电气设备故障诊断研究朱* （工程技术学院/机电对口一班/学号：201125090* ）摘要对电气设备在使用过程中，出现各种故障情况的研究，以及电气设备在前期使用过程中减少或避免出现故障的方法。引起电气系统故障的原因很多，由各种损耗引起的发热和散热条件的变化，电弧的产生，电源电压、频率的变化以及环境因素等，都会引发各种电气故障。在出现故障时，应该怎样及时的去调修，来尽可能降低故障的严重性。在故障出现时，应该怎样去解决，诊断电气设备故障， 研究怎样去快速及时准确的排除故障。 以及电气设备故障的诊断方法和步骤， 在前期应怎样去维护，来做好电气设备的维修工作， 提高电气控制系统的工作可靠性是电气设备的维修诊断的一项重要任务。关 键 词故 障避 免诊断方法1 引言机电设备的电气控制系统一般是以低压 电器作为系统的控制元件，以电动机作为系统的动力源， 因此电气设备的电气故障主要发生在这两类电气设备上。所以故障一般是指电气控制线路的故障，从结构上讲， 电器控制线路由电气元件、电源、 导线及连接的固定部分组成。此外，在数控机床等自动化程度较高的机电设备中，可编程控制器故障也是引起设备故障停机的主要原因。电气系统的安全运行直接关系到供电、用电的安全，一旦发生故障， 不仅会影响系统的正常运行，甚至会造成设备损坏、威胁人身安全等严重后果，故电气系统应采用相应的监测保护等措施，以降低故障率。而故障发生之后，只有迅速而准确地判断和排除故障，才能将故障的影响程度降为最小。2 电气系统故障检查的准备工作2.1 电气控制电路的主要故障类型2.1.1 电源故障电源主要是指为电气设备及控制电路提供能量的功率源，是电气设备和控制电路工作的基础。 电源参数的变化会引起电气控制系统的故障， 在控制系统中电源故障一般占 20%左右。当发生电源故障时，控制系统会出现一下现象：电源断开开关后，电器接线端子仍有电或设备外壳带电；系统的部分功能时好时坏，屡烧保险丝；鼓掌控制系统没有反应，各种指示全无；部分电路工作正常，部分工作不正常等。 由于电源种类较多，且不同点原有不同特点，不同的用电设备在相同的电源参数下有不同的故障表现，因此，电源故障的分析查找难度较大。2.1.2 线路故障导线故障和导线连接故障都属于线路故障。导线故障一般是由导线绝缘层老化破损或导线折断引起；导线连接部分故障一般是由连接处松脱、氧化、发霉等引起的。当发生线路故障时， 控制线路会发生导通不良、时通时断或严重发热现象。2.1.3 元器件故障在一个电气控制电路中，所有使用的元器件种类有数十种甚至更多，不同的元器件发生故障的模式也不同，根据元器件功能是否存在，可将元器件故障分为两类：2.1.3.1 元器件损坏。元器件损坏一般是由 工作条件超限、 外力作用或自身的质量问题等原因引起的。它能造成系统功能异常，甚至瘫痪。 这种故障特征一般比较明显，往往从元器件的外表就能看到变形、烧焦、冒烟、部分损坏等现象， 因此诊断起来相对容易一些。2.1.3.2 元器件性能变差。元器件性能变差是一种软故障， 故障的发生通常是由工作状况的变化、 环境参数的改变或其他故障连带引起的。 当电气控制电路中某个元器件出现了性能变差的情况，经过一段时间的发展就会发生元器件损坏，引发系统故障。这种故障在发生前后均无明显征兆，因此查找困难较大。2.2 电气系统故障查找的准备工作2.2.1 根据故障现象对故障进行充分的分析和判断，确定切实可行的检修方案。这样做可以减少检修中的盲目行动和乱拆乱调现象，避免出现原故障未排除，又造成新故障的情况发生。2.2.2 研读设备电气控制原理图，掌握电气系统的结构造成， 熟悉电路的动作要求和顺序，明确控制环节的电气过程，为迅速排除故障做好技术准备。2.3 电气故障维修用的各种仪表工具2.3.1 验电器验电器又称试电笔，分高压和低压两种。在机床电气设备检修时使用的为低压验电器，它是检验导线、电器和电气设备是否带电的一种电工常用工具。低压验电器的测试电压范围为60500 V，其外形结构如图1所示。使用验电笔时，应以手指触及笔尾的金属体， 使氖管小窗背光朝向自己，正确的使用方法如图2 所示。2.3.2 校火灯校火灯又称试灯。 利用校火灯可检查线路的电压是否正常、线路是否断路或接触不良等故障。 用校火灯查找断路故障时应使用叫小功率的灯泡；查找接触不良的故障时，以采用较大功率的灯泡（115200 W） 。这样可根据灯泡的亮、暗程度来分析故障情况。此外，使用校火灯是，用注意灯泡的电压与被测部位的电压相符，否则会烧坏灯泡。2.3.3 万用表万用表可以测量交、直流电压、电阻和直流电流， 功能较强的还可以测量交流电流、电感、电容等。在故障分析中，使用万用表通过测量电参数的变化即可判断故障原因及位置。2.3.4 电池灯电池灯又称对号灯，它是用来检测线路的通断和检验线号的仪器。使用时应注意，若线路中串有电感元件（如接触器、继电器的线圈），则电池灯应与被测回路隔离，一防在通电的瞬间因自感电势过高，使测试者产生麻电的感觉。2.3.5 电路板测试仪电路板测试仪是近年来出现在市场上的一种新型仪器， 使用它对电路板进行故障检测，检测时间明显缩短，准确率大大提高。特别是在不知道电路原理的情况下，使用该仪器对电路板进行测量检测，故障查找的准确率可达90%以上。3 电气设备维护的一般方法维护方法与电气设备的种类、技术要求、工作条件与实用工具等密切相关。根据各种维护方法的共同点，归纳起来，最简单、最常用的 6 种，即看、听、闻、摸、测、做。看 ：一是观察电气设备组成部分的外形变化。 如熔断器是否烧断，变压器油箱漏油，接线端子松动脱掉，紧固件是否松动，绝缘漆是否炭化发黑。二是观察检测仪表所指示的数值或指示装置所呈现的状态。听 ：倾听电气设备运行时声音的变化来判断工况。如异步电动机单项启动不了，同时发出“嗡嗡”声；电动机轴承损坏时，发出“沙沙”声；如有严重的碰擦声，则说明有转子扫膛及鼠笼条断裂托槽现象；如有“咝咝”声，则说明轴承缺油等等。闻 ：嗅闻电气设备运行时散发出来的气味。如电气设备因断路、过载等故障导致温升超限时， 可出现刺鼻的焦糊味；油箱漏油时可闻见明显的油液味等。摸 ：通过触摸电气设备外壳温度来粗略判断低级绝缘设备或一般设备的运行工况是否正常。测 ：通过常用测量仪器测量电器设备的各种运行参数和绝缘电阻值。傲 ：根据电气设备维护保养周期的要求进行经常性的清洁保养和检查、维护。4 电动机常见故障与维修技术4.1 电动机运行时的常见故障及处理方法电动机通过长期的运行，会发生各种电气故障和机械故障。主要鼓掌如下：4.1.1 通电后电动机不能转动，但无异响，也无冒烟和异味原因可能是： 有两相以上电源未通；有两相以上熔丝熔断；过电流继电器调的过小；控制回路接线错误。针对以上四点， 可分别采用相应的处理 方法：仔细检查电源回路开关，接线盒是否有松脱、断点，若有，予以修复；检查熔丝情况，若熔断，则更换新熔丝；调整过电流继电器的额定值，使其与电动机配合；仔细检查控制回路的接线情况，若错误，则依据原理接线图正确接线。4.1.2 通电后电动机不转，然后熔丝熔断原因可能是：缺一相电源；定子绕组发生相间短路或接地故障；熔丝截面过小；电源线发生短路或接地故障。针对以上四项，可分别采用下列对策：检查刀开关是否有一相未合好或电源回路有一相断线；检查定子绕组电阻值及绝缘情况，查出短路点，予以修复；更换截面较大的熔丝；检查电源线，消除故障点。4.1.3 通电后电动机不转， 但发出低沉的 “嗡嗡”声原因如下：电源电压过低；电源一相失电或定子、转子绕组有短线故障；绕组引出线始末断接错或绕组内部接反；电动机负载过大或转子卡住。针对上述几点，应首先切断电源，然后分别采取下列措施：检查电源接线，是否将规定的联结误接为Y 联结并予以纠正；检查电源和定子、转子绕组，查明断点，予以修复； 检查绕组极性， 判断绕组首末段是否正确；减少负载，消除机械故障。4.1.4 电动机启动困难，带负载运行时转速低于额定转速原因可能是：电源电压过低；笼型转子断裂或开焊；转自绕组发生一相断电；电刷与集电环接触不良；负载过大。可采取的措施分别是：用万用表检查电动机输入端的电源电压；是否将联结误为 Y 联结；检查笼型转子断点，采用正确的方法进行修复或予以更换；用万用表检查绕组断线处，并予以排除；调整电刷压力及改善电刷与集电环接触面积；选择较大容量的电动机或减轻负载。4.1.5 电动机空载或负载时，电流表指针来回摆动原因可能是：绕线式转子发生一相断路或电刷、集电环断路装置接触不良；笼型转子断线或开焊。针对上述第一点， 可以检查转自绕组回路，查到断路点，调整电刷压力与改善电刷状况，修理或更换短路装置。4.1.6 运行中电动机，回路电流正常，但温升超过规定值可能原因是电动机的通风散热冷却系统发生故障， 如通风道积垢堵塞，周围环境温度过高，空气流通不畅，散热不良等。可检查冷却系统情况，处理上述问题。4.1.7 电动机运行时响声不正常，有异响原因可能有：定子与转子相擦；轴承磨损或由内有沙粒等异物；转子轴承严重缺油；风道堵塞或风扇碰壳；定子绕组错接或发生短路。处理方法包括：锉去定转子硅钢片突出部分，或更换轴承、端盖等；清洗轴承或予以更换；加新油；清理风道，校正风扇，拧紧螺钉；消除定子绕组故障。4.1.8 运行中电动机震动较大原因可能有：由于磨损造成轴承间隙过大； 气隙不均匀；铁心变形或松动；风扇不平衡；机壳或基础强度不够，电动机地脚螺钉松动；定子或转子绕组短路。处理方法包括：检修轴承，必要时更换； 调整气隙，使之均匀； 校正重叠铁心；检修风扇， 校正平衡， 纠正其几何形状；加固基础，紧固地脚螺钉；检查绕组，寻找故障点，并予以修复。4.1.9 运行中的电动机过热甚至冒烟，有焦臭味原因可能有：电源电压过高，使铁心发热大大增加；电源电压过低，电动机又带额定负载运行， 电流过大使绕组发热；电动机过载或频繁启动；周围环境温度高，电动机表面污垢多，或通风道堵塞；定子绕组发生相间、 匝间短路或内部连接有错误。处理方法：调整供电变压器分接头，降低电源电压；减少负载，按规定次数控制电动机起动；清理电动机，改善环境温度，采取降温措施；检修定子绕组，消除故障。4.2 电动机维修技术4.2.1 电动机的拆装在检查、清洗、修理电动机内部，更换 润滑油、轴承时，均需把电动机拆开。掌握正确的拆卸和装配技术，可以避免电动机各零部件遭受不应有的损坏，也可以避免将装配位置弄错， 保证修理质量。下面介绍三相笼型异步电动机的拆卸工艺。4.2.1.1 拆卸前的准备拆卸前做好以下工作。准备好各种拆卸工具，清洁现场；在线头、轴承盖、螺钉、端盖等部件上做好记号；拆除电源线和保护接地线；拧下地脚螺母，将电动机搬离基础，移至解体现场。4.2.1.2 拆卸电动机的拆卸按以下步骤进行拆卸皮带轮。 将皮带轮上的紧固螺钉或销子松脱，用顶拔器将皮带轮慢慢拉出来；拆下电动机尾部风罩和尾部扇叶；拆下前后轴承外盖，松开两侧端盖紧固螺钉，使端盖和机壳分离；抽出转子。在抽出转子前，应在转子下面气隙和绕组端部垫上厚纸板，以免碰伤铁心和绕组。 小型电动机的转子可以直接用手抽出，大型电动机需用起重设备吊出；拆下前后轴承和轴承内盖。4.2.1.3 装配电动机的装配工序大体与拆卸顺序相反。装配时应注意下列事项：装配电动机前应彻底清扫定子、转子内表面间的污垢。装配端盖时，先要查看轴承是否清洁，并加入适量的润滑油。端盖的固定螺栓应均匀地交替拧紧。装配过程中，应保持各零件的清洁，正确的将各处原先拆下的零件原封不动的装回。4.2.2 转轴的修理转轴是电动机向工作机械输出动力的部件，同时它还要支持转子铁心旋转，保持定子与转子之间有适当的、均匀的气隙，所以它除了必须具备足够的机械强度和刚度外，还要求它的几何中心线直，横截面积保持正圆，表面光滑，无穴坑、波纹、刮痕。转轴常见的故障有：轴弯曲，轴颈磨 损，轴裂纹或断裂等。轴的这些损坏，往往导致转子和定子相擦，或轴与轴承内圈配合松动。若轴与轴承内圈配合不