清除輸出的故障指令。當(dāng)下限超限后，U101C輸出低電平，該電平經(jīng)U124A轉(zhuǎn)為高電平，該高電平通過二極管D105加到R112上，則U101C的門限電平由電阻R109、R110、R112、R193分壓決定，門限電壓為5.7V，只有被檢測的樣值電壓高于5.7V，U101C才會清除輸出的故障指令。被檢測的樣值電壓要在5.7V到6.3V范圍之間，經(jīng)過換算，即三相交流電壓必須回到380（1±5%）V范圍內(nèi)，檢測電路才能自動清除輸出的故障指令。如果手動開機后，交流電壓回落到380（1±15%）V范圍內(nèi)，而沒有回到380（1±5%）V范圍內(nèi)，則發(fā)射機沒法自動清除交流故障指令，可通過手動關(guān)機再重新開低壓，則可自動清除交流故障指令。

2 常見故障

故障現(xiàn)象為TS-03C中波發(fā)射機的控制監(jiān)控器面板上380V亮紅燈，無法開機，可以從五個方面進行檢查。

2.1 保險絲

TS-03C中波發(fā)射機三相電源每相都有對應(yīng)的保險絲，保險絲燒斷是最經(jīng)常出現(xiàn)的故障，也是最容易判斷的，可以先對保險絲進行逐個排查。

2.2 控制檢測器

保險絲都正常，可更換備用控制檢測器（如無備用可先拆卸其他閑置的發(fā)射機上的控制檢測器），如果故障消失，則故障在原控制檢測器的三相交流電源監(jiān)測電路，如果故障依舊，則故障在其他地方。

淚水順著面頰流下，老人閉上了眼睛。林志回過頭來，水仙芝正望著他。就在目光交接的一剎那，她低下了頭。告別老師，林志默默無語，獨自走向大堤。一切都是亂的，他想理出一個頭緒來。

2.3 三相交流電源監(jiān)測電路

判斷故障在三相交流電源監(jiān)測電路后，可以先通過觀察電路元器件是否有虛焊、打火跡象，如有更換該元器件；如沒有，可通過逐個檢查三相交流電源監(jiān)測電路的芯片U101、U111、U124、U116、U108來判斷故障點。

2.4 檢查三相電源采樣電路兩種常見故障

一種是取樣變壓器故障，另一種是可調(diào)電阻阻值偏移。

取樣變壓器故障可用萬用表測量分別測量三路三相電源采樣電路的樣值電壓，正常樣值電壓為9V，更換不正常的電源采樣電路的取樣變壓器即可。

可調(diào)電阻阻值偏移故障現(xiàn)象是打開“低壓”開關(guān)，各個指示燈和儀表都正常，開“主電源”開關(guān)時發(fā)現(xiàn)控制檢測器面板380V亮紅燈，無法開機。

檢修需要初步判斷故障點在三相電源采樣電路，重點檢查380V取樣變壓器，3路交流輸出正常，檢查整流輸出電壓——3路輸出均為直壓7.2V，正常應(yīng)為9V，逐個調(diào)整可調(diào)電阻R4、R5、R6使取樣整流輸出電壓為9V，開機試機正常。

可調(diào)電阻阻值偏移故障是因三相電源檢測電路的下限電壓為5.1V，當(dāng)取樣整流輸出直流壓為7.2V時，下限電壓比較器U101C的同相輸入端輸入電壓只有4.3V，低于下基準(zhǔn)電壓，從而下限電壓比較器U101C輸出低電平，U116A給出低電平，主電源封鎖，U124B、U108給出低電平，由U111點亮控制發(fā)射機的監(jiān)控器面板上的交流故障指示紅燈。

2.5 配電柜到發(fā)射機的電纜線

如果是穩(wěn)壓柜到配電柜的電纜線故障，則不會是一臺發(fā)射機單獨出現(xiàn)故障，而是所有的發(fā)射機都出現(xiàn)故障，所以可排除。而配電柜到發(fā)射機的電纜線是一對一的，如果電纜線出現(xiàn)破損（如老鼠咬破損），可能造成缺相，380V也會亮紅燈。中波發(fā)射臺大部分都有備機，可先開備機，然后將配電柜該發(fā)射機的電源開關(guān)關(guān)斷，接著更換該破損電纜線即可。

3 處理故障的步驟及應(yīng)急處理方法

3.1 了解故障現(xiàn)象

3.2 分析判斷故障點

開關(guān)機過程和各項檢測電路密切相關(guān)。TS-03C3kW全固態(tài)PDM中波發(fā)射機開機過程如下：外電輸入→開啟“低壓”開關(guān)→選擇“控制方式”（“手動”“停止”“遙控”三擋）和功率狀態(tài)（“高功率”“低功率”“調(diào)試”三種）→開啟“主電源”開關(guān)→開啟“播出”開關(guān)→調(diào)整音頻電平（發(fā)射機內(nèi)置音頻衰減器，已調(diào)整和輸入發(fā)射機的電平相匹配）→發(fā)射機播出。

可先通過開啟發(fā)射機的“低壓”開關(guān)，觀察低壓穩(wěn)壓器、調(diào)制推動器、高頻激勵器、控制檢測器指示燈是否正常來判斷故障點位置；接著開啟發(fā)射機的“主電源”開關(guān)，觀察中間放大器、調(diào)制/功率放大器、控制監(jiān)控器指示燈是否正常來判斷故障點位置；最后開啟“播出”開關(guān)，觀察調(diào)制/功率放大器、控制檢測器、調(diào)諧回路指示燈和各儀表指針讀數(shù)是否正常來判斷故障點位置。

3.3 元器件的更換和調(diào)整

找到故障點，使用同規(guī)格型號的元器件進行更換；更換元器件后，對相關(guān)參數(shù)進行測量，如果偏離，應(yīng)及時進行調(diào)整，使之達到原設(shè)計要求。

當(dāng)三個采樣變壓器其中某個損壞而沒有備件時，可如下應(yīng)急處理：將損壞的采樣變壓器從故障的采用電路上取下；測量并記錄下其它正常工作的采樣電路的采樣電壓值V0；將故障的那路采樣電壓輸出線和該路的分壓器分開，接到正常工作的采樣電壓輸出端，并重調(diào)分壓電位器，使采樣電壓值等于V0；當(dāng)有新的采樣變壓器時及時進行更換，并將已調(diào)整的電位器和新?lián)Q變壓器的兩路采樣電路的采樣電壓應(yīng)重調(diào)到V0值。

結(jié)束語

只要將理論和實踐相結(jié)合，做到知行合一，TS-03C 3kW全固態(tài)PDM中波發(fā)射機380V亮紅燈故障就能第一時間妥善處理，避免停播事故發(fā)生。平時將相同的故障進行歸納分類，按照故障現(xiàn)象進行分析，多積累寶貴的實踐經(jīng)驗，技術(shù)人員在維護工作時就能避免走彎路，及時處理故障，確保安全播出。希望本文對日常工作維護有所幫助。