機電設(shè)備管理與維修第8章機電設(shè)備故障及零部件的失效機理精選課件

1、第八章 電氣設(shè)備維修8.1 電氣系統(tǒng)故障檢測18.1.1電氣系統(tǒng)故障檢查的準(zhǔn)備工作 1.電氣控制電路的主要故障類型 1)電源故障 2)線路故障3)元器件故障(1)元器件損壞 (2)元器件性能變差 22.電氣系統(tǒng)故障查找的準(zhǔn)備工作1)根據(jù)故障現(xiàn)象對故障進行充分的分析和判斷，確定切實可行的檢修方案 2)研讀設(shè)備電氣控制原理圖，掌握電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，熟悉電路的動作要求和順序，明確各控制環(huán)節(jié)的電氣過程，為迅速排除故障做好技術(shù)準(zhǔn)備 3)準(zhǔn)備好電氣故障維修用的各種儀表工具 38.1.2現(xiàn)場調(diào)查和外觀檢查1.“望” 2)觀察顏色變化，2.“問” 3.“聽” 4.“切”48.1.3利用儀表和診斷技術(shù)確定故障

2、 1.利用儀表確定故障1)線路故障的確(1)電阻測量法分階測量法5分段測量法6(2)電壓測量法分階測量法7 分段測量法8 利用短接法確定故障局部短接法圖9長短接法102)元件故障的查找確定11表8-5 用歐姆表測電容時的故障判斷12表8-6 電感元件故障與參數(shù)變化表132.利用經(jīng)驗確定故障2)電路敲擊法3)黑暗觀察法4)非接觸測溫法5)元件替換法6)對比法 8)加熱法9)分割法143.電氣故障的快速查找法1)檢查線路狀況2)檢查電源情況3)對易查件進行檢查158.1.4故障的排除與修理1.絕緣不良1)由污物滲入到導(dǎo)線接頭內(nèi)部引發(fā)的絕緣不良故障2)由老化引起的絕緣不良168.1.4故障的排除與修

3、理1.絕緣不良1)由污物滲入到導(dǎo)線接頭內(nèi)部引發(fā)的絕緣不良故障 2)由老化引起的絕緣不良3)外力造成的絕緣損壞 172.導(dǎo)線連接故障1)避免兩種不同的金屬如鋁和銅直接相連接，可采用銅鋁過渡板。2)對于導(dǎo)線太細(xì)、固定部分空間過大造成的壓不緊情況，可將導(dǎo)線來回折幾下，形成多股，或?qū)?dǎo)線頭部彎成回形圈然后壓緊，必要時可另加墊圈。3)當(dāng)導(dǎo)線與固定部分不易連接時，可在導(dǎo)線上點焊一層錫，固定部分也點焊一層錫，一般就能接觸良好。4)對特殊情況下的大電流長時間工作連線，為了增加其連接部分導(dǎo)電性能，可用錫焊將導(dǎo)線直接焊在一起。5)導(dǎo)線連接時，所有接頭應(yīng)在接線柱上進行，不得在導(dǎo)線中間剝皮連接，每個接線柱接線一般不得

4、超過兩根。導(dǎo)線彎弧形彎時，應(yīng)按順時針方向套在接線柱上，避免因螺帽擰緊時導(dǎo)線松脫。18 6)弱電連接比強電連接對可靠性的要求高。因為弱電電壓低，不易將導(dǎo)線之間微弱空氣間隙和微小雜質(zhì)擊穿，所以一般應(yīng)采用鍍銀插件，導(dǎo)線焊接的方式。7)在特殊情況下，對于電爐絲的連接，宜在加熱絲彈簧中卡人一截面合適的鋁絲作為引出線，然后再用螺栓(以增加散熱能力)與外引線相連。這是因為銅絲熔點高，又易于氧化，生成的氧化銅幾乎不導(dǎo)電，故不宜用作與電熱元件直接連接的引出導(dǎo)線。8)對于細(xì)導(dǎo)線連接故障，如萬用表表頭線圈一般應(yīng)予更換線圈。因為采用高壓拉弧法使斷頭熔焊在一起，或采用手工連接，往往因機械強度不足和絕緣強度不夠而造成壽命

5、有限。198.2 電氣設(shè)備故障診斷常用的試驗技術(shù)8.2.1電氣設(shè)備的絕緣預(yù)防性試驗絕緣預(yù)防性試驗是指按規(guī)定的試驗條件、試驗項目和試驗周期對電氣設(shè)備進行的試驗，其目的是通過試驗，掌握設(shè)備的絕緣強度情況，及早發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備內(nèi)部隱蔽的缺陷，以便采取措施加以處理，保證設(shè)備正常運行，避免造成停電或設(shè)備損壞事故。20電氣設(shè)備的絕緣預(yù)防性試驗包括以下內(nèi)容：1.絕緣電阻和吸收比測量電氣設(shè)備的絕緣電阻反映了設(shè)備的絕緣情況，其值的大小是對試品施加一定數(shù)值的直流電壓l min時測得的電阻值。介質(zhì)均是不均勻的。不均勻介質(zhì)在直流電壓的作用下，其中流過的電流會逐漸下降，經(jīng)過l min左右才趨于穩(wěn)定，電流的這種變化會使絕緣電

6、阻值產(chǎn)生變化。通常當(dāng)絕緣受潮或有缺陷時，電流的變化會減小。因此采用測量第15 s和第60 s的絕緣電阻值R15和R60，求出比值。R60R15，來反映絕緣是否受潮或有絕緣缺陷，這個比值稱為吸收比。一般絕緣干燥時，吸收比大于或等于1.3。211)放電試驗前先斷開試品的電源，拆除一切對外連線，將試品短接后接地放電1 min。對于電容量器較大的試品(如變壓器、電容器、電纜等)應(yīng)至少放電2 min，以免觸電。2)清潔試品表面3)校驗兆歐表4)正確接線5)測量6)實驗結(jié)果判斷 測得的絕緣電阻值大于電氣設(shè)備的絕緣電阻允許值時，說明絕緣狀況符合要求。22 2.介質(zhì)損失的測量介質(zhì)損失的大小可以用功率因數(shù)角反映

7、，為使用方便工程上常用的余角的正切來反映電介質(zhì)的品質(zhì)。 （8-5）式中，C電容值； R電阻值。當(dāng)電介質(zhì)一定，外加電壓及頻率一定時，介質(zhì)損耗與成正比。通過測量的大小，可以判斷絕緣的優(yōu)劣情況。對于絕緣良好的電氣設(shè)備，值一般都很小；當(dāng)絕緣受潮、劣化或含有雜質(zhì)時，值將顯著增大。23值測試可用高壓西林電橋和2 500 V介質(zhì)損失角試驗器等設(shè)備，測量的方法一般采用平衡電橋法、不平衡電橋法、低功率功率表法。下面介紹平衡電橋法24平衡電橋法又稱西林電橋法，所用設(shè)備為高壓西林電橋，它是一種平衡交流電橋，具有靈敏、準(zhǔn)確等優(yōu)點，應(yīng)用較為普遍。其接線原理如圖8-10所示，圖中CX、RX，是試品并聯(lián)等值電容及電阻，CN

8、是標(biāo)準(zhǔn)空氣電容器，R3是可調(diào)無感電阻箱；R4是可調(diào)電容箱，也是無感電阻，G是檢流計。根據(jù)交流電橋平衡原理，當(dāng)檢流計G的指示數(shù)為零時，電橋平衡。 為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)盡量遠離干擾源(如電場及磁場)，或者加電場屏蔽。測量結(jié)果可與被試設(shè)備歷次測量結(jié)果相比較，也可與同類型設(shè)備測量結(jié)果相比較。若懸殊，值明顯地升高，則說明絕緣可能有缺陷。判斷設(shè)備的絕緣情況，必須將各項試驗結(jié)果結(jié)合起來，進行系統(tǒng)地、全面地分析比較，并結(jié)合設(shè)備的歷史情況，對被試設(shè)備的絕緣狀態(tài)和缺陷性質(zhì)作出科學(xué)結(jié)論。3.直流耐壓和泄漏電流的測量4.交流工頻耐壓試驗后面以電機為例有詳細(xì)介紹。258.2.2交流電動機和開關(guān)電器試驗1.交流電

9、動機試驗1)測量絕緣電阻和吸收比2)泄漏電流及直流耐壓試驗3)工頻交流耐壓試驗4)測量繞組直流電阻5)電動機空轉(zhuǎn)檢查和空載電流的測定262.低壓開關(guān)試驗表8-7 異步電動機空載電流占額定電流的百分比278.2.3老化試驗1.熱老化試驗表8-8 絕緣的耐熱等級耐熱等級YAEBFH200220250極限溫度/901051201301551802002202502.電老化試驗 以電應(yīng)力為主要老化因素使絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)的性能發(fā)生不可逆變化的試驗稱電老化試驗。電老化效應(yīng)的形式有：局部放電效應(yīng)、電痕效應(yīng)、樹枝效應(yīng)和電解效應(yīng)等，它們既會單獨作用引起絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)的老化，也會聯(lián)合作用引發(fā)絕緣老化。288

10、.3 常用電氣設(shè)備故障診斷維修 機電設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)一般是以低壓電器作為系統(tǒng)的電氣元件，以電動機作為系統(tǒng)的動力源，因此機電設(shè)備的電氣故障主要發(fā)生在這兩類電器設(shè)備上。此外，在數(shù)控機床等自動化程度較高的機電設(shè)備中，可編程控制器故障也是引起設(shè)備故障停機的重要原因。298.3.1低壓電器常見故障與維修 1.接觸器 接觸器(contactor)是一種用來自動地接通或斷開大電流電路的電器。它可以頻繁地接通或切斷交直電路，并可實現(xiàn)遠距離控制，按照所控制電路種類，接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器兩大類。 1)交流接觸器 交流接觸器是利用電磁吸力及彈簧反作用力配合動作使觸頭閉合與斷開的一種電器，在機電設(shè)備控

11、制電路中一般用它來接通或斷開電動機的電源和控制電路的電源。接觸器主要由觸頭系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)組成。觸頭系統(tǒng)包括主觸頭和輔助觸頭；電磁系統(tǒng)包括電磁線圈、動鐵心、靜鐵心和反作用彈簧等。30交流接觸器311)交流接觸器故障(1)線圈故障(2)接觸器觸頭熔焊(3)接觸器通電后不能吸合或吸合后斷開(4)接觸器吸合不正常32熱繼電器故障(1)熱繼電器接入主電路或控制電路不通(2)熱繼電器誤動作(3)電動機已燒毀，而熱繼電器尚未動作(4)由于電動機本體故障，如自冷風(fēng)扇損壞、風(fēng)道堵塞散熱不佳、環(huán)境溫度較高等也會造成電動機燒毀而熱繼電器尚未動作。333)速度繼電器速度繼電器的常見故障及排除方法見表8-10。8-10

12、 速度繼電器的常見故障及排除方法34常見故障及排除方法如下。1)熔斷器熔體誤熔斷2)熔體未熔斷，但電路不通4.主令電器1)按鈕常見故障及排除方法有： (1)按啟動按鈕時有麻電感覺 按鈕防護金屬外殼與帶電的連接導(dǎo)線有接觸，通過檢查按鈕內(nèi)部導(dǎo)線連接情況，清除碰殼即可。 在金屬切削機床上，由于鐵屑或金屬粉末鉆進按鈕帽的縫隙間，使其與導(dǎo)電部分形成通路，產(chǎn)生麻電感覺。排除故障的方法是經(jīng)常清掃，或在按鈕上護罩一層塑料薄膜，避免金屬屑鉆入。(2)按停止按鈕時不能斷開電路35 2)行程開關(guān)表8-11 行程開關(guān)的分類及特點368.3.2電動機常見故障與維修 三相異步電動機的故障一般可以分為電氣故障和機械故障兩大

13、類。電氣故障包括定子繞圖8-24籠式異步電動機結(jié)構(gòu)組、轉(zhuǎn)子繞組、電刷等故障；機械故障包括軸承、風(fēng)扇、機殼、端蓋、轉(zhuǎn)軸及聯(lián)軸結(jié)等故障。正確判斷電動機發(fā)生故障的原因是一項復(fù)雜細(xì)致的工作，因為在電動機運行時，不同的原因可以產(chǎn)生很相似的故障現(xiàn)象，這給分析、判斷和查找故障原因帶來很大困難。37圖8-24 籠式異步電動機結(jié)構(gòu)381.常見故障現(xiàn)象及原因39408.3.3PLC常見故障與維修常見故障分為功能性故障和硬件部分故障兩大類，且硬件部分故障占到80以上。 1.元器件損傷 1)電阻器的替換 2)電容器的替換3)半導(dǎo)體器件的替換4)集成電路的替換(1)數(shù)字集成電路由于數(shù)字集成電路已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此只要系列、

14、序號相同，各制造廠家的產(chǎn)品均可替換。(2)模擬集成電路最好采用同一廠家，同一型號的器件予以替換。2.端子接線接觸松動41 3.PLC功能性故障 1)PLC受干擾引起的故障 PLC受干擾將會影響系統(tǒng)信號，造成控制精度降低，PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)丟失、機器誤動作，嚴(yán)重時可能會發(fā)生人身設(shè)備事故。采取相應(yīng)的技術(shù)措施，增強PLC系統(tǒng)抗干擾能力，是很有必要的。其防干擾措施如下。(1)電氣柜內(nèi)的接線安排（2)電氣柜外接線安排 (3)屏蔽(4)抗噪聲的措施2)PLC周期性死機PLc周期性死機的最常見原因，應(yīng)定期對PLC機架插槽接口處進行清掃。清掃時可先用壓縮空氣或“皮老虎”將控制板上、各插槽中的灰塵吹凈，再用95酒精

15、洗凈插槽及控制板插頭。清掃完畢后細(xì)心組裝，恢復(fù)開機便能正常運行。3)PLC程序丟失42 PLC程序丟失通常是由于接地不良、接線有誤、操作失誤和干擾等幾個方面的原因造成的。 (1)PLC主機及模塊必須有良好的接地，通常采用的是主機外殼與開關(guān)柜外殼連接的接地方式，當(dāng)出現(xiàn)接地不良時，應(yīng)考慮改用多股銅心線，采用從主機接地端子直接與接地裝置引線端連接的接地方式，確保良好的接地。此外，還應(yīng)注意保證IO模塊24 V直流電源負(fù)極有良好的接地。 (2)主機電源接線端子相線必須接線正確，不然也會出現(xiàn)主機不能啟動，時常出錯或程序丟失的現(xiàn)象。43(3)為了防止程序丟失，需準(zhǔn)備好程序包，一個完好的程序需提前打入程序包，以備急需。 (4)使用編程器查找故障時，應(yīng)將鎖定開關(guān)置于垂直位置，拔出就可起到保護內(nèi)存的功能。如果要斷開PLC系統(tǒng)電源，則應(yīng)先斷開主機電源，然后再斷開IO模塊電源；如果先斷開IO部分電源或IO部分和主機電源同時斷開，則會使斷電處理間存人不正確的數(shù)據(jù)而造成程序的混亂。 (5)由于干擾的原因造成PLC程序丟失，其處理方法可參照PLC受干擾引起故障的處理，盡可能地抑制和削弱干擾。44復(fù)習(xí)思考題1電氣系統(tǒng)故障包括哪些?其產(chǎn)生的原因是什么?2.電氣系統(tǒng)故障處理中的“望、問、聽、切”的含義是什么?3