新一代天气雷达灯丝电源欠流故障分

图 1 引言 CINRAD SC 新一代天气雷达 下简称雷达 系 中国气象局 全国新一代天气雷达系统网建设 的统一布点建设项目 该雷达系 统为全国重要天气过程的监测和灾害天气的预警发挥了巨大的作用 由于该雷达工作环境长期处于高温和高功率工作状态 故障发生率 较高 下面 就 2011 年 2 月 16 日 宜宾雷达站的灯丝电源欠流故 障个例 作一详细分析 通过分析 了解灯丝电源分机的工作原理 电路构成 为雷达维修人员提供一些有益的参考 正文 一 灯丝欠流故障现象 2011 年 2 月 16 日 雷达终端控制面板 上报灯丝欠流故障 导致高压无法开启 且 故障复位无效 雷达站工作人员到达现场后 打开高频机柜 发现在低压开启状态下 灯丝电压仅为 120V 正常为 163V 灯丝 电流为 1A 正常为 1 25A 二 灯丝电源分机工作原理 电路流程如下 图 3 延时 5 分钟 延时 60 秒 180V 120V 60V 延时继电器 K4 延时继电器 K2 变压器 T1 220V 电 源送到 脉冲变压器 第 5 6 脚 延时继电器 K1 延时继电器 K3 图 3 灯丝电源分机信号流程图 电路图如下 图 2 灯丝电源分机由延时继电器 K1 K2 转换继电器 K3 K4 变 压器 T1 和灯丝过欠流保护印制板组成 当 220V 电源送来时 变压 器 T1 输出约 60V 的电压加到脉冲变压器的 5 6 脚 K1 延时 45 秒 至 60 秒动作 使 K3 接通 T1 输出约 120V 的电压加到脉冲变压器 的 5 6 脚 K2 延时约 5 分钟后动作 送出状态信号给监控分机 此时监控分机送出 220V 电压加到 K4 线包 使 K4 动作 T1 输出约 180V 的电压送到脉冲变压器的 5 6 脚 这种逐步叠加的电压经过 脉冲变压器内部变换后 分档加给速调管灯丝 为灯丝预热 三 故障排查过程 根据以往维修经验 容易损坏的部件为继电器 且电压电流指 标能很直观的显示在面板上 所以排查工作首先从继电器开始 因 以下排查过程均要涉及 220V 交流电 所以需注意人生安全 图 2 第一 拔去延时继电器 K1 开低压 面板上显示灯丝电压为 70V 灯丝电流 0 6A 图 4 由原理 220V 电源送到 K1 不动作 前 变压器 T1 输出约 60V 电压 两者基本吻合 判断延时继电器 K1 没有损坏 同时 K1 动作 K3 接通 T1 输出 120V 电压 发生 故障时面板也显示电压为 120V 即说明转换继电器 K3 也没有损坏 第二 拔去转换继电器K4 开 低压 5 分钟后 面板显示灯丝电压为 30V 灯丝电流为 0 05A 图 5 此时说明故障发生 在后 2 级 K2 K4 均有损坏的可能 姑且先 认为 K4 损坏 更换新的转换继电器 K4 开启 低压 仍然报灯丝欠流故障 面板指示为电压 120V 电流 1A 那么似乎可以判断为延时继 电器 K2 损坏 但是更换 K2 加低压 故障现 象依旧 那是否新的延时继电器 K2 也是坏的呢 图 5 图 4 图 6 这里介绍一个判断延时继电器好坏的方法 因同样要用到 220V 电 源 所以操作需极其谨慎 延时继电器正面 图 6 为型号 延时时间标示 电压标示和 旋钮 旋钮选择延时时间 其背面 图 7 有 8 个脚 缺口顺时针 为第 1 脚 220V 电压加在第 1 脚和第 8 脚之间 首先将延时时间调 小 再用导线直接将 220V 电压加到第 1 脚和第 8 脚上 观察在延 时时间到之后 继电器是否动作 如果动作 则继电器没有损坏 用上诉方法判断 在延时时间到后 K2 动作 证明 K2 工作正 常 第三 4 个继电器均完好 而发生故障时 灯丝电压指示为 120V 由灯丝电源分机工作原 理 K2 将状态信号送给监控 监控送出 220V 电压给 K4 使 K4 动作 输出 180V 电压 分 析灯丝电源分机工作原理图 该 220V 电压加 在 K4 的第 2 脚和第 7 脚之间 第 2 脚为火线 第 7 脚为零线 经 过测量 2 脚和 7 脚之间无电压 说明 220V 电压没有送到 K4 由 此 我们大胆推测灯丝电源分机没有故障 而是它的上一级 监 控分机发生了故障 第四 监控分机位于高频机柜的最上层 其核心部分为 PLC 模 块 图 8 图 7 其工作原理为 PLC 收到低压通信号 首先控制发射机接通风 冷电源 3 秒后接通低压电源 向速调管灯丝供电 即接通 K1 K3 约 5 分钟左右 PLC 接收到灯丝电源分机的预热信号 由 K2 发出 发出加全灯丝的指令 接通 K4 使速调管灯丝工 作在全灯丝电压状态 在目前状态下 有两种可能 一是加全灯丝指令没有发出 二 是指令发出而 K4 没有收到 因为 PLC 信号指令是以交流 220V 电 压的形式发出的 检查 PLC 供电端 Y2 和 XS104 插头座 低压 开启时 XS104 第 4 脚有 220V 电压 所以信号指令是发出了的 那判断为指令发出而 K4 没有收到 对照 PLC 电路图和灯丝电源分 机电路图 我们发现 PLC 与 K4 之间实际存在一条通路 该通路由 如下图 PLC 模块 Y2 脚 图 9 XS104 第 4 脚 XS201 第 10 脚 继电器 K4 第 2 7 脚 调制机柜监控分机高频机柜灯丝电源分机 经测量 发现 Y2 到 K4 之间并没有断路 各插头座也经过细心 检查 没有发现有脱焊虚焊的现象 但是一旦加上低压 则只有 Y2 脚能测量出 220V 电压 只有输入没有输出 而输出端理论上来 讲是一条通路 那是否是输出的末端出了问 题呢 带着该疑问我们查看了调制机柜电路 图 发现该通路最终通向高频机柜内的 3XS011 插头的第 7 脚 图 10 测量 K4 到 3XS011 不通 判断问题出在 3XS011 经过 检查 发现该航空插头内的第 7 脚脱焊 重新焊好该插头 开启低 压 5 分钟后 灯丝电压恢复到 163V 灯丝电流 1 25A 的正常值 故 障得以排除 故障总结 通过本次灯丝电源欠流故障的排查维修 主要有以下几点体会 1 灯丝电压是一个逐级提升的过程 分别由继电器 图 10 K1 K2 K3 和 K4 控制 在出现欠流故障的时候 首先应该检查 4 个继电器是否损坏 工作顺序为 K1 K3 K2 K4 2 监控分机内的 PLC 模块是个很重要的检查工具 该模块不仅 仅是显示故障的类型 很多高频控制信号都是由该模块发出 可以 通过对该模块的分部断开检测 判断故障发生的前端还是后端 3 本次故障最大的收获是查清了全灯丝控制电源的电路走势 图 11 为以后发生类似故障时 进行快捷的检修提供了依据 1 分钟后接通 K1 K3 约 5 分钟后 接到 K2 预热信号 发出全灯丝指令 接 通 K4 220V 220V 220V 220V PLC