常見電氣故障的排除方法和技術

劉宇通

（河南工業職業技術學院 機電工程系，河南 南陽473009）

1 引言

電氣設備在使用過程中，由于種種原因，常常會出現故障，這就需要準確地查找故障所在位置，并排除故障。電氣設備故障是指由于各種原因使設備損壞或不能正常工作，其電器功能喪失的電氣故障。

2 觀察和調查故障現象

電氣故障現象是多種多樣的。例如，同一類故障可能有不同的故障現象，不同類故障可能是同種故障現象。這種故障現象的同一性和多樣性，給查找故障帶來了許多困難。但是，故障現象是查找電氣故障的基本依據，是查找電氣故障的起點，因而要對故障現象仔細觀察分析，找出故障現象中最主要的、最典型的方面，搞清故障現象發生的時間、地點及環境等。

3 分析故障原因

根據故障現象分析故障原因，是查找電氣故障的關鍵。分析的基礎是電路基本理論，是對電氣設備的構造、原理、性能的充分理解，是與故障實際的結合。某一故障產生的原因可能很多，關鍵是在眾多原因中找出最主要的原因。

例如，某三相鼠龍異步電動機出現了不能運轉的故障，其原因可能是電源方面的，也可能是電路接線方面的，電動機本身的或負載方面的等。在這些原因中，到底是哪方面的原因使電動機不能運轉，還要經過更深入、更詳細的分析。例如，電動機是第一次使用，就應該從電源、電路、電動機和負載多方面進行檢查分析。如果電動機是經修理后第一次使用，就應著手于電動機本身的檢查分析；如果電動機運轉一段時間突然不能運轉，就應從電源及控制元件方面進行檢查分析。經過以上過程，進而確定電動機故障的比較具體的原因。

在分析電氣設備故障時，常常需要用到以下一些方法。

3.1 狀態分析法

任何電氣設備都處在一定的狀態下工作，對狀態可以簡單劃分為：工作狀態和不工作狀態，或運行狀態和停止狀態。查找電氣故障應根據設備的不同狀態進行分析，這就要求對設備的工作狀態作更詳細、更具體的劃分。狀態劃分的越細，對查找電氣故障越有利。

狀態分析法是一種發生故障時根據電氣設備所處的狀態進行分析的方法。電氣設備的運行過程總可以分解成若干個連續的階段，這些階段也可稱為狀態，如電動機工作過程可以分解成啟動、運轉、正轉、反轉、高速、低速、制動、停止等工作狀態，電氣故障總是發生于某一狀態，而在這一狀態中，各種元件又處于什么狀態，如電動機啟動時，哪些元件出現故障，哪些觸頭閉合等，是分析故障的重要依據。

對于一種設備或一種裝置，其中的部件和零件可能處于不同的運行狀態，查找其中的電氣故障必須將各種運行狀態區別清楚。

3.2 圖形分析法

電氣設備圖是用以描述電氣設備的構成、原理、功能，提供裝接和使用維修信息的依據。分析電氣設備必然要使用各類電氣圖，根據故障情況，從圖形上進行分析，這就是圖形分析法。電氣設備圖形種類很多，如原理圖、構造圖、系統圖、接線圖、位置圖等。分析電氣故障時，常常要對各種圖形進行分析，并且要掌握各種圖之間的關系，如由接線圖變換成電路圖、由位置圖變換成原理圖等。

查找電氣設備和裝置的電氣故障，常常需要將實物和圖進行對照。然而，電氣圖形種類繁多，因此需要從查找故障方便出發，將一種形式的圖變換成另一種形式的圖。其中最常用的是將設備布置接線圖變換成電路圖，將集中式布置圖變換成分開式布置電氣圖。

設備布置接線圖是一種按設備大致形狀和相對位置畫成的圖，這種圖主要用于設備的安裝和接線，對查找電氣故障也十分有用。但從這種圖上，不易看出設備和裝置的工作原理及工作過程。而了解其工作原理和工作過程是查找電氣故障的理論基礎，對查找電氣故障是至關重要的。電路圖是主要描述設備和裝置電氣工作原理的圖，因而需要將設備布置接線圖變換為電路圖。

3.3 單元分析法

一個復雜的電氣裝置通常是由若干功能相對獨立的單元構成。每一個單元具有特定的功能。查找電氣故障時，可以將這些單元分割開來，然后根據故障現象，將故障范圍限制于其中一個單元或幾個單元。從一定意義上講，電氣設備故障意味著某個功能的喪失，由此可判定故障發生的單元。分析電氣故障就應將設備劃分為單元（通常是按功能劃分），進而確定故障的范圍。

3.4 回路分析法

電路中任一閉合的路徑稱為回路?；芈肥菢嫵呻姎庠O備電路的基本單元。分析設備故障，特別是分析電路斷路、短路故障時，常常需要找出回路中元件、導線及其連接，以此確定故障的原因和部位。

3.5 推理分析法

推理法是根據電氣設備出現的故障現象，由表及里，尋根溯源，層層分析和推理的方法。

電氣設備中各組成和功能都有其內在的聯系。如串接順序、動作順序、電流流向、電壓分配等都有其特定的規律，因而某一部件、組件、元件的故障必然影響其它部分，表現出特有的故障現象。在分析故障現象時，常常需要從這一故障聯系到對其它部分的影響，或者由某一故障現象找出故障的根源。這一過程就是邏輯推理過程，也就是推理分析法。推理分析法又分為順推理法和逆推理法。

順推理法一般是根據故障設備，從電源、控制設備及電路，一一分析和查找的方法。逆推理法則采用相反的程序推理，即由故障設備倒推至控制設備及電路、電源等，從而確定故障的方法。

這兩種方法都是常用的方法。在某些情況下，逆推理法要快捷一些。因為逆推理時，只要找到了故障部位，就不必再往下查找了。

3.6 簡化分析法

電氣設備的組成部件、元件雖然都是必要的，但從不同的角度去分析，總是可以劃分出主要的部件、元件和次要的部件、元件。分析電氣故障就要根據具體情況，注重分析主要的、核心的、本質的部件、元件。

3.7 樹形分析法

電氣裝置的各種故障存在著許多內在的聯系。例如，某裝置故障“1”可能是故障“2”引起的，故障“2”可能是故障“3”、“4”引起的，故障“3”又可能是……引起的，如果將這種種故障按照一定的順序排列起來，則形似一棵樹，被稱為故障樹，如圖1所示。

根據故障數樹分析電氣故障，在某些情況下更顯得條理分明，脈絡清晰。這也是一種常見的故障分析方法。

圖1 故障樹示意圖

3.8 計算機輔助分析法

利用計算機對復雜的電氣設備、復雜的電氣網絡等進行故障分析處理，在某些情況下提供了很大的方便。計算機在故障分析中的應用通常有以下幾種方法。

（1）狀態模擬

將電氣設備、網絡中的各種部件、元件的工作狀態用“1”和“0”表示，如接通、有電流、高電位為“1”狀態，而斷開、無電流、低電位為“0”狀態，當A觸頭故障斷開，A 電路沒有電流，A 設備電位為0，則上述狀態均變為“0”，計算機便可從這些狀態變化中找出發生故障的部件、元件。

（2）參數比較分析法

將電氣設備、網絡中各部件、元件的各種運行正常參數預先儲存于計算機中，將測試出的某些參數輸入計算機中，由計算機進行分析、比較，判斷出其中的故障。參數輸入的方式還可以通過電壓、電流、溫度、壓力、位移等傳感器和電平轉換器直接輸入計算機中。

3.9 加熱法

當電氣故障與開機時間呈一定的對應關系時，可采用加熱法促使故障更加明顯。因此隨著開機時間的增加，電氣線路內部的溫度上升。在溫度的作用下，電氣線路中的故障元件或侵入污物的電氣性能不斷改變，從而引發故障。因此可用加熱法，加速電路溫度的上升，起到誘發故障的作用。具體做法是，使用電吹風或其他加熱方式，對懷疑的元件進行局部加熱，如果誘發故障，說明被懷疑元器件存在故障，如果沒有誘發故障，則說明被懷疑元器件可能沒有故障，從而起到確定故障點的作用。

使用這一方法時應注意安全，加熱面不要太大，溫度不能過高，以達到電路正常工作時所能達到的最高溫度為限，否則可能會造成絕緣材料及其他元器件的損壞。

3.10 短接法

對于應該導通而又未導通的可疑部分，可將其短接以驗證其他部分是否正常。其他部分正常，則故障在被短接的范圍內。注意，不能越過降壓元器件進行短接或多支路互為短接，否則會產生短路故障或電路動作紊亂。

4 確定故障部位

確定故障部位是查找電氣設備故障的最終目的。確定故障部位可理解成確定設備的故障點。如短路點、損壞元件等，也可以理解成確定某些運行參數的變異，如電壓波動、三相不平衡等。

確定故障部位是在對故障現象進行周密的考察和仔細分析的基礎上進行的。在這一過程中，往往要采用多種手段和方法。

4.1 直接感知

有些電氣設備故障可以通過人的手、眼、鼻、耳等器官，采用摸、看、聞、聽等手段，直接感知故障設備異常的溫升、振動、氣味、響聲等，確定設備的故障部位。

（1）通過對聲音和振動的觀測發現故障。任何電氣設備在運行中都會發出各種聲音及振動。這些聲音和振動是運行中的設備所特有的，也可以說這是表示設備運行狀態的一種特征。如果仔細地注意觀察這種聲音和振動，就能通過檢測聲音的高低、音色的變化和振動的強弱來判斷設備的故障。

利用人的感覺來檢測聲音或振動的方法有下列幾種。單用耳朵聽、利用音棒檢測、用檢查錘檢測和用手摸憑觸覺檢測等。

利用上述方法，雖可通過對聲音和振動的感覺來判斷設備的情況，但任何一種方法都是根據響聲或不規則的振動聲，與正常運行時的聲音、振動有某些差異，才能判斷有故障。當然，不能單憑聲音的高或低的絕對值，而是要根據與平時運行時的微小差別來判斷，所以經常仔細記住穩定運行時的節奏是必要的。

（2）從溫度的變化發現故障。各種電氣設備和器材，不管是靜止的還是旋轉的，只要有電流通過，總會產生熱量。另外，在旋轉設備中還會因為可動部分與固定部分的摩擦而發熱，使溫度上升。但是這種溫升通?？偸窃陬~定溫度以下的一定溫度時達到飽和，使設備能夠連續運行。

但是，無論發生何種電氣方面或機械方面的不正常情況，都會通過溫度的變化表現出來，即溫度升高至額定溫度以上。所以，電氣設備可通過其溫度是否高于正常情況來判斷是否有故障，溫度升高就會成為顯著縮短電氣設備壽命是重要原因。這就表明，電氣設備必須在適當的溫度范圍內使用。

檢測溫度變化的簡單方法有：用手摸、示溫片、裝溫度計、紅外線測溫儀。

（3）從氣味變化發現故障。人類感覺所能夠反映的現象中，氣味是尚未有科學上通用標準的現象之一。雖然已有了一些如用六個等級來表示氣味強度的氣味表示法、香水氣味表示法等，但還沒有通用性。顯然，對氣味的感覺因人而異。例如，對電氣產品有的人在安裝運行的開始階段就會感到有異樣的氣味，有的人則在其他階段也不會嗅到。不過，當電氣產品（主要是絕緣材料）燃燒起來產生的氣味（刺鼻的奇臭），卻是都能嗅到并能辨別的。

另外，這個方法不同于目測法，氣味是會自然而然被感覺到的東西。當人進入配電間或在檢查電氣設備時，如果嗅到有些什么特殊氣味，就會檢查有沒有冒煙的地方，有沒有變色的部位，這就是有意識的一次檢測。從這個意義上來說，嗅氣味是一項很重要的檢查項目。但是，單憑氣味尚不可能確定故障，只有綜合對外觀和變色的檢查結果后才比較完整。

（4）檢查外觀和變色發現故障。在電氣設備故障中，通過檢查外觀和變色能發現的故障非常多。這些統稱為通過目測能進行的異常現象判斷。

通過目測檢查能夠發現的現象如下。破損（斷線、帶傷、粗糙），變形（膨脹、收縮），松動，漏油，漏水，漏氣，污穢，腐蝕，磨損，變色（燒焦、吸潮），冒油，產生火花，有無雜質異物，動作不正常等。這些均是已經列在檢查規程的條目中的現象，把發現的現象與每一種電氣設備一一對應列出分析就能發現故障。

4.2 儀器檢測

許多電氣故障靠人的直接感知是無法確定部位的，而要借助各種儀器儀表，對故障設備的電壓、電流、頻率、阻抗、絕緣值、溫度、振幅、轉速等進行測量，以確定故障部位。例如，通過測量絕緣電阻、吸收比、介質損耗，判定設備絕緣是否受潮；通過直流電阻的測量，確定長距離線路的短路點、接地點等。

4.3 類比法

如果電路中有兩個或兩個以上的相同部分時，可以對兩部分的工作情況作一對比。因為兩部分同時發生相同故障的可能性較小，因此通過比較，可以方便地測出各種情況下的參數差異，通過合理分析，確定故障范圍和故障情況。例如，根據相同元件的發熱情況、振動情況、電流、電壓、電阻及其他數據，可以確定該元件是否過荷、電磁部分是否損壞、線圈繞組是否有匝間短路、電源部分是否正常等。使用這一方法時應特別注意，兩電路部分工作狀況必須完全相同時才能互相參照，否則不能比較，至少是不能完全比較。

在有些情況下，可以采用與同類完好設備進行比較來確定故障的方法。例如，一個線圈是否存在匝間短路，可通過測量線圈的直流電阻來判定，但直流電阻多大才是完好卻無法判別，這時可以與一個同類型且完好的線圈的直流電阻值進行比較來判別。又如某設備中的一個電容器是否損壞（電容值閉合變化）無法判別，可以用一個同類型完好的電容器替換，如果設備恢復正常，則故障部位就是這個電容器。

查找設備故障時，由于對故障設備的特性、工作狀態等不十分了解，因而通過與同類非故障設備的特性、工作狀態等進行比較，從而確定設備故障的原因。這種查找故障的方法，稱為類比法。

4.4 試探法

在確保設備安全的情況下，可以通過一些試探的方法確定故障部位。例如，通電試探或強行使某繼電器動作等，以發現和確定故障的部位等。

5 結束語

綜上所述，可以根據電氣設備故障現象的具體情況，查找出故障原因所在，準確排除故障，使電氣設備能夠正常地工作。

［1］陳家斌.常用電氣設備故障排除實例［M］.鄭州：河南科學技術出版社，2004.

［2］齊占偉.電氣控制及維修［M］.北京：機械工業出版社，2001.

［3］何利民，尹全英.怎樣查找電氣故障［M］.北京：機械工業出版社，1999.

［4］齊占偉.看圖學電氣控制設備故障檢修［M］.北京：機械工業出版社，2005.