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看图说话,实验室的加热板坏了,还一下就是俩

2022-01-10 23:37 作者:J_K_manure  | 我要投稿

实验室的电加热板坏了,不加热了,拿出后备的一台,一用,直接全功率输出,根本不停止。

基建时期公家采买的,单价好几千,都懂。问了问配件好几百,神马完溢。

做全铁还离不开这个,要三碗水熬成一碗~大火烧开文火慢炖……

只能自力更生了,先拆开看看内脏

功能单元-发热部件,是两组并联的电阻发热丝,这里没照,各自盘了一圈窝在石棉材料围成的壕沟里。标称功率是3kW。

上电用电笔测了测,火线是直接通到电阻丝上的,带电,但零线那边不通,所以不发热。

下面就只看电路部分

木头块是主接线柱的底座,从左到右,接着好几根线的是总零线,从电源线来的,中间是总火线,也是直接从电源线出来的。电源线在左面贴着外壳,那个黑色的粗粗的,能看到固定卡扣和地线的螺丝固定在外壳内侧。最右边的接线柱是电阻丝的零线。

中间接线柱外下分出去的蓝色线,是去电阻丝。右边的黄色线是从电阻丝回来的,上电后,用电笔测这里是带电的,说明电阻丝没断。

画面说明:左边是外接温度探头的插口,下面的白色线是内置热电偶的线套,右边白色接线端是开关,给温控器通电的,上面的铝散热片,中间窝着个双向可控硅晶闸管。

上面这张,我把两组并联的电阻丝,改成了串联,因为温控不起作用,我希望它全力加热的功率低一些,本来想甩掉一组,又怕浪费,就这么接了,原本蓝色火线一分二去两边,黄色是二合一回接线柱。本来头尾并联,我给弄成头尾相接了。结果功率变成了原来的1/4,热的太慢了……烧一杯500ml要1个多小时。

白色护套的热电偶线,又穿出去到电阻丝-石棉的上层空间了。

下面捡几个有意思的说

外接热电偶的插口

这个设计可真是大聪明了,看温控器标签,应该是E型热电偶,两根线,一根直接接到温控器(浅绿色的线,有接线卡口),另一根(红线,戴了一个接线帽)绕了一个大圈,去到外置插口那,插口内侧有三个脚,红线焊在其中一个上,插口外侧有三个对应的插口,然后有个插头,插头上又是一根红线焊在一个脚,然后伸进外壳里,绕了一圈,绑了根扎带,回来,焊在插头的另一个脚,插头的第三个脚是空的。而插口第二个脚又是一根红线,回去到温控仪,第三个脚是一根绿线,也回温控仪,并且这根绿线和第一脚的浅绿线接到了同一个位置——温控仪热电偶输入端的第一个接头,红线接第二个。

大致说明一下,就是,想要用内置热电偶测温,必须插上外面的那个插头,让红线一路连接导通,一来一去,到温控器,一红一浅绿两根线(内置热电偶)对温控器输入温度(电压)。绿色线就是一段空线,没用。

如果要用外置热电偶,必须拔掉那个插头,插上配套的外置温度探针(里面还是电偶),这时候插口处的红线,来线就放空了,回线接到了外置热电偶上,回到温控器,绿线接到外置热电偶的另一头,这样温控器接收的就是外置热电偶的输入,一红一绿,内置的就甩开了。

还有这个插头,有个防呆槽,确保三个脚不会接错。


接着说晶闸管

不过要先提一下温控器的接线

温控器后背有6个接线端子,画面右下角的俩,分别接着绿-浅绿,和红线,就是刚才说的热电偶的输入端,内置或外置。

左上的俩端子,接着一红一篮俩线,是温控器的电源输入,220V交流电,貌似是不分方向,毕竟里面还要变压整流,一般都是无所谓哪个接火线哪个接零线。

左下的俩端子,就是温控器的输出端,一黄一绿两根线。去到晶闸管。

晶闸管总共接了四根线,一红一篮,是从电阻丝的零线柱来,去到总零线(电源线)柱,就是说晶闸管导通了,电阻丝的零线部分才能接通,构成回路,电阻丝才能发热。

一黄一绿是控制线,接收温控器来的控制信号(但具体是什么还不清楚,详见下文)。

下面是晶闸管的配置:

BTA41-800,就是,双向,方均跟电流40A(容量),800V耐压。

正面向,脚朝下,从左到右是T1、T2和G极,T1和T2是主电路,平时不导通,激发后导通,并且是双向的。T1脚和G脚有80欧的直阻。据说G脚和T2脚之间加电压,T1T2就导通,而且是四象限导通——无论加正/反向直流电或交流电,T1T2都是双向导通。

还有个小电路,T1T2之间接了个压敏电阻,10D471K,10A的容量,470V的阈值,我才是保护用了,防止超压,超压就短接掉,电流就不通过晶闸管。

T1和G之间还有个金属膜电阻,看色环是330欧,这个我就不明白是干啥用的了。

现在通过量电阻,给G极加电压,或者靠万用表的电压瞬间短接T2和G,总之T1T2死活不导通,基本可以确定晶闸管是坏了。别看那个-1100欧的阻值,那个是加电时,通进来的电源的内阻(或者是反向电动势??)。

准备买新的晶闸管了,俩电阻测着倒是没事,那也买几个有备无患。

接下来是主角,温控器:

型号DFD7801,属于DFD7000系列,只能查到这些名字,具体参数查不到,用的E型热电偶,温度范围0-300℃。

热电偶分两大类,贵的、贱的。其中工业或民用,基本就是贱的。贱的里又分K、E、B……几种,差别在于,所用材料,温度范围,电压曲线,灵敏度,对环境的(主要是湿度)的适应性等等。最常见的是K,其次是E。

常见温控器也分类,先是输入,就分热电偶还是热电阻,热电偶本身就产生热电动势,温控器感应电压(电流)变化就行。而热电阻是随温度改变阻值,温控器需要输出电压给热电阻,接收回馈电流来判断温度。

热电偶输入,又根据电偶类型不同,也分为K、E等等类型。然后除了电偶电阻好像还有的别的不太常见的输入类型。

温控器工作方式,最简单的,就是温度定值控制输出,设定一个温度,当感温元件测量后输入给温控器的温度值,高于/低于设定值,就输出/不输出。这个DFD7801是温度高于设定值时,报ALM,停止输出,温度低时报OUT,开始输出,当然还有一些更微妙的,比如离设定值比较接近时,提前停止输出,或者刚刚低于设定值,延时一会再输出等等细节。(但输出的到底是什么,我还没搞清楚,待下回分解)

常见温控器输出也分好几种,最常用的是继电器输出,和固态继电器输出(SSR)。还有模拟量输出啥的。

据我请教的,继电器输出,就等于是干接点输出,就是温控器的端子提供常开或常闭接点。传统继电器,二次回路从主回路引来电源,二次回路开/闭来控制接触器/继电器吸合/脱开,从而控制主回路的通断。所以继电器输出类型的温控器,测量输出端,应该用电阻档,随输出的开/闭,测得电阻无穷或接近0。

然后是固态继电器输出(也叫SSR输出,和抽卡无关),固态继电器主要零件就是晶闸管,里面没有传统继电器的机械动作结构,参看上面关于BTA41-800的内容,它是给晶闸管激发端(G和另一个脚)一个交/直流的激发电压/电流,使其T1T2极(双向)或阴阳极(单向)导通,主回路构成回路。这就需要温控器能够输出足够的激发电压/电流,测量时一般用电压档。

据说还有模拟量输出,就是热工常用的4-20mV还是0-20mA啥的那种,然后输出端随电压变化,工作状态能够有对应的变化,比如接它一个温度表。

好了,说回手上这个DFD7801,安在电热板上,解了去晶闸管的两根输出线,还是拆回来单独上电,怎么测输出端,都测不出电压/电流。

拆回来没带着热电偶,就用一根线短接了温度输入的两脚,它就显示25℃,后面的27  28不知道咋回事,屋里温度高,铜线也产生电动势了??

设定温度 高于25 或低于25,让它切换输出状态开/关,用电压电流档什么也测不出来,用电阻档,很奇怪,不输出时测得是无穷,输出时测出来倒是导通,但有6k的直阻,而且是双向的,而且随万用表量程大小的变化,还是5.5-6.0k之间变化。

6k的阻值就太大了,这也不是干接点输出啊。我现在就觉得,晶闸管也烧了,温控器输出端也完蛋了,具体哪个先哪个后,哪个把另一个弄坏的就不知道。

但现在又有另一个想法:固态继电器里面有晶闸管,但晶闸管本身不等于固态继电器。

晶闸管需要激发电压/电流才能导通,理论上温控器就应该输出给它一个激发电压/电流。但如果,电路设计是,从晶闸管的T1T2脚主电路,引出一路电,通过降压整流,再输出给晶闸管的激发极,这就类似传统继电器的思路,二次线圈就是从主回路引电,我们只要提供一个干接点给二次回路,控制二次回路通/断来控制主回路。

那么这里,BTA41-800的T1脚和G脚之间连着个330Ω的电阻,温控仪的输出脚接着T2脚和G脚,输出时带有6k直阻,是不是能实现上面猜测的功能呢?难道这个BTA41-800和DFD7801的组合,有着一套完整的设计构架,能实现常规的温控功能,但又不同于常见的模块化的设计思路?

就是说温控器其实没坏?

复杂的半导体电路实在是不会读,只能等晶闸管买来了再试了。

而且如果确是,那用电阻档测T1T2导通不导通的判断方法好像也不对了,因为T1T2没加220V电,输出-激发回路也就没有电压,也就无法导通。那就必须把BTA41-800接入到一个用电回路中,比如灯,也接好温控器,控制温控器输出,看灯能不能亮/灭,这样来判断了。

如果温控器坏了,只能买一套温控器-热电偶-固态继电器的温控套装了,这个功率的大概100来块钱吧…………………………


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