机械设备故障诊断与维修技术课件：第六章-机床电气设备维修

第六章机床电气设备维修【导学】１.了解电气故障的主要类型，熟悉电气故障维修准备工作的内容。２.掌握利用仪表和诊断技术确定电气故障的方法，特别是利用万用表测量相关参数确定故障部位的方法。３.了解绝缘试验、温度试验、老化试验的应用场合，熟悉实验的操作方法。４.了解各类常用电气设备常见故障的种类，掌握排除故障的方法，初步具备利用设备电气原理图和故障现象确定故障原因、部位的能力。第一节电气系统故障检查方法（一）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）元器件性能变差一、电气系统故障检查的准备工作（二）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

１）验电器

验电器又称试电笔，分低压和高压两种，在机床电气设备检修时使用的为低压验电器。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。３）万用表４）电池灯电池灯又称对号灯，它是用来检查线路的通断和检验线号的仪器。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。二、现场调查和外观检查

（一）“望”，故障发生后，往往会留下一些故障痕迹，查看时可以从下面几个方面入手（１）检查外观变化（２）观察颜色变化（二）“问”，向操作者了解故障发生前后的情况（三）“听”，电气设备在正常运行和发生故障时所发出的声音有所区别（四）“切”，所谓“切”就是通过下面的方法对电气系统进行检查（１）用手触摸被检查的部位感知故障。（２）对电路进行通、断电检查。（３）对多故障并存的电路应分清主次，按步检修。三、利用仪表和诊断技术确定故障（一）利用仪表确定故障１.线路故障的确定（１）电阻测量法１）分阶测量法２）分段测量法（２）电压测量法１）分阶测量法２）分段测量法（３）利用短接法确定故障１）局部短接法２）长短接法２.元件故障的查找确定（１）电阻元件故障的查找（２）电容元件的故障查找（３）电感元件的故障查找电感元件的基本参数有电感、电阻、功率和电压等。在实际测量时，一般可只核对直流电阻和交流电抗，如无异常，则可认为电感元件没有故障。电感元件的测量方法有以下两种。１）欧姆表的测量法中由于电感元件可以等效为一个纯电阻和纯电感的组合，因此可以用欧姆表大致估算电感量的大小。２）为了实现对电感元件的准确测量，除可采用专门的仪器外，还可使用伏安法。（二）利用经验确定故障１.弹性活动部件法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７.交换法８.加热法９.分割法（三）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.对易查件进行检查四、故障的排除与修理

（一）绝缘不良导线绝缘损坏后，易发生漏电、短路、打火等故障，其排除方法应视不同情况而定。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（二）导线连接故障遇到导线接触不良时，首先应清除导线头部的氧化层和污物，然后再清除固定部分的氧化层，重新再进行连接。第二节电气设备故障诊断常用的试验技术为了提高电气设备运行的可靠性，必须定期对设备绝缘进行预防性试验，以检测其电气性能、物理性能和化学性能，对其绝缘状况作出评价。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。一、电气设备的绝缘预防性试验电气设备的绝缘预防性试验包括以下内容：（一）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１ｍｉｎ时测得的电阻值。试验步骤如下：１.放电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（二）介质损失的测量电介质损失的大小是衡量绝缘性能的一项重要指标。电场中电介质内单位时间消耗的电能称为介质损失。电介质就是绝缘材料。（三）直流耐压和泄漏电流的测量直流耐压试验是耐压试验的一种，其试验电压往往高于设备正常工作电压的几倍，这种试验既能考验绝缘的耐压能力，又能揭露危险性较大的集中性缺陷。（四）交流工频耐压试验交流工频耐压试验与直流耐压试验一样，均在设备上施加比正常工作电压高得多的电压，它是考验设备绝缘水平，确定设备能否继续参加运行的可靠手段。具体步骤如下：１.电压２.电流３.容量４.交流耐压试验结果的判断二、交流电动机和开关电器试验

（一）交流电动机试验交流电动机分为同步及异步电动机两类。１.测量绝缘电阻和吸收比２.５倍额定电压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（二）低压开关试验通常机电设备使用的开关电器均是１ｋＶ以下的低压开关。这些开关在交接及大修时均要进行绝缘电阻测量，其测量仪器是１０００Ｖ兆欧表。接触器和磁力启动器还要进行交流耐压试验三、老化试验

所谓老化是指电气设备在运行过程中，其绝缘材料或绝缘结构因承受热、电和机械应力等因素的作用使其性能逐渐变化，最后导致损坏的现象。（一）热老化试验热老化是以热为主要老化因素，使绝缘材料或绝缘结构的性能发生不可逆变化的试验。通过热老化试验，可以研究、比较和确定绝缘材料或绝缘结构的长期工作温度或在一定工作温度下的寿命。１.热老化试验原理及试验设备有机绝缘材料在热的作用下发生着各种化学变化，包括氧化、热裂解、热氧化裂解以及缩聚等，这些化学反应的速率决定了材料的热老化寿命。２.热老化试验方法热老化试验常把温度作为变量，用提高温度来缩短试验时间，达到加速老化的目的。而其他因素（如机械应力、潮湿、电场以及周围媒质的作用）则维持在工作条件下的最高水平，在热暴露温度改变时也维持不变。（二）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。局部放电效应产生的电老化及试验方法如下：１.电老化机理与影响电老化寿命的因素２.电老化试验方法绝缘材料耐局部放电性试验是电老化试验中的一种。其主要方法是击穿法，即在材料上加一定电压，直到材料击穿，记下所经历的时间，即失效时间；然后根据不同电压（或场强）下获得的材料失效时间绘制寿命曲线，即场强－寿命关系线。第三节常用电气设备故障诊断维修实例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。一、低压电器常见故障与维修低压电器是指在低压（１２００Ｖ及以下）供电网络中，能够依据操作信号和外界现场信号的要求，自动或手动地改变电路的状况、参数，用以实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节和转换等的电气器械，它是构成低压控制电路的最基本元件。常用的低压电器有保护类低压控制电器如熔断器、漏电保护器等；控制电器类，如接触器、继电器、电磁阀和电磁抱闸等；主令电器类，如万能转换开关，按钮、行程开关等。（一）接触器接触器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流电路，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。交流接触器的常见故障及维修方法如下。（１）判断接触器是否正常的工作步骤１）电气检查；２）机械部分检查；３）通电检查（２）线圈故障线圈故障可分为过热烧毁和断线。（３）接触器触头熔焊１）频繁启动设备，主触头频繁地受启动电流冲击，或者触头长时间通过过负载电流，均能造成触头过热或熔焊；２）负载侧有短路点；３）触头接触压力不正常；４）触头表面严重氧化及灼伤，使接触电阻增大，引起触头熔焊。（４）接触器通电后不能吸合或吸合后断开（５）接触器吸合不正常（６）接触器线圈断电后铁心不能释放２.直流接触器直流接触器按其使用场合可分为一般工业用直流接触器，牵引用直流接触器和高电感直流接触器。一般工业用直流接触器常在机床等机电设备中用于控制各类直流电动机。（二）继电器继电器（Ｒｅｌａｙ）主要作用是对电气电路或电气装置进行控制、保护、调节以及信号传递，它的触头容量较小，常在５Ａ或５Ａ以下，因而继电器不能用来切断负载，这也是继电器与接触器的主要区别。根据输入信号的不同，继电器可分为根据温度信号动作的温度继电器，根据电流信号动作的电流继电器，根据压力信号动作的压力继电器，根据速度信号动作的速度继电器等多种类型。１.热继电器（温度继电器）（１）热继电器接入主电路或控制电路不通（２）热继电器误动作热继电器误动作是指电动机未过载，继电器就动作的现象。（３）电动机已烧毁，而热继电器尚未动作２.时间继电器时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理来延时触头闭合或分断的自动控制电器。它的种类很多，有电磁式、电动式、空气阻尼式（又称气囊式）及晶体管式等。３.速度继电器速度继电器又称反接制动继电器，它的作用是与接触器配合实现对电动机的制动。速度继电器由定子、转子、触点３个主要部分组成。一、低压电器常见故障与维修（三）熔断器熔断器是用来进行短路或过载保护的器件，它串接在被保护电路中。当通过熔断器的电流大于一定值时，它能依靠自身产生的热量使特制的低熔点金属（熔体）熔化而自动分断电路。１.熔断器熔体误熔断２.熔体未熔断，但电路不通（四）主令电器主令电器包括按钮、行程开关、主令控制器等，它是依靠电路的通断来控制其他电器的动作，以“发布”电气控制的命令。利用主令电器可以实现人对控制电路的操作和顺序控制。１.按钮按钮是一种靠外力操作接通或分断电流的电气元件，它不能直接用来控制电气设备，只能用来发出“指令”。按钮常见故障及排除方法有：（１）按启动按钮时有麻电感觉（２）按停止按钮时不能断开电路（３）按停止按钮后再按启动按钮，被控电器不动作２.行程开关行程开关又称位置开关或限位开关，其触头的操作不是用手直接去操作，而是利用机械设备某些运动部件的碰撞来完成操作的。（１）按钮式；（２）滚轮式；（３）微动式；（４）组合式；二、电动机常见故障与维修电动机是工农业生产中使用最多，使用面最广的动力驱动机械，其中三相交流异步电动机由于其具有结构简单、制造方便、运行可靠、价格低廉等一系列优点，所以在工厂电力拖动中得到广泛的应用。三相交流异步电动机分为笼式和绕线式两种。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类。（一）常见故障现象及原因（二）三相异步电动机常用维修技术１.电动机的拆装（１）拆卸前的准备１）准备好各种拆卸工具，清洁现场。在线头、轴承盖、螺钉和端盖等部件上做好记号。２）拆卸电源线和保护接地线。拧下地脚螺母，将电动机移至解体现场。（２）拆卸１）拆卸带轮；２）拆下电动机尾部风罩和尾部扇叶；３）抽出转子；４）拆下前后轴盖和轴承内盖。（３）装配１）装配电动机前应彻底清扫定子、转子间表面的尘垢。２）装配端盖时，先要查看轴承是否清洁，并加入适量的润滑脂。端盖的固定螺栓应均匀地交替拧紧。装配过程中，应保持各零部件的清洁，正确地将原先拆下的零件原封不动地装回。２.定子绕组的局部修理工艺电动机定子三相绕组出现故障的可能性最大，其局部故障表现为：绕组绝缘电阻下降、绕组接地、绕组断路和绕组相间或绕组匝间短路等，出现故障后，一般可通过局部修理将其修复。（１）绕组绝缘电阻下降的检修（２）绕组接地故障的检修（３）绕组短路故障的检修３.三相绕组接线错误诊断４.聚氨酯胶和耐磨胶修复电动机零部件的方法（１）用聚氨酯胶修复电动机端盖裂缝（２）用耐磨胶修复电动机端盖止口面（３）耐磨胶修复端盖轴承孔三、ＰＬＣ常见故障与维修

（一）元器件损伤在控制系统回路中一旦发生元器件损伤，ＰＬＣ控制系统就会自动停止工作，因此应尽快查清故障元件予以更换。进行元器件替换时，应按照以下原则操作。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２）模拟集成电路（二）端子接线接触松动外围线路中经ＰＬＣ控制系统的控制柜或操作面板（台）到输入（输出）部件，往往需经接线端子或中间接线盒，由于使用中的振动等原因，接线或元