變頻器維修之單向可控硅的測(cè)試
2010-12-31 13:18閱讀：
可控硅的意思：可控的硅整流器，其整流輸出電壓是受控的，常與移相或過(guò)零觸發(fā)電路配合，應(yīng)用于交、直流調(diào)壓電路。可控硅是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種集成式半導(dǎo)體器件。單向可控硅的等效原理及測(cè)量電路見(jiàn)下圖1：
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圖1 可控硅器件等效及測(cè)量電路
單向可控硅為具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)，由最外層的P層、N層引出兩個(gè)電極——陽(yáng)極A和陰極K，由中間的P層引出控制極G。電路符號(hào)好像為一只二極管，但好多一個(gè)引出電極——控制極或觸發(fā)極G。SCR或MCR為英文縮寫名稱。
從控制原理上可等效為一只PNP三極管與一只NPN三極管的連接電路，兩管的基極電流和集電極電流互為通路，具有強(qiáng)烈的正反反饋?zhàn)饔?。一旦從G、K回路輸入NPN管子的基極電流，由于正反饋?zhàn)饔茫瑑晒軐⒀讣催M(jìn)入飽合導(dǎo)通狀態(tài)?？煽毓鑼?dǎo)通之后，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋?zhàn)饔脕?lái)維持，即使控制電流（電壓）消失，可控硅仍處于導(dǎo)通狀態(tài)?？刂菩盘?hào)UGK的作用僅僅是觸發(fā)可控硅使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制信號(hào)便失去控制作用。
單向可控硅的導(dǎo)通需要兩個(gè)條件：
1）、A、K之間加正向電壓；
2）、G、K之間輸入一個(gè)正向觸發(fā)電流信號(hào)，無(wú)論是直流或脈沖信號(hào)。
若欲使可控硅關(guān)斷，也有兩個(gè)關(guān)斷條件：
1）、使正向?qū)娏髦敌∮谄涔ぷ骶S持電流值；
2）、使A、K之間電壓反向。
可見(jiàn)，可控硅器件若用于直流電路，一旦為觸發(fā)信號(hào)開(kāi)通，并保持一定幅度的流通電流的話，則可控硅會(huì)一直保持開(kāi)通狀態(tài)。除非將電源開(kāi)斷一次，才能使其關(guān)斷。若用于交流電路，則在其承受正向電壓期間，若接受一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，則一直保持導(dǎo)通，直到電壓過(guò)零點(diǎn)到來(lái)，因無(wú)流通電流而自行關(guān)斷。在承受反向電壓期間，即使送入觸發(fā)信號(hào)，可控硅也因A、K間電壓反向，而保持于截止?fàn)顟B(tài)。
可控硅器件因工藝上的離散性，其觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流值與導(dǎo)通壓降，很難有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。可控硅器件控制本質(zhì)上如
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同三極管一樣，為電流控制器件。功率越大，所需觸發(fā)電流也越大。觸發(fā)電壓范圍一般為1.5V—3V左右，觸發(fā)電流為10mA—幾百mA左右。峰值觸發(fā)電壓不宜超過(guò)10V，峰值觸發(fā)電流也不宜超過(guò)2A。A、K間導(dǎo)通壓降為1—2V。主要工作參數(shù)有正、反向耐壓值和正向平均電流、觸發(fā)電流（電壓）值、維持電流值等。
可控硅器件的檢測(cè)：
1）、用萬(wàn)用表粗測(cè)可控硅的好壞。用電阻x1k檔，正、反向測(cè)量A、K之間的電阻值，均接近無(wú)窮大；用電阻x10Ω檔測(cè)量G、K之間的電阻，從十幾歐姆至百歐姆，功率越大歐姆值越小。正、反向電阻值相等或差異極小。說(shuō)明可控硅的G、K并不像一般三極管的發(fā)射結(jié)，有明顯的正、反向電阻的差異。這種測(cè)量方式是有局限性的，當(dāng)A、K之間已呈故障開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，則無(wú)法測(cè)出好壞。有的G、K間電阻值極小，也難以判別兩控制極是否已經(jīng)短路。
2）、較為準(zhǔn)確的測(cè)量方法，是如圖1中的右圖，為可控硅連接上電源和負(fù)載，才能得出好壞的結(jié)論。方法是：將可控硅接入電路，可控硅因無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入，小燈泡HL1無(wú)電流通路不發(fā)光；將A、G短接一下再斷開(kāi)，可控硅受觸發(fā)而導(dǎo)通，并能維持導(dǎo)通（燈泡的額定電流應(yīng)大于100mA），燈泡一直發(fā)光，直到斷開(kāi)電源。再接通電源時(shí)，燈泡不亮?？煽毓杵骷旧鲜呛玫?。
3）、可控硅有以下幾種損壞情況：
a、A、K極間短路或斷路；b、G、A極間短路或斷路；c、三個(gè)電極之間的短路。
還有一種損壞情況很讓人迷惑（這種狀態(tài)當(dāng)然極為少見(jiàn)），用上述1、2種檢測(cè)方法檢測(cè)，可控硅是好的，但接到交流電路中，便失去可控整流作用。故障可控硅在未接受觸發(fā)信號(hào)前，呈開(kāi)路狀態(tài)，是對(duì)的。觸發(fā)電流輸入后，可控硅開(kāi)通了，交流輸入的正、負(fù)半波都一齊過(guò)去了，單向可控硅成了一只“交流開(kāi)關(guān)”！變頻器整流電流中，若有這種情況發(fā)生，儲(chǔ)能電容非噴液了不可?？煽毓璧倪@種損壞情況，不能用短路或擊穿來(lái)說(shuō)明了，只能說(shuō)這只可控硅已經(jīng)失效——失去整流作用了！
圖2 變頻器主電路的可控三相整流電路
變頻器的主電路的整流電路中，往往采用上三臂單向可控硅和下三臂整流二極管組成的三相可控整流電路，以代替充電接觸器實(shí)現(xiàn)上電瞬間對(duì)直流回路儲(chǔ)能電容的“軟充電”控制。三相可控整流電路的形式如圖2所示。
中功率機(jī)型的變頻器，整流電路是由三只半控橋模塊構(gòu)成，每只模塊內(nèi)部，含一只整流二極管和一只單向可控硅器件，每只模塊有三個(gè)主端子：1，交流輸入端；2，可控硅整流正電壓輸出端；3、整流負(fù)輸出端。還有兩個(gè)觸發(fā)端子，4，控制柵極引出端；5，陰極控制線引出端。
三相整流電路中對(duì)可控硅模塊的測(cè)量方法：]
如果是整機(jī)停電狀態(tài)下，對(duì)可控硅模塊進(jìn)行測(cè)量，可采用圖1中右圖的測(cè)試電路。
圖3 變頻器主電路的可控硅測(cè)試電路1
做一個(gè)測(cè)試器：由小型6V電池1塊、6V小電珠1只、萬(wàn)用表的表筆（觸碰針）一支和鱷魚夾2只，可以組裝于肥皂塑料盒或其它適宜的殼體中，那么一只高效準(zhǔn)確和使用方便的“可控硅測(cè)試儀”就制作成功了！
停掉變頻器的整機(jī)電源，不需將模塊從電路中拆下，整機(jī)正常連接狀態(tài)下，即可對(duì)可控硅模塊進(jìn)行測(cè)試了。測(cè)試步驟如下：
1）、用鱷魚夾連接任一只可控硅模塊的陽(yáng)極和陰極（注意電池負(fù)端的鱷魚夾連接陰極），觸碰針不去觸碰可控硅的柵極，小電珠不亮。（這時(shí)若小電珠亮，說(shuō)明可控硅已經(jīng)短路或漏電壞掉了。）；
2）、用觸碰針觸碰一下可控硅陰極后，小電珠點(diǎn)亮（正常亮度很亮?。?。拿掉觸碰針后，小電珠一直亮。（此時(shí)有兩種情況，觸碰針與柵極接觸時(shí)，小電珠亮，拿掉觸碰針，小電珠不亮，可控硅內(nèi)部陰極、陰極間斷路損壞；觸碰針接觸柵極時(shí)，小電珠也不亮，可控硅的柵極、陰極出現(xiàn)斷路性損壞。）
3）將一只鱷魚夾脫開(kāi)連接，小電珠熄滅；再連接鱷魚夾，小電珠仍不亮。直到觸碰針觸碰一下柵極后，小電珠點(diǎn)亮。
測(cè)試結(jié)束?？煽毓枋呛玫模瑴y(cè)試過(guò)程中，通過(guò)小電珠異常的亮/滅狀態(tài)，已將可控硅的損壞狀態(tài)，明白無(wú)誤地檢測(cè)出來(lái)了。
分別用鱷魚夾連接連接另兩只可控硅模塊的陽(yáng)級(jí)和陰極，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，三只可控硅的好壞情況便一目了然了。
這種檢測(cè)方法最為安全可靠，操作簡(jiǎn)便。測(cè)試的準(zhǔn)確度也較高。
變頻器可控硅整流電路的上電檢測(cè)，檢測(cè)電路見(jiàn)下圖：
圖4 變頻器主電路的可控硅測(cè)試電路2
為變頻器供入380V維修電源（隔離變壓器提供），為了測(cè)試電壓值的方便，可將P、P1端子短接線拆除（也可以不拆），在整流輸出的正、負(fù)端連接兩只燈泡，燈泡的功率值越大越好，用1000W的更好，測(cè)試準(zhǔn)確度會(huì)高一些。
用二極管和電阻串接構(gòu)成簡(jiǎn)單的觸發(fā)電路，串二極管的目的，使可控硅柵極不承受反向電壓。當(dāng)用“觸發(fā)電路”短接可控被測(cè)試可控硅的陽(yáng)極和柵極時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況：
1）、燈泡亮度正常，此時(shí)測(cè)量燈泡兩端的直流電壓值，為380×0.45=170V（半波整流值）。觸發(fā)電路一直連接也沒(méi)有問(wèn)題，1k10W電阻無(wú)溫升。連接觸發(fā)電路，燈泡即顯示正常亮度，斷開(kāi)觸發(fā)電路，燈泡即滅。說(shuō)明可控硅模塊是好的；
2）連接觸發(fā)電路，亮度微弱，說(shuō)明燈泡電流是通過(guò)1k10W電阻供給的，電阻有溫升，不要長(zhǎng)時(shí)間連接，以免燒毀。如果測(cè)試燈泡兩端的電壓，僅為幾十伏。說(shuō)明模塊壞掉，不能被正常觸發(fā)。
這種測(cè)試方法，通過(guò)燈泡的亮度來(lái)判斷可控硅的好壞，準(zhǔn)確度還是可以的，但測(cè)試上不如第一種方法簡(jiǎn)便和安全，是帶電操作的，一定要注意安全！三只模塊也可以一只一只地測(cè)量。同時(shí)測(cè)量不準(zhǔn)的。
長(zhǎng)期舉辦變頻器維修培訓(xùn)班13570211979魏小姐
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