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电力电子设备检修规程知识培训

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2020年4月19日
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第十章 电力电子设备
1 检修周期
1.1 一般的电力电子设备检修周期为一年。
1.2 对特殊的电力电子设备,运行环境比较恶劣的情况下一般检修周期为半年。
1.3 对下列情况之一者,应立即检修:
1.3.1 电子设备内部有元器件损坏者;
1.3.2 电子设备散热器温度高于70ºC以上者;
1.3.3 电子设备内部有焦味或放电现象者;
1.3.4 电子设备自诊断为过热保护连续3次以上者;
1.3.5 电子设备内部严重脏污者。
2 检修项目
电力电子设备的检修对有充电指示灯的设备 ,必须等指示灯熄灭后方可进行工作。
2.1 小修项目
2.1.1 电子设备散热系统清理,散热风扇更换。
2.1.2 电子设备内部接头松动或过热现象。
2.1.3 电子设备内部加强绝缘处理。
2.1.4 电子设备内部卫生清扫。
2.1.5 电池充放电、复活或更换电池。
2.1.6 电子设备内部开关接点的检查或更换。
2.1.7 外壳接地线检查,接地电阻在4Ω以上者,应查明原因并做相应处理。
2.2 大修项目
2.2.1 变频器、UPS、直流盘、PLC、励磁盘、滑差控制器等须做解体检查者。
2.2.2 主控板或辅助板须修理者。
2.2.3 功率模块须更换者。
2.2.4 开关电源损坏者。
3 电力电子设备的解体
3.1 电力电子设备解体前的准备
3.1.1 做好必要的准备工作(如工具、场地、原始数据的记录,较复杂的绘制草图、作标记、测量绝缘电阻等)。检修工具应摆放整齐,工作票办理完好,在防火防爆场所严禁使用酒精清扫变频器。
3.1.2 各紧固螺丝的拆卸,应选用合适的起拔工具,严禁乱敲乱打,做到文明检修。
3.1.3 对拆下的电力电子设备内部部件应摆放整齐,各器件、螺丝摆放明了。
3.1.4 对电力电子设备内部的各连接插头严禁用蛮力拨插,对内部线路应整理清楚。
3.1.5 对电力电子设备内部绝缘老化、有放电、烧焦痕迹等,引出线橡胶护套硬化裂口等问题,均应重新加强绝缘。
3.2 电力电子设备内部清扫
3.2.1 对有充电指示灯的设备 ,必须等指示灯熄灭后方可进行工作。
3.2.2 使用压缩空气对散热器系统进行灰尘清扫。
3.2.3 使用经过绝缘处理的毛刷对系统控制板、功率模块进行灰尘清扫,对陈年灰尘,要使用专用且合格的清洗剂进行清洗。
3.2.4 对经过清扫的控制板,功率模块等要使用专用且合格的清洗剂再次清扫后认真、仔细检查:
3.2.4.1 是否有印刷板过热、变色;
3.2.4.2 阻容元器件是否有爆裂或裂隙;
3.2.4.3 功率器件与散热器接触是否良好;
3.2.4.4 对各集成电路进行检查,检查是否过热、变色;各引脚是否与印刷板接触良好;
3.2.4.5 对RAM存储器进行检查,观看紫外线光照窗密封纸是否脱落等。
3.2.5 清洗后的部件经干燥后,用符合绝缘等级的绝缘材料进行绝缘防水处理(绝缘材料如:CRC喷塑剂)。
3.2.6 用专用且合格的清洗剂对插排线进行清扫,仔细检查各排插线绝缘是否良好,有无压伤、有无过热等。
3.2.7 用专用且合格的清洗剂对散热风扇进行清扫,并仔细观察散热风扇有无缺陷,滚动轴承滚动是否良好,检查保持架是否松动、过大、变形、断裂、铆钉是否完好,螺丝是否紧固等。检查完后对轴承加油。对有缺陷或损坏的风扇及时更换。
3.2.8 对有缺陷的印刷板进行补焊或元器件更换时,助焊剂只能使用松香或酒精与松香的混合溶液,严禁使用如焊锡膏、工业助焊剂或强氧化性助焊剂。
3.2.9 做好检修纪录。
4 电力电子设备的装配
总则:与解体过程相反。
要求:对解体的电力电子设备的零部件摆放整齐,有专人监护电力电子设备的装配,对装配过程中出现的问题,不能冒险蛮干,防止损坏设备。选择适合的安装工具,有条件的尽量使用力矩电动工具。
4.1 功率模块的安装
4.1.1 对拆卸后的功率模块或功率器件,安装前保证散热面表面清洁、光滑,对有毛刺的部位要进行抛光处理后方可安装。
4.1.2 对元器件有绝缘要求时,应加装云母片或导热硅橡胶。
4.1.3 涂上导热硅脂。
4.1.4 使用专用工具紧固螺丝。
4.1.5 插好连接线。
4.2 印刷电路板的安装
4.2.1 轻拿轻放,严禁弯曲印刷电路板或使用蛮力压弯电路板安装。
4.2.2 对印刷电路板上的接地线,严禁悬空,确保接地牢固。
4.2.3 对印刷电路板上有穿心螺杆固定之处,严禁不装或漏装绝缘支架。
4.2.4 各紧固螺丝应使用专用工具紧固,用力均匀。
4.3 插接件的安装
4.3.1 对印刷电路板的插头,要进行抛光防腐处理后方可插接。
4.3.2 塑料插头严禁使用蛮力插接。
4.3.3 确认插接方向,凹凸口要对齐。
4.3.4 严禁错插或漏插插接件。
4.3.5 电力电子设备正常后,出具检修调试报告。
5 励磁装置的检修与调试 (GL—G型)
5.1 检修项目
5.1.1 清扫盘面主回路元件和插件。
5.1.2 检查各接点,紧固主回路各元件螺丝,检查各插件的接触情况,脱焊处应重新补焊。
5.1.3 用1000V兆欧表摇测外壳对线路的绝缘电阻,应大于0.5MΩ(摇测前应按厂家规定将重要部分作短接连接)。
5.1.4 检查交流220V信号回路。
5.1.5 检查整流桥主回路电阻。
5.1.6 检查各插件电源回路的阻值,判断是否有短路点。
5.1.7 检查风机系统的设备状况,更换油脂,紧固螺丝。
5.2 调试
5.2.1 投励插件中自动投励的调试:
5.2.1.1 利用数字毫秒仪接于励磁回路及交流接触器辅助接点回路,做到交流接触器合闸时开始计时,励磁投入时计时完毕,毫秒仪显示出的投励时间一般应为0.2～0.25S。如达不到此范围,可更换插件中的充电电阻(阻值变化为120～360kΩ);
5.2.1.2 投励时间调试好后,将投励插件上的两根交流信号输入线从接线端子上断开,利用一单相自耦调压器的输出电压模拟信号输入端。经过调节插件上的电位器,使调压器输出电压为10V时,硅整流励磁装置有直流电压输出。调试完毕应将电位器锁紧,并恢复插件上的原接线。
5.2.2 灭磁插件中灭磁可控硅导通电压的调试:
利用单相调压器在励磁输出的正极与负极间加一可调电压,模拟同步电动机起动时的转子感应电压(调压器容量为3kVA,其输出侧应串入一个功率为1500～ kW的电炉),用示波器观察灭磁可控硅的导通波形,对于额定整流电压为50V的励磁盘,当灭磁可控硅导通时,单相调压器的输出电压应为213V左右;如果有两个灭磁可控硅串联,则应分别调试,(调一个时,另一个用导线短接)每个可控硅导通时单相调压器的输出电压应为106V左右。调试中可调节灭磁插件上的电位器,调试合格后应锁紧电位器螺母。
5.3 检查
5.3.1 接通主电源,励磁停止,指示灯亮。
5.3.2 检查投励插件是否正常。
5.3.3 检查灭磁插件是否正常。
5.3.4 检查各状态下的指示仪表是否正常。
6 变频器的检修与调试(以三肯VF系列为例)
6.1 按以下方法检查可能损坏的输出模块:
6.1.1 切断输入电源,确定印刷板上的CHARGE灯熄灭后,拆除输入/出端子R.S.T.U.V.W。
6.1.2 在U.V.W和逆变器的P.N端子上,经过变换万用表的极性,检查三极管的导通状态来确定输出模块的好坏,下表1呈现三极管的正常状态。主回路图见图1。
机械万用表置于”X 1”Ω档
注:不通状态,阻值为无穷大;导通状态,阻值为几欧姆到几十欧姆。
表1 三极管导通状态
三极管
万用表极性
阻 值
黑表笔(+)
红表笔
(－)
QUP
P
U
U
P
不通
导通
QVP
P
V
V
P
不通
导通
QWP
P
W
W
P
不通
导通
QUN
N
U
U
N
导通
不通
QVN
N
V
V
N
导通
不通
QWN
N
W
W
N
导通
不通

图1 主回路电路图

6.1.3 查出损坏的模块后,把插座从控制板上拔出。
6.1.4 把印刷电路板同连接底板从变频器上移出。
(注意:联接底板用螺钉固定在变频器上)
6.1.5 输出模块之间是并联的,从模块上的B2、E2、BX1、BX2脚上拔出联接座和螺钉,检查每一个输出模块,同时,移开与联接座相连的电阻、电容。
6.1.6 用万用表”X 1”Ω档测C1-C2E1端子和C2E1-E2端子之间的阻值来确定每一个输出模块的导通状态。

图2 输出模块的原理、接线图

图3 检查三极管方法

6.2 发现损坏的输出模块,按以下步骤更换:
6.2.1 拆除损坏模块的全部主回路连线。
6.2.2 拔出损坏模块的基极信号线插头。
6.2.3 拧松联接模块和散热片间的螺钉,拿走损坏的模块。
6.2.4 安新的模块之前,需用硅脂来联接模块与散热片。
6.2.5 把新模块拧紧于散热片上。
6.2.6 把基极信号线插入B1、E1、B2和E2端子,注意不要搞错E极与B极。
6.2.7 连接主回路连接线。
6.2.8 最后用万用表测P-N端子间和输出线路之间是否短路。
6.3 驱动回路的检查:
6.3.1 如果发现模块已损坏,按以下步骤检查基极信号:
6.3.1.1 从控制回路板上拔出全部基极信号线插座,插座数目随容量而变化,如表2所示:

表2
逆变器容量
插座标号
SVF—552,113,223,303
CN10,CN11
SVF—503,753,104
CN12,CN13,CN14,CN15,CN16,CN17
SVF—154
CN12A,CN12B,CN13A,CN13B,CN14A,CN14B
CN15A,CN15B,CN16A,CN16B,CN17A,CN17B

注:检查前全部基极信号是接在插座中的,拔出除基极信号线以外全部的插座,确定基极信号线与任何电路无联系后,送上电源。

6.3.1.2 频率设定旋到底(向右)。
6.3.1.3 打开”RUN”按钮。
6.3.1.4 用示波器检查BU.BV.BW.EU.EV.EW管脚上波形。
用表3与图4进行检查:

表3
序号
三极管
+探头
—探头
1
QUP
BU
EU
2
QVP
BV
EV
3
QWP
BW
EW
4
QUN
BW
N
5
QVN
BV
N
6
QWN
BW
N
图4 主回路图

6.3.1.5 如果示波器显示以下波形,则驱动回路正常。

6.4 如果基极信号正常,关掉输入电源等控制板上CHARGE灯熄灭后,把所有的插座插入印刷板上。
注: 如果基极信号线插错,则会损坏输出模块。
6.5 如果基极信号故障,则可能是驱动回路中Q1、Q2、R1、R2损坏而引起。
6.6 驱动回路检查:

图5 SVF552∽303的驱动部分

图6 SVF503∽154的驱动部分

主电路中三极管(图4)及图5、6相关电路中的Q1,Q2,R1,R2列于表4,注R1,R2取决于逆变器容量。

表4

注:用万用表”X1”档测Q1、Q2及R1、R2。

6.6.1 用万用表测一个正常驱动回路的Q1、Q2三极管B-E脚、C-E脚、C-B脚之间的阻值,表笔”+””-”对换各测量一次。
6.6.2 用万用表测一个损坏驱动回路的Q1、Q2三极管,测试方法同上,如果所测值与(1)中测值相差太远,则可判定此回路损坏。
6.6.3 用同样方法判别R1、R2的好坏,R1、R2的阻值全小于5Ω,用万用表测相当于短路。一般损坏的电阻呈现开路。
6.6.4 Q1、Q2的管脚如图7所示。

图7

6.7 焊接方法
6.7.1 除去硅胶。
6.7.2 如果三极管安装于散热片上,先拧松螺丝,同时移开绝缘垫片。
6.7.3 剪断损坏元件的几个或全部管脚。
6.7.4 电烙铁从背面加热印刷板后,从前面将管脚夹出。
6.7.5 用吸锡器把板面上剩余锡吸走。
6.7.6 用烙铁焊新元件,让管脚伸出1～2mm,剪除多余部分。
7 ＰＬＣ可编程控制器的检修与调试(以ＯＭＲＯＮ为例)
7.1 ＰＬＣ电源电压的检查见表5:　　　　　　　　　　

表5
ＣＰＵ电源电压变化范围(在电源端子上测量)
ＰＣ的额定电压为100～240ＶＡＣ允许８５～２４６ＶＡＣ
ＰＣ的额定电压为24ＶＤＣ时允许20.4～26.4ＶＤＣ
Ｉ／Ｏ扩展模块电压变化范围(在电源端子上测量)
必须与Ｉ／Ｏ模块指定的电压范围一致
Ｉ／Ｏ电源电压变化范围
必须与Ｉ／Ｏ要求的电压一致
电池使用寿命
5年(在25℃时)
7.2 检查ＣＰＵ和Ｉ／Ｏ扩展模块是否固定。
7.3 检查Ｉ／Ｏ扩展模块的连接电缆是否插紧。
7.4 检查接线端子是否紧固。
7.5 检查外部连线有无破损。