感应加热电源常见故障分析

中频电源广泛应用于熔炼、透热、淬火、焊接等领域，不同的应用领域对中频电源有着不同的要求，因此，中频电源的控制电路和主电路就有不同的结构形式。

熟练掌握这些电路的基本工作原理和功率器件的基本特性是开展好工作的必备前提，只有在此基础上，才能准确迅速地分析判断故障原因，并采取有效的措施排除故障。

在这里仅对典型电路和常见故障进行一下探讨。

2 典型电路和常见故障2.1 故障现象一及处理方法：设备无法启动，启动时只有直流电流表有指示，直流电压、中频电压表均无指示，2.1.1逆变触发脉冲现象，用示波器检查逆变脉冲（在可控硅AK上检查），如有缺脉冲现象，检查连线是否接触不好或开路，前级是否有脉冲输出。

2.1.2逆变可控硅击穿，更换可控硅。

2.1.3电容器击穿，拆除损坏的电容器极柱。

2.1.4负载有短路，接地现象，排除短路点和接地点。

2.1.5中频信号取样回路有开路或短路现象，用示波器观察各信号取样点的波形，查找开路点或短路点。

2.2.故障现象二及处理方法：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：2.2.1 逆变换流角太小用示波器观看逆变晶闸管的换流角，把换流角调到合适值；2.2.2 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；2.2.3 炉料钢铁相对感应线圈阻值低，用兆欧表检测炉料相对感应圈的阻值；若阻值低重新筑炉。

2.2.4换炉开关有接地现象或开关触头有接触不良现象，更换换炉开关或触头。

2.3故障现象三及处理方法：启动困难，启动后直流电压最高只能升到1400v，且电抗器震动大，声音沉闷。

2.3.1整流可控硅开路、击穿、软击穿或电参数性能下降，用示波器观察各整流可控硅的管压降波形，查找损坏的可控硅后更换。

2.3.2缺少一组整流触发脉冲，用示波器分别检查各路触发脉冲，检查出没有脉冲的回路时，用倒推法确定故障位置，更换其损坏器件。

2.4故障现象四及处理方法：频繁烧坏可控硅元件，更换新可控硅后，又被烧坏。

总第283期 ·65·电气工程及自动化浅谈KGPS中频感应加热电源常见故障及检修方法唐更生【摘 要】本文阐述了KGPS 中频感应加热电源的工作原理及组成，列举了KGPS 中频感应加热电源常见的故障和处理措施，并介绍了中频电源常用的检修方法，对相关的维修人员和工程技术人员有一定的借鉴作用。

【关键词】KGPS 中频感应加热电源；故障现象；维修方法；检测方法作者简介：唐更生，桂林金格电工电子材料科技有限公司，工程师。

一、引言KGPS中频感应加热电源，它是利用电磁感应原理来加热，即交变的电流，产生交变的磁场，交变的磁场会在导体中产生感应涡流，从而导致导体发热。

由于它是非接触式加热，热源和受热物件可以不直接接触，加热效率高，速度快，可实现局部加热等优点，因此广泛应用于熔化、淬火、热处理、焊接等领域。

诸多领域中，要应用到KGPS 中频感应加热电源，掌握一定的检修方法是很必要的，只有熟练掌握其工作原理和检修方法，才能根据故障现象，快速、准确地分析、判断、排除故障。

二、工作原理及组成KGPS中频电源装置的工作原理：利用晶闸管元件，采用三相桥式全控整流电路，将三相工频交流电整流为直流电，经电抗器平波后，成为一个恒定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成1000-8000赫兹的单相中频电流。

KGPS中频电源装置一般由主回路和控制电路两部分组成，主回路由断路器、整流器、直流电抗器、逆变器、电容与感应加热线圈等组成，主回路电气原理图见图一。

整流器采用三相桥式全控整流电路，包括6个快速熔断器、6个KP 型晶闸管。

逆变器采用由4个KK型晶闸管组成的单相全控桥式逆变电路。

负载由感应线圈和补偿电容器组成，负载联接方式主要有并联谐振和串联谐振两种。

控制电路一般采用数字电路，集成到一块印刷电路板上，可靠性好、使用方便。

三、常见故障现象及原因KGPS中频感应加热电源在使用过程中，经常会遇到各种各样的故障，以下列举了几种常见故障现象及处理措施。

KGPS系列感应加热电源用户手册清华大学电力电子厂2006.1编制目录1.KGPS系列感应加热电源使用说明书............................２第一节 概述...............................................................................................３第二节 电源基本工作原理.......................................................................５第三节 并联逆变电路的工作原理.............................................................８第四节 保护系统.. (12)第五节 使用与维护 (12)2.KGPS系列感应加热电源故障检修手册 (17)第一节 各控制板功能及故障分析 (18)第二节 整机故障分析 (22)3.KGPS系列感应加热电源售后服务办法 (24)4.KGPS系列感应加热电源现场安装反馈表 (25)KGPS系列感应加热电源使用说明书第一节 概述一、型号含义：KGPS100～500/1～8型并联逆变晶闸管中频电源，额定功率分100、160、200、250、300、350、500kW等几个规格，其额定工作频率为8kHz，根据实际负载配置情况，可在8kHz以下各频率段工作。

电源型号含义如下：K G P S - □/ □输出频率输出功率水冷式变频器晶闸管可控二、安装使用条件1、本电源应在下列条件下使用：海拔不超过1000m；设备周围环境温度不应超过+40℃，不低于-2℃；设备应在无导电及易爆炸尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体的场合；安装于通风良好，无剧烈震动和冲击，垂直倾斜度不超过5°的场合；2、冷却水的进水要求：¾机械特性：透明，不浑浊，无沉淀物，总固体含量不超过250mg/L；¾化学特性：PH值为6～8，硬度不大于10度（即每升水中氧化钙含量≦100mg）；¾电阻率：大于2.5kΩ/cm；¾进水温度：不低于5℃，不高于35℃，冷却水的温升不超过20℃；¾进水压力：0.1～0.2MPa；电源设备、感应器、淬火变压器、补偿用电热电容器等均采用水冷，所提供冷却水状况的好坏直接影响电源正常运行的可靠性。

高频感应加热电源常见故障分析摘要：本文简要介绍了高频感应加热的工作原理，对可控硅高频电源的一些常见故障，进行了较详细分析和研究，并着重对排除故障的方法，进行了实用性的说明和探讨。

高频感应加热电源，往往在使用过程中如果使用不当，容易诱发各种故障，本文首先针对高频感应加热系统的工作原理进行了介绍，针对高频电源的一些常见故障进行了分析，并重点针对排除故障的方法进行了介绍，对实用性进行了分析。

关键词：感应加热；故障；高频电源1前言随着公众对环保的关注程度越来越高，国家的环保要求越来越严格，环保设备在电力生产中越来越重要，环保设备的改造势在必行。

由于技术的不断革新，设备的复杂程度越来越高，如何在工期内安全、可靠地完成新设备的安装调试，对现场施工管理具有十分重要的意义。

2高频电源的技术特点在同电场、同运行工况下，高频电源二次电压比单相工频电源二次电压明显提高，电压更平稳，能有效提高除尘效率；高频电源采用三相输入，比单相工频功率因数高，可以有效减小配电容量；高频电源采用LC串联谐振设计，不会短路，比工频电源更适应电除尘的闪络工况，且不会对供电系统造成冲击。

高频电源的技术特点具体如下。

（1）供电为三相平衡供电。

对电网影响小，功率因数不小于0.92，转换效率不小于92%。

（2）输出电压纹波系数小。

有利于提高闪络电压、电晕功能和电除尘效率。

（3）高频电源的适应性更强。

其输出由一系列高频脉冲构成，可根据工况提供合适的电压波形。

（4）火花控制特性好。

仅需很短时间（小于10μs）即可检测出火花并可立刻关闭供电脉冲，火花能量小，对供电冲击小，电场电压恢复快，提高了电场的平均电压，从而提高除尘效率。

（5）安装费用少。

高频电源直接安装在电除尘器顶部，节省配电室空间及安装费用。

3安装和调试中的关键点3.1高频电源的仓储条件允许时，高频电源应收储在室内，温度控制在30℃左右，避免阳光照射，空气湿度不超过90%。

本次改造工程因现场限制，高频电源长期暴露在室外，使设备相关元器件产生不必要的耗损。

KGPS中频感应加热电源常见故障及检修方法研究摘要：文章首先简要阐述了KGPS中频感应加热电源的电子元件构造原理，而后从加热电源的工作实况入手，阐述了其重点部位可能出现的故障问题以及检修思路。

最后结合以往的检修维护工作经验，对排查KGPS中频感应加热电源运行故障的检修方法进行了分析总结，希望可以为相关运维单位技术人员带来一定的理论帮助。

关键词：KGPS中频感应加热电源；检修维护；常见故障前言：KGPS中频感应加热电源具有体积小、重量轻、效率高的特点，它可将50Hz三相工频交流电逆变成1kHz-10kHz单相中频电能。

从电子工件的工作原理来看，KGPS中频感应加热电源的非接触式加热单元中含有大量易损易耗类型的元件，所以只有掌握科学的检修维护方法，才能确保KGPS中频感应加热电源工作运行稳定可靠。

1.KGPS中频感应加热电源的工作原理与构造KGPS中频感应加热电源本质上是一个利用电磁感应原理产生交变次的逆变电源，在由于电源导体在交变磁场中会产生“电流-涡流”的感应效应，因此它可以使内部的导体将电能转化为熔化、淬火、焊接或其它热处理工艺的高效率热能。

它的内部构造主要分为如下几个部分：一是晶闸管元件与电抗器，其主要作用是将三相工频交流电整流为直流电，再由电抗器负责平波形成恒定的直流电流输出至下一单元；二是单相逆变桥，它的功能是将输出的直流电再逆变为负载段所需要的单相中频电流；三是负载单元，由一个补偿电容器作为并联谐振电路的端口，再与一个感应线圈连接组成，负责将单相中频电流转换为生产所需的特定中频电能；四是电流互感器，工作电流被其识别后，会被自动处理为控制电路板可识别的电信号，主要用于电路的短路保护以及过流保护[1]。

在KGPS中频感应加热电源实际投入应用的过程中，为了避免SCR换相以及开关操作所产生的瞬间过电流、“毛刺”带来的不良工况问题，还需要在电源进相线部位安装设置一个压敏电路或阻容滤波电路来吸取电源的异常信号。

中频感应加热电源常见故障与维修中频电源广范应用于熔炼透热淬火焊接等领域不同的应用领域对中频电源有不同的要求因此中频电源的控制电路和主电路有不同的结构形式只有在熟练掌握这些电路的基本工作原理和功率器件的基本特性的基础上才能快速准确地分析判断故障原因采取有效的措施排除故障在此仅对典型电路和常见故障进行探讨1 开机设备不能正常起动1.1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用示波器分别观察逆变桥的四个桥臂上的晶闸管管压降波形若有一桥臂上的晶闸管的管压降波形为一线该晶闸管已穿通若为正弦波该晶闸管未导通更换已穿晶闸管查找晶闸管未导通的原因1.2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查找短路电容更换短路电容1.3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1逆变换流角太小用示波器观看逆变晶闸管的换流角把换流角调到合适值2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3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1.4故障现象零电压它激无专用信号源起动电路不好起动分析处理1电流负反馈量调整得不合适2与电流互感器串联的反并二极管是否击穿3信号线是否过长过细4信号合成相位是否接错5中频变压器和隔离变压器是否损坏特别要注意变压器匝间短路重新调整电流负反馈量更换已损坏的部件1.5故障现象零电压它激扫频起动电路不好起动分析处理1扫频起始频率选择不合适重新选择起始频率2扫频电路有故障用示波器观察扫频电路的波形和频率排除扫频电路故障1.6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和水冷电缆2. 设备能起动但工作状态不对2.1 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1整流触发脉冲丢失2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3双脉冲触发电路的脉冲时序不对或补脉冲丢失4晶闸管的控制极开路短路或接触不良2.2 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1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造成的但也不排除是电路某部分打火造成的2若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3. 设备正常运行时易出现的故障3.1 故障现象设备运行正常但在正常过流保护动作时烧毁多支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а1500就有可能造成有源逆变颠覆烧毁多支晶闸管和快熔,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3.2 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1连接铜排接头螺丝松动造成打火2断路器主接头氧化导致打火3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容打火(4)水冷散热器绝缘部分太脏或炭化对地打火(5)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6晶闸管内部打火3.3故障现象设备运行正常但不时地可听到尖锐的嘀—嘀声同时直流电压表有轻微地摆动分析处理用示波器观察逆变桥直流两端的电压波形可看到逆变周期性短暂一个周波失败或不定周期短暂失败并联谐振逆变电路短暂失败可自恢复周期性短暂失败一般是逆变控制部分受到整流脉冲地干扰非周期性短暂失败一般是由中频变压器匝间绝缘不良产生3.4故障现象设备正常运行一段时间后设备出现异常声音电表读数晃动设备工作不稳定分析处理设备工作一段时间后出现异常声工作不稳定主要是设备的电气元器件的热特性不好可把设备的电气部分分为弱电和强电两部分分别检测先检测控制部分可预防损坏主电路功率器件在不合主电源开关的情况下只接通控制部分的电源待控制部分工作一段时间后用示波器检测控制板的触发脉冲看触发脉冲是否正常在确认控制部分没有问题的前提下把设备开起来待不正常现象出现后用示波器观察每支晶闸管的管压降波形找出热特性不好的晶闸管若晶闸管的管压降波形都正常这时就要注意其它电气部件是否有问题要特别注意断路器电容器电抗器铜排接点和主变压器3.5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影响设备功率上不去的主要原因有1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2中频电压值调得过高过低影响功率输出3截流截压值调节得不当使得功率输出低4炉体与电源不配套严重影响功率输出5补偿电容器配置得过多或过少都得不到电效率和热效率最佳的功率输出即得不到最佳的经济功率输出6中频输出回路的分布电感和谐振回路的附加电感过大也影响最大功率输出3.6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1旁路电抗器自身质量不好2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3.8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1中频电压和工作频率过高2电容配置不够3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4冷却不好击穿电容3.9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4. 直流平波电抗器故障现象设备工作不稳定电参数波动设备有异常声音频繁出现过流保护和烧毁快速晶闸管分析处理在中频电源维修中直流平波电抗器故障属较难判断和处理的故障直流平波电抗器易出现的故障有1用户随意调整电抗器的气隙和线圈匝数,改变了电抗器的电感量影响了电抗器的滤波功能使输出的直流电流出现断续现象导致逆变桥工作不稳定逆变失败烧毁逆变晶闸管随便调小电抗器的气隙和减少线圈匝数在逆变桥直通短路时会降低电抗器阻挡电流上升的能力烧毁晶闸管随意改变电抗器的电感量还会影响设备的起动性能2电抗器线圈松动电抗器的线圈若有松动在设备工作时电磁力使线圈抖动线圈抖动时电感量突变在轻载起动和小电流运行时易造成逆变失败3电抗器线圈绝缘不好对地短路或匝间短路打火放电造成电抗器的电感量突跳和强电磁干扰使设备工作不稳定产生异常声音频繁过流烧毁晶闸管造成线圈绝缘层绝缘不好短路的原因有 a. 冷却不好温度过高导致绝缘层绝缘变差打火炭化 b. 电抗器线圈松动线圈绝缘层与线圈绝缘层之间线圈绝缘层与铁心之间相对运动摩擦造成绝缘层损坏 c. 在处理电抗器线圈水垢时把酸液渗透到线圈内酸液腐蚀铜管并生成铜盐破坏绝缘层5. 晶闸管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5.2故障现象更换新晶闸管后开机正常但工作一段时间又烧毁晶闸管分析处理发生此类故障的原因有1控制部分的电气元器件热特性不好2晶闸管与散热器安装错位3散热器经多次使用或压装过小台面晶闸管造成散热器台面中心下凹导致散热器台面与晶闸管台面接触不良而烧毁晶闸管4散热器水腔内水垢太厚导热不好造成元件过热烧掉5快速晶闸管因散热不好温度升高同时晶闸管的关断时间随着温度地升高而增大最终导致元件不能关断造成逆变颠覆烧掉晶闸管6晶闸管工作温度过高门极参数降低抗干扰能力下降易产生误触发损坏晶闸管和设备7检查阻容吸收电路是否完好5.3故障现象更换新晶闸管后设备仍不能正常工作烧晶闸管分析处理设备出现故障后烧掉晶闸管换上新晶闸管后经静态检测设备一切正常但仍不能正常稳定工作易烧晶闸管这时要特别注意脉冲变压器电源变压器中频变压器中频隔离变压器是否出现初级线圈与次级线圈之间线圈与铁心之间匝与匝之间是否绝缘不好6. 结束语中频电源的故障现象是多种多样千奇百怪的对具体故障要做具体分析随着中频电源技术的发展和功率的增大中频电源维修人员必须要具备相当的电路理论基础知识和丰富的实践经验最后我们一定要切记在更换晶闸管后一定要仔细检测设备即使在故障排除后也要对设备进行系统检查。

中频电源的故障检查及原因分析晶闸管中频感应加热电源是利用晶闸管将三相工频交流电能变换成几百或几千赫兹的单相交流电能。

具有控制方便、效率高、运行可靠、劳动强度低的特点，广泛用于铸钢、不锈钢或合金钢的冶炼、真空冶炼、锻件的加热和钢管的弯曲、挤压成型、工件的预热、钢件表面淬火、退火热处理、金属零件的焊接、粉末冶金、输送高温工质的管道加热、晶体的生长等不同场合。

在我厂，中频电源装置主要用于铸钢、不锈钢和青铜等的冶炼。

中频电源的工作原理为：采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电，经电抗器平波后，成为一个恒定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成一定频率（一般为1000至8000Hz）的单相中频电流。

负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路。

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：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，这将排除这些元件断路的可能性。

（二）整流器：整流器采用三相全控桥式整流电路，它包括六个快速熔断器、六个晶闸管、六个脉冲变压器和一个续流二极管。

在快速熔断器上有一个红色的指示器，正常时指示器缩在外壳里边，当快熔烧断后它将弹出，有些快熔的指示器较紧，当快熔烧断后，它会卡在里面，所以为可靠起见，可以用万用表通断档测一下快熔，以判断它是否烧断。

测量晶闸管的简单方法是用万用表电阻挡（200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，阳极阴极间电阻应为无穷大，门极阴极电阻应在1050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。

脉冲变压器次边接在晶闸管上，原边接在主控板上，用万用表测量原边电阻约为50。

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。