本站原创【摘 要 】本文简述了PA2000多功能表电源电路的基本原理,PA2000多功能电源电路各元件的检测,电源电路典型故障的处理方法,故障原因分析.
【关 键 词 】PA2000,多功能表,TOP224P
1.前言
PA2000表计是一种集可编程测量、液晶显示、数字通讯于一体的多功能电力仪表,可测量电网中的三相电压、三相电流、有功功率、无功率、功率因数、三相电流电压谐波含量、电度量等多种电力参数.
在厂矿企业中主要用于电源进线、母联及重要负荷各种电量的检测和统计,同时与电力监控系统通讯,传递电网参数.随着PA2000使用年限的增加,故障率随之升高.下面将对PA2000多功能表的一起典型故障进行分析.
2.PA2000多功能表电源电路故障现象
故障现象：某厂0.4kV进线柜均配有PA2000多功能表,在合进线跳母联,两0.4kV进线分列操作过程中,PA2000表计突然“黑屏”,断开表计220V直流控制电源,重新送上电源后现象依旧.
测量表计控制电源、采样交流电压、采样交流电流均正常.拆下表计打开,发现内部控制电源板上有一滤波电容明显鼓肚损坏.
3.PA2000多功能表电源电路原理
PA2000表控制电源由J1端子引入,交直流两用,电压范围在80-260V间可调.经C6和L2组成的滤波器,消除干扰.进入整流电路.
BR1为整流电路,这里选用快恢复特性的整流桥2KBP06M,整流后的脉动直流电经C1滤波,提供给TOP224P开关调制电路.高频变压器的次极绕组有两个,一个是主绕组,它提供电源的主能量,高频电压经快速二极管MUR420整流后由滤波电容C2滤波,再经L1组成低通滤波器向负载输出.
L1主要是抑制高频噪声向负载输出,以防止负载受其干扰.输出端的电解电容C3是为了降低输出的交流纹波系数而加的,它主要是降低输出直流电压的交流纹波.
图1 PA2000表电源电路原理图
另一个次级绕组组成反馈电压绕组,由二极管整流后加在光敏管两端,主绕组输出的电压加在光耦的二极管正极上,电阻R1和稳压管VR2组成基准电压源,为光耦提供基准电压,这样光耦中的二极管的发光强度是由输出电压控制的,经光耦耦合到TOP224P的控制端,从而实现脉宽的可控,达到稳压目.电阻R3和C5是控制环路的补偿元件.
图1中TH01热敏电阻,具有正温度系数.当线路电流增大时TH01温度迅速升高,同时电阻迅速增大,限制电流的增加,用于过流保护,又称自恢复保险.TOP224P是宽电压范围的单片开关电源模块.
4.PA2000多功能表电源电路故障原因分析及处理
检查PA2000表电源电路各元件.热敏电阻TH01断电时电阻值60欧左右.电容C1短路,电容值为零,其它电容均正常.
检查整流桥BR1二极管正反先电阻值及管压降正常.更换电容器C1.检查电路无短路后,加交流220V控制电源试机.通电后,无输出电压.热敏电阻TH01温度迅速升高,两端电压为219V.检测整流桥输入、输出侧均无电压.
分析可能是电容C6或整流桥通电后有短路,将电容C6从电路中断开.通电试机,故障现象依旧.
检测整流桥的输入及输出侧均无短路,电容器C1为新换元件,出现故障的可能性不大.将C1滤波后的电路断开.通电试机,故障现象消失,整流桥交流输入电压216V,电容C1滤波后电压300V左右,均正常.检测TOP224P开关电源模块D极、S极间电阻为32欧,测量正常电路内该元件D极、S极间电阻为几十千欧.更换TOP224P模块,恢复所有断开点,送电试运电路运行正常,故障排除.
原因分析：
（1）开关电源模块TOP224P由于工作在高频振荡环境中,正常运行工作频率在5kHz以上,长期工作造成其内部场效应管短路击穿.
（2）倒闸操作过程中,产生了操作过电压,将PA2000表内电源板上滤波电容C1和开关电源模块TOP224P击穿.
（3）处理时由于只更换了滤波电容C1,没有仔细测量TOP224P,没有发现TOP224P也已击穿.送电后,由于没有开关元件的调制作用,主变压器现对于直流相当于短路,线路电流迅速增大,热敏电阻TH01的温度急剧上升,导致电阻值异常增大,电源电压绝大部分由TH01承担,造成电容C6或整流桥短路的检测象.
5.结束语
PA2000多功能表具有数据监测全面,通讯性能可靠的诸多优点,但随着使用年限的增加故障率必将上升.电源电路相对电压较高,电源模块振荡频率高,发热严重,是故障多发部位.电路板元件损坏,必须对电路内其他元件进行全面测量,查清楚原因后才能更换相应元件,防止故障扩大或重复检修.