基于晶闸管整流电路实验装置的故障分析

[摘要]随着越来越多独立学院以培养应用型人才为目标，理工科类教学过程中的实验、实践环节显得更为重要。针对目前电气工程及其自动化专业学生普遍反映电力电子技术实验太难、不易操作等问题，本人根据日常工作经验总结了基于晶闸管的整流电路中常见故障判断及解决方法。

[关键词]晶闸管整流电路 故障判断 解决方法

根据实验教学需要，我院电气自动化综合实验室配置了15台电力电子技术实验装置，用于满足电气工程及其自动化专业“电力电子技术”这门专业课的实验教学需要。经过长期使用，一些仪器不可避免的出现故障，其中电源控制屏、晶闸管、可调电阻、晶闸管触发脉冲产生电路等是最容易出现异常的。现将其常见故障的判断方法、解决方法总结如下：

一、实验用高脚导线

（一）故障原因

按照实验电路接线，经过检查线路无误后，在电源、仪表、元件均正常的情况下通电，仪表没有任何反应。

（二）解决方法

将数字万用表的转换开关打到蜂鸣二极管档位，其红黑表笔分别测量导线的两个端子。如果万用表不鸣叫，则说明该导线内部脱焊或铜丝断开，此时需重新焊接或更换新的导线。

二、数字示波器

（一）故障原因

按照实验电路接线，检查线路无误后通电，相应的电压表、电流表显示数据正常，但测量所使用的数字示波器显示波形异常。

（二）解决方法

通过数字示波器的自检信号，判断其本身的测量功能是否正常，同时还可判断出使用的示波器探头是否正常。一般情况下，示波器本身不容易出问题，而探头是容易损坏的。如果判断出是探头有问题，那也不要急于更换，可以用数字万用表测试下探头上的黑色接线夹与金属环之间是否可靠连通。根据本人经验，黑色接地夹损坏是示波器不能正常测量的主要原因。

三、晶闸管

DJK02是电力电子实验中的一个核心挂件，其为晶闸管主电路，面板上有晶闸管12个、直流电压表和电流表各1个，其中12个晶闸管元件均配有2.5A/250V的保险管。晶闸管有阳极、阴极、门极之分，要使晶闸管导通必须满足两个条件：（1）阳极A与阴极K之间外加正向电压;（2）门极G与阴极K之间加一个正向的触发电压。由于各种原因，晶闸管器件容易损坏。其故障判断方法如下：

（一）故障原因

一般情况下，当门极没有输入控制信号，位于主电路上的晶闸管的阳极、阴极之间应该是关断的。用数字万用表的兆欧档检查该晶闸管时，发现在不通电的情况下，该晶闸管的阳阴极之间也是导通的，这明显与晶闸管的导通条件相悖。又在导通送电的情况下对该晶闸管进行检测，发现其仍然导通。由此断定该晶闸管已经被击穿短路了，必须更换相应的同型号器件。

（二）解决方法

首先DJK02挂件面板上的螺钉拧开并打开面板盖，找到故障晶闸管所在位置，将该器件的固定螺钉卸下，再将其三个引脚上的焊锡除去，把晶闸管拆卸下来，更换新的同型号器件并用螺钉固定好，然后用焊锡固定，最后将面板盖安装好即可。

四、可调电阻

D42是电力电子实验中最常用的电阻箱挂件，也是最容易发生故障的部分，它由6个900欧姆的电阻组成，其中每个电阻都有1个0.5A/250V的保险管，经过挂件内部和外部的串联、并联可得到450欧、900欧、1800欧、2250欧的电阻。

（一）故障原因

通过数字万用表测得电阻两个接线端子之间的电阻值为无穷大。这种现象通常由两种原因造成：一是由于实验电路电流过大，导致与可调电阻相连的保险管烧毁，对这种情况，只需要更换保险管即可;二是可调电阻本身的电阻丝由于长期磨损，导致电阻丝中间某一位置的电阻丝断了，形成开路，这种情况只能将挂件打开更换新的可调电阻配件。

（二）解决方法

在检修这类故障时，通常先将与可调电阻相连的保险管取出来，检查其是否开路，如果开路，更换保险管;如果不是开路，则进一步检查可调电阻本身是否断路，如果断路则需要更换可调电阻配件。

五、三相电源控制屏

三相电源控制屏是电力电子技术实验装置的一个基础单元，所有电力电子技术实验都需要这个单元来提供相应的电源。该控制屏可能出现的故障有两种。

（一）电源控制屏不供电

（1）故障原因

首先检查三相电源的保险管有无问题。该处一般采用3个10A/250V的保险管，分别对应于三相电源的U、V、W端，当保险管中任意一个或几个出现松动或损坏时三相电源输出将不正常。

（2）解决方法

将电源控制屏的电源钥匙开关打开，与其它正常的电源控制屏进行对比，观察并判断是哪相电源的保险管有问题，将相应的保险管拆卸下来，检查并更换新的保险管，电源控制屏三相供电恢复正常。一般保险管损坏会出现玻璃管内烧得乌黑或熔丝烧断。

（二）电源控制屏供电不稳定

（1）故障现象及原因

电源控制屏上三个线电压的指针式电压表显示数值各不相等。这是由于电源某处接触不良导致故障。

（2）解决方法

首先，检查三相电源的保险管有无问题。再次，保险管正常的情况下，检查实验台电源插头与墙上的插座之间接触是否良好。用数字万用表的交流电压1000V档位测量墙上插座四眼插座产生的电压是否为线电压380V/相电压220V。如果是，那么可以断定插座部分是正常的，需检测实验台插头部分与与电源控制屏上“三相电源输入端”U、V、W、N端是否可靠连接。使用数字万用表上的蜂鸣二极管档位来判定，如果未可靠连接，则需要将电源控制屏挂件的盖子打开，检查是否有端子脱焊，找到脱焊点，并重新焊接好即可。

（三）电路连接好后，整个电路无电压

（1）故障原因

电路连接好并接通电源，整个电路无电压。一般有以下原因：1、电源控制屏的钥匙开关没有打开;2、三相电源输出未调节至合适的电压值;3、检查整个电路连接中的导线是否有损坏或内部脱焊的情况。

（2）解决方法

针对上面所总结出的故障原因有以下的解决办法：1、将电源控制屏的钥匙开关打开;2、经过调节调压旋钮使三相电源输出合适的电压值;3、在没通电的前提下，使用数字万用表的蜂鸣二极管档位逐点检查电路连接中的导线是否有损坏或内部脱焊的情况，一旦发现及时更换。

六、三相同步信号电路

（一）故障原因

做正弦触发电路实验时，实验无法正常进行，进一步检测，发现某一路信号电压幅值明显低于其它路信号。继续向上追查故障原因，发现信号挂箱上a、b、c三相同步信号中有一相信号的幅值明显偏低，只有其它相信号电压的一半左右。

（二）解决方法

打开挂件后箱盖，检查发现与该相信号对应的变压器有问题。经过更换变压器，信号恢复正常，问题解决。

七、正给定电位调节器

（一）故障及原因

在做正弦触发实验时，7号实验装置实验无法正常进行。进一步检查，发现正给定单元给定的输出电压范围明显低于设计要求，原来可以在-15V～+15V之间自由调节，现在只能在-15V～+5V之间调节。这种情况一般是负责调节电压的多圈可调电阻有问题。

（二）解决方法

拆下该多圈可调电阻，用万用表测量其阻值，发现阻值明显低于标准值，至此故障原因锁定。更换一个好的同规格电阻后，重新开机，给定电压调节范围恢复正常，故障排除。

八、单相调压电路

（一）故障及原因

在做单相调压电路实验时，当某实验装置实验无法正常进行。用示波器检查单相调压电路模块上各点的输出，发现在测量点5信号波形异常，而在该测量点之前是一块4095集成电路芯片，由此我们推测是该芯片损坏了。

（二）解决方法

更换一个新的4095集成电路芯片后，重新开机，测量点五信号波形恢复正常，问题解决。

通过对电力电子技术实验装置的故障分析，发现应注意以下几个原则，才能使得设备及时修复，保证设备的正常使用。

（1）要与实验教师保持畅通的沟通渠道，及时了解最新的设备使用情况，包括故障情况。这方面采取的措施是在每个实验室都有一本设备故障保修本，由任课教师填写。

（2）要做到及时维修，及时处理;学生或者教师一旦提出故障问题，应该马上进行处理，能够马上修好的立即维修，不能马上修好的也应该说明情况，并采取措施，尽量不要影响学生做实验。

（3）要经常与厂家联系，与厂家配合，能够自己维修的就自己维修，减少厂家的售后服务成本。这样厂家也会主动配合，给予技术咨询和配件方面的支持。

（4）在日常工作中有的放矢地储备一定数量的备用配件，以便维修时不至于因为没有配件而束手无策。

（5）建立良好的实验室管理系统，将相关实验设备维护的基本信息输入，以便查询。

电力电子技术实验作为电气工程及其自动化学生的专业实验课，一般课程安排在大三下学期或大四上学期。经过电路、模拟电子技术、数字电子技术等实验课以及电工、电子、课程设计等实践教学，学生应该具有一定的电路分析、故障排查能力。如果指导老师能够有效的引导，学生在实验过程中能够多一点耐心，相信他们一定可以顺利完成实验项目。即便偶尔遇到有故障的仪器，通过排查故障、解决简易故障，这也是一种学习与收获！

[参考文献]

[1]姬昌.数字电路的故障检测与诊断初探.科海故事博览-科教创新.2009，第2期

[2]熊振国.晶闸管整流装置常见故障的波形分析.常德师范学院学报（自然科学版），1999，第4期

[3]肖红梅.晶闸管整流装置的调试方法.机械管理开发，2008，第2期

（作者单位：武昌工学院信息工程学院 湖北省武汉市）