無觸點穩壓器個別可控硅失效的正確應急處理

■ 湖南天雁機械有限責任公司 （衡陽 421005） 周小偉

■ ■華儀電氣股份有限公司 （浙江溫州 325600） 周曉琿

目前，工廠許多數控加工設備配置穩壓電源。快速正確處理穩壓電源故障對生產有著很大的影響。目前最常用的穩壓電源是補償式穩壓電源。無觸點補償式穩壓器是一種新型的補償式穩壓器，采用組合繞組補償技術，具備下述特點：補償變壓器的功率損耗小，材料消耗和功率損失較低，達到了高效、節能、體積小和質量輕的效果；采用單片微機控制可控硅切換組合繞組進行適時補償快速無觸點調節，瞬時過載能力強，可適用于多種負載；同目前較多采用的伺服電動機、調速機構與自耦變壓器滑動碳刷進行調節補償的穩壓器相比較，動態響應速度快、無碳刷磨損及無機械故障且免維護，因此提高了系統運行的可靠性；具有分相調節功能。補償式無觸點穩壓器的使用會越來越廣泛，但在使用過程中也會有一些特別的問題需要注意。比如，在個別可控硅元件損壞而又沒有元件更換時，如對電壓質量要求不是太高，可以退出部分補償變壓器繼續運行，但是一定要處理得當，否則可能損壞補償變壓器，下面詳細說明一例。

1.問題的引出

一臺型號為ZBW-S三相補償式無觸點穩壓器在運行過程中熔斷器FU（見圖1）熔斷。檢查還發現VF1可控硅擊穿。由于暫時沒有可控硅更換，分析認為3相中缺少1相5V補償對電壓質量沒有多大的影響。因此作為應急處理，只是拆除VF1和更換FU后繼續運行。很快就發現，在有負載電流時T1初級繞組并聯壓敏電阻R1兩端打火，壓敏電阻冒煙直至燒毀。現場人員更換及增加壓敏電阻均無效，更換變壓器也無效。為此尋找原因。

2.工作原理

圖1

圖1 所示為三相穩壓器三相中之一相的主電路，另兩相也是一樣的。所有可控硅的規格都一樣，電壓為1 600V。從圖中可見，u0＝ui＋u1＋u2＋u3。式中ui為電網電壓，u1、u2、u3為補償變壓器（T1、T2、T3）產生的補償電壓，u0為輸出電壓。工作時控制系統依據設定的輸出電壓、偏差和檢測到的實際輸出電壓進行比較，來確定需要電壓激勵的補償變壓器及激勵極性。比如設定輸出電壓為220V，偏差為2%（4.4V）。當輸入電壓比220V低4%（8.8V）時，正向激勵T2（T1、T3不被激勵），增加約10V電壓使偏差小于2%。此時圖中各可控硅的導通情況：T2需要正向激勵，則VZ和VZ2需要導通，VF、VF2、VZ1、VZ3不得導通。需要特別注意的是，此時VF1、VF3也必須導通來短接T1、T3的初級（電壓激勵）繞組。這是因為，補償變壓器次級繞組是始終串聯在負載回路中的，不管其初級繞組上是否有激勵，只要有負載電流，次級繞組就有電流，其工作方式就和電流互感器一樣。一旦其次級繞組有電流，其初級繞組也必須有相應的電流來平衡，反之亦然。如初級繞組開路，將產生極高開路電壓。

3.原因分析及解決辦法

從上面的介紹可見，根本原因應在于T1的初級繞組開路而次級繞組通過較大電流，從而在初級繞組產生了很高的開路電壓，燒毀壓敏電阻，而不在于壓敏電阻的質量。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初級繞組短接（當然也可以拆除T1次級繞組與電源及T2的連接，退出T1并把T2次級直接與電源連接，或把次級短接，但如此做較麻煩），穩壓器才能繼續正常運行。作為應急處理，其他可控硅（不包括或VZ和VF）損壞可按類似的方式處理。關鍵是不能讓變壓器次級未短接或退出時初級開路運行。但考慮到對電壓的影響程度，如控制T2、T3的可控硅損壞時，宜用VZ1或VF1取代。VZ或VF損壞時也可用VZ1或VF1取代。

圖2

4.結語

實際上，在補償式無觸點穩壓器上由于處置不當或其他原因導致補償變壓器開路運行，不但會燒毀壓敏電阻，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、負載電流較小且持續時間較短以及變壓器絕緣較好，才只燒了壓敏電阻。但如果長期開路運行必然燒毀變壓器。因此，當需要某個補償變壓器退出運行時，必須短接其初級繞組或短接其負載側繞組或退出。這種線路宜增加變壓器初級過壓檢測報警乃至自動切斷穩壓控制的功能。