【每周分享】电子工控装置缘何发生爆炸原因大揭秘

2万 · 2024-11-1 21:24

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在使用或维修各种电子工控装置的过程中，相信广大电工同行都曾遭遇过此类装置发生爆炸损坏的故障现象。那声响之大，现场之狼藉，着实让人为之后怕不已，不瞒大家说本人这专业搞维修的也是非常害怕这种故障现象！那么又是什么原因造成此类装置发生如此剧烈的故障现象，在工作中又该如何加以规避哪？今天本人就从自身维修经历入手，以大家日常工作中经常接触到的变频器（伺服控制器和变频器除控制方式有所不同外，其它几乎无异）、软启动器和电子逆变式焊机为例，为大家略做盘点。如有不足和不当之处，有劳大家指出，共同交流进步。

总体而言，电子工控装置出现爆炸现象主要集中在三个区域：整流单元（软起动器无整流环节）、功率逆变单元、开关电源单元。图一所示即为汇川125KW变频器爆炸损坏的整流对管模块；图二为通用ZX7－400型手工逆变式焊机爆炸损坏的IGBT功率逆变模块。除了相应元件寿命临近终了；使用环境潮湿有腐蚀、通风散热等普遍原因外，其具体原因还可以细分为：
整流单元
引起电子工控装置整流单元（多为整流二极管以及少部分晶闸管元件）发生爆炸故障的主要原因，是由电压因素造成的。瞬时过电压——典型表现为雷击故障；脉冲过电压或尖峰过电压——电网电源受到污染，电磁干扰所致的尖峰反向电压、大功率电动机形成的奇次谐波过电压等；受后级元件损坏拖累——在维修变频器、逆变式电焊机等电子工控装置过程中，本人发现因后级功率元件损坏而导致前级整流元件损坏的几率是极高的！据本人统计，这一概率约为40%左右！图一便是该种情况所致。

功率逆变单元
不同于整流单元损坏原因，致使功率逆变单元发生爆炸故障的主要诱因，更侧重于电流因素。①、负载原因：当变频器、软启动器等工控装置输出端所接的负载设备（多为三相异步电动机）发生短路、断相、过载等现象时，功率逆变单元的元件（IGBT/IPM功率模块、晶闸管等）多会直接发生爆炸故障！②、驱动信号因素：功率逆变单元内的元器件做为一种受控组件，当上级驱动信号以及其所属电子线路发生故障后，则极易导致功率逆变元件发生极端故障现象。图三为某品牌变频器因六路PWM脉冲信号出现问题，而造成IGBT功率逆变模块直接发生爆炸现场图片。③、元件质量因素：做为一类高耐压、大电流的电子元器件，其价格通常是不菲的。为此市场中改号（小功率改为大功率元件）、拆机、复新等手法**制出的元件便应运而生，至于如此一来所引发的后果不言自明！图二便是疑似改号IGBT元件！

开关电源单元
做为整台设备能否正常运行使用的前提，开关电源单元的重要性毋庸置疑。在实际维修工作中，开关电源单元发生爆炸故障的现象也是屡见不鲜。开关电源单元发生爆炸的部分，也主要集中在三个点：整流桥部分、直流母线储能电容、功率开关管（分为晶体管和MOS管两大类）。至于原因大致可以归纳为四点：
①、电压因素：这一点同上文引发整流单元故障原因极为相似，不再赘述。
②、负载因素：以输出负载端短路、过载等原因所致居多。
③、电源IC因素：大多数开关电源均需要专用IC进行工作（单管自激式开关电源除外），一旦IC发生异常，继而导致功率开关元件等元件发生爆炸故障则在所难免！图四便是此原因导致的故障实例。
④、监测电路异常：为了达到稳定输出电压之目的，开关电源内部多会设有输出电压、输出电流监测电路。如果这部分电路出现问题，则开关电源发生极端故障的几率很大！