关于直流调速装置晶闸管常见故障介绍和分析

李云

摘要：直流调速装置晶闸管在日常使用中会发生各种故障，对于不同的故障必须要采取适合的解决方法，确保晶闸管正常使用，充分发挥晶闸管的性能，提高主要生产设备的经济效益具有重要意义。基于此，本文主要介绍了直流调速装置晶闸管的工作条件，而且分析了直流调速装置晶闸管的常见故障，以供大家参考。

关键词：直流调速装置;晶闸管;故障

对于直流调速装置而言，晶闸管是传递功率的重要元器件，其他各种装置都基于晶闸管来进行搭配，在直流调速系统中是不可或缺的。然而在生产中，直流调速系统会受到现场环境以及生产条件等多种因素影响，晶闸管的故障是一直困扰生产一线的主要问题，其故障原因以及维护是必须要探究的问题。解决故障的要求体现在两个方面，一是在较短的时间内将故障解决，马上恢复生产，另一是认真准确地分析故障的真正原因，总结防控措施从而解决问题，减少故障。

一、直流调速装置晶闸管的工作条件

每个生产一线的条件都不一样，针对现场实际情况，必须要对直流调速系统中晶闸管的工作环境进行认真观察。

（一）环境温度

晶闸管可靠性造成影响的很多因素中散热是造成故障的主要问题。直流调速装置中晶闸管的实际电流大小不同，最小的有几百安，最大的有几千安，在实际运行中出现功率耗散，并产生大量的热量。若不能迅速散热，晶闸管性能很有可能由于温度偏高而急剧降低，甚至会出现烧毁的情况。根据我公司直流调速系统中晶闸管的运行情况来看，检查出的晶闸管的主要问题是，由于冲击负荷，短时间内电流涨幅过大，如果散热不良，容易造成晶闸管表面出现点蚀，一段时间后点蚀面扩大，出现大量小洼坑，散热困难，最终造成击穿，晶闸管损坏。其主要原因是晶闸管在进行组装时，未正确按照规范进行组装，散热器与晶闸管压紧力矩过大或过小。

现阶段，普遍采用的散热方法有多种，要想让晶闸管长时间正常工作，必须要正确选择散热方法。自冷方式：晶闸管直接压接散热器，利用散热器表面积使散热范围不断扩大，在空气中进行自然冷却。风冷方式：晶闸管压接散热器，利用外加风机风道对散热器进行吹风，强化散热。与自冷相比之下，其散热效果更佳。热管散热：利用全封闭真空管中的液体循环，对热量进行传递，与风机散热相结合运用，其散热效果更加显著，与水冷十分相似。水/油冷散热器：效果最理想，一次性投入成本高，体积大，安装施工要求高，在传动系统中应用较少，一般在超大功率传递系统有所使用。

夏季晶闸管故障率高的其中一个重要原因就在于室内温度偏高，散热条件恶化。需要维护人员测定晶闸管的运行环境温度是不是符合设备供应商提出的各项温度指标。采取加大降温设备（空调等）能力。对于在同一间配电室有较多大容量电力负荷做出适当调整等多项措施，会对晶闸管故障降低有一定改善。

（二）现场的洁净程度

大部分生产一线都不能保持干净卫生的环境，比如：部分生产一线油污非常严重，也有部分生产一线存在粉尘问题[1]。不管是油污还是粉尘，都会降低总体架构的绝缘性，也会导致风道受阻，造成散热效果不明显，并直接威胁设备的绝缘。

（三）阻容吸收

RC回路的重要作用是对换相过电压进行抑制，一般来说，作为维护人员，必须要确认RC元器件是否出现损坏，线路是否有问题，电阻在实际运行过程中不能出现过热的现象。RC回路故障往往都相当隐蔽，由于其不会导致设备迅速停机，而且多数装置都不能监测RC回路运行。此故障容易损坏晶闸管，进而造成设备故障停机的情况发生。

二、直流调速装置晶闸管的常见故障

通常，直流调速晶闸管之所以出现故障，其原因相当多，下文详细叙述判定直流调速装置晶闸管故障以及有可能造成晶闸管发生故障的主要原因。

（一）判断晶闸管

首先需要正确判断晶闸管是不是发生故障。在现场能够利用对门极电阻与阴阳极之间的阻值进行测量而作出判断。利用触发脉冲线对门极电阻进行测量。直流调速装置往往使用的3寸以及3寸半晶闸管，门极电阻阻值在10 Ω到20 Ω之间。每种晶闸管型号，各个批次的晶闸管的门极电阻阻值范围都是有差异的[2]。若门极电阻偏大，容易导致脉冲触发效果不好，若门极电阻偏小，就很有可能晶闸管器件内部存在隐患。对阴阳极之间的阻值进行测量时，一般在现场借助万用表对该阻值进行测量是不准确的，很有可能错误判断晶闸管性能，建议采用精确性高的方式，如通过摇表的方式进行测量。比如：有些晶闸管的额定电压是2500V，通过万用表对正向阻值进行测量，获得数值时300 Ω，但通过DC1000V摇表进行测量很有可能导通。这就表示该只晶闸因为使用时间长了，容易出现老化的情况，反映其耐压值不高，不能继续使用。一般来说，如果使用DC1000V的摇表进行测量能够初步认定无問题，便可正常使用。

明确晶闸管存在故障后，就必须要全面分析导致晶闸管故障发生的主要原因是。最常见的现象是，使用一段时间后，阴阳极之间的阻断性能劣化，阻值下降，影响因素主要有粉尘，负荷过大，散热不良等。根据我们工作经验，认为低于0.7mΩ时，晶闸管的运行就不再可靠。

（二）晶闸管元件制造质量缺欠和老化

当前，我国晶闸管产品质量良莠不齐，相同品牌、相同型号的元件也无法保障，不同批次的元件质量对设备稳定性有着一定的影响[3]。每个元件都有其使用期限，结合各个元件的质量以及现场维护情况等等，我们认为晶闸管产品寿命在5年到10年之间。建议生产一线，通过跟踪晶闸管使用情况，选用质量可靠的厂家或品牌，可在一定条件下减少晶闸管故障。

（三）外部过流

外部过流往往包括多种情况，比如：短路，还有外部线路故障，电机故障，堵转等等。此故障现象非常显著，具体表现在快熔熔断，有些情况十分严重时，晶闸管容易被击穿。需要维护人员完善保护值，合理选用快熔，加强系统的检查和专业维护人员培训，从而能够快速排除故障。在较短的时间内将故障解决，马上恢复生产。

（四）觸发或者装置内部电路故障

就晶闸管的触发问题来看，最为普遍应用的是脉冲列，能够大幅度减少门极损耗，也降低脉冲变压器体积。若脉冲触发不良好，可能导致调速系统不线性，门极扩散不良的情况出现，比如：有些经常使用的晶闸管，元件参数是2500A/2500V，拆下来后硅片的直径是77毫米，在毫无异常的工作中能够直观的觉得2500A的电流从截面积4654平方毫米的导体中通过。若触发不佳，容易导致门极扩散不良，硅片仅仅有中心区域导通，外围区还是始终处在绝缘状态。等同于2500A的电流从截面积1500平方毫米左右的导体中通过，后果显而易见[4]。该故障，在低负载时影响非常小，但是如果设备负载偏高，容易出现晶闸管由于过流而被烧毁，而原本发挥保护作用的快熔未熔断，应当合理选用快熔。当然脉冲线断线，接触不良，散热器与接线母牌之间的螺栓松动等故障也是存在的，需要及时处理和更换。

（五）电源或者供电网络电压波形不正常和短时电压波动

这些情况相当复杂，许多情况在回路设计中仅仅监测与保护进线过电压，而且利用逻辑连锁使设备在过压时立刻停机。就其他情况来讲，装置不再进行检测。良好的RC保护会对晶闸管起到一定保护作用。

（六）可逆装置制动过程的逆变换流颠覆

因为工艺需求，四象限直流调速装置往往出现逆变的工作状态，在该工作状态下若逆变不成功，容易在装置内部形成一种回路，最终造成短路情况出现[5]。那么，之所以逆变失败，其原因比较多，多为控制参数不合理。一旦出现该类型问题，应该立即安排专业设备调试人员来再次设置与校对所有参数。

结语：

总而言之，直流调速装置现场维护往往会碰到一些问题，这里不能全部详述，仅仅可以简要分析经常见到的现象。这样做的主要目的是使现场维护人员能够迅速发现问题，制定相应的解决方案，立刻恢复正常生产。为了更好的应对诸多故障，需要充分了解整个系统，在日常工作中慢慢积累丰富的经验。

参考文献：

[1]张金龙，王永杰.西门子6RA70直流调速器在机械压力机上的应用及维护[J].汽车实用技术，2017（15）：64-65+69.

[2]陈培超.浅析晶闸管直流调速装置维修[J].新课程（下），2013（06）：166-167.

[3]戴薇，刘丰伟，郑淑玲，邱书明，尤轶.直流调速装置晶闸管常见故障介绍和分析[J].电气传动，2013，43（06）：73-76.

[4]袁刚.回转窑主驱动装置的选型与常见故障分析[J].水泥，2002（04）：46-48.

[5]瞿光华.晶闸管直流调速装置事故一例[J].电世界，1994，35（09）：30.