接觸不良時,同樣跳欠電壓(或直流回路電壓低)的故障。見下述實例。
[故障實例2]一臺東元7300MA型37KW變頻器,運行中隨機性跳“直流回路電壓低”故障,有時一天數(shù)次跳故障,有時能連續(xù)運行好幾天。故障再現(xiàn)時,為變頻器重新上電,則又能正常運行段時間。用戶工作現(xiàn)場電壓的供電電壓很穩(wěn)定,沒有什么問題,同時使用的其它數(shù)臺變頻器,和同型號變頻器,都沒有這種問題。 送維修部后,變頻器上電后,聽得“哐當”一聲響,充電接觸器閉合了,空載或輕載時,連續(xù)運行三天,未跳直流回路電壓低故障。用三相調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸入電壓,同時監(jiān)控操作顯示面板顯示的直流回路電壓值,與輸入電壓成成比例變化,并且在較大范圍內(nèi),變頻器都不報出故障,說明檢測電路沒有問題。 重點又檢查了直流回路的儲能電容,其容量與標稱值沒有大的出入,該機器使用年限不長,儲能電容又是選用優(yōu)質(zhì)元件,應該是沒有問題的。 反復上電幾次,都能聽到充電接觸器的吸合聲,說明充電接觸器的控制電路也是好的。是什么原因?qū)е铝酥绷骰芈冯妷旱湍兀?/span> 進一步聯(lián)想到:充電接觸器雖然吸合,但主觸點閉合情況,卻只有將接觸器拆卸后,才能觀察到。拆開接觸器后,發(fā)現(xiàn)三對主觸點燒灼嚴重,同時發(fā)現(xiàn)三相逆變模塊大多換新,該機器已經(jīng)維修過。也許是模塊炸毀時,使充電接觸器的主觸點同時受損。 接觸器為電磁開關,其閉合與釋放是電磁作用與機械部件相配合所完成的。當接觸器主觸點燒灼變形,或由于使用年限過長,產(chǎn)生機械形變或機械老化時,會產(chǎn)生機械動作受阻從而產(chǎn)生吸合不到位,造成主觸點接觸不良的現(xiàn)象。 該例故障,因觸點燒灼,產(chǎn)生接觸電阻,運行中產(chǎn)生打火現(xiàn)象,觸點的接觸情況產(chǎn)生隨機性惡化,則直流回路電壓有隨機性跌落現(xiàn)象,導致欠電壓報警。而停電后再閉合,則改善了接觸器觸點接觸狀況,變頻器又能運行一段時間。接觸器產(chǎn)生機械形變后,也有此種現(xiàn)象,以至有的電工得出了這種一種經(jīng)驗,跳欠電壓故障時,或為變頻器反復上電幾次,或震動變頻器幾次后,變頻器又“神經(jīng)質(zhì)”地“好”了。 換用優(yōu)質(zhì)接觸器后,故障排除。 該例故障,有“耳聽為虛,眼見為實”的檢修特點,聽聲音接觸器是閉合了,但主觸點的閉合狀態(tài),只有眼見才能更好地確定。
三、晶體管老化失效所表現(xiàn)的故障現(xiàn)象及檢修思路: 晶體管器件的老化和失效故障,更為隱蔽,其表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象也更加難以琢磨,比之檢修電容器、接觸器等元件,又上升了一個難度上的等到級。下文以檢修開關電源的兩個故障實例,來說明對晶體管老化故障的檢修。這兩例故障,一例為輸出電壓偏高,一例為輸出電壓偏低,但故障元件都是隱蔽得很,饒有趣味啊。
[故障實例3]該機器為東元7200PA型37KW變頻器,故障現(xiàn)象為:運行當中出現(xiàn)隨機停機現(xiàn)象,可能幾天停機一次,也可能幾個小時停機一次;起動困難,起動過程中電容充電接觸器噠噠跳動,起動失敗,但操作面板不顯示故障代碼。費些力氣起動成功后又能運轉(zhuǎn)一段時間。將控制板從現(xiàn)場拆回,將熱繼電器的端子短接,以防進入熱保護狀態(tài)不能試機;將充電接觸器的觸點檢測端子短接以防進入低電壓保護狀態(tài)不能試機,進行全面檢修,檢查不出什么異常,都是好的呀。又將控制板裝回機器,上電試機,起動時充電接觸器噠噠跳動,不能起動。拔掉12CN插頭散熱風扇的連線,為開關電源減輕負載后,情況大為好轉(zhuǎn),起動成功率上升。仔細觀察,起動過程中顯示面板的顯示亮度有所降低,判斷故障為開關電源帶負載能力差。拆下電源/驅(qū)動板,從機外送入直流500V維修電源,單獨檢修開關電源電路。本機開關電源電路為單端正激式隔離型開關穩(wěn)壓電源。電路由分立元件組成,故障率較低。由開關管和分流控制管構(gòu)成振蕩和穩(wěn)壓電路的主干,外圍電路極其簡潔。拆下電源/驅(qū)動板,從機外送入直流500V直流維修電源,單獨檢修開關電源電路。開關電源的次級繞組及后續(xù)整流濾波電路,各路電源輸出空載時,輸出電壓為正常值。將各路電源輸出加接電阻性負載(如50歐5W電阻),電壓值略有降低;+24V接入散熱風扇和繼電器負載后,+5V降為+4.7V,此時屏顯及其它操作均正常。但若使變頻器進入啟動狀態(tài),則出現(xiàn)繼電器噠噠跳動,間或出現(xiàn)“直流電壓低”、“CPU與操作面板通訊中斷”等故障代碼,使操作失敗。測量中,當+5V降為+4.5V以下時,則變頻器馬上會從啟動狀態(tài)變?yōu)榇龣C狀態(tài)。詳查各電源負載電路,均無異常。分析:控制電源帶負載能力差的判斷是正確的。由于CPU對電源的要求比較苛刻,不低于4.7V時,尚能勉強工作;但當?shù)陀?.5V時,則被強制進入“待機狀態(tài)”;在4.7V到4.5V之間時,則檢測電路工作,CPU發(fā)出故障報警。意想不到的是此故障的檢修竟然相當棘手,遍查開關電源的相關元器件竟“無一損壞”!無奈之下,試將U1(KA431AZ)的基準電壓分壓電阻之一的R1(5101)并聯(lián)電阻試驗,其目的是改變分壓值而使輸出電壓上升。測輸出電壓略有上升,但帶載能力仍差。該機的開關管Q2為高反壓和高放大倍數(shù)的雙極型三極管(NPN功率管),型號為QM5HLL-24;Q1為分流控制管,電路對這兩只管子的參數(shù)有較嚴格的要求,市場上較難購到。再結(jié)合故障現(xiàn)象分析,可能為開關管Q2低效,如β值降低,使TC2儲能下降,電路帶載能力變差;也可能為Q1的工作偏移,對Q2基極電流分流能力過強,使電源帶載能力變差。但手頭無原型號開關管,用戶催修甚急。試調(diào)整電路,將分流調(diào)整管的工作點下調(diào),使之降低對Q2基極電流的分流作用,進而提升開關管Q2的導通能力,使TC2儲能增加。試將與電壓反饋光耦串接的電阻R6(330歐)串聯(lián)47歐電阻,以減小Q1的基極電流,進而降低其對Q2的分流能力,使電源的帶載能力有所增強。上電試機,無論加載或啟動操作,+5V均穩(wěn)定輸出5V,故障排除(此故障排除是采取了權(quán)宜之計,應急修復的措施,并未查出和更換故障元件,對故障進行根治)!故障推斷:1、開關管Q2有老化現(xiàn)象,放大能力下降,IC值偏低,開關變壓器儲能變小,而使電源帶載能力變差;2、分流支路有特性偏移現(xiàn)象,使分流過大,開關管得不到良好驅(qū)動,從而使電源帶載能力差。第一種原因可能性大。附記:以后該臺變頻器又因模塊損壞故障送修,手頭有QM5HLL-24管子,故換掉開關管Q2,將串接47Ω電阻解除,恢復原電路后,開關電源工作正常。說明該機器開關電源電路帶載能力差的故障原因,確系Q2開關管低效所致。
[故障實例4]一臺多年使用的變頻器,在逆變模塊損壞并修復后,為變頻上電,測CPU板+5V供電,約為6V,測控制回路的+15V供水,高達近20V。輸出電壓明顯偏高,但輸出電壓值較為穩(wěn)定。懷疑是萬用表測量誤差(如數(shù)字萬用表內(nèi)部9V電源能量不足造成的測量誤差),換用另一塊萬用表檢測,還是如此。說明開關電源存在故障,未敢給CPU主板供電,摘下電源/驅(qū)動板,單獨檢修,為保險起見,出切斷了驅(qū)動IC的四路供電,等輸出電壓值正常后再連接負載電路。該例故障,輸出電壓尚能穩(wěn)定,說明穩(wěn)壓電路還是起作用的,穩(wěn)壓環(huán)節(jié)還是“透氣”的。試將TL431基準電路的VREF端子的上分壓電阻減小,或想辦法加大反饋光耦的輸入側(cè)電流,檢測各路輸出電壓略有下降,也說明穩(wěn)壓環(huán)節(jié)還是能對輸出電壓作出反應和起了調(diào)節(jié)作用的。但感覺電壓的下降量極小,電路能對輸出電壓作出反應,但反應的靈敏度降低。把穩(wěn)壓環(huán)節(jié)看成一個誤差放大器的話,是這個放大器的放大倍數(shù)明顯不夠了啊。該電路也是由兩只分立晶體管構(gòu)成的振蕩和穩(wěn)壓電路,穩(wěn)壓的所有控制,最后都落實到開關管基極電流的控制上,一是開關管的驅(qū)動電流過大,二是分流管的IC電流過小,對開關管IB電流的分流能力不足。挑選一只放大倍數(shù)高的分流管對原管進行代換,又檢查了穩(wěn)壓電路的所有環(huán)節(jié),未查出變值和不良元件,單獨拆下TL431,作了穩(wěn)壓性能試驗,沒有問題。檢修陷入了僵局。將電路板放置了幾天,沒有管它,但腦子里有時還在轉(zhuǎn)悠著這個事。將疑點放在了光電耦合器PC817的身上!TL431與PC817相配合,將輸出電壓的變化隔離和反饋至一次振蕩電路。PC817內(nèi)含發(fā)光二極管一只和光敏三極管一只,長期工作后,發(fā)光二極管的發(fā)光效率變低,光敏三極管受光量減小,導通內(nèi)阻變大,相當于誤差放大器的放大信倍變低了。另外,也不排除光敏三極管老化、低效、放大倍數(shù)降低等等的可能,二者中的其一不良,便導致穩(wěn)壓控制能力減弱,輸出電壓升高。但光耦器件的在線測量,只能測出輸入側(cè)發(fā)光二極管的正反向電阻或電壓降,其它指標則無能為力。將光耦拆除,換用一只優(yōu)質(zhì)元件,開機,測各路輸出電路,嘩!全部正常和穩(wěn)定了!可以總結(jié)一點:電解電容因工藝和材質(zhì)的特點,性能容易漸變和低效,但這種電容的漸變和低效,還是容易引起注意的。其它元件,電阻一般是較為穩(wěn)壓的。 那么還容易漸變和低效的原件,應該首屬晶體管了。早期的電子電路維修工作者,針對性的分立元件的晶體管,維修工作中對管子放大倍數(shù)的檢測,成為常規(guī)手段之一。以后,隨著IC電路的出現(xiàn),隨著IC工作可靠性的提高,往往忽略了對IC內(nèi)容晶體管的漸變和低效的問題。PC817也可以稱之為IC電路,內(nèi)部集成了發(fā)光管和三極管,其它被廣泛應用的模擬IC和數(shù)字IC,內(nèi)部內(nèi)部也是由晶體管所集成,總會有晶體管漸變和低效的可能。在長期的維修中,我也碰到數(shù)例這種情況。這種情況,單純測試IC的引腳電阻,很難察覺到什么異常。而上電進行動態(tài)電壓檢測,往往有效。遇有疑難故障,多注意晶體管的漸變和低效,注意IC內(nèi)部晶體管的漸變、低效、失效!
四、漸變、低效元件難于檢測的原因和檢測方法的問題:此類漸變和低效元件的難于檢測,主要由兩個原因造成:
1、檢測工具的局限。最常用檢測工具為數(shù)字和指針式萬用表,高電壓和大電流,不能由萬用表提供,對有些器件,如直流回路的儲能電容電級引線電阻的出現(xiàn),須在高電壓和大電流的狀態(tài)下進行檢測,才能得出結(jié)論。電容表和萬用表確實對此無能為力。
2、檢測方法的問題。檢測元器件,往往進行單一性的檢測,如僅僅檢測元件引腳電阻,或僅僅檢測在線電壓;或習慣用一只表檢測其好壞。應該拓展檢測手段和檢測方法。如對逆變模塊和高耐壓元件的檢測,可利用耐壓測試儀或借用絕緣搖表,對元件進行電壓擊穿測試。如檢測光耦器件,可從線路板上拆下,用一只指針式萬用表的X10K擋測試輸入側(cè)正向電阻(同時提供正向?qū)娏鳎靡恢蝗f用表,同時測試輸出側(cè)三極管的導通電阻,將測試結(jié)果與好的同型號光耦器件相對照,則不難檢測出低效元件。或者干脆用外加電源,為光耦送入輸入10MA電流,對比測試其輸出電阻,則更易得出正確的判斷。
總之,要采用靈活多樣的測試手段和檢測方法,強化自己的檢測能力和提高檢測的準確度,使“偽好元件”暴露出來。要練好你的“內(nèi)功”啊!
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