常见电气故障的排除方法和技术

刘宇通

（河南工业职业技术学院 机电工程系，河南 南阳473009）

1 引言

电气设备在使用过程中，由于种种原因，常常会出现故障，这就需要准确地查找故障所在位置，并排除故障。电气设备故障是指由于各种原因使设备损坏或不能正常工作，其电器功能丧失的电气故障。

2 观察和调查故障现象

电气故障现象是多种多样的。例如，同一类故障可能有不同的故障现象，不同类故障可能是同种故障现象。这种故障现象的同一性和多样性，给查找故障带来了许多困难。但是，故障现象是查找电气故障的基本依据，是查找电气故障的起点，因而要对故障现象仔细观察分析，找出故障现象中最主要的、最典型的方面，搞清故障现象发生的时间、地点及环境等。

3 分析故障原因

根据故障现象分析故障原因，是查找电气故障的关键。分析的基础是电路基本理论，是对电气设备的构造、原理、性能的充分理解，是与故障实际的结合。某一故障产生的原因可能很多，关键是在众多原因中找出最主要的原因。

例如，某三相鼠龙异步电动机出现了不能运转的故障，其原因可能是电源方面的，也可能是电路接线方面的，电动机本身的或负载方面的等。在这些原因中，到底是哪方面的原因使电动机不能运转，还要经过更深入、更详细的分析。例如，电动机是第一次使用，就应该从电源、电路、电动机和负载多方面进行检查分析。如果电动机是经修理后第一次使用，就应着手于电动机本身的检查分析；如果电动机运转一段时间突然不能运转，就应从电源及控制元件方面进行检查分析。经过以上过程，进而确定电动机故障的比较具体的原因。

在分析电气设备故障时，常常需要用到以下一些方法。

3.1 状态分析法

任何电气设备都处在一定的状态下工作，对状态可以简单划分为：工作状态和不工作状态，或运行状态和停止状态。查找电气故障应根据设备的不同状态进行分析，这就要求对设备的工作状态作更详细、更具体的划分。状态划分的越细，对查找电气故障越有利。

状态分析法是一种发生故障时根据电气设备所处的状态进行分析的方法。电气设备的运行过程总可以分解成若干个连续的阶段，这些阶段也可称为状态，如电动机工作过程可以分解成启动、运转、正转、反转、高速、低速、制动、停止等工作状态，电气故障总是发生于某一状态，而在这一状态中，各种元件又处于什么状态，如电动机启动时，哪些元件出现故障，哪些触头闭合等，是分析故障的重要依据。

对于一种设备或一种装置，其中的部件和零件可能处于不同的运行状态，查找其中的电气故障必须将各种运行状态区别清楚。

3.2 图形分析法

电气设备图是用以描述电气设备的构成、原理、功能，提供装接和使用维修信息的依据。分析电气设备必然要使用各类电气图，根据故障情况，从图形上进行分析，这就是图形分析法。电气设备图形种类很多，如原理图、构造图、系统图、接线图、位置图等。分析电气故障时，常常要对各种图形进行分析，并且要掌握各种图之间的关系，如由接线图变换成电路图、由位置图变换成原理图等。

查找电气设备和装置的电气故障，常常需要将实物和图进行对照。然而，电气图形种类繁多，因此需要从查找故障方便出发，将一种形式的图变换成另一种形式的图。其中最常用的是将设备布置接线图变换成电路图，将集中式布置图变换成分开式布置电气图。

设备布置接线图是一种按设备大致形状和相对位置画成的图，这种图主要用于设备的安装和接线，对查找电气故障也十分有用。但从这种图上，不易看出设备和装置的工作原理及工作过程。而了解其工作原理和工作过程是查找电气故障的理论基础，对查找电气故障是至关重要的。电路图是主要描述设备和装置电气工作原理的图，因而需要将设备布置接线图变换为电路图。

3.3 单元分析法

一个复杂的电气装置通常是由若干功能相对独立的单元构成。每一个单元具有特定的功能。查找电气故障时，可以将这些单元分割开来，然后根据故障现象，将故障范围限制于其中一个单元或几个单元。从一定意义上讲，电气设备故障意味着某个功能的丧失，由此可判定故障发生的单元。分析电气故障就应将设备划分为单元（通常是按功能划分），进而确定故障的范围。

3.4 回路分析法

电路中任一闭合的路径称为回路。回路是构成电气设备电路的基本单元。分析设备故障，特别是分析电路断路、短路故障时，常常需要找出回路中元件、导线及其连接，以此确定故障的原因和部位。

3.5 推理分析法

推理法是根据电气设备出现的故障现象，由表及里，寻根溯源，层层分析和推理的方法。

电气设备中各组成和功能都有其内在的联系。如串接顺序、动作顺序、电流流向、电压分配等都有其特定的规律，因而某一部件、组件、元件的故障必然影响其它部分，表现出特有的故障现象。在分析故障现象时，常常需要从这一故障联系到对其它部分的影响，或者由某一故障现象找出故障的根源。这一过程就是逻辑推理过程，也就是推理分析法。推理分析法又分为顺推理法和逆推理法。

顺推理法一般是根据故障设备，从电源、控制设备及电路，一一分析和查找的方法。逆推理法则采用相反的程序推理，即由故障设备倒推至控制设备及电路、电源等，从而确定故障的方法。

这两种方法都是常用的方法。在某些情况下，逆推理法要快捷一些。因为逆推理时，只要找到了故障部位，就不必再往下查找了。

3.6 简化分析法

电气设备的组成部件、元件虽然都是必要的，但从不同的角度去分析，总是可以划分出主要的部件、元件和次要的部件、元件。分析电气故障就要根据具体情况，注重分析主要的、核心的、本质的部件、元件。

3.7 树形分析法

电气装置的各种故障存在着许多内在的联系。例如，某装置故障“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，如果将这种种故障按照一定的顺序排列起来，则形似一棵树，被称为故障树，如图1所示。

根据故障数树分析电气故障，在某些情况下更显得条理分明，脉络清晰。这也是一种常见的故障分析方法。

图1 故障树示意图

3.8 计算机辅助分析法

利用计算机对复杂的电气设备、复杂的电气网络等进行故障分析处理，在某些情况下提供了很大的方便。计算机在故障分析中的应用通常有以下几种方法。

（1）状态模拟

将电气设备、网络中的各种部件、元件的工作状态用“1”和“0”表示，如接通、有电流、高电位为“1”状态，而断开、无电流、低电位为“0”状态，当A触头故障断开，A 电路没有电流，A 设备电位为0，则上述状态均变为“0”，计算机便可从这些状态变化中找出发生故障的部件、元件。

（2）参数比较分析法

将电气设备、网络中各部件、元件的各种运行正常参数预先储存于计算机中，将测试出的某些参数输入计算机中，由计算机进行分析、比较，判断出其中的故障。参数输入的方式还可以通过电压、电流、温度、压力、位移等传感器和电平转换器直接输入计算机中。

3.9 加热法

当电气故障与开机时间呈一定的对应关系时，可采用加热法促使故障更加明显。因此随着开机时间的增加，电气线路内部的温度上升。在温度的作用下，电气线路中的故障元件或侵入污物的电气性能不断改变，从而引发故障。因此可用加热法，加速电路温度的上升，起到诱发故障的作用。具体做法是，使用电吹风或其他加热方式，对怀疑的元件进行局部加热，如果诱发故障，说明被怀疑元器件存在故障，如果没有诱发故障，则说明被怀疑元器件可能没有故障，从而起到确定故障点的作用。

使用这一方法时应注意安全，加热面不要太大，温度不能过高，以达到电路正常工作时所能达到的最高温度为限，否则可能会造成绝缘材料及其他元器件的损坏。

3.10 短接法

对于应该导通而又未导通的可疑部分，可将其短接以验证其他部分是否正常。其他部分正常，则故障在被短接的范围内。注意，不能越过降压元器件进行短接或多支路互为短接，否则会产生短路故障或电路动作紊乱。

4 确定故障部位

确定故障部位是查找电气设备故障的最终目的。确定故障部位可理解成确定设备的故障点。如短路点、损坏元件等，也可以理解成确定某些运行参数的变异，如电压波动、三相不平衡等。

确定故障部位是在对故障现象进行周密的考察和仔细分析的基础上进行的。在这一过程中，往往要采用多种手段和方法。

4.1 直接感知

有些电气设备故障可以通过人的手、眼、鼻、耳等器官，采用摸、看、闻、听等手段，直接感知故障设备异常的温升、振动、气味、响声等，确定设备的故障部位。

（1）通过对声音和振动的观测发现故障。任何电气设备在运行中都会发出各种声音及振动。这些声音和振动是运行中的设备所特有的，也可以说这是表示设备运行状态的一种特征。如果仔细地注意观察这种声音和振动，就能通过检测声音的高低、音色的变化和振动的强弱来判断设备的故障。

利用人的感觉来检测声音或振动的方法有下列几种。单用耳朵听、利用音棒检测、用检查锤检测和用手摸凭触觉检测等。

利用上述方法，虽可通过对声音和振动的感觉来判断设备的情况，但任何一种方法都是根据响声或不规则的振动声，与正常运行时的声音、振动有某些差异，才能判断有故障。当然，不能单凭声音的高或低的绝对值，而是要根据与平时运行时的微小差别来判断，所以经常仔细记住稳定运行时的节奏是必要的。

（2）从温度的变化发现故障。各种电气设备和器材，不管是静止的还是旋转的，只要有电流通过，总会产生热量。另外，在旋转设备中还会因为可动部分与固定部分的摩擦而发热，使温度上升。但是这种温升通常总是在额定温度以下的一定温度时达到饱和，使设备能够连续运行。

但是，无论发生何种电气方面或机械方面的不正常情况，都会通过温度的变化表现出来，即温度升高至额定温度以上。所以，电气设备可通过其温度是否高于正常情况来判断是否有故障，温度升高就会成为显著缩短电气设备寿命是重要原因。这就表明，电气设备必须在适当的温度范围内使用。

检测温度变化的简单方法有：用手摸、示温片、装温度计、红外线测温仪。

（3）从气味变化发现故障。人类感觉所能够反映的现象中，气味是尚未有科学上通用标准的现象之一。虽然已有了一些如用六个等级来表示气味强度的气味表示法、香水气味表示法等，但还没有通用性。显然，对气味的感觉因人而异。例如，对电气产品有的人在安装运行的开始阶段就会感到有异样的气味，有的人则在其他阶段也不会嗅到。不过，当电气产品（主要是绝缘材料）燃烧起来产生的气味（刺鼻的奇臭），却是都能嗅到并能辨别的。

另外，这个方法不同于目测法，气味是会自然而然被感觉到的东西。当人进入配电间或在检查电气设备时，如果嗅到有些什么特殊气味，就会检查有没有冒烟的地方，有没有变色的部位，这就是有意识的一次检测。从这个意义上来说，嗅气味是一项很重要的检查项目。但是，单凭气味尚不可能确定故障，只有综合对外观和变色的检查结果后才比较完整。

（4）检查外观和变色发现故障。在电气设备故障中，通过检查外观和变色能发现的故障非常多。这些统称为通过目测能进行的异常现象判断。

通过目测检查能够发现的现象如下。破损（断线、带伤、粗糙），变形（膨胀、收缩），松动，漏油，漏水，漏气，污秽，腐蚀，磨损，变色（烧焦、吸潮），冒油，产生火花，有无杂质异物，动作不正常等。这些均是已经列在检查规程的条目中的现象，把发现的现象与每一种电气设备一一对应列出分析就能发现故障。

4.2 仪器检测

许多电气故障靠人的直接感知是无法确定部位的，而要借助各种仪器仪表，对故障设备的电压、电流、频率、阻抗、绝缘值、温度、振幅、转速等进行测量，以确定故障部位。例如，通过测量绝缘电阻、吸收比、介质损耗，判定设备绝缘是否受潮；通过直流电阻的测量，确定长距离线路的短路点、接地点等。

4.3 类比法

如果电路中有两个或两个以上的相同部分时，可以对两部分的工作情况作一对比。因为两部分同时发生相同故障的可能性较小，因此通过比较，可以方便地测出各种情况下的参数差异，通过合理分析，确定故障范围和故障情况。例如，根据相同元件的发热情况、振动情况、电流、电压、电阻及其他数据，可以确定该元件是否过荷、电磁部分是否损坏、线圈绕组是否有匝间短路、电源部分是否正常等。使用这一方法时应特别注意，两电路部分工作状况必须完全相同时才能互相参照，否则不能比较，至少是不能完全比较。

在有些情况下，可以采用与同类完好设备进行比较来确定故障的方法。例如，一个线圈是否存在匝间短路，可通过测量线圈的直流电阻来判定，但直流电阻多大才是完好却无法判别，这时可以与一个同类型且完好的线圈的直流电阻值进行比较来判别。又如某设备中的一个电容器是否损坏（电容值闭合变化）无法判别，可以用一个同类型完好的电容器替换，如果设备恢复正常，则故障部位就是这个电容器。

查找设备故障时，由于对故障设备的特性、工作状态等不十分了解，因而通过与同类非故障设备的特性、工作状态等进行比较，从而确定设备故障的原因。这种查找故障的方法，称为类比法。

4.4 试探法

在确保设备安全的情况下，可以通过一些试探的方法确定故障部位。例如，通电试探或强行使某继电器动作等，以发现和确定故障的部位等。

5 结束语

综上所述，可以根据电气设备故障现象的具体情况，查找出故障原因所在，准确排除故障，使电气设备能够正常地工作。

［1］陈家斌.常用电气设备故障排除实例［M］.郑州：河南科学技术出版社，2004.

［2］齐占伟.电气控制及维修［M］.北京：机械工业出版社，2001.

［3］何利民，尹全英.怎样查找电气故障［M］.北京：机械工业出版社，1999.

［4］齐占伟.看图学电气控制设备故障检修［M］.北京：机械工业出版社，2005.