机电设备管理与维修第8章机电设备故障及零部件的失效机理精选课件

1、第八章 电气设备维修8.1 电气系统故障检测18.1.1电气系统故障检查的准备工作 1.电气控制电路的主要故障类型 1)电源故障 2)线路故障3)元器件故障(1)元器件损坏 (2)元器件性能变差 22.电气系统故障查找的准备工作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 2)研读设备电气控制原理图，掌握电气系统的结构组成，熟悉电路的动作要求和顺序，明确各控制环节的电气过程，为迅速排除故障做好技术准备 3)准备好电气故障维修用的各种仪表工具 38.1.2现场调查和外观检查1.“望” 2)观察颜色变化，2.“问” 3.“听” 4.“切”48.1.3利用仪表和诊断技术确定故障

2、 1.利用仪表确定故障1)线路故障的确(1)电阻测量法分阶测量法5分段测量法6(2)电压测量法分阶测量法7 分段测量法8 利用短接法确定故障局部短接法图9长短接法102)元件故障的查找确定11表8-5 用欧姆表测电容时的故障判断12表8-6 电感元件故障与参数变化表132.利用经验确定故障2)电路敲击法3)黑暗观察法4)非接触测温法5)元件替换法6)对比法 8)加热法9)分割法143.电气故障的快速查找法1)检查线路状况2)检查电源情况3)对易查件进行检查158.1.4故障的排除与修理1.绝缘不良1)由污物渗入到导线接头内部引发的绝缘不良故障2)由老化引起的绝缘不良168.1.4故障的排除与修

3、理1.绝缘不良1)由污物渗入到导线接头内部引发的绝缘不良故障 2)由老化引起的绝缘不良3)外力造成的绝缘损坏 172.导线连接故障1)避免两种不同的金属如铝和铜直接相连接，可采用铜铝过渡板。2)对于导线太细、固定部分空间过大造成的压不紧情况，可将导线来回折几下，形成多股，或将导线头部弯成回形圈然后压紧，必要时可另加垫圈。3)当导线与固定部分不易连接时，可在导线上点焊一层锡，固定部分也点焊一层锡，一般就能接触良好。4)对特殊情况下的大电流长时间工作连线，为了增加其连接部分导电性能，可用锡焊将导线直接焊在一起。5)导线连接时，所有接头应在接线柱上进行，不得在导线中间剥皮连接，每个接线柱接线一般不得

4、超过两根。导线弯弧形弯时，应按顺时针方向套在接线柱上，避免因螺帽拧紧时导线松脱。18 6)弱电连接比强电连接对可靠性的要求高。因为弱电电压低，不易将导线之间微弱空气间隙和微小杂质击穿，所以一般应采用镀银插件，导线焊接的方式。7)在特殊情况下，对于电炉丝的连接，宜在加热丝弹簧中卡人一截面合适的铝丝作为引出线，然后再用螺栓(以增加散热能力)与外引线相连。这是因为铜丝熔点高，又易于氧化，生成的氧化铜几乎不导电，故不宜用作与电热元件直接连接的引出导线。8)对于细导线连接故障，如万用表表头线圈一般应予更换线圈。因为采用高压拉弧法使断头熔焊在一起，或采用手工连接，往往因机械强度不足和绝缘强度不够而造成寿命

5、有限。198.2 电气设备故障诊断常用的试验技术8.2.1电气设备的绝缘预防性试验绝缘预防性试验是指按规定的试验条件、试验项目和试验周期对电气设备进行的试验，其目的是通过试验，掌握设备的绝缘强度情况，及早发现电气设备内部隐蔽的缺陷，以便采取措施加以处理，保证设备正常运行，避免造成停电或设备损坏事故。20电气设备的绝缘预防性试验包括以下内容：1.绝缘电阻和吸收比测量电气设备的绝缘电阻反映了设备的绝缘情况，其值的大小是对试品施加一定数值的直流电压l min时测得的电阻值。介质均是不均匀的。不均匀介质在直流电压的作用下，其中流过的电流会逐渐下降，经过l min左右才趋于稳定，电流的这种变化会使绝缘电

6、阻值产生变化。通常当绝缘受潮或有缺陷时，电流的变化会减小。因此采用测量第15 s和第60 s的绝缘电阻值R15和R60，求出比值。R60R15，来反映绝缘是否受潮或有绝缘缺陷，这个比值称为吸收比。一般绝缘干燥时，吸收比大于或等于1.3。211)放电试验前先断开试品的电源，拆除一切对外连线，将试品短接后接地放电1 min。对于电容量器较大的试品(如变压器、电容器、电缆等)应至少放电2 min，以免触电。2)清洁试品表面3)校验兆欧表4)正确接线5)测量6)实验结果判断 测得的绝缘电阻值大于电气设备的绝缘电阻允许值时，说明绝缘状况符合要求。22 2.介质损失的测量介质损失的大小可以用功率因数角反映

7、，为使用方便工程上常用的余角的正切来反映电介质的品质。 （8-5）式中，C电容值； R电阻值。当电介质一定，外加电压及频率一定时，介质损耗与成正比。通过测量的大小，可以判断绝缘的优劣情况。对于绝缘良好的电气设备，值一般都很小；当绝缘受潮、劣化或含有杂质时，值将显著增大。23值测试可用高压西林电桥和2 500 V介质损失角试验器等设备，测量的方法一般采用平衡电桥法、不平衡电桥法、低功率功率表法。下面介绍平衡电桥法24平衡电桥法又称西林电桥法，所用设备为高压西林电桥，它是一种平衡交流电桥，具有灵敏、准确等优点，应用较为普遍。其接线原理如图8-10所示，图中CX、RX，是试品并联等值电容及电阻，CN

8、是标准空气电容器，R3是可调无感电阻箱；R4是可调电容箱，也是无感电阻，G是检流计。根据交流电桥平衡原理，当检流计G的指示数为零时，电桥平衡。 为了保证测量结果的准确性，应尽量远离干扰源(如电场及磁场)，或者加电场屏蔽。测量结果可与被试设备历次测量结果相比较，也可与同类型设备测量结果相比较。若悬殊，值明显地升高，则说明绝缘可能有缺陷。判断设备的绝缘情况，必须将各项试验结果结合起来，进行系统地、全面地分析比较，并结合设备的历史情况，对被试设备的绝缘状态和缺陷性质作出科学结论。3.直流耐压和泄漏电流的测量4.交流工频耐压试验后面以电机为例有详细介绍。258.2.2交流电动机和开关电器试验1.交流电

9、动机试验1)测量绝缘电阻和吸收比2)泄漏电流及直流耐压试验3)工频交流耐压试验4)测量绕组直流电阻5)电动机空转检查和空载电流的测定262.低压开关试验表8-7 异步电动机空载电流占额定电流的百分比278.2.3老化试验1.热老化试验表8-8 绝缘的耐热等级耐热等级YAEBFH200220250极限温度/901051201301551802002202502.电老化试验 以电应力为主要老化因素使绝缘材料或绝缘结构的性能发生不可逆变化的试验称电老化试验。电老化效应的形式有：局部放电效应、电痕效应、树枝效应和电解效应等，它们既会单独作用引起绝缘材料或绝缘结构的老化，也会联合作用引发绝缘老化。288

10、.3 常用电气设备故障诊断维修 机电设备的电气控制系统一般是以低压电器作为系统的电气元件，以电动机作为系统的动力源，因此机电设备的电气故障主要发生在这两类电器设备上。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重要原因。298.3.1低压电器常见故障与维修 1.接触器 接触器(contactor)是一种用来自动地接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或切断交直电路，并可实现远距离控制，按照所控制电路种类，接触器可分为交流接触器和直流接触器两大类。 1)交流接触器 交流接触器是利用电磁吸力及弹簧反作用力配合动作使触头闭合与断开的一种电器，在机电设备控

11、制电路中一般用它来接通或断开电动机的电源和控制电路的电源。接触器主要由触头系统和电磁系统组成。触头系统包括主触头和辅助触头；电磁系统包括电磁线圈、动铁心、静铁心和反作用弹簧等。30交流接触器311)交流接触器故障(1)线圈故障(2)接触器触头熔焊(3)接触器通电后不能吸合或吸合后断开(4)接触器吸合不正常32热继电器故障(1)热继电器接入主电路或控制电路不通(2)热继电器误动作(3)电动机已烧毁，而热继电器尚未动作(4)由于电动机本体故障，如自冷风扇损坏、风道堵塞散热不佳、环境温度较高等也会造成电动机烧毁而热继电器尚未动作。333)速度继电器速度继电器的常见故障及排除方法见表8-10。8-10

12、 速度继电器的常见故障及排除方法34常见故障及排除方法如下。1)熔断器熔体误熔断2)熔体未熔断，但电路不通4.主令电器1)按钮常见故障及排除方法有： (1)按启动按钮时有麻电感觉 按钮防护金属外壳与带电的连接导线有接触，通过检查按钮内部导线连接情况，清除碰壳即可。 在金属切削机床上，由于铁屑或金属粉末钻进按钮帽的缝隙间，使其与导电部分形成通路，产生麻电感觉。排除故障的方法是经常清扫，或在按钮上护罩一层塑料薄膜，避免金属屑钻入。(2)按停止按钮时不能断开电路35 2)行程开关表8-11 行程开关的分类及特点368.3.2电动机常见故障与维修 三相异步电动机的故障一般可以分为电气故障和机械故障两大

13、类。电气故障包括定子绕图8-24笼式异步电动机结构组、转子绕组、电刷等故障；机械故障包括轴承、风扇、机壳、端盖、转轴及联轴结等故障。正确判断电动机发生故障的原因是一项复杂细致的工作，因为在电动机运行时，不同的原因可以产生很相似的故障现象，这给分析、判断和查找故障原因带来很大困难。37图8-24 笼式异步电动机结构381.常见故障现象及原因39408.3.3PLC常见故障与维修常见故障分为功能性故障和硬件部分故障两大类，且硬件部分故障占到80以上。 1.元器件损伤 1)电阻器的替换 2)电容器的替换3)半导体器件的替换4)集成电路的替换(1)数字集成电路由于数字集成电路已经标准化，因此只要系列、

14、序号相同，各制造厂家的产品均可替换。(2)模拟集成电路最好采用同一厂家，同一型号的器件予以替换。2.端子接线接触松动41 3.PLC功能性故障 1)PLC受干扰引起的故障 PLC受干扰将会影响系统信号，造成控制精度降低，PLC内部数据丢失、机器误动作，严重时可能会发生人身设备事故。采取相应的技术措施，增强PLC系统抗干扰能力，是很有必要的。其防干扰措施如下。(1)电气柜内的接线安排（2)电气柜外接线安排 (3)屏蔽(4)抗噪声的措施2)PLC周期性死机PLc周期性死机的最常见原因，应定期对PLC机架插槽接口处进行清扫。清扫时可先用压缩空气或“皮老虎”将控制板上、各插槽中的灰尘吹净，再用95酒精

15、洗净插槽及控制板插头。清扫完毕后细心组装，恢复开机便能正常运行。3)PLC程序丢失42 PLC程序丢失通常是由于接地不良、接线有误、操作失误和干扰等几个方面的原因造成的。 (1)PLC主机及模块必须有良好的接地，通常采用的是主机外壳与开关柜外壳连接的接地方式，当出现接地不良时，应考虑改用多股铜心线，采用从主机接地端子直接与接地装置引线端连接的接地方式，确保良好的接地。此外，还应注意保证IO模块24 V直流电源负极有良好的接地。 (2)主机电源接线端子相线必须接线正确，不然也会出现主机不能启动，时常出错或程序丢失的现象。43(3)为了防止程序丢失，需准备好程序包，一个完好的程序需提前打入程序包，以备急需。 (4)使用编程器查找故障时，应将锁定开关置于垂直位置，拔出就可起到保护内存的功能。如果要断开PLC系统电源，则应先断开主机电源，然后再断开IO模块电源；如果先断开IO部分电源或IO部分和主机电源同时断开，则会使断电处理间存人不正确的数据而造成程序的混乱。 (5)由于干扰的原因造成PLC程序丢失，其处理方法可参照PLC受干扰引起故障的处理，尽可能地抑制和削弱干扰。44复习思考题1电气系统故障包括哪些?其产生的原因是什么?2.电气系统故障处理中的“望、问、听、切”的含义是什么?3