浅谈中频感应加热设备故障维修

浅谈中频感应加热设备故障维修

作者：郑云娜 魏金彩

来源：《现代职业教育·职业培训》2017年第05期

[摘 要] 介绍了中频感应加热电源的结构和原理，以及经常遇到的一些故障原因及其排除方法。

[关 键 词] 中频感应加热；结构；原理；故障；维修

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）15-0140-01

本次研究的中频感应加热电源采用的是空冷柔性感应电缆，应用范围较广，主要应用产品包括核电厂蒸汽发生器管板、筒体、封头内壁堆焊预热、维持温度及后热，以及其他各类产品堆焊预热后热等。故障率较高的主要原因是一些堆焊过程是在变位机上完成的，中频感应加热电源在变位机上随工件翻转使用，焊接后有打磨的铁屑环境恶劣，随着使用年限的增加，故障率逐年上升。经过几年的维修及保养，对中频感应加热设备的原理及维修方法有一些自己的了解和总结。 一、结构及原理 （一）主电路

感应加热电源主要由逆变器、变压器、谐振电容和感应器组成。总体来说是一个交流—直流—交流的过程，如下图。

通过整流桥将三相输入电压整流为直流，然后通过交流接触器连接至逆变IGBT，通过IGBT全桥逆变为5～14KHz左右的中频电流。中频交流电压输出至变压器，变压器一端连接逆变器，另一端连接谐振电容和感应器。变压器根据电流变换原理得到较大的输出电流，增强涡流效应，谐振电容和感应器连接成LC串联谐振回路，感应器直接用于加热工件，同时又是谐振回路的电感，感应器的设计匹配直接影响电源的谐振频率、加热效率、阻抗匹配、加热效果等。感应器采用软电缆制作，自然冷却，可直接缠绕于工件表面，也可通过框架、固定制作成固定形状。 （二）控制电路

该中频感应加热电源采用DSP进行全数字式控制，核心控制策略为电抗分析法，在各种工况下能够始终保证IGBT工作在ZCS开关状态。硬件电路总体上采用了主控制板和驱动板两种模块。主控制板的主要功能是： 1.负责接收设定的控制指令和数据。

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2.生成并向驱动板上的驱动芯片提供PWM信号。

3.接收并且处理系统的反馈信号（主要是驱动板送来的功率器件的过流信号、共振电压欠压信号、过热故障信号等）。 驱动板的主要功能是：

1.收主控制板发送过来的驱动信号并将其放大处理送给逆变器的功率开关管。 2.检测并向主控制板反馈经过预处理的故障信号。 二、常见故障分析

只有熟练掌握电路的基本工作原理和功率器件的基本特性，设备出现故障时才能准确地分析判断故障原因进而采取有效的措施排除故障。在此列举一些常见故障及其维修过程。 （一）故障现象：接通电源，设备不能正常启动，接触器不 吸合

接通电源时交流接触器断开，通过并联电阻给逆变滤波电容组充电，充到一定电压之后交流接触器吸合。接触器不吸合的原因有以下几种情况：

1.一个或两个IGBT逆变器可能短路或开路造成逆变桥三臂桥运行，导致接触器两端电压不足以使接触器吸合。解决办法是其中一个IGBT损坏，更换坏的IGBT，可能需要同时更换IGBT驱动板。

2.滤波电容经长时间使用后故障，需更换。 3.主控制板故障。

4.整流电压反馈回路异常，可能是整流桥损坏，也可能是输入缺相，或者是反馈线松动。 （二）故障现象：设备能够启动，恒功率或恒电流模式下功率或电流达到一定程度后不能继续上升，达不到额定值 原因及处理方法有以下几种：

1.感应器缠绕方式不佳，如圈数太多时导致负载过大，设备会出现输出饱和，表现为电流和功率都上不去。圈数太多会造成频率偏小，谐振电压升高，电压升高到一定程度达到最大值后，设备将限制输出电流大小，以防止过压。但是频率小，设备及电缆发热减少。可以减少电缆缠绕圈数来增大频率。功率和电流就能够增大。

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如圈数太少、频率偏大，谐振电压减小，电流能达到额定值，功率达不到额定值，此时设备及电缆发热变大。可以增加圈数来减小频率，可绕在工件上，也可空绕，但不能放置在金属上，也不可靠近金属。

2.主控制板故障，主控制板内部调功元件损坏，导致不能正常调节功率和电流。 3.控制面板上功率调节电位计损坏需更换。 （三）未启动加热即显示输出电流

1.当多台中频感应加热电源共同加热一个工件时，未启动加热就显示输出电流且值较大，按启动加热按钮后报警“直流过压硬件保护”，经检查后发现感应器缠绕不合理，一根感应电缆工作时和另外一根产生感应电流，再启动加热时设备检测出异常输出即开始报警。这种情况提示我们感应器布置时，应考虑距离和缠绕方法，避免出现互相干扰的情况。

2.有时单台使用感应加热电源时也出现此现象，经检查为主控制板DSP卡故障，更换后故障解除。

总之，中频电源的故障现象是多种多样的，这里就不一一列举了，为了能尽快采用正确的方法排除中频感应加热设备的故障，就必须熟悉中频电源常见故障的特点及原因，才能少走弯路，节省时间，保证生产的顺利进行。 参考文献：

[1]张玉英，王永宏，赵国相.中频感应加热装置的结构及工作原理[J].石油矿场机械，2004，33（4）.

[2]吴彦维.基于DSP的感应加热器中频电流源的研究与设计[D].河北工业大学，2006.