实验室电气设备故障原因及处理措施.doc

實驗室電氣設備故障原因及處理措施
李紅紀 蔣亞婷 賀秋麗
　　（廣西大學 電氣工程學院 廣西 南寧 530004）
摘要：本文主要對電工實習基地幾種電氣設備故障的原因進行分析，並在實驗室進行修理。
關鍵字：電氣設備；損壞；故障分析；措施
中圖分類號：G642
　　電工實習基地是電氣工程學院的一個實驗室，該基地的實驗裝置是學院自行設計和安裝的，實驗專案也是自行開發的，是多層次、多功能、全開放的專業綜合實驗平臺，是廣西大學的實踐教學改革的一個視窗。在電工實習基地，學生從方案設計、設備選型、安裝接線、試驗調整、運行操作、事故處理等環節進行全過程的真刀真槍的工程實踐訓練，實驗設計了若干具有代表性和綜合性的工程項目，在這個平臺上，我們有充分動手實踐的機會，還可以選做自已感興趣的各種實驗。通過工程訓練，有利於我們動手能力和綜合素質的提高。基地自2000年建立直今已有8年歷史，擁有40套實習裝置，一次可供80名學生3周時間進行實習，每年都有電氣工程及自動化、農業電氣化與自動化力、電力工程與管理本科專業近200多名學生分批到基地實習。基地容納的學生多、時間長，設備的利用率很高，由於設備頻繁的操作和長期通電，不可避免要損壞一些設備，多年來，更換下來開關、各類繼電器、互感器、儀錶、喇叭、電鈴等一批設備，如2000元/台的萬能空氣開關就有20台，這些設備大多為線圈燒毀和機械零件損壞，作為廢品處理實在可惜，若購買一些零部件和相關工具，由老師指導我們在暑假加以修復，大多數仍可投入使用。但是這不是簡單的修理，通過修理的過程要探求設備損壞的原因，從原理上、接線上、參數上如何改進，改進措施要進行實驗驗證，這本身就是一個創新研究，對教師和學生實踐創新能力的培養十分有利。
1 電氣設備故障原因分析及處理措施
　　在電工實習基地我們開始暑期社會實踐工作，主要是對故障設備的檢測、修理。參與的人數9人，其中大二學生4人，大三學生5人。工作開展前，先要對設備初步統計，然後對其進行分類。主要設備有：斷路器（萬能空氣開關）、蜂鳴器、電鈴、中間繼電器、時間繼電器、衝擊繼電器、閃光繼電器、轉換開關、控制開關、萬用表、接觸器等。確定工作後，我們對小組成員作了分工，大二由於專業課理論知識掌握較少，他們負責的是儀器設備的檢測，大三負責儀器設備的修理。
　　1.1 斷路器
　　斷路器在現場運行中是不經常進行合閘跳閘操作的，但是在實驗室中卻是需要經常進行跳合閘操作的，使用過度頻繁，這就造成了斷路器出現的故障多為機械故障。機械故障主要為斷路器跳閘不靈或合閘時合不上，修理的主要方法是調節斷路器操作杆頂部的調節螺母，通過調節螺母來調節其制動的鉤形零件的壓合深度，從而使跳合閘時能夠操作成功。
　　(1)斷路器的檢測。實驗用的斷路器如果直接串聯進電源開關，在跳合閘時將產生很大的電火花，這會造成對電源開關的損壞，而且也存在對操作人員的安全威脅，所以，便取用了實驗室學生做實驗時接好的實驗電路，通過直接調換斷路器來達到檢測的目的。通過本次檢測，一共檢測出的故障有：①斷路器合閘合的上，但跳閘不靈，跳閘後手柄掉不下來。②合閘不穩，即手動操作杆合閘或通過轉換開關合閘都不能合上，有的是明顯的操作杆所連接的聯合結構內部零件損壞導致不能跳合閘。③跳閘線圈失靈，要麼是燒毀，要麼是作用力不夠，有時連帶合閘不靈現象。④原合閘線圈燒毀，鉤子彈簧失靈，操作杆鬆動，合閘線圈帶動的運動軸柄長度不合適。
　　（2）處理措施：針對第①、②種情況，主要是通過調節斷路器操作杆頂部的調節螺母來調節鉤子深度，或是調節其聯動機構，直到有一個正常的工作狀態為止。如果還不能修復則利用已無法修復的陳舊斷路器的適合部件來更換零件，從而修復斷路器。針對第③種情況，通過更換跳閘線圈，調節斷路器聯動機構，故障一般可以解決。針對第④種情況，調換合閘線圈和操作杆，重新固定鉤子彈簧，再調整下操作杆頂部的調節螺母，實現斷路器重新正常工作。修理中要調換的零件都是來自不可修復的舊斷路器的零件，從而達到合理利用資源的目的。
　　1.2 蜂鳴器、電鈴
　　(1) 蜂鳴器、電鈴的檢測。蜂鳴器和電鈴是實驗中主要的報警設備，一般的故障都是由於在使用中電路過電流或過電壓引起的線圈燒毀。先瞭解其工作原理，通過原理分析出問題。蜂鳴器、電鈴都是有兩根引線的設備，通電檢修比較容易，直接串進220V直流電源，通過跳合電源開關檢測它們的好壞。蜂鳴器的故障主要是過電流引起的繞組內部線圈燒毀和金屬片由於強烈振動出現的斷裂。對於電鈴，其工作原理與蜂鳴器的相似，結構比蜂鳴器更為簡單，不作詳述。
　　（2）處理措施：要更換繞組的，先測量、計算正常繞組線圈的電阻和匝數，拆下故障繞組後，再用繞線機重新繞好線圈。蜂鳴器中金屬片斷裂用不可修復的舊蜂鳴器替換或更換新的。安裝電鈴繞組時應注意兩個線圈極性，如果極性相反，造成鐵芯的不能被磁化，電鈴不能工作。
　　1.3 繼電器
　　待修理的繼電器包括中間繼電器、時間繼電器、衝擊繼電器、閃光繼電器四類。各繼電器的故障情況不一樣，因此其維修的方法也不同。對這四種繼電器的檢測除閃光繼電器外，其餘都用了替換接好線路的實驗屏上的相應器件來判斷好壞，而閃光繼電器採用了類似檢修斷路器的方法，另外，檢修閃光繼電器時還要注意電源的極性。
　　中間繼電器 (DZY-202 DZB-213　 DZB- 226)故障主要有：常開、常閉觸點熔損或觸點間接觸不良，繼電器的塑膠板損壞。對融損的觸點和已壞的塑膠板，採用更換可用觸點塑膠板的方法，替換用的觸點用不可修復的舊繼電器器件上取用。對接觸不良的觸點，可用鑷子工具進行校正。
　　時間繼電器(DS-32)存在的故障主要是計時到整定時間但不動作，因動觸點與靜觸點接觸不良，不能接通後面的保護，還有繼電器轉杆不能及時回復原來位置。其修理方法主要是調節那兩邊金屬接觸片，使其平衡。
　　衝擊繼電器(JC-2)存在的故障主要是其連接電阻燒壞無法讓電容放電,即無法複歸，通過更換電阻便可使其恢復正常工作。
　　閃光繼電器都是（DX-1）這一種型號，但是由於生產廠家的不同，其連接極性卻是相反的，而且其內部構件也存在差異，但其基本工作原理還是一樣的。閃光繼電器的故障主要是不能正常產生閃光信號。閃光繼電器不能產生閃光信號的原因中有些是很明顯的觸點的損壞，通過更換零件的方法達到修理的目的；還有一些是觸點的接觸不良問題。觸點接觸不良又分兩種情況，一種是常閉觸點壓合太緊，從而導致通電時不能正常分開或者是看似分開但仍存在電的聯繫；另一種是由於常開觸點距離太遠，引起常開觸點閉合的聯動機構不能使其閉合或者是雖然看似閉合但是接觸不良，通過調節觸點的位置最終達到了修復的目的。
1.4 操作開關
實驗室斷路器操作開關採用LW2型，其餘操作開關採用LW5型。由於實驗時操作開關頻繁動作導致部件老化損壞，轉換觸點閉合失靈，失去控制功能。檢修操作開關首先要對觸電圖表非常熟悉，還要對內部地斜構造有所瞭解。少數操作開關外殼損壞，只需從廢舊設備拆下完好外殼更換，其餘都屬於轉換觸點失靈故障，要對照觸點圖表逐個檢測不同狀態下各對觸點的閉合情況，然後分析動作機理，找出故障原因。故障情況可分為以下幾種：①觸點正常，轉軸卡住，不能進行狀態轉換，或者轉動不能返回；②觸點正常，卡口壞，不能轉換狀態；③在某個狀態該接通的觸點不接觸，而不該接觸的時候接通了；④轉換觸點燒壞不能接通；⑤頂部彈簧脫落，使狀態錯亂。
處理措施：第①種情況轉軸卡住，由於某個狀態錯亂使內部鍵卡住了轉軸不能轉動，必須拆開相應的塑膠層殼，調節好後再裝上。調節的時候要非常仔細，不同的狀態下觸點的接通情況不同，要考慮轉動的時候不影響其他層上觸點的正常工作狀態。還要注意的是每層的四個觸點都沒有固定，要防止在修理過程中碰掉。第②種情況卡口壞，需換釘子或者鋼條，找不到合適的零件時要用膠布粘牢卡條防止其脫落。第③種情況中該接通的觸點不接觸通常由卡片鬆動造成，需用鉗子夾緊，將其調整到合適位置。對於不該接通時接通的觸點要拆開檢查，調整卡片也可以解決問題。第④種情況轉換觸點燒壞，必須更換這一層的卡片。有些卡片被燒斷，沒有修復的價值，可以確定報廢。第⑤種情況，彈簧脫落的操作開關也沒有必要更換，因為彈簧不容易控制，沒有專用的工具，修理起來太消耗時間，因此採取不修理處理。
1.5　萬用表
　　（1）萬用表在使用過程中電流電壓都不能超過額定值，由於不同檔位下的工作原理差異很大，稍不注意選錯檔位就會造成打表甚至燒壞萬用表，因此萬用表故障是最普遍的。萬用表出現的故障比較集中，大體分為機械部分故障即表頭與指標的故障和電部分即電源和分壓電阻的故障兩種。首先要區分故障類型：先測量直流電壓電流，若指標正常偏轉則說明機械部分沒問題，然後撥到電阻檔短接兩支表筆，若指標偏轉指向0Ω則電部分正常，否則就是相應的部分出了故障。
　　（2）處理措施：指針不能正常偏轉的原因有：玻璃鬆動壓住指針和玻璃碎片卡住轉軸等，需拆開表面玻璃進行加固清理即可恢復正常工作。對於使用時被摔壞的萬用表我們也做了加固清理的處理。電部分的修理要參照原理電路圖，用電阻法逐個檢測電阻檔回路的情況。有些由於電源引出線斷線造成回路開路，補焊好就可以解決；有些由於過電流燒毀電阻和電路板，燒焦痕跡非常明顯，對於這些萬用表，只能從廢舊表計上找合適的元件更換，若燒毀得太厲害，就沒有必要修復。
　　1.6　接觸器
　　（1）接觸器的檢測。在做電工接線實驗時，由於斷路器合閘回路電流很大，不能用轉換開關直接操作合閘回路，需用接觸器KMC，通過其主觸頭滅弧，可以開斷大電流，由於實驗時頻繁動作，損壞概率很大。分析其工作原理，可將故障分為兩大類：線圈斷線和觸頭失靈。檢測也分為兩步進行：首先測線圈電阻，為無窮大即線圈斷路；然後根據原理圖檢測常閉觸頭是否閉合，按下黑色按鈕，銜鐵抬起，再檢測常開觸頭是否閉合，若沒有正常閉合即為觸頭故障。
　　（2）處理措施：接觸器線圈銅線較細，一個線圈被燒斷的地方有很多處，只能全部剪斷重新繞線。接觸器的主觸頭接在合閘回路中，工作電流較大，也有燒壞的危險。各個觸頭分別為獨立的結構，燒壞的觸頭可直接從廢舊設備上拆下完好單元更換。接觸器的輔助觸頭接在合閘回路中，故障一般為機械原因。輔助觸頭的結構比主觸頭簡單，但也是各自獨立相互配合，彈簧和彈片要調整到最佳為止才能正常閉合。
2 結論
　　此次維修是利用暑假完成的，工作時間較長，工作量較大，參加實踐的同學分工配合，很好的完成任務，收穫很大。
　　首先，我們分析設備故障的經驗是很珍貴的。上課和實驗時我們只學習了各種設備的功能，沒有實際接觸和應用各種設備。通過本次修理使我們對實驗設備有了深層次的瞭解，也使自身的知識層次加深和知識面的拓寬。另一方面，分析故障的過程也鍛煉了我們處理各種實驗問題的能力和勇於大膽思考、大膽創新的能力。通過修理使我們不斷思考、不斷找出問題並儘量用有限資源解決問題，使我們思考問題時能夠更加全面和細緻。
　　其次，通過對實驗設備的修理，使實驗室的設備費用支出大大節省，節省下來的資金可以用來添置更多儀器設備以使更多的同學有更多的實踐鍛煉的機會，實現了實驗室設備支出的經濟化和提供更多實踐機會的雙重利益。
參考文獻:
[ 1 ] 王輯祥. 電氣工程實踐訓練 [M]. 北京:中國電力出版社，2007.
[ 2 ] 王輯祥,賀秋麗.建立電工實習基地 提高學生綜合素質能力 [J].實驗科學與技術.2005. (３)：57～58
[ 3 ] 王輯祥, 梁志堅.電氣接線原理有運行 [M]. 北京:中國電力出版社，2005.

基金專案：新世紀廣西高等教育教學改革工程"十一五"立項專案，廣西教育廳精品與重點建設課程專案

作者簡介：李紅紀（1986-）男, 山東省萊蕪市人，廣西大學本科生

聯繫人：電氣工程學院，賀秋麗，13517880519

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