电气设备故障查找是一个系统性的工作,需要遵循安全、逻辑、效率的原则。以下是详细、结构化的故障查找方法,适用于大多数电气设备。
一、核心原则与安全准备
1. 安全第一(重中之重!)
(1)断电操作:在检查、拆卸、测量前,必须确认设备已完全断电(不仅仅是关机),并执行“上锁挂牌”程序。
(2)验电:使用合格的验电笔或万用表,确认关键部位无电。
(3)个人防护:穿戴绝缘鞋、手套、护目镜等。
(4)放电:对电容、变频器等含有储能元件的设备,断电后需等待足够时间或按规定放电。
(5)两人作业:高风险作业时,建议一人操作,一人监护。
2. 逻辑分析,由表及里
(1)先外部,后内部:先检查操作、环境等外部因素,再开机箱检查。
(2)先机械,后电气:很多电气故障由机械卡阻、磨损、松动引起。
(3)先静态,后动态:先在不送电状态下检查(看、闻、测电阻),再送电测试(测电压、电流)。
(4)先简单,后复杂:先查常见、易处理的故障点,如保险丝、接线端子。
(5)先电源,后负载:电源故障概率最高,应首先排除。
3. 信息收集
(1)询问现场操作人员:故障发生时的现象(异响、火光、气味)、设备状态、有无误操作。
(2)查阅资料:图纸(原理图、接线图)、说明书、历史维修记录。
(3)观察故障现象:尽可能重现或了解故障的具体表现(如:电机不转?转速慢?跳闸?指示灯状态?)。
二、系统化故障查找流程
第一步:感官初步检查(看、闻、听、摸)
1.看:有无明显烧焦、变色、破损(元件、导线、外壳)、电弧痕迹、断线、连接器松动、指示灯状态。
2.闻:有无焦糊味、臭氧味等异常气味。
3.听:设备运行时有无异常声响(嗡嗡声、摩擦声、放电嘶嘶声)。
4.摸(断电后!):检查元件有无异常发热(如变压器、电机轴承、大功率电阻、IGBT模块),检查紧固件是否松动。
第二步:分段分割法(缩小范围)
这是最有效的逻辑方法,将整个电气系统划分为若干功能段。
1. 确定故障大范围:例如,对于一个“电机不启动”的故障,可分割为:
(1)主回路:电源进线→ 总开关 → 接触器主触点 → 热继电器 → 电机。
(2)控制回路:控制电源→ 熔断器 → 急停/按钮 → 继电器/接触器线圈 → 保护触点。
2. 逐段排查:通过测量(电压、电阻)或信号注入,判断故障位于哪一段。例如,在控制回路中,从电源开始,逐步测量各点电压,电压消失处即为故障点。
第三步:仪器仪表精确测量
1.万用表:
(1)电压档:测量关键点电压是否正常(交流/直流、相电压/线电压)。
(2)电阻档(断电下使用!):
1)测量通断:检查线路、开关、触点、保险丝。
2)测量电阻值:检查线圈(电机绕组、接触器线圈)是否断路、短路或绝缘下降(需兆欧表配合)。检查电阻、加热管等元件阻值是否正常。
3)二极管档:检查二极管、晶体管、IGBT等半导体器件好坏。
2. 钳形电流表:测量电机、线路的工作电流,判断是否过载、缺相、不平衡。
3. 兆欧表(摇表/绝缘电阻测试仪):测量电机绕组、电缆、变压器等对地或相间绝缘电阻,排查漏电、绝缘击穿故障。
4. 示波器:用于复杂电子设备、变频器、伺服驱动器,查看电源波形、信号时序、PWM波等,诊断软故障和干扰问题。
第四步:常用具体排查方法
1.置换法(代换法):用同型号良品元件(如PLC输出模块、继电器、驱动器)替换怀疑有问题的元件。快速有效,但需备件。
2.短接法:在安全和控制逻辑允许下,用导线短接怀疑断路的开关或触点。如果短接后设备动作,则证明该处断路。需谨慎使用,可能引发危险!
3.开路法(隔离法):对于短路故障(如一送电就跳闸),可逐一断开分支电路,当断开某一路时跳闸停止,则故障就在该路。
4.对比法:与同型号正常设备的运行参数(电压、电流、波形、温度)进行对比,找出差异点。
5.程序诊断法:对于PLC、数控系统等,利用其自诊断功能读取报警代码、I/O状态、变量值,是查找软故障和逻辑故障的关键。
6.弹压法:主要用于活动部件,如接触器的衔铁、行程开关的滑轮臂、按钮、开关等。通过反复弹压活动部件,使活动部件动作灵活,同时也使一些接触不良的触头得到摩擦,达到接触导通的目的。
7.敲击法:敲击法和弹压法基本相同,二者的主要区别是前者需要断电进行,而后者可以带电检查。利用小橡皮锤,轻轻敲击工作中的元器件。如果电路故障突然排除,或者故障突然出现,都说明被敲击元件附近或被敲击元件本身存在接触不良现象。对于正常的电气设备,一般能经受住一定幅度的冲击,即使工作没有异常现象,如果在一定程度的敲击下发生了异常现象,也说明该电路存在故障隐患,应及时查找并予以排除。
8.黑暗观察法:当电路存在接触不良故障时,经常会产生火花并伴随一定的声响。因为火花和声音一般比较微弱,在环境光线较为明亮、噪声稍大的场所不容易察觉,因此应在比较黑暗和安静的情况下,观察电路有无火花产生,仔细听听是否有放电时的“嘶嘶”声或“噼啪”声。如果有火花产生,则可以肯定产生火花的地方存在着接触不良或放电击穿的故障。
三、典型故障类型与快速查找策略
故障现象 | 可能原因/ 优先检查点 |
设备完全无反应 | 电源进线、总开关/断路器、控制回路熔断器、急停开关、电源模块。 |
电机不转但有嗡嗡声 | 电源缺相、电机轴承卡死、负载过重、绕组局部短路。 |
频繁跳闸(过载/短路) | 负载实际过大、热继电器整定值过小、电机绝缘损坏、线路短路。 |
设备时好时坏(软故障) | 接线端子或连接器松动、触点氧化、元件热稳定性差、环境干扰。 |
指示灯异常/屏幕乱码 | 控制电源电压不稳、PLC/控制器程序错误、通讯线干扰、接地不良。 |
异常发热 | 过载、冷却不良(风扇堵转、散热片脏)、轴承磨损、接触不良导致电阻增大。 |
四、结语与建议
一安全,二问看;
三分段,四测判;
先电源,后负载;
由简到繁思路清;
图纸仪表好伙伴。
通过以上系统化方法,可以安全、高效地定位并解决绝大多数电气设备故障。对于复杂的智能设备,厂商的技术手册和诊断工具至关重要。