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直流無刷電機(jī)和無刷直流電機(jī)信息智能網(wǎng)

電氣維修方法論第二十三篇(元件級維修的實(shí)例)
2022-06-19

一、逆變直流電焊機(jī) 某企業(yè)客戶送修一臺逆變直流電焊機(jī)，故障現(xiàn)象為長時間工作后出現(xiàn)焊接電流變小且不穩(wěn)定的異常，要求仔細(xì)檢查徹底修復(fù)該故障。 認(rèn)知故障設(shè)備：客戶介紹該設(shè)備是金屬加工制作的常用工具，輸出功率較大，使用強(qiáng)度高，經(jīng)常搬運(yùn)，經(jīng)常工作在電源不穩(wěn)、溫度高和粉塵大的環(huán)境中。通過觀察未發(fā)現(xiàn)設(shè)備外觀有破損或缺失現(xiàn)象。因?yàn)樵O(shè)備工作需要三相市電，維修時要注意安全，在客戶指導(dǎo)下通電開機(jī)驗(yàn)證設(shè)備故障現(xiàn)象，開機(jī)后觀察雖然電源指示燈亮，輸出電壓表顯示正常，剛開始焊接時引弧容易、焊接電路穩(wěn)定，但工作一段時間后焊接電流不能調(diào)節(jié)，電流值偏低且不穩(wěn)定。 雖然客戶沒有該設(shè)備技術(shù)資料，但是根據(jù)設(shè)備銘牌信息可在互聯(lián)網(wǎng)上檢索到類似設(shè)備工作原理和功能用途等技術(shù)資料。逆變直流電焊機(jī)是新型焊接設(shè)備，工作原理主要是先將三相交流電(50Hz)經(jīng)整流和濾波電路轉(zhuǎn)換為550V直流電，再用大功率IGBT組成逆變電路逆變?yōu)橹蓄l交流電(40kHz左右)后經(jīng)變壓器降至適合焊接低壓交流電(50V左右)，最后經(jīng)整流和電抗濾波電路輸出平滑直流焊接電流。因?yàn)槟孀兤鞴ぷ黝l率高，在輸出功率不變情況下可極大減少變壓器質(zhì)量和體積，進(jìn)而降低焊機(jī)質(zhì)量和體積，能量轉(zhuǎn)換效率高、攜帶方便、引弧容易和電弧穩(wěn)定。 觀察設(shè)備外觀樣式屬于便攜式單體設(shè)備類型，外部端口只有電源輸入端和焊接電流輸出端，在控制面板上有電源開關(guān)、焊接電流和引弧電流調(diào)節(jié)旋鈕，輸出電壓和電流表。拆卸設(shè)備外殼后仔細(xì)觀察，屬于典型主輔電路分離、單板電路的設(shè)備類型。其中主回路由核心元件(封裝樣式為分立元件)組成，直接固定在設(shè)備結(jié)構(gòu)上，元件引腳采用粗銅導(dǎo)線進(jìn)行電氣連接。因?yàn)橹骰芈冯姎庠?，電氣線路簡單直觀，所以按電流傳輸方向梳理快速認(rèn)知主回路電氣原理。輔助電路集中在單塊主控PCB電路板上，板上電氣元件多為分立件，其中工作電源電路為傳統(tǒng)變壓器降壓整流穩(wěn)壓電路，控制電路通過接口連接到面板上電壓、電流表和調(diào)節(jié)旋鈕上，保護(hù)電路通過接口連接到過流、過壓和過熱傳感器上，輸出驅(qū)動信號通過接口連接到IGBT控制端。 排查故障源：客戶介紹該設(shè)備經(jīng)過長期高強(qiáng)度工作后陸續(xù)出現(xiàn)上述故障。因?yàn)闆]有足夠配件進(jìn)行替換，所以只能進(jìn)行元件級維修。先檢查設(shè)備主回路，斷電后觀察未發(fā)現(xiàn)各元件有氧化、破損、爆裂和線路松動等異常現(xiàn)象，用萬用表測量三相橋堆、濾波電容、高頻變壓器、整流二極管、電抗器、電流分流器和溫度傳感器等元件阻值和絕緣值等電氣參數(shù)都在正常值范圍內(nèi)。通電后待機(jī)狀態(tài)下用萬用表測試各元件引腳電壓參數(shù)正常。因?yàn)槿f用表不能測量IGBT，同時沒有出現(xiàn)短路保護(hù)，不能輕易判斷IGBT好壞。綜合考慮后決定采用分類梳理思路，逐個排查主控制板上工作電源電路、控制面板電路、IGBT驅(qū)動電路、采樣保護(hù)電路是否正常，縮小為故障源排查范圍，快速認(rèn)知主控制板工作原理。通電后測量主控板工作電源電壓和電流正常穩(wěn)定，控制面板和采樣保護(hù)電路工作正常，將故障排查范圍縮小到IGBT驅(qū)動電路。IGBT電路采用兩路錯位脈寬調(diào)制電路輸出信號，兩路驅(qū)動電路完全對稱。通電后萬用表測量發(fā)現(xiàn)兩路IGBT驅(qū)動信號電壓幅值有偏差，決定以此異常為排查故障源的切入點(diǎn)。采用雙蹤示波器逐級對比追蹤兩路驅(qū)動信號波形，進(jìn)一步縮小故障源排查范圍。最后在驅(qū)動信號放大電路中發(fā)現(xiàn)一只旁路電解電容鼓包，用電絡(luò)鐵拆卸后用萬用表電容檔測量發(fā)現(xiàn)容值嚴(yán)重下降，初步判斷此電容損壞是故障源。 修理故障：根據(jù)原電解電容封裝(封裝樣式、外觀體積)和標(biāo)識(耐壓、容量和耐溫值)，用相同電解電容直接替換原電解電容，焊接安裝完成后通電測量兩路驅(qū)動信號電壓幅值接近，連接焊把線長時間焊接后電流穩(wěn)定且均勻調(diào)節(jié)，故障排除。故障原因分析為焊機(jī)長期高強(qiáng)度工作導(dǎo)致部分電氣元件高溫老化產(chǎn)生故障，按照維修經(jīng)驗(yàn)為避免產(chǎn)生其它異?，F(xiàn)象，對電路板上其它電解電容進(jìn)行普查，更換所有性能下降對象，確保維修質(zhì)量。 維修處理完成后恢復(fù)設(shè)備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設(shè)備外殼。填寫檢修日志后向客戶移交修復(fù)設(shè)備，最后建立該設(shè)備技術(shù)檔案和填寫檢修記錄。 二、直縫高頻焊管機(jī) 某客戶核心設(shè)備直縫高頻焊管機(jī)突然出現(xiàn)開機(jī)保護(hù)跳閘的異?，F(xiàn)象，已造成企業(yè)停產(chǎn)，損失巨大，要求盡快趕赴現(xiàn)場維修。 認(rèn)知故障設(shè)備：經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)勘后認(rèn)知，直縫高頻焊管機(jī)能將一定規(guī)格條帶鋼翻卷為斷面呈閉合狀鋼管后將直縫融合，獲得圓形、方形或異形管材，屬于大功率多體設(shè)備，由輸送平臺、卷軋平臺、高頻線圈焊臺、控制柜、電源柜和高壓發(fā)生柜組成，相互之間通過電纜溝中的電纜進(jìn)行電氣連接?？蛻籼嵝言O(shè)備電壓等級高，維修時注意安全。因?yàn)樵撛O(shè)備技術(shù)資料完整，認(rèn)真研究功能用途和系統(tǒng)原理。工作原理為條帶鋼經(jīng)多道軋輥滾壓后漸漸卷起，形成有開口的管坯，調(diào)試擠壓輥下壓量使焊縫空隙合適而且焊口整齊，快速通過高頻線圈后在焊縫處熔化形成完整管材，最后用固定刀刃將焊管上焊疤刮平獲得成品管材。高頻線圈焊接原理利用高頻交變電流的電磁感應(yīng)在導(dǎo)體中的趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)和渦電流熱效應(yīng)，使焊縫邊緣鋼材局部加熱熔化后機(jī)械擠壓使焊縫熔合。高頻焊屬于感應(yīng)焊(或壓力電阻焊)，無輔助焊料，不接觸和無飛濺，燒焊熱區(qū)窄、速度快、焊縫美觀和機(jī)械性能好。高頻震蕩電路核心元件是大型真空電子管。振蕩電路產(chǎn)生的高頻信號輸入真空電子管進(jìn)行放大，燈絲和陽極通電后將陽極輸出信號正反饋到柵極形成自激震蕩電路，工作電壓和電流以及電路電容和電感決定輸出功率和頻率。 排查故障源：通電開機(jī)后設(shè)備主斷路器直接跳閘，表現(xiàn)為過流保護(hù)，懷疑主回路存在異常，決定以主回路為排查故障源的切入點(diǎn)。根據(jù)電氣原理圖梳理主回路的核心元件和連接線路，斷電后逐個檢測高壓發(fā)生電路、高頻震蕩電路、保護(hù)電路、電機(jī)驅(qū)動電路等，因?yàn)闆]有發(fā)現(xiàn)因短路或過載造成的過流原因，再加上觀察檢測時間短，排查故障源進(jìn)入死循環(huán)。 通過詢問現(xiàn)場操作人員故障過程，獲知前天設(shè)備運(yùn)行正常，第二天開機(jī)就出現(xiàn)現(xiàn)有故障，而且發(fā)現(xiàn)自己購買雞蛋丟失。按照電氣原理圖在斷電狀態(tài)下梳理設(shè)備二次回路，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電流的可調(diào)電位器三端阻值異常，不能呈線性增減，更換電位器后異常依舊，決定更換切入點(diǎn)，深入查找阻值異常原因，電位器連接的三芯電纜通過電纜溝連接到設(shè)備室中控制柜電路板上，斷開電路板測量發(fā)現(xiàn)阻值異常依舊，決定從電纜溝中抽出電纜進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)電纜中部有局部破損，造成銅線裸露短路，初步判斷電纜損壞。 修理故障：用相同電纜直接替換原電纜，通電試機(jī)故障排除。故障原因分析為被雞蛋吸引的老鼠進(jìn)入設(shè)備后咬破控制電纜產(chǎn)生故障，按照維修經(jīng)驗(yàn)為避免產(chǎn)生其它異常現(xiàn)象，對所有電纜進(jìn)行普查，更換所有外皮破損電纜，確保維修質(zhì)量。 維修處理完成后恢復(fù)設(shè)備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設(shè)備外殼。填寫檢修日志后向客戶移交修復(fù)設(shè)備，最后建立該設(shè)備技術(shù)檔案和填寫檢修記錄。 三、二氧化碳激光治療儀 某醫(yī)院二氧化碳激光治療儀出現(xiàn)電源指示燈亮但沒有激光輸出的異?，F(xiàn)象，客戶要求趕赴現(xiàn)場維修。 認(rèn)知故障設(shè)備：現(xiàn)場實(shí)勘后認(rèn)知，該設(shè)備用于治療人體皮膚疾病，屬于非標(biāo)醫(yī)療設(shè)備，沒有相關(guān)技術(shù)資料，根據(jù)設(shè)備銘牌在網(wǎng)上也未檢索到廠家及技術(shù)資料，只找到類似產(chǎn)品的功能用途和工作原理簡單介紹。客戶提醒該設(shè)備發(fā)出的激光為不可見光，功率較大，維修時注意安全。綜合考慮后決定采用梳理線路的辦法認(rèn)知該設(shè)備的工作原理，設(shè)備屬于多體設(shè)備類型，由激光發(fā)生器、治療平臺和控制柜三部分組成，相互之間外接電纜進(jìn)行電氣連接。設(shè)備只有外部電源輸入端口。控制柜上控制面板有電源開關(guān)、起停按鈕和電流調(diào)節(jié)旋鈕。拆卸外殼后觀察電路板由立件元件組成集成度較低，電源電路屬于傳統(tǒng)開關(guān)電源類電路，控制和保護(hù)電路屬于傳統(tǒng)繼電器電路類。工作電源部件和控制部件位于控制柜內(nèi)，保護(hù)部件分布在控制柜和激光發(fā)生器電路中。輸出部件由二氧化碳激光管、高壓發(fā)生器和水冷卻系統(tǒng)組成。高壓發(fā)生器屬于二極管和電容組成的倍壓整流電路，將AC220V電壓升壓后直接驅(qū)動二氧化碳激光管發(fā)光，通過導(dǎo)光光纖將激光傳到治療平臺。水冷卻系統(tǒng)由儲水箱、微型潛水泵、水壓傳感器和冷卻管組成。 排查故障源：通電開機(jī)后觀察設(shè)備有雖然電源指示燈亮，但是按啟動按鈕沒有激光輸出。逐個檢測工作電源、控制電路、保護(hù)電路或激光發(fā)生器是否正常縮小為故障源排查范圍。先用萬用表電壓檔檢測電源電路輸出電壓值正確，判斷其正常。按下啟動按鈕后發(fā)現(xiàn)為高壓發(fā)生器輸入端沒有電壓輸入，梳理線路后發(fā)現(xiàn)對應(yīng)接觸器沒有吸合，決定以此為排查故障源的切入點(diǎn)。通過測量接觸器輸入端電壓正常，但是控制線圈沒有通電。繼續(xù)梳理控制線圈電路發(fā)現(xiàn)串聯(lián)有多個保護(hù)電路(如過流、過載和溫度)，逐個排查后發(fā)現(xiàn)一個水壓傳感器沒有導(dǎo)通，通過分析判斷水冷卻系統(tǒng)沒有工作造成水壓不足，致使保護(hù)電路動作造成設(shè)備不能正常工作，將故障排查范圍縮小到水冷卻系統(tǒng)。打開水箱抽出潛水泵，檢測其輸入端電壓正常，但是水泵沒有工作，而且水泵發(fā)熱嚴(yán)重，初步判斷水泵電機(jī)損壞。 修理故障：因?yàn)樗蒙蠜]有產(chǎn)品銘牌，所以無法獲得水泵產(chǎn)品信息。根據(jù)原水泵的出水口管徑、設(shè)備高度和電機(jī)體積初步推算出水泵揚(yáng)程，決定采購?fù)庥^尺寸、功率和揚(yáng)程相似的水泵替換原水泵。通過反復(fù)對比選擇，找到揚(yáng)程和出水管徑最接近原水泵的替代產(chǎn)品。安裝上新水泵后恢復(fù)所有部件和連接線路，通電試機(jī)檢測，已經(jīng)有激光輸出，而且可調(diào)節(jié)功率大小，故障排除。故障原因分析為微型潛水泵長期浸泡及防水老化導(dǎo)致電機(jī)燒毀，水冷卻系統(tǒng)水壓不足導(dǎo)致壓力傳感器斷開后保護(hù)電路動作，造成主接觸器不能吸合，所以高壓發(fā)生器不工作導(dǎo)致二氧化碳激光管不能輸出激光。 維修處理完成后恢復(fù)設(shè)備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設(shè)備外殼。填寫檢修日志后向客戶移交修復(fù)設(shè)備，最后建立該設(shè)備技術(shù)檔案和填寫檢修記錄。 審核編輯：湯梓紅

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