对固态继电器故障错误判断后的维修

某钢化玻璃生产企业使用多台套固态继电器控制电炉丝产生的热量，对钢化玻璃进行加工处理。控制系统图见图1。系统使用12只固态继电器SSR1～SSR12和12只电炉丝RL1～RL12，其中RL1～RL6的电炉丝单只功率为8kW，RL7～RL12的电炉丝单只功率为10.5kW，总功率为111kW。由于对温度控制要求比较严格，电脑系统通过传感器随时监测每一路电炉丝加热区域的温度，保证钢化玻璃加工处理的质量。

1.电脑提示出现故障

一天上午10时许，电脑系统报警提示，电炉丝RL2加热区域（见图1）的温度偏低，且不可调控。该系统采用220V/380V的电源供电，每一个电炉丝的主电路相对简单，于是对电炉丝RL2的支路进行故障排查。

2.故障检查与排除

电炉丝RL2支路中使用的固态继电器型号为SAM40120D，其型号命名方法见图2。由图2可见，这种固态继电器是一种额定电压40~480V、最大工作电流120A、负载电压为交流、控制电压为直流的M型（外形为长条形）固态继电器。控制电压为直流，控制电压允许范围为4~32V，这个电压用来启动内部的光耦隔离电路，然后通过后续电路触发输出端的双向可控硅或两只反向并联的单向可控硅，而不是直接使用4~32V这样大幅度变化的直流电去触发。

检测时首先断开电源，检查熔断器FU2完好。然后将与报警支路对应的固态继电器SSR2作为输出开关的输出端两条接线拆除（可参见图3），用万用表的电阻档测量其正反向电阻，均为极大值。测量结果与相邻能够正常工作的SSR相同，好像固态继电器没有问题。

继续对固态继电器SSR2进行检测。图4是装置中使用的固态继电器的内部电路结构示意图。图4中的TRIAC是双向可控硅，它相当于是在输出端Vout的AB两端之间的一个电子开关。双向可控硅导通时，相当于开关AB接通，双向可控硅截止时相当于开关AB断开。

测试时首先恢复SSR2的电源侧接线（图4中的A端），暂时未接负载侧接线（图4中的B端），在做好安全防护的前提下通电测量，SSR2负载侧B端用低压试电笔可检测到正常发光；用万用表的交流电压档测量，测到该端与相线L1、L3之间有约390V电压（参见图1），与零线N之间可以测到225V的电压。接着将SSR2的输入端插头拔除，测量结果没有变化。于是又怀疑固态继电器出现异常。

为了证实这种判断，做好安全防范，对相邻能够正常工作的固态继电器进行相同的测试测量，结果测量数据与SSR2的测量数据相同。因此不能依据输入端开路、输出端有电的测量结果得出固态继电器损坏的结论。

在检查熔断器和固态继电器均未发现明显异常的情况下，只好将不易出现故障的电炉丝RL2给以更换，然后通电试机，结果设备恢复了正常。至此可以得出结论，是电炉丝出现断裂引发了这起故障。

3.原因分析

本例故障中令人疑惑的是固态继电器在没有输入控制信号、仅在一个输出端上连接电源的状态下，在另一个输出端上能测量到几乎正常的电压。

释疑这一疑惑的前提条件是了解固态继电器的内部电路结构。

对于类似于本案例功能的控制电压为直流、负载电压为交流的固态继电器，其内部电路示意图可参见图4。用数字式万用表的二极管档测量其输入端时，应能测量到类似于发光二极管的正反向特性，即正表笔接Vin的“+”端，黑表笔接“—”端，应有1500~2000（1.5~2V）的正向压降测量指示；调换表笔后测值应为“1”，表示测量值无穷大。这是因为光电耦合器GD的输入端是一只红外线发光管的缘故。如果用万用表的欧姆档测量固态继电器的输出端，则测量结果正反向均应为阻值无穷大。

本故障案例检测过程中，固态继电器的输入、输出四个端子中，仅将输出端的A端连接一条相线，其余三个端子悬空，由图4可见，由于内部电路双向可控硅TRIAC的A、B两端并联有R7和C1组成的RC吸收回路，在B端测量其与其它相线之间有接近正常的交流电压就不奇怪啦。所以不能依据悬空端有电压来判定固态继电器已经损坏或出现异常。

通常电阻R7的阻值为20~100Ω；电容C1的容量为0.1~0.47μF，并要求有足够的耐压值。RC吸收回路不仅可防止过电压，而且可改善电压的上升率dv/dt。

4.结论

检修设备故障时，首先要搞清楚电路中元器件的特性与功能参数，元器件与相邻元件之间的连接关系，以及它们之间可能产生的相互影响，然后进行测试测量，分析判断故障原因。防止作出错误判断使维修误入歧途，多走弯路。