电气维修方法论第八篇（电气故障的原理）

电气维修方法论第八篇（电气故障的原理）

       就像人会生病一样电气设备也会产生故障，电气设备故障分为电气故障、机械故障等。因为本书主要讨论电气部分，所以故障一般特指电气故障。故障现象是查找故障源的起点，故障源能正向合理解释故障现象。

       一、故障现象的特征和规律

故障电气设备表现出异常称为故障现象，是能反复重现的客观存在，具有多种不同表现形式。故障现象来自于人直接感知、仪器间接检测和他人提供信息。人通过自身视觉、嗅觉、味觉和触觉直接感知故障现象。专业仪器能够准确测量和保存设备重要技术参数，适用于检测不可见、扑捉变化快或记录周期长的故障现象。通过他人间接了解故障发生时间、地点、当前状态和采取措施、外部环境和维修历史等相关信息。故障现象表现形式按空间分布、时间变化、功能状态和外部环境等层面和角度分为整体故障和局部故障、明显故障和隐蔽故障、稳定故障和动态故障、必然故障和偶然故障。

       整体故障特征是设备整机异常，表现为设备无法启动、保护停机等状态，虽能被人直接感知，但不能缩小排查故障部件的空间范围，通常与设备中公共部件有关；局部故障特征是设备局部功能异常，表现为设备能启动，但部分功能异常，不但能被人直接感知，还能缩小故障部件排查范围，通常与设备中相关功能部件有关。

明显故障特征是故障现象表现明显，容易被人直接感知，可作为查找故障源切入点；隐蔽故障特征是故障现象隐蔽，不易被人直接感知，需要借助于专用工具拆卸设备或专业仪器检测间接感知故障现象。

       稳定故障特征是故障现象持续稳定，表现为故障现象持续稳定或周期性重现，容易捕捉，可作为查找故障源切入点；动态故障特征是故障现象动态变化，表现为故障现象稍纵即逝或变化缓慢，不易捕捉，需要借助专业仪器或咨询他人找到故障现象。

       必然故障特征是设备运行过程中必然出现的故障现象，表现为设备启动、运行、操作或关机等状态下出现故障，不但能被人直接感知，还能缩小排查故障状态的范围；偶然故障特征是设备运行时间长、外部电磁能干扰或环境温度高等因素导致偶然出现的故障现象，表现为设备不能持续稳定工作，需要长时间才能观察到故障现象，可作为查找故障源切入点。

       故障电气设备表现出多种故障现象。在电气维修选择合理切入点、缩小故障源查找范围和判断对象好坏时，局部故障、明显故障、稳定故障和必然故障的逻辑判断价值大于整体故障、隐蔽故障、动态故障和偶然故障。电气维修时先对已发现故障现象按分析判断价值高低排序，再用理论分析和实践经验进行筛选，把相互间呈因果关系的故障现象分为主要和次要异常，呈并列关系的主要异常统称为关键异常，通常把主要异常和关键异常作为查找故障源的切入点。

       二、故障源的特征和规律

       电气设备产生故障现象的原因称为故障源，通常有使用操作不当、突发极端事件、自然磨损老化、设计制造安装缺陷等。使用操作不当、突发极端事件属于随机性故障，没有类似案例可借鉴。自然磨损老化、设计制造安装缺陷属于必然性故障，通常有类似案例可借鉴。

       使用操作不当产生设备故障概率最大，包括使用人员不遵守规范造成操作错误或操控能力弱造成设备综合故障；工作态度消极未及时关注设备状态或忽视日常维护造成设备综合故障；缺少质量安全意识使用不合格或过期配件造成设备综合故障；因超设计极限使用造成提前磨损、结构失效、线路氧化或绝缘老化等设备综合故障。此类故障源容易验证。

       突发极端事件产生设备故障概率次之，包括因突发冲击或破坏产生故障，如外部机械碰撞产生的震动、变形和断裂产生的机械故障，使用过程中因内部机械卡死烧毁电机产生的电气故障；被水侵泡、空气腐蚀和外界强电磁干扰等对设备产生综合故障；因市电电网波动产生过电压、过电流冲击对设备产生电气故障；因遭遇极端温度、高湿度和高粉尘造成对敏感元件、绝缘层、内部电路的电气或绝缘性能下降产生电气故障。此类故障源不易验证。

       自然老化磨损产生故障概率再次之，因为故障对象中不同部件生命周期不同，所以部分寿命短部件失效造成设备整体故障。包括因超期使用造成部分易耗部件性能下降，如电解类电容高温鼓包漏液干枯容量降低、材料老化绝缘性能降低、半导体类元件耐温和耐压性能降低造成设备电气故障；因大功率元件长期发热使线路氧化后接触不良造成设备电气故障；因机械部件超期磨损后精度降低造成设备机械故障。如果故障设备中多数核心部件同时老化磨损严重，那就丧失维修价值。

       长期正常工作电气设备因设计制造安装缺陷产生故障概率最小，但是在同厂家同批次产品中会反复重现。包括因技术方案不成熟、材料选型过于保守后稳定性和抗过载能力差造成设备综合故障；因硬件和软件不匹配、程序缺陷或功能缺失造成设备电气故障；因制造工艺水平低或材料质量差等造成设备综合故障；因没有按设计要求安装调试，提供满足设备工作条件（如环境温度和市电电压波动范围等）造成设备综合故障。

       故障电气设备可能同时存在一处或多处独立故障源，新设备或经常使用设备存在单一故障源的概率较高。如果有多处故障源，把影响电气设备核心功能的故障源称为主要故障源，其它故障源称为次要故障源。根据维修经验绝大部分电气故障只有一个主要故障源，同时存在多处独立故障源的概率较小，这是维修时查找故障源的重要判断依据。

       找到故障设备故障源后，需要结合故障时间和环境因素，用故障源合乎逻辑的解释故障现象并演绎出故障过程，既能提高维修质量避免类似故障复发，也为今后查找类似故障源提供参考依据。

       三、故障现象和故障源的关系

       故障源和故障现象是先因后果的正向收敛关系，设备发生故障后必然会产生故障现象，所有故障现象必然存在故障源。通过归纳找出故障特征和规律能提高以后查找类似故障源的效率。根据故障现象排查故障源，是追因溯源的逆向发散过程，也是电气维修的核心工作。

       因为故障现象和故障源之间存在多对多发散关系，相同故障现象可能存在多种故障源，同一故障源总会表现出多重故障现象，通常故障现象数量多于故障源，故障现象和故障源间逻辑链复杂程度决定了由故障现象排查故障源的难度，当难度较大时，需要根据故障对象综合特征和规律、技术资料和实践经验，通过观察检测、逻辑推理和试验验证提高排查过程的收敛性，准确的找出故障源。筛选出与故障源呈单对单逻辑关系故障现象，作为切入点能提高排查故障源的效率。     
（作者：罗清；地址：四川省攀枝花市东区；电话：[phone]；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）