电气维修方法论第二十三篇(元件级维修的实例)

一、逆变直流电焊机

某企业客户送修一台逆变直流电焊机，故障现象为长时间工作后出现焊接电流变小且不稳定的异常，要求仔细检查彻底修复该故障。

认知故障设备：客户介绍该设备是金属加工制作的常用工具，输出功率较大，使用强度高，经常搬运，经常工作在电源不稳、温度高和粉尘大的环境中。通过观察未发现设备外观有破损或缺失现象。因为设备工作需要三相市电，维修时要注意安全，在客户指导下通电开机验证设备故障现象，开机后观察虽然电源指示灯亮，输出电压表显示正常，刚开始焊接时引弧容易、焊接电路稳定，但工作一段时间后焊接电流不能调节，电流值偏低且不稳定。

虽然客户没有该设备技术资料，但是根据设备铭牌信息可在互联网上检索到类似设备工作原理和功能用途等技术资料。逆变直流电焊机是新型焊接设备，工作原理主要是先将三相交流电(50Hz)经整流和滤波电路转换为550V直流电，再用大功率IGBT组成逆变电路逆变为中频交流电(40kHz左右)后经变压器降至适合焊接低压交流电(50V左右)，最后经整流和电抗滤波电路输出平滑直流焊接电流。因为逆变器工作频率高，在输出功率不变情况下可极大减少变压器质量和体积，进而降低焊机质量和体积，能量转换效率高、携带方便、引弧容易和电弧稳定。

观察设备外观样式属于便携式单体设备类型，外部端口只有电源输入端和焊接电流输出端，在控制面板上有电源开关、焊接电流和引弧电流调节旋钮，输出电压和电流表。拆卸设备外壳后仔细观察，属于典型主辅电路分离、单板电路的设备类型。其中主回路由核心元件(封装样式为分立元件)组成，直接固定在设备结构上，元件引脚采用粗铜导线进行电气连接。因为主回路电气元件少，电气线路简单直观，所以按电流传输方向梳理快速认知主回路电气原理。辅助电路集中在单块主控PCB电路板上，板上电气元件多为分立件，其中工作电源电路为传统变压器降压整流稳压电路，控制电路通过接口连接到面板上电压、电流表和调节旋钮上，保护电路通过接口连接到过流、过压和过热传感器上，输出驱动信号通过接口连接到IGBT控制端。

排查故障源：客户介绍该设备经过长期高强度工作后陆续出现上述故障。因为没有足够配件进行替换，所以只能进行元件级维修。先检查设备主回路，断电后观察未发现各元件有氧化、破损、爆裂和线路松动等异常现象，用万用表测量三相桥堆、滤波电容、高频变压器、整流二极管、电抗器、电流分流器和温度传感器等元件阻值和绝缘值等电气参数都在正常值范围内。通电后待机状态下用万用表测试各元件引脚电压参数正常。因为万用表不能测量IGBT，同时没有出现短路保护，不能轻易判断IGBT好坏。综合考虑后决定采用分类梳理思路，逐个排查主控制板上工作电源电路、控制面板电路、IGBT驱动电路、采样保护电路是否正常，缩小为故障源排查范围，快速认知主控制板工作原理。通电后测量主控板工作电源电压和电流正常稳定，控制面板和采样保护电路工作正常，将故障排查范围缩小到IGBT驱动电路。IGBT电路采用两路错位脉宽调制电路输出信号，两路驱动电路完全对称。通电后万用表测量发现两路IGBT驱动信号电压幅值有偏差，决定以此异常为排查故障源的切入点。采用双踪示波器逐级对比追踪两路驱动信号波形，进一步缩小故障源排查范围。最后在驱动信号放大电路中发现一只旁路电解电容鼓包，用电络铁拆卸后用万用表电容档测量发现容值严重下降，初步判断此电容损坏是故障源。

修理故障：根据原电解电容封装(封装样式、外观体积)和标识(耐压、容量和耐温值)，用相同电解电容直接替换原电解电容，焊接安装完成后通电测量两路驱动信号电压幅值接近，连接焊把线长时间焊接后电流稳定且均匀调节，故障排除。故障原因分析为焊机长期高强度工作导致部分电气元件高温老化产生故障，按照维修经验为避免产生其它异常现象，对电路板上其它电解电容进行普查，更换所有性能下降对象，确保维修质量。

维修处理完成后恢复设备所有端口接线，重新紧固螺丝，清扫内部灰尘和杂物，最后装配设备外壳。填写检修日志后向客户移交修复设备，最后建立该设备技术档案和填写检修记录。

二、直缝高频焊管机

某客户核心设备直缝高频焊管机突然出现开机保护跳闸的异常现象，已造成企业停产，损失巨大，要求尽快赶赴现场维修。

认知故障设备：经过现场实勘后认知，直缝高频焊管机能将一定规格条带钢翻卷为断面呈闭合状钢管后将直缝融合，获得圆形、方形或异形管材，属于大功率多体设备，由输送平台、卷轧平台、高频线圈焊台、控制柜、电源柜和高压发生柜组成，相互之间通过电缆沟中的电缆进行电气连接。客户提醒设备电压等级高，维修时注意安全。因为该设备技术资料完整，认真研究功能用途和系统原理。工作原理为条带钢经多道轧辊滚压后渐渐卷起，形成有开口的管坯，调试挤压辊下压量使焊缝空隙合适而且焊口整齐，快速通过高频线圈后在焊缝处熔化形成完整管材，最后用固定刀刃将焊管上焊疤刮平获得成品管材。高频线圈焊接原理利用高频交变电流的电磁感应在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡电流热效应，使焊缝边缘钢材局部加热熔化后机械挤压使焊缝熔合。高频焊属于感应焊(或压力电阻焊)，无辅助焊料，不接触和无飞溅，烧焊热区窄、速度快、焊缝美观和机械性能好。高频震荡电路核心元件是大型真空电子管。振荡电路产生的高频信号输入真空电子管进行放大，灯丝和阳极通电后将阳极输出信号正反馈到栅极形成自激震荡电路，工作电压和电流以及电路电容和电感决定输出功率和频率。

排查故障源：通电开机后设备主断路器直接跳闸，表现为过流保护，怀疑主回路存在异常，决定以主回路为排查故障源的切入点。根据电气原理图梳理主回路的核心元件和连接线路，断电后逐个检测高压发生电路、高频震荡电路、保护电路、电机驱动电路等，因为没有发现因短路或过载造成的过流原因，再加上观察检测时间短，排查故障源进入死循环。

通过询问现场操作人员故障过程，获知前天设备运行正常，第二天开机就出现现有故障，而且发现自己购买鸡蛋丢失。按照电气原理图在断电状态下梳理设备二次回路，发现调节输出电流的可调电位器三端阻值异常，不能呈线性增减，更换电位器后异常依旧，决定更换切入点，深入查找阻值异常原因，电位器连接的三芯电缆通过电缆沟连接到设备室中控制柜电路板上，断开电路板测量发现阻值异常依旧，决定从电缆沟中抽出电缆进行检测，发现电缆中部有局部破损，造成铜线裸露短路，初步判断电缆损坏。

修理故障：用相同电缆直接替换原电缆，通电试机故障排除。故障原因分析为被鸡蛋吸引的老鼠进入设备后咬破控制电缆产生故障，按照维修经验为避免产生其它异常现象，对所有电缆进行普查，更换所有外皮破损电缆，确保维修质量。

维修处理完成后恢复设备所有端口接线，重新紧固螺丝，清扫内部灰尘和杂物，最后装配设备外壳。填写检修日志后向客户移交修复设备，最后建立该设备技术档案和填写检修记录。

三、二氧化碳激光治疗仪

某医院二氧化碳激光治疗仪出现电源指示灯亮但没有激光输出的异常现象，客户要求赶赴现场维修。

认知故障设备：现场实勘后认知，该设备用于治疗人体皮肤疾病，属于非标医疗设备，没有相关技术资料，根据设备铭牌在网上也未检索到厂家及技术资料，只找到类似产品的功能用途和工作原理简单介绍。客户提醒该设备发出的激光为不可见光，功率较大，维修时注意安全。综合考虑后决定采用梳理线路的办法认知该设备的工作原理，设备属于多体设备类型，由激光发生器、治疗平台和控制柜三部分组成，相互之间外接电缆进行电气连接。设备只有外部电源输入端口。控制柜上控制面板有电源开关、起停按钮和电流调节旋钮。拆卸外壳后观察电路板由立件元件组成集成度较低，电源电路属于传统开关电源类电路，控制和保护电路属于传统继电器电路类。工作电源部件和控制部件位于控制柜内，保护部件分布在控制柜和激光发生器电路中。输出部件由二氧化碳激光管、高压发生器和水冷却系统组成。高压发生器属于二极管和电容组成的倍压整流电路，将AC220V电压升压后直接驱动二氧化碳激光管发光，通过导光光纤将激光传到治疗平台。水冷却系统由储水箱、微型潜水泵、水压传感器和冷却管组成。

排查故障源：通电开机后观察设备有虽然电源指示灯亮，但是按启动按钮没有激光输出。逐个检测工作电源、控制电路、保护电路或激光发生器是否正常缩小为故障源排查范围。先用万用表电压档检测电源电路输出电压值正确，判断其正常。按下启动按钮后发现为高压发生器输入端没有电压输入，梳理线路后发现对应接触器没有吸合，决定以此为排查故障源的切入点。通过测量接触器输入端电压正常，但是控制线圈没有通电。继续梳理控制线圈电路发现串联有多个保护电路(如过流、过载和温度)，逐个排查后发现一个水压传感器没有导通，通过分析判断水冷却系统没有工作造成水压不足，致使保护电路动作造成设备不能正常工作，将故障排查范围缩小到水冷却系统。打开水箱抽出潜水泵，检测其输入端电压正常，但是水泵没有工作，而且水泵发热严重，初步判断水泵电机损坏。

修理故障：因为水泵上没有产品铭牌，所以无法获得水泵产品信息。根据原水泵的出水口管径、设备高度和电机体积初步推算出水泵扬程，决定采购外观尺寸、功率和扬程相似的水泵替换原水泵。通过反复对比选择，找到扬程和出水管径最接近原水泵的替代产品。安装上新水泵后恢复所有部件和连接线路，通电试机检测，已经有激光输出，而且可调节功率大小，故障排除。故障原因分析为微型潜水泵长期浸泡及防水老化导致电机烧毁，水冷却系统水压不足导致压力传感器断开后保护电路动作，造成主接触器不能吸合，所以高压发生器不工作导致二氧化碳激光管不能输出激光。

维修处理完成后恢复设备所有端口接线，重新紧固螺丝，清扫内部灰尘和杂物，最后装配设备外壳。填写检修日志后向客户移交修复设备，最后建立该设备技术档案和填写检修记录。

审核编辑：汤梓红