電力電子器件應(yīng)用指南

1、目 錄電力電子器件應(yīng)用指南1晶閘管、二極管主要參數(shù)及其含義8晶閘管、二極管簡易測試方法11中頻感應(yīng)加熱電源常見故障與維修13水冷散熱器的安裝與使用20晶閘管水冷散熱器重復(fù)使用中應(yīng)注意的問題23電焊機(jī)用晶閘管模塊的選擇與應(yīng)用25電力半導(dǎo)體器件用散熱器選擇及使用原則32風(fēng)冷散熱器的選配34高頻晶閘管新特性36改進(jìn)的晶閘管高di/dt性能39門極觸發(fā)強(qiáng)度對晶閘管開通特性的影響42晶閘管串、并聯(lián)配對選擇及使用要求47晶閘管在低溫條件下的使用52功率器件技術(shù)與電源技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展53晶閘管保護(hù)電路60電力電子器件應(yīng)用指南  一、參數(shù)說明1本手冊參數(shù)表中所給出的數(shù)據(jù)，ITSM、I2t、

2、dv/dt、di/dt指的是元件所能滿足的最小值，Qr、VTM、VTO、rT指元件可滿足(不超過)的最大值。2通態(tài)平均電流額定值ITAV（IFAV）ITAV（IFAV）指在雙面冷卻條件下，在規(guī)定的散熱器溫度時，允許元件流過的最大正弦半波電流平均值。ITAV（IFAV）對應(yīng)元件額定有效值IRMS=1.57 ITAV。實(shí)際使用中，若不能保證散熱器溫度低于規(guī)定值,或散熱器與元件接觸熱阻遠(yuǎn)大于規(guī)定值，則元件應(yīng)降額使用。3晶閘管通態(tài)電流上升率di/dt參數(shù)表中所給的為元件通態(tài)電流上升率的臨界重復(fù)值。其對應(yīng)不重復(fù)測試值為重復(fù)值的2倍以上，在使用過程中，必須保證元件導(dǎo)通期任何時候的電流上升率都不能超過其重復(fù)

3、值。4晶閘管使用頻率晶閘管可工作的最大頻率由其工作時的電流脈沖寬度tp，關(guān)斷時間tq以及從關(guān)斷后承受正壓開始至其再次開通的時間tV決定。fmax=1/（tq+tp+tV）。根據(jù)工作頻率選取元件時必須保證元件從正向電流過零至開始承受正壓的時間間隔tH>tq，并留有一定的裕量。隨著工作頻率的升高，元件正向損耗Epf和反向恢復(fù)損耗Epr隨之升高，元件通態(tài)電流須降額使用。 二、元件的選擇正確地選擇晶閘管、整流管等電力電子器件對保證整機(jī)設(shè)備的可靠性及降低設(shè)備成本具有重要意義。元件的選擇要綜合考慮其使用環(huán)境、冷卻方式、線路型式、負(fù)載性質(zhì)等因素，在保證所選元件各參數(shù)具有裕量的條件下兼顧經(jīng)濟(jì)性

4、。由于電力電子器件的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，具體應(yīng)用形式多種多樣，下面僅就晶閘管元件在整流電路和單項中頻逆變電路中的選擇加以說明。1整流電路器件選擇工頻整流是晶閘管元件最常用的領(lǐng)域之一。元件選用主要考慮其額定電壓和額定電流。 （1）晶閘管器件的正反向峰值電壓VDRM和VRRM：應(yīng)為元件實(shí)際承受最大峰值電壓UM的2-3倍，即VDRM/RRM=（2-3）UM。各種整流線路對應(yīng)的UM值見表1。 （2）晶閘管器件的額定通態(tài)電流IT（AV）：晶閘管的IT（AV）值指的是工頻正弦半波平均值，其對應(yīng)的有效值ITRMS=1.57IT（AV）。依照發(fā)熱相等的原則，按實(shí)際流經(jīng)器件的電流所產(chǎn)生的功耗小

5、于器件允許最大功耗的原則選取器件，在簡單計算中，可近似按實(shí)際電流有效值1.57IT（AV）來選擇。為使元件在工作過程中不因過熱損壞，流經(jīng)元件的實(shí)際有效值應(yīng)在乘以安全系數(shù)1.5-2后才能等于1.57IT（AV）。假設(shè)整流電路負(fù)載平均電流為Id，流經(jīng)每個器件的電流有效值為KId，則所選器件的額定通態(tài)電流應(yīng)為：IT（AV）=（1.5-2）KId / 1.57=KfbIdKfb為計算系數(shù)。對于控制角=0O時，各種整流電路下的Kfb值見表1。選擇元件IT（AV）值還應(yīng)考慮元件散熱方式。一般情況下風(fēng)冷比水冷相同元件的額定電流值要低；自然冷卻情況下，元件的額定電流要降為標(biāo)準(zhǔn)冷卻條件下的三分之一。表1：整流器

6、件的最大峰值電壓UM及通態(tài)平均電流計算系數(shù)Kfb整流電路單相半波單項雙半波單項橋式三相半波三相橋式帶平衡電抗器的雙反星型UMU22 U2U2U2U2U2Kfb=0O電阻負(fù)載10.50.50.3740.3680.185電感負(fù)載0.450.450.450.3680.3680.184注：U2為主回路變壓器二次相電壓有效值，單項半波電感負(fù)載電路帶續(xù)流二極管。2中頻逆變元件的選擇一般400Hz以上的工作條件下，應(yīng)考慮使用KK器件；頻率在4KHz以上時，可考慮使用KA器件。這里主要介紹一下并聯(lián)逆變電路中元件的選擇（見圖一）。    （1）  &#

7、160; 元件正向和反向峰值電壓VDRM、VRRM元件正向和反向峰值電壓應(yīng)取其實(shí)際承受最大正、反向峰值電壓的1.5-2倍。假設(shè)逆變器直流輸入電壓為Ud，功率因數(shù)為cos則：VDRM/RRM=（1.5-2）Ud  /（2cos）（2）    元件的額定通態(tài)電流IT（AV）考慮到元件在較高頻率下工作時，其開關(guān)損耗非常顯著，元件的額定通態(tài)電流應(yīng)按實(shí)際流過其有效值I的2-3倍來考慮，即IT（AV）=（2-3）I/1.57假設(shè)逆變器直流輸入電流為Id，則所選器件IT（AV）為IT（AV）=（2-3）×Id/(1.57 )=(0.9-1.5) ×

8、 Id（3）    關(guān)斷時間tq   并聯(lián)逆變線路中，KK元件的關(guān)斷時間選擇要根據(jù)觸發(fā)引前時間tf和換流時間tr來決定。一般取：tq=(tf-tr)× (當(dāng)功率因數(shù)為0.8時tf約為周期的十分之一，tr按元件di/dt小于或等于100A/S來確定)在頻率較高時，可通過減小換流時間tr，并適當(dāng)犧牲功率因數(shù)增加tf的方法來選擇具有合適tq值的元件以上簡略介紹了整流和逆變工作條件下元件的選擇。在許多情況下，除了元件的額定電壓、電流外，還要根據(jù)具體條件選擇元件的門極參數(shù)、通態(tài)壓降以及斷態(tài)電壓臨界上升率dv/dt和通態(tài)電流臨界上升率di/dt。

9、三、元件的保護(hù)晶閘管元件的電壓和電流過載能力極差，尤其是耐壓能力，瞬時的過壓就會造成元件永久性的損壞。為了使元件能長期可靠地運(yùn)行，必須針對過壓和過電流發(fā)生的原因采取保護(hù)措施。1  過壓保護(hù)晶閘管工作過程中可能承受的過壓主要有以下幾種：一種是由于裝置拉、合閘、負(fù)載打火等引起的過壓；一種是由于元件關(guān)斷時產(chǎn)生的關(guān)斷電壓；還有因雷擊等原因從電網(wǎng)侵入的浪涌電壓。為限制過電壓的幅值低于元件的正反向峰值電壓，可采取以下保護(hù)措施（見圖二）。 （1）    在變壓器一次側(cè)接上避雷器，在二次側(cè)加裝阻容保護(hù)、硒堆、壓敏電阻等非線性電阻元件進(jìn)行保護(hù)。在整流直流側(cè)采取壓

10、敏電阻和泄能保護(hù)裝置，以防止元件承受過電壓。（2）    在晶閘管陰陽極兩端直接進(jìn)行保護(hù)。晶閘管關(guān)斷過程中主電流過零反向后迅速由反向峰值恢復(fù)至零電流，此過程可在元件兩端產(chǎn)生達(dá)正常工作峰值電壓5-6倍的尖峰電壓。一般建議在盡可能靠近元件本身的地方接上阻容吸收回路。電阻R選無感電阻，通常取5-30；電容C通常在0.1-1F，耐壓選元件耐壓的1.1-1.5倍。具體R、C取值可根據(jù)元件型號及工作情況調(diào)試決定。注意保證電阻R的功率，尤其在中頻逆變電路中，使之不會因發(fā)熱而損壞。2  過流保護(hù)晶閘管元件在短時間內(nèi)具有一定的過流能力，但在過流嚴(yán)重時，不采取保護(hù)措施，就會

11、造成元件損壞。在線路設(shè)計和元件選擇時應(yīng)考慮負(fù)載短路和過載情況，確保在異常情況下設(shè)備能自動保護(hù)。一般有以下幾種措施（見圖三）。  （1）    在進(jìn)線中串接電抗器限制短路電流，使其他保護(hù)方式切斷電流前元件短時間內(nèi)不致?lián)p壞；（2）    線路采用過流檢測裝置，由過流信號控制觸發(fā)器抑制過流，或接入過流繼電器。（3）    安裝快速熔斷器。快速熔斷器的動作時間要求在10ms以內(nèi)，熔斷體的額定電流IKR可按以下原則選取：1.57IT(AV)IKRITIT(AV)為元件額定電流，IT為元件實(shí)際工作

12、電流有效值 四、晶閘管門極觸發(fā)參數(shù)表中所給晶閘管IGT、VGT為能觸發(fā)元件至通態(tài)的最小值，實(shí)際使用中，晶閘管門極觸發(fā)IGT、VGT應(yīng)遠(yuǎn)大于此值。應(yīng)用中門極觸發(fā)電流波形對晶閘管開通時間、開通損耗以及di/dt承受能力，都有較大影響。為保證元件工作在最佳狀態(tài)，并增強(qiáng)抗干擾性能，對臺基公司所有晶閘管，建議門極觸發(fā)脈沖電流幅值：IGM=25A（<10A），上升率：diG/dt2A/µs，上升時間：tr1µs。即采用極陡前沿的強(qiáng)觸發(fā)脈沖（見圖四）。           

13、                         五、元件串并聯(lián)使用元件串并聯(lián)使用時，線路上應(yīng)采取門極強(qiáng)觸發(fā)脈沖、均流、均壓措施，還須挑選開通、恢復(fù)特性一致的元件。特別是元件串聯(lián)工作于較高di/dt的逆變線路中時，其反向恢復(fù)特性對動態(tài)均壓起主要作用。 六、散熱器與元件的安裝元件的冷卻方式有加裝散熱器自然冷卻，風(fēng)冷和水冷等方式，為了使元件充

14、分地發(fā)揮其額定性能并加強(qiáng)使用中的可靠性，除必須科學(xué)地選擇散熱器外還需正確地安裝。只有正確地安裝散熱器才能保證其與元件芯片間的熱阻Rj-hs滿足數(shù)據(jù)表中的要求。在元件與散熱器的安裝時，應(yīng)注意以下事項：1   散熱器的臺面必須與元件臺面尺寸相匹配，防止壓扁、壓歪損壞器件。2   散熱器臺面必須具有較高的平整、光潔度。建議散熱器臺面粗糙度小于或等于1.6m，平整度小于或等于30m。安裝時元件臺面與散熱器臺面應(yīng)保持清潔干凈無油污等臟物。3  安裝時要保證元件臺面與散熱器的臺面完全平行、同心。安裝過程中，要求通過元件中心線施加壓力以使壓力均勻分布在整個接

15、觸區(qū)域。用戶手工安裝時，建議使用扭矩扳手，對所有緊固螺母交替均勻用力，壓力的大小要達(dá)到數(shù)據(jù)表中的要求。 4  在重復(fù)使用水冷散熱器時，應(yīng)特別注意檢查其臺面是否光潔、平整，水腔內(nèi)是否有水垢和堵塞，尤其注意臺面是否出現(xiàn)下陷情況，若出現(xiàn)了上述情況應(yīng)予以更換。水冷散熱器安裝圖見下圖(圖五):在使用中需注意，風(fēng)冷方式加裝散熱器后，一般要求風(fēng)速不低于6m/s；水冷方式要求水冷散熱器水流量不小于4×103 ml/min，進(jìn)水溫度5-35,水質(zhì)2.5Kcm。臺基公司可提供SS水冷系列和SF風(fēng)冷系列以及各類非標(biāo)及組件散熱器，為元件配套使用。根據(jù)元件通態(tài)額定平均電流推薦配置的標(biāo)準(zhǔn)型散熱器型號見

16、下表。元件通態(tài)額定平均電流推薦散熱器型號水冷風(fēng)冷100A-200ASS11SF12300ASS12SF13400ASF13、SF14500A-600ASS12、SS13SF15800ASS13SF161000ASS14SF171000A-3000ASS14 其中SF系列風(fēng)冷散熱器是指在強(qiáng)迫風(fēng)冷(風(fēng)速6m/s)條件下的推薦配置，用戶在使用時應(yīng)根據(jù)實(shí)際散熱條件并考慮可靠性要求進(jìn)行選擇。對于1000A以上元件一般不推薦使用風(fēng)冷散熱器，若使用風(fēng)冷散熱器，則元件額定電流需降額使用。 用戶未作特別要求時，臺基公司所提供的成套元件都按標(biāo)準(zhǔn)配置安裝散熱器。晶閘管、二極管主要參數(shù)及其含義&#

17、160; IEC標(biāo)準(zhǔn)中用來表征晶閘管、二極管性能、特點(diǎn)的參數(shù)有數(shù)十項，但用戶經(jīng)常用到的有十項左右，本文就晶閘管、二極管的主要參數(shù)做一簡單介紹。1正向平均電流IF(AV)( 整流管)通態(tài)平均電流IT(AV)( 晶閘管)是指在規(guī)定的散熱器溫度THS或管殼溫度 TC 時,允許流過器件的最大正弦半波電流平均值。此時，器件的結(jié)溫已達(dá)到其最高允許溫度Tjm。臺基公司產(chǎn)品手冊中均給出了相應(yīng)通態(tài)電流對應(yīng)的散熱器溫度THS或管殼溫度 TC值，用戶使用中應(yīng)根據(jù)實(shí)際通態(tài)電流和散熱條件來選擇合適型號的器件。2正向方均根電流IF（RMS）( 整流管)通態(tài)方均根電流IT（RMS）( 晶閘管)是指在規(guī)定的散熱器溫

18、度THS或管殼溫度 TC 時,允許流過器件的最大有效電流值。用戶在使用中，須保證在任何條件下，流過器件的電流有效值不超過對應(yīng)殼溫下的方均根電流值。3浪涌電流IFSM(整流管)、ITSM(晶閘管)     表示工作在異常情況下，器件能承受的瞬時最大過載電流值。用10ms底寬正弦半波峰值表示，臺基公司在產(chǎn)品手冊中給出的浪涌電流值是在器件處于最高允許結(jié)溫下，施加80% VRRM條件下的測試值。器件在壽命期內(nèi)能承受浪涌電流的次數(shù)是有限的，用戶在使用中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)過載現(xiàn)象。4斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓VDSM反向不重復(fù)峰值電壓VRSM   

19、  指晶閘管或整流二極管處于阻斷狀態(tài)時能承受的最大轉(zhuǎn)折電壓，一般用單脈沖測試防止器件損壞。用戶在測試或使用中，應(yīng)禁止給器件施加該電壓值，以免損壞器件。5斷態(tài)重復(fù)峰值電壓VDRM反向重復(fù)峰值電壓VRRM     是指器件處于阻斷狀態(tài)時，斷態(tài)和反向所能承受的最大重復(fù)峰值電壓。一般取器件不重復(fù)電壓的90%標(biāo)注（高壓器件取不重復(fù)電壓減100V標(biāo)注）。用戶在使用中須保證在任何情況下，均不應(yīng)讓器件承受的實(shí)際電壓超過其斷態(tài)和反向重復(fù)峰值電壓。6斷態(tài)重復(fù)峰值（漏）電流IDRM反向重復(fù)峰值（漏）電流IRRM    

20、0; 為晶閘管在阻斷狀態(tài)下，承受斷態(tài)重復(fù)峰值電壓VDRM和反向重復(fù)峰值電壓VRRM時，流過元件的正反向峰值漏電流。該參數(shù)在器件允許工作的最高結(jié)溫Tjm下測出。7通態(tài)峰值電壓VTM(晶閘管)正向峰值電壓VFM(整流管) 指器件通過規(guī)定正向峰值電流IFM(整流管)或通態(tài)峰值電流ITM(晶閘管)時的峰值電壓，也稱峰值壓降。該參數(shù)直接反映了器件的通態(tài)損耗特性，影響著器件的通態(tài)電流額定能力。器件在不同電流值下的的通態(tài)（正向）峰值電壓可近似用門檻電壓和斜率電阻來表示：VTM=VTO+rT*ITM     VFM=VFO+rF*IFM臺基公司在產(chǎn)品手冊中給出了各型號器

21、件的最大通態(tài)（正向）峰值電壓及門檻電壓和斜率電阻，用戶需要時，可以提供該器件的實(shí)測門檻電壓和斜率電阻值。8電路換向關(guān)斷時間tq（晶閘管）     在規(guī)定條件下，在晶閘管正向主電流下降過零后，從過零點(diǎn)到元件能承受規(guī)定的重加電壓而不至導(dǎo)通的最小時間間隔。晶閘管的關(guān)斷時間值決定于測試條件，臺基公司對所制造的快速、高頻晶閘管均提供了每只器件的關(guān)斷時間實(shí)測值，在未作特別說明時，其對應(yīng)的測試條件如下：l         通態(tài)峰值電流ITM等于器件ITAV；l  

22、60;      通態(tài)電流下降率di/dt=-20A/s；l         重加電壓上升率dv/dt=30A/s；l         反向電壓VR=50V；l         結(jié)溫Tj=115°C。如果用戶需要在某一特定應(yīng)用條件下的關(guān)斷時間測試值，可以向我們提出要求。9通態(tài)電流臨界上升率di/dt

23、（晶閘管）      是指晶閘管從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通狀態(tài)時，晶閘管所能承受的通態(tài)電流上升率最大值。器件所能承受的通態(tài)電流臨界上升率di/dt受門極觸發(fā)條件影響很大，因此我們建議用戶應(yīng)用中采用強(qiáng)觸發(fā)方式，觸發(fā)脈沖電流幅值：IG10IGT；脈沖上升時間：tr1s。10斷態(tài)電壓臨界上升率dv/dt在規(guī)定條件下，不會導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)所允許的最大正向電壓上升速度。臺基公司產(chǎn)品手冊中給出了所有品種晶閘管的最小dv/dt值，當(dāng)用戶對dv/dt有特殊要求時，可在訂貨時提出。11門極觸發(fā)電壓 VGT門極觸發(fā)電流IGT   

24、    在規(guī)定條件下，能使晶閘管由斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)所需的最小門極電壓和門極電流。晶閘管開通過程中的開通時間、開通損耗等動態(tài)性能受施加在其門極上的觸發(fā)信號強(qiáng)弱影響很大。如果在應(yīng)用中采用較臨界的IGT去觸發(fā)晶閘管，將不能讓晶閘管得到良好的開通特性，某些情況下甚至?xí)鹌骷崆笆Щ驌p壞。因此我們建議用戶應(yīng)用中采用強(qiáng)觸發(fā)方式，觸發(fā)脈沖電流幅值：IG10IGT；脈沖上升時間：tr1s。為了保證器件可靠工作，IG必須遠(yuǎn)大于IGT。12結(jié)殼熱阻Rjc      指器件在規(guī)定條件下，器件由結(jié)至殼流過單位功耗所產(chǎn)生的溫升。結(jié)殼熱阻反映

25、了器件的散熱能力，該參數(shù)也直接影響著器件的通態(tài)額定性能。臺基公司產(chǎn)品手冊中對平板式器件給出了雙面冷卻下的穩(wěn)態(tài)熱阻值，對半導(dǎo)體功率模塊，給出了單面散熱時的熱阻值。用戶須注意，平板式器件的結(jié)殼熱阻直接受安裝條件的影響，只有按手冊中推薦的安裝力安裝，才能保證器件的結(jié)殼熱阻值滿足要求。晶閘管、二極管簡易測試方法  晶閘管、二極管廣泛應(yīng)用于各類電力電子裝置中，許多情況下，現(xiàn)場服務(wù)人員和維修人員需要對器件進(jìn)行檢測，判斷其性能好壞。對器件制造企業(yè)而言，器件的檢測要用到高壓阻斷測試儀、通態(tài)特性、動態(tài)特性測試儀等專業(yè)設(shè)備。一般來說，器件用戶或使用現(xiàn)場是沒有這些價格昂貴的測試設(shè)備的。本文就此向

26、現(xiàn)場服務(wù)人員和維修人員推薦一種簡易器件檢測方法，用以粗略判斷器件的好壞。1采用萬用表的粗略判斷法通常用戶現(xiàn)場最常用的檢測工具是萬用表，許多用戶也習(xí)慣用萬用表判斷器件好壞。在某些情況下用萬用表也確實(shí)能檢測出損壞的器件。如晶閘管門極開路，用萬用表可檢測出門極至陰極電阻RGK無窮大；門極短路可檢測出門極至陰極電阻RGK為零（或小于5W）。器件完全擊穿時，用萬用表檢測A、K兩極電阻值可以判斷出來。但在器件阻斷電壓受損，尚未完全擊穿時，萬用表無法檢測出來。另外，好的器件因參數(shù)分散性，用萬用表檢測出的A、K電阻值會有較大差別，這也會讓使用者產(chǎn)生錯誤判斷。因此，我們建議用戶可以用萬用表對器件進(jìn)行一些粗略的檢

27、測，一般不建議用戶采用萬用表判斷器件好壞。2推薦的簡易檢測方案通常情況下，現(xiàn)場服務(wù)人員和維修人員最需要了解的是器件的阻斷電壓能力以及晶閘管的門極觸發(fā)性能。根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場具有的條件，我們推薦圖一電路所示的簡易檢測方案。圖一 簡易檢測電路DUT為被測器件，在DUT阻斷電壓為1000V左右時（須大于800V），可采用交流380V電源進(jìn)行測試；在一些具有660V交流電源的場合，DUT阻斷電壓為2000V左右（須大于1200V）時，可采用交流660V電源進(jìn)行測試。D1可采用1-5A，耐壓1000V以上二極管3只串聯(lián)。LAMP為檢測指示燈，注意燈的額定電壓要與進(jìn)線交流電壓配合，若用220V的燈泡，可根據(jù)進(jìn)線

28、電壓高低采用多只串聯(lián)。被測器件為二極管時，將兩只器件如虛線所示接入電路，不需要接電阻R和開關(guān)SW2。對晶閘管，測試時，先合上開關(guān)SW1，若指示燈亮，說明該器件已被擊穿或阻斷電壓已不夠。若指示燈不亮，說明器件阻斷電壓正常，此時若按下按鈕SW2，指示燈亮，松開按鈕，指示燈熄滅，說明該器件門極觸發(fā)性能正常。若按下按鈕SW2，指示燈不亮，說明該器件門極已被損壞。對二極管，測試時，合上開關(guān)SW1，若指示燈不亮，說明兩只器件反向電壓正常。若指示燈亮，說明兩只被測器件中，有一只或兩只反向電壓已損壞，可更換器件做進(jìn)一步判斷。 3注意a本文推薦的檢測方法基本思路是讓器件在實(shí)際使用電壓環(huán)境下考核，用戶在

29、檢測時須確保被測器件阻斷電壓高于進(jìn)線電壓峰值，以免在測試中損壞器件。b. 對臺基公司的平板式器件，用戶在檢測時須采用適當(dāng)夾具，對器件A、K兩極施加一定壓力。否則可能會因?yàn)槠骷?nèi)部未能良好接觸而造成錯誤判斷。c.采用較高的進(jìn)線電壓檢測器件時，操作人員須采取安全措施，防止出現(xiàn)觸電事故，保證人身安全。中頻感應(yīng)加熱電源常見故障與維修  中頻電源廣范應(yīng)用于熔煉、透熱、淬火、焊接等領(lǐng)域，不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)χ蓄l電源有不同的要求，因此，中頻電源的控制電路和主電路有不同的結(jié)構(gòu)形式。只有在熟練掌握這些電路的基本工作原理和功率器件的基本特性的基礎(chǔ)上，才能快速、準(zhǔn)確地分析、判斷故障原因，采取有效的措

30、施排除故障。在此僅對典型電路和常見故障進(jìn)行探討。1          開機(jī)，設(shè)備不能正常起動： 1.1故障現(xiàn)象：起動時直流電流大，直流電壓和中頻電壓低，設(shè)備聲音沉悶，過流           保護(hù)。分析處理：逆變橋有一橋臂的晶閘管可能短路或開路，造成逆變橋三臂橋運(yùn)行。用示波器分別觀察逆變橋的四個橋臂上的晶閘管管壓降波形，若有一橋臂上的晶閘管的管壓降波形為一線，該晶閘管已穿通；若為正弦波，該晶閘管未導(dǎo)通。更換已穿晶閘管

31、；查找晶閘管未導(dǎo)通的原因1.2故障現(xiàn)象：起動時直流電流大，直流電壓低，中頻電壓不能正常建立。分析處理：補(bǔ)償電容短路。斷開電容，用萬用表查找短路電容。更換短路電容。1.3故障現(xiàn)象：重載冷爐起動時，各電參數(shù)和聲音都正常，但功率升不上去，過流保護(hù)。分析處理：（1）逆變換流角太小。用示波器觀看逆變晶閘管的換流角，把換流角調(diào)到合適值。（2）爐體絕緣阻值低或短路。用兆歐表檢測爐體阻值，排除爐體的短路點(diǎn)。（3）爐料（鋼鐵）相對感應(yīng)圈阻值低。用兆歐表檢測爐料相對感應(yīng)圈的阻值，若阻值低，重新筑爐。1.4故障現(xiàn)象：零電壓它激（無專用信號源）起動電路不好起動。分析處理：（1）電流負(fù)反饋量調(diào)整得不合適；（2）與電流互

32、感器串聯(lián)的反并二極管是否擊穿；（3）信號線是否過長過細(xì)；（4）信號合成相位是否接錯；（5）中頻變壓器和隔離變壓器是否損壞，特別要注意變壓器匝間短路。重新調(diào)整電流負(fù)反饋量；更換已損壞的部件。1.5故障現(xiàn)象：零電壓它激掃頻起動電路不好起動。分析處理：（1）掃頻起始頻率選擇不合適，重新選擇起始頻率。（2）掃頻電路有故障。用示波器觀察掃頻電路的波形和頻率。排除掃頻電路故障。  1.6故障現(xiàn)象：起動時，各電參數(shù)和聲音都正常，升功率時電流突然沒有，電壓到額定值，過壓過流保護(hù)。分析處理：負(fù)載開路，檢查負(fù)載銅排接頭和水冷電纜。2.   設(shè)備能起動，但工作狀態(tài)不對。2.1

33、故障現(xiàn)象：設(shè)備空載能起動，但直流電壓達(dá)不到額定值，直流平波電抗器有沖擊聲并伴隨抖動。分析處理：關(guān)掉逆變控制電源，在整流橋輸出端上接上假負(fù)載，用示波器觀察整流橋的輸出波形，可看到整流橋輸出缺相波形。缺相的原因可能是：（1）整流觸發(fā)脈沖丟失。（2）觸發(fā)脈沖的幅值不夠、寬度太窄導(dǎo)致觸發(fā)功率不夠，造成晶閘管時通、時不通。（3）雙脈沖觸發(fā)電路的脈沖時序不對或補(bǔ)脈沖丟失。（4）晶閘管的控制極開路、短路或接觸不良。2.2故障現(xiàn)象：設(shè)備能正常順利起動，當(dāng)功率升到某一值時，過壓或過流保護(hù)。分析處理：分兩步查找故障原因：（1）先將設(shè)備空載運(yùn)行，觀察電壓能否升到額定值。若電壓不能升到額定值，并且多次在電壓某一值附近

34、過流保護(hù)。這可能是補(bǔ)償電容或晶閘管的耐壓不夠造成的，但也不排除是電路某部分打火造成的。（2）若電壓能升到額定值，可將設(shè)備轉(zhuǎn)入重載運(yùn)行，觀察電流值是否能達(dá)到額定值，若電流不能升到額定值，并且多次在電流某一值附近過流保護(hù)，這可能是大電流干擾。要特別注意中頻大電流的電磁場對控制部分和信號線的干擾。3.  設(shè)備正常運(yùn)行時，易出現(xiàn)的故障。3.1故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常，但在正常過流保護(hù)動作時，燒毀多支KP晶閘管和快熔。分析處理：過流保護(hù)時，為了向電網(wǎng)釋放平波電抗器的能量，整流橋由整流狀態(tài)轉(zhuǎn)         

35、 到逆變狀態(tài)，這時如果1500就有可能造成有源逆變顛覆，燒毀多支晶閘管和快熔,開關(guān)跳閘，并伴隨有巨大的電流短路爆炸聲。對變壓器產(chǎn)生較大的電流和電磁力沖擊，嚴(yán)重時會損壞變壓器。3.2故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常，但在高電壓區(qū)內(nèi)某點(diǎn)附近，設(shè)備工作不穩(wěn)定，直流電壓表晃動，設(shè)備伴隨有吱吱的聲音。這種情況極容易造成逆變橋顛覆，燒毀晶閘管。分析處理：這種故障較難排除，多發(fā)生于設(shè)備的某部件高壓打火：（1）連接銅排接頭螺絲松動造成打火。（2）斷路器主接頭氧化導(dǎo)致打火。（3）補(bǔ)償電容接線樁螺絲松動引起打火，補(bǔ)償電容內(nèi)部放電。阻容吸收電容打火。(4)水冷散熱器絕緣部分太臟或炭化對地打火。(5)爐體感應(yīng)線圈對爐殼、爐底板

36、打火。爐體感應(yīng)線圈匝間距太近，匝間打火或起弧。固定爐體感應(yīng)線圈的絕緣柱因高溫炭化放電、打火。（6）晶閘管內(nèi)部打火。3.3故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常，但不時地可聽到尖銳的嘀嘀聲，同時直流電壓表有輕微地擺動。分析處理：用示波器觀察逆變橋直流兩端的電壓波形，可看到逆變周期性短暫（一個周波）失敗或不定周期短暫失敗，并聯(lián)諧振逆變電路短暫失敗可自恢復(fù)。周期性短暫失敗一般是逆變控制部分受到整流脈沖地干擾。非周期性短暫失敗一般是由中頻變壓器匝間絕緣不良產(chǎn)生。3.4故障現(xiàn)象：設(shè)備正常運(yùn)行一段時間后，設(shè)備出現(xiàn)異常聲音，電表讀數(shù)晃動，設(shè)備工作不穩(wěn)定。分析處理：設(shè)備工作一段時間后出現(xiàn)異常聲、工作不穩(wěn)定。主要是設(shè)備的電氣元

37、器件的熱特性不好?？砂言O(shè)備的電氣部分分為弱電和強(qiáng)電兩部分，分別檢測。先檢測控制部分，可預(yù)防損壞主電路功率器件。在不合主電源開關(guān)的情況下，只接通控制部分的電源，待控制部分工作一段時間后，用示波器檢測控制板的觸發(fā)脈沖，看觸發(fā)脈沖是否正常。在確認(rèn)控制部分沒有問題的前提下，把設(shè)備開起來，待不正?，F(xiàn)象出現(xiàn)后，用示波器觀察每支晶閘管的管壓降波形，找出熱特性不好的晶閘管。若晶閘管的管壓降波形都正常，這時就要注意其它電氣部件是否有問題，要特別注意斷路器、電容器、電抗器、銅排接點(diǎn)和主變壓器。3.5故障現(xiàn)象：設(shè)備工作正常，但功率上不去。分析處理：設(shè)備工作正常，只能說明設(shè)備各部件完好。功率上不去說明設(shè)備各參數(shù)調(diào)整不

38、合適。影響設(shè)備功率上不去的主要原因有：（1）整流部分沒調(diào)好，整流管未完全導(dǎo)通，直流電壓沒達(dá)到額定值，影響功率輸出。（2）中頻電壓值調(diào)得過高過低，影響功率輸出。（3）截流、截壓值調(diào)節(jié)得不當(dāng)，使得功率輸出低。（4）爐體與電源不配套，嚴(yán)重影響功率輸出。（5）補(bǔ)償電容器配置得過多或過少，都得不到電效率和熱效率最佳的功率輸出，即得不到最佳的經(jīng)濟(jì)功率輸出。（6）中頻輸出回路的分布電感和諧振回路的附加電感過大，也影響最大功率輸出。3.6故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常，但在某功率段升降功率時，設(shè)備出現(xiàn)異常聲音、抖動，電氣儀表指示擺動。分析處理：這種故障一般發(fā)生在功率給定電位器上，功率給定電位器某段不平滑，跳動，造成設(shè)

39、備工作不穩(wěn)定。嚴(yán)重時造成逆變顛覆，燒毀晶閘管。3.7故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常，但旁路電抗器發(fā)熱、燒毀。分析處理：造成旁路電抗器發(fā)熱、燒毀的主要原因有：（1）旁路電抗器自身質(zhì)量不好。（2）逆變電路存在不對稱運(yùn)行，造成逆變電路不對稱運(yùn)行的主要原因來源于信號回路。3.8故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常，經(jīng)常擊穿補(bǔ)償電容。分析處理：故障原因：（1）中頻電壓和工作頻率過高。（2）電容配置不夠。（3）在電容升壓電路中，串聯(lián)電容與并聯(lián)電容的容量相差太大，造成電壓不均，擊穿電容。（4）冷卻不好，擊穿電容。3.9故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常，但頻繁過流。分析處理：設(shè)備運(yùn)行時各電參數(shù)、波形、聲音都正常，就是頻繁過流。當(dāng)出現(xiàn)這樣的故

40、障時，要注意是否是由于布線不當(dāng)產(chǎn)生電磁干擾和線間寄生參數(shù)耦合干擾。如：強(qiáng)電線與弱電線布在一起；工頻線與中頻線布在一起；信號線與強(qiáng)電線、中頻線、匯流排交織在一起等。4. 直流平波電抗器故障現(xiàn)象：設(shè)備工作不穩(wěn)定，電參數(shù)波動，設(shè)備有異常聲音。頻繁出現(xiàn)過流保護(hù)和燒毀快速晶閘管。分析處理：在中頻電源維修中，直流平波電抗器故障屬較難判斷和處理的故障。直流平波電抗器易出現(xiàn)的故障有：（1）用戶隨意調(diào)整電抗器的氣隙和線圈匝數(shù),改變了電抗器的電感量，影響了電抗器的濾波功能，使輸出的直流電流出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，導(dǎo)致逆變橋工作不穩(wěn)定，逆變失敗，燒毀逆變晶閘管。隨便調(diào)小電抗器的氣隙和減少線圈匝數(shù)，在逆變橋直通短路時會降低電抗

41、器阻擋電流上升的能力，燒毀晶閘管。隨意改變電抗器的電感量，還會影響設(shè)備的起動性能。（2）電抗器線圈松動：電抗器的線圈若有松動，在設(shè)備工作時，電磁力使線圈抖動，線圈抖動時電感量突變，在輕載起動和小電流運(yùn)行時易造成逆變失敗。（3）電抗器線圈絕緣不好對地短路或匝間短路，打火放電，造成電抗器的電感量突跳和強(qiáng)電磁干擾，使設(shè)備工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生異常聲音，頻繁過流，燒毀晶閘管。造成線圈絕緣層絕緣不好短路的原因有：a. 冷卻不好，溫度過高導(dǎo)致絕緣層絕緣變差，打火、炭化。b. 電抗器線圈松動，線圈絕緣層與線圈絕緣層之間、線圈絕緣層與鐵心之間相對運(yùn)動摩擦，造成絕緣層損壞。c. 在處理電抗器線圈水垢時，把酸液滲透到線

42、圈內(nèi)。酸液腐蝕銅管并生成銅鹽，破壞絕緣層。5. 晶閘管：5.1故障現(xiàn)象：更換晶閘管后，一開機(jī)就燒毀晶閘管。分析處理：設(shè)備出故障，燒毀晶閘管。在更換新晶閘管后，不要馬上開機(jī)，首先應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢查，排除故障。在確認(rèn)設(shè)備無故障的情況下，再開機(jī)。否則，就會出現(xiàn)一開機(jī)就燒毀晶閘管的現(xiàn)象。在壓裝新晶閘管時，一定要注意壓力均衡，否則，就會造成晶閘管內(nèi)部芯片機(jī)械損傷，導(dǎo)致晶閘管的耐壓值大幅下降，出現(xiàn)一開機(jī)就燒毀晶閘管的現(xiàn)象。5.2故障現(xiàn)象：更換新晶閘管后，開機(jī)正常，但工作一段時間又燒毀晶閘管。分析處理：發(fā)生此類故障的原因有：（1）控制部分的電氣元器件熱特性不好。（2）晶閘管與散熱器安裝錯位。（3）散熱器經(jīng)

43、多次使用或壓裝過小臺面晶閘管，造成散熱器臺面中心下凹，導(dǎo)致散熱器臺面與晶閘管臺面接觸不良，而燒毀晶閘管。（4）散熱器水腔內(nèi)水垢太厚，導(dǎo)熱不好，造成元件過熱燒掉。（5）快速晶閘管因散熱不好，溫度升高。同時晶閘管的關(guān)斷時間隨著溫度地升高而增大，最終導(dǎo)致元件不能關(guān)斷，造成逆變顛覆，燒掉晶閘管。（6）晶閘管工作溫度過高，門極參數(shù)降低，抗干擾能力下降，易產(chǎn)生誤觸發(fā)，損壞晶閘管和設(shè)備。（7）檢查阻容吸收電路是否完好。5.3故障現(xiàn)象：更換新晶閘管后，設(shè)備仍不能正常工作，燒晶閘管。分析處理：設(shè)備出現(xiàn)故障后燒掉晶閘管，換上新晶閘管后，經(jīng)靜態(tài)檢測設(shè)備一切正常，但仍不能正常穩(wěn)定工作，易燒晶閘管。這時要特別注意脈沖變

44、壓器、電源變壓器、中頻變壓器、中頻隔離變壓器是否出現(xiàn)初級線圈與次級線圈之間、線圈與鐵心之間、匝與匝之間是否絕緣不好。6. 結(jié)束語中頻電源的故障現(xiàn)象是多種多樣、千奇百怪的，對具體故障要做具體分析。隨著中頻電源技術(shù)的發(fā)展和功率的增大，中頻電源維修人員必須要具備相當(dāng)?shù)碾娐防碚摶A(chǔ)知識和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。最后我們一定要切記：在更換晶閘管后，一定要仔細(xì)檢測設(shè)備；即使在故障排除后，也要對設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢查！水冷散熱器的安裝與使用  一、散熱器與元件的安裝元件的冷卻方式有加裝散熱器自然冷卻，風(fēng)冷和水冷等方式，為了使元件充分地發(fā)揮其額定性能并加強(qiáng)使用中的可靠性，除必須科學(xué)地選擇散熱器外還需正確

45、地安裝。只有正確地安裝散熱器才能保證其與元件芯片間的熱阻Rj-hs滿足數(shù)據(jù)表中的要求。在元件與散熱器的安裝時，應(yīng)注意以下事項：1   散熱器的臺面必須與元件臺面尺寸相匹配，防止壓扁、壓歪損壞器件。2   散熱器臺面必須具有較高的平整、光潔度。建議散熱器臺面粗糙度小于或等于1.6m，平整度小于或等于30m。安裝時元件臺面與散熱器臺面應(yīng)保持清潔干凈無油污等臟物。3   安裝時要保證元件臺面與散熱器的臺面完全平行、同心。安裝過程中，要求通過元件中心線施加壓力以使壓力均勻分布在整個接觸區(qū)域。用戶手工安裝時，建議使用扭矩扳手，對所有緊固螺母交替

46、均勻用力，壓力的大小要達(dá)到數(shù)據(jù)表中的要求。 4   在重復(fù)使用水冷散熱器時，應(yīng)特別注意檢查其臺面是否光潔、平整，水腔內(nèi)是否有水垢和堵塞，尤其注意臺面是否出現(xiàn)下陷情況，若出現(xiàn)了上述情況應(yīng)予以更換。水冷散熱器安裝圖見下圖(圖1):二        用注意事項1  用戶應(yīng)根據(jù)應(yīng)用線路特點(diǎn)、工作環(huán)境、可靠性等要求，正確選擇器件參數(shù)， 并留有合理余量。2  器件冷卻條件（1）    強(qiáng)迫風(fēng)冷：風(fēng)速6米/秒（2）    水冷：流量4升/分

47、鐘            進(jìn)水溫度5°C-35°C            水壓1.5Kg/cm2            水質(zhì)：循環(huán)水2.5KWcm。產(chǎn)品使用時，應(yīng)保證符合規(guī)定的冷卻條件，否者應(yīng)降容使用。散熱器使用過程中，應(yīng)注意放漏水、防堵塞、防凝露，

48、出現(xiàn)問題時應(yīng)及時處理或更換散熱器。3  嚴(yán)禁使用兆歐表（搖表）檢查本器件。如需檢查整機(jī)裝置的耐壓能力時，應(yīng)先將本器件的各電極短路。4  萬用表只能定型判斷器件好壞。用萬用表“1歐姆”檔測門極陰極電阻，指針為零，說明門極短路；指針不動為開路。萬用表不能對器件耐壓做定量判斷。若要對耐壓和觸發(fā)特性定性測試，請用專用測試儀或到廠商進(jìn)行測定。特別建議：在重復(fù)使用水冷散熱器時，應(yīng)特別注意檢查其臺面是否光潔、平整，水腔內(nèi)是否有水垢和堵塞，若出現(xiàn)了上述情況應(yīng)予以更換。晶閘管水冷散熱器重復(fù)使用中應(yīng)注意的問題  晶閘管等電力電子器件的額定性能和可靠性強(qiáng)烈的受制于器件的運(yùn)行結(jié)

49、溫，我公司有關(guān)人員在現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)和用戶走訪中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，因散熱器的不正確選用、安裝，其散熱效果有很大差異。有的散熱器根本達(dá)不到散熱要求，必然會造成器件的損壞?，F(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下，以引起廣大用戶的重視。在某用戶1500KW中頻熔煉設(shè)備上，我們用簡易數(shù)字萬用表附帶的點(diǎn)溫計對KK2000A晶閘管管芯陶瓷外殼的溫度進(jìn)行了測量，對比同一臺設(shè)備，同類器件，不同散熱器在相同工作條件下的溫度，以此來比較散熱器的散熱效果。具體測量的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：散熱器情況管芯陶瓷外殼溫度說明新?lián)Q成套元件（廠方原裝）Tc=44-49°C散熱良好使用半年左右的成套元件（廠方原裝）Tc=65-68°C散熱尚可使用

50、半年以上散熱器經(jīng)除垢更換新管芯Tc=80-89°C超過規(guī)定溫度使用半年以上散熱器更換新管芯Tc=95-115°C已不能使用  注：工作條件中，中頻電源直流電流1800A，進(jìn)水溫度40°C。用此種方法所測的溫度雖然有一定的誤差，也不能代表元件的真正殼溫，但通過相對比較能明顯地說明，不同情況的散熱器散熱效果有很大的區(qū)別。由于晶閘管元件正常使用時殼溫一般要求小于80°C，故其對管芯的使用壽命有很大的影響。同時明顯看出，凡使用過的散熱器更換管芯后，散熱效果明顯下降，特別是更換三四次后，有的已根本不能使用。分析其原因主要有：散熱體使用一次后，其臺面受壓力

51、而下陷（是必然的），或碰傷，重新更換管芯，很難保證管芯臺面正好與下陷部位完全重合，所以即使達(dá)到了規(guī)定壓力，也不能保證散熱體與管芯接觸面均勻、緊密的接觸。          水質(zhì)差（硬水）的地區(qū)，使用一段時間后，水腔內(nèi)部因結(jié)垢而降低了冷卻效果。          使用劣質(zhì)散熱器，散熱體水腔材質(zhì)差（有的用黃銅），導(dǎo)熱性能差，更嚴(yán)重的是蝶型彈簧和三角壓蓋因質(zhì)量不合格，短時間使用后失去彈性，使管芯與散熱體臺面間的壓力顯著下降

52、，從而影響其散熱效果。用戶沒有必要的安裝設(shè)備，更換管芯靠手工安裝很難達(dá)到規(guī)范的要求。所以我們建議，對于大功率（1200A）的晶閘管，最好是買廠家成套的元件。因?yàn)閺S家配套的散熱器質(zhì)量可靠（質(zhì)量承諾），同時廠家有專用的安裝模具與設(shè)備，確保裝配質(zhì)量，并且在安裝后重新測試，保證成套元件合格，另外，大功率晶閘管（1200A）價格一般每只近千元，有的達(dá)數(shù)千元，而散熱器每套不過兩百多元，不要因小失大。就當(dāng)前的水平，我們認(rèn)為用測量管芯陶瓷外殼溫度的方法來判定散熱器的散熱效果是可行有效的。在相同工作條件下，一般陶瓷外殼的溫度高， 說明散熱效果相對比較差。測量溫度的方法建議使用如下方法：  

53、  手提式紅外溫度測試儀，使用方便，性能可靠；             帶測溫功能的萬用表，測溫頭緊貼在管芯陶瓷外殼上；注意：采用該方法時，需由專業(yè)維修人員進(jìn)行操作，并注意安全。用上述方法經(jīng)常檢查管芯陶瓷外殼上的溫度，通過相對比較，判斷散熱器的散熱效果，及時更換達(dá)不到散熱效果的散熱器，可以有效地提高晶閘管的工作電流，減少晶閘管的損壞，從而降低設(shè)備的維修費(fèi)用。晶閘管在正常工作時，自身會產(chǎn)生大量的熱量，所以良好的散熱（冷卻）是晶閘管正常工作的必要條件之一。高質(zhì)

54、量的晶閘管，配上合格的散熱器，加上正確合理的裝配，可以明顯地減少晶閘管的損壞，延長其使用壽命。電焊機(jī)用晶閘管模塊的選擇與應(yīng)用  一、   概述：電焊機(jī)在進(jìn)行各種金屬焊接時，根據(jù)焊接工藝的不同，對焊接時電弧的電壓和電流有不同的要求，因此需要各種不同特性的交流或直流電源。例如，在點(diǎn)、凸、峰焊、電阻焊時需要調(diào)節(jié)焊接隔離變壓器原邊的電壓大小（相控調(diào)壓或改變通過的周波數(shù)量），屬于晶閘管應(yīng)用于交流調(diào)壓；在各種氬弧焊、CO2氣體保護(hù)焊中需要的是直流電源或交直流方波電源。交流應(yīng)用時，反并聯(lián)的晶閘管串接在主回路中，直流調(diào)壓應(yīng)用時，晶閘管可以組成單、三相全控或半控或雙反星型

55、電路。改變晶閘管的導(dǎo)通角或控制晶閘管的開關(guān)時間即可達(dá)到調(diào)節(jié)焊接電壓和電流的目的。尤其是近幾年來，CO2氣體保護(hù)焊機(jī)發(fā)展比較迅速，據(jù)報道，發(fā)達(dá)國家這種焊機(jī)占到百分之六十或七十的比例，我國該焊機(jī)所占比例很低，也就百分之二十左右。目前，國內(nèi)CO2氣體保護(hù)焊機(jī)有可控和不可控兩種，根據(jù)所用器件進(jìn)行區(qū)分。采用整流的即為不可控；采用晶閘管整流的即為可控。全國以成都、廣州及華東地區(qū)發(fā)展比較快。所選用的器件大部分是螺栓式晶閘管或二極管占有的比例也很大，其次是日本產(chǎn)的焊機(jī)專用整流模塊。二、   電焊機(jī)晶閘管模塊分類及應(yīng)用：電焊機(jī)中用的晶閘管模塊按模塊散熱底板與電極是否絕緣可分為絕緣型和非絕緣型

56、兩種，即俗稱底板是否帶電。絕緣型的模塊多用在交流焊機(jī)中，如廣泛應(yīng)用于點(diǎn)焊、電阻焊機(jī)中的晶閘管模塊MTX系列；廣泛應(yīng)用于CO2氣體保護(hù)焊機(jī)、WSM普通焊機(jī)等MTG系列模塊。各焊機(jī)應(yīng)用晶閘管模塊在下表中簡述：整機(jī)種類使用模塊常見主回路形式電路特點(diǎn)  S可控硅直流氬弧焊機(jī)MFG 單相全波整流 CO2氣保焊機(jī)MDG 雙反星并聯(lián)（帶平衡電抗器） CO2氣保焊機(jī)MTG 雙反星并聯(lián)（帶平衡電抗器） 逆變焊機(jī)變頻器MDC  MDQMDS 單相或三相整流橋 點(diǎn)焊機(jī)MTX  MTC 電

57、子開關(guān)  三、   CO2焊機(jī)專用晶閘管MTG模塊 ：l         模塊內(nèi)部電路圖：   l         焊機(jī)專用MTG模塊特點(diǎn)簡介：²        MTG模塊是由三只共陽極晶閘管封裝在一起的模塊化結(jié)構(gòu)組件。模塊內(nèi)管芯參數(shù)針對焊機(jī)特點(diǎn)專門設(shè)計，額定結(jié)溫高、通態(tài)壓降低、通流和過載

58、能力強(qiáng)動態(tài)性能的一致性好、耐疲勞性強(qiáng)，免除螺栓式晶閘管裝機(jī)前參數(shù)挑選和配對的難題，提高工效。²        焊機(jī)目前正朝模塊化方向發(fā)展，而且由于裝配，調(diào)試，維修簡單；整機(jī)裝置美觀大方等優(yōu)點(diǎn)；能明顯地提升焊機(jī)品位，因此模塊應(yīng)用會越來越廣泛。l         適用焊機(jī)典型主回路形式：適用于雙反星并聯(lián)帶平衡電抗器電路l         焊機(jī)額定輸出電流對模塊的

59、選擇：見下表焊機(jī)型號適用主回路焊機(jī)額定輸出電流MTGMTG（AA）替代國外模塊型號ZX5WSMNBK 雙反星并聯(lián)帶平衡電抗器 200AMTG100A/800VMTG（AA）60A/400V三社（SanRex）    PWB60A；三菱（MITSUBISHI）TM60SZ-M；TM60SA-6250A315A MTG150A/800VMTG（AA）80A/400VSanRex           PWB90A；MITSUBISHI

60、0; TM100SZ-MTM90SA-6 英達(dá)             PFT9003N350A400A MTG200A/800VMTG（AA）130A/400VSanRex           PWB130A；MITSUBISHI       TM130SZ-M；英達(dá)   &#

61、160;         PFT1303N500A630A MTG250A/800VMTG（AA）160A/400VMITSUBISHI       TM150SZ-M；英達(dá)             PFT1503N MTG300A/800VMTG（AA）200A/400VSanRex   

62、0;       PWB200AA； MITSUBISHI       TM200SZ-M英達(dá)             PFT2003N；注：上表中MTG型為普通壓降模塊；MTG（AA）為低電壓低導(dǎo)通壓降型模塊。l        焊機(jī)用模塊電流和電壓計算：  

63、       我公司MTG、MTG（AA）焊機(jī)專用模塊可以使用在很多不同型號規(guī)格的焊機(jī)中，如ZX5普通焊機(jī)；WSM直流氬弧焊機(jī)；NBK CO2氣體保護(hù)焊機(jī)。這些焊機(jī)目前都采用流行的雙反星并聯(lián)帶平衡電抗器主回路形式，如下圖： （雙反星并聯(lián)帶平衡電抗器主回路）²        該線路相當(dāng)于正極性和反極性兩組三相半波整流電路并聯(lián)。每只晶閘管的最大導(dǎo)通角為 120º，負(fù)載電流Id同時由兩個晶閘管和兩個變壓器繞組供給，每只管子承擔(dān)1/6的Id，任何瞬時，正

64、，負(fù)極性組均有一支電路導(dǎo)通工作。²        該線路提高了變壓器利用率，變壓器磁路平衡，不存在磁化的問題。要求主變壓器和平衡電抗器對稱性好。²        整流輸出電壓：Ud=1.17U2cosa。當(dāng)負(fù)載電流小于額定值（Id）25%時，流過平衡電抗器的電流太小，達(dá)不到激磁所需的臨界電流，平衡電抗器失去作用，其上的三角波形電壓也就沒有了，此時該線路輸出電壓與三相半波電路一樣，該電壓即為電焊機(jī)空載電壓。輸出電壓：Ud=1.35U2co

65、sa。²        電阻R的作用是為電焊機(jī)在空載電壓輸出時，提供可控硅導(dǎo)通的擎制電流。因此擎制電流參數(shù)的大小或離散性對R的阻值有相當(dāng)重要性。實(shí)例：1.         晶閘管耐壓的選擇（VRRM；VDRM）：       已知條件：空載電壓：100V，額定輸出電流：630A；暫載率：60%根據(jù)公式：Ud=1.35U2cosa（大電流時：Ud=1.17U2cosa）對于雙反星

66、型并聯(lián)電路，其對晶閘管耐壓要求均為： U2。U2為變壓器副邊相電壓。根據(jù)Ud=1.35U2cosa計算U2=100V/1.35=74V?？紤]兩倍余量：        VRRM；VDRM=2 x 2.236 x 74V=331V.因此選擇耐壓400V的晶閘管及模塊即可。2.           晶閘管額定電流的選擇（IT(AV)）：2.   先計算變壓器副邊流過的相電流（Ie）：由公式：Ie=1/2 x 0.577 x Id(適用雙反