電氣維修方法論第八篇（電氣故障的原理）

就像人會(huì)生病一樣電氣設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生故障，電氣設(shè)備故障分為電氣故障、機(jī)械故障等。因?yàn)楸緯?shū)主要討論電氣部分，所以故障一般特指電氣故障。故障現(xiàn)象是查找故障源的起點(diǎn)，故障源能正向合理解釋故障現(xiàn)象。

一、故障現(xiàn)象的特征和規(guī)律

故障電氣設(shè)備表現(xiàn)出異常稱(chēng)為故障現(xiàn)象，是能反復(fù)重現(xiàn)的客觀存在，具有多種不同表現(xiàn)形式。故障現(xiàn)象來(lái)自于人直接感知、儀器間接檢測(cè)和他人提供信息。人通過(guò)自身視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)直接感知故障現(xiàn)象。專(zhuān)業(yè)儀器能夠準(zhǔn)確測(cè)量和保存設(shè)備重要技術(shù)參數(shù)，適用于檢測(cè)不可見(jiàn)、撲捉變化快或記錄周期長(zhǎng)的故障現(xiàn)象。通過(guò)他人間接了解故障發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、當(dāng)前狀態(tài)和采取措施、外部環(huán)境和維修歷史等相關(guān)信息。故障現(xiàn)象表現(xiàn)形式按空間分布、時(shí)間變化、功能狀態(tài)和外部環(huán)境等層面和角度分為整體故障和局部故障、明顯故障和隱蔽故障、穩(wěn)定故障和動(dòng)態(tài)故障、必然故障和偶然故障。

整體故障特征是設(shè)備整機(jī)異常，表現(xiàn)為設(shè)備無(wú)法啟動(dòng)、保護(hù)停機(jī)等狀態(tài)，雖能被人直接感知，但不能縮小排查故障部件的空間范圍，通常與設(shè)備中公共部件有關(guān)；局部故障特征是設(shè)備局部功能異常，表現(xiàn)為設(shè)備能啟動(dòng)，但部分功能異常，不但能被人直接感知，還能縮小故障部件排查范圍，通常與設(shè)備中相關(guān)功能部件有關(guān)。

明顯故障特征是故障現(xiàn)象表現(xiàn)明顯，容易被人直接感知，可作為查找故障源切入點(diǎn)；隱蔽故障特征是故障現(xiàn)象隱蔽，不易被人直接感知，需要借助于專(zhuān)用工具拆卸設(shè)備或?qū)I(yè)儀器檢測(cè)間接感知故障現(xiàn)象。

穩(wěn)定故障特征是故障現(xiàn)象持續(xù)穩(wěn)定，表現(xiàn)為故障現(xiàn)象持續(xù)穩(wěn)定或周期性重現(xiàn)，容易捕捉，可作為查找故障源切入點(diǎn)；動(dòng)態(tài)故障特征是故障現(xiàn)象動(dòng)態(tài)變化，表現(xiàn)為故障現(xiàn)象稍縱即逝或變化緩慢，不易捕捉，需要借助專(zhuān)業(yè)儀器或咨詢(xún)他人找到故障現(xiàn)象。

必然故障特征是設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中必然出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，表現(xiàn)為設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)行、操作或關(guān)機(jī)等狀態(tài)下出現(xiàn)故障，不但能被人直接感知，還能縮小排查故障狀態(tài)的范圍；偶然故障特征是設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、外部電磁能干擾或環(huán)境溫度高等因素導(dǎo)致偶然出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，表現(xiàn)為設(shè)備不能持續(xù)穩(wěn)定工作，需要長(zhǎng)時(shí)間才能觀察到故障現(xiàn)象，可作為查找故障源切入點(diǎn)。

故障電氣設(shè)備表現(xiàn)出多種故障現(xiàn)象。在電氣維修選擇合理切入點(diǎn)、縮小故障源查找范圍和判斷對(duì)象好壞時(shí)，局部故障、明顯故障、穩(wěn)定故障和必然故障的邏輯判斷價(jià)值大于整體故障、隱蔽故障、動(dòng)態(tài)故障和偶然故障。電氣維修時(shí)先對(duì)已發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象按分析判斷價(jià)值高低排序，再用理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行篩選，把相互間呈因果關(guān)系的故障現(xiàn)象分為主要和次要異常，呈并列關(guān)系的主要異常統(tǒng)稱(chēng)為關(guān)鍵異常，通常把主要異常和關(guān)鍵異常作為查找故障源的切入點(diǎn)。

二、故障源的特征和規(guī)律

電氣設(shè)備產(chǎn)生故障現(xiàn)象的原因稱(chēng)為故障源，通常有使用操作不當(dāng)、突發(fā)極端事件、自然磨損老化、設(shè)計(jì)制造安裝缺陷等。使用操作不當(dāng)、突發(fā)極端事件屬于隨機(jī)性故障，沒(méi)有類(lèi)似案例可借鑒。自然磨損老化、設(shè)計(jì)制造安裝缺陷屬于必然性故障，通常有類(lèi)似案例可借鑒。

使用操作不當(dāng)產(chǎn)生設(shè)備故障概率最大，包括使用人員不遵守規(guī)范造成操作錯(cuò)誤或操控能力弱造成設(shè)備綜合故障；工作態(tài)度消極未及時(shí)關(guān)注設(shè)備狀態(tài)或忽視日常維護(hù)造成設(shè)備綜合故障；缺少質(zhì)量安全意識(shí)使用不合格或過(guò)期配件造成設(shè)備綜合故障；因超設(shè)計(jì)極限使用造成提前磨損、結(jié)構(gòu)失效、線路氧化或絕緣老化等設(shè)備綜合故障。此類(lèi)故障源容易驗(yàn)證。

突發(fā)極端事件產(chǎn)生設(shè)備故障概率次之，包括因突發(fā)沖擊或破壞產(chǎn)生故障，如外部機(jī)械碰撞產(chǎn)生的震動(dòng)、變形和斷裂產(chǎn)生的機(jī)械故障，使用過(guò)程中因內(nèi)部機(jī)械卡死燒毀電機(jī)產(chǎn)生的電氣故障；被水侵泡、空氣腐蝕和外界強(qiáng)電磁干擾等對(duì)設(shè)備產(chǎn)生綜合故障；因市電電網(wǎng)波動(dòng)產(chǎn)生過(guò)電壓、過(guò)電流沖擊對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電氣故障；因遭遇極端溫度、高濕度和高粉塵造成對(duì)敏感元件、絕緣層、內(nèi)部電路的電氣或絕緣性能下降產(chǎn)生電氣故障。此類(lèi)故障源不易驗(yàn)證。

自然老化磨損產(chǎn)生故障概率再次之，因?yàn)楣收蠈?duì)象中不同部件生命周期不同，所以部分壽命短部件失效造成設(shè)備整體故障。包括因超期使用造成部分易耗部件性能下降，如電解類(lèi)電容高溫鼓包漏液干枯容量降低、材料老化絕緣性能降低、半導(dǎo)體類(lèi)元件耐溫和耐壓性能降低造成設(shè)備電氣故障；因大功率元件長(zhǎng)期發(fā)熱使線路氧化后接觸不良造成設(shè)備電氣故障；因機(jī)械部件超期磨損后精度降低造成設(shè)備機(jī)械故障。如果故障設(shè)備中多數(shù)核心部件同時(shí)老化磨損嚴(yán)重，那就喪失維修價(jià)值。

長(zhǎng)期正常工作電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)制造安裝缺陷產(chǎn)生故障概率最小，但是在同廠家同批次產(chǎn)品中會(huì)反復(fù)重現(xiàn)。包括因技術(shù)方案不成熟、材料選型過(guò)于保守后穩(wěn)定性和抗過(guò)載能力差造成設(shè)備綜合故障；因硬件和軟件不匹配、程序缺陷或功能缺失造成設(shè)備電氣故障；因制造工藝水平低或材料質(zhì)量差等造成設(shè)備綜合故障；因沒(méi)有按設(shè)計(jì)要求安裝調(diào)試，提供滿足設(shè)備工作條件（如環(huán)境溫度和市電電壓波動(dòng)范圍等）造成設(shè)備綜合故障。

故障電氣設(shè)備可能同時(shí)存在一處或多處獨(dú)立故障源，新設(shè)備或經(jīng)常使用設(shè)備存在單一故障源的概率較高。如果有多處故障源，把影響電氣設(shè)備核心功能的故障源稱(chēng)為主要故障源，其它故障源稱(chēng)為次要故障源。根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)絕大部分電氣故障只有一個(gè)主要故障源，同時(shí)存在多處獨(dú)立故障源的概率較小，這是維修時(shí)查找故障源的重要判斷依據(jù)。

找到故障設(shè)備故障源后，需要結(jié)合故障時(shí)間和環(huán)境因素，用故障源合乎邏輯的解釋故障現(xiàn)象并演繹出故障過(guò)程，既能提高維修質(zhì)量避免類(lèi)似故障復(fù)發(fā)，也為今后查找類(lèi)似故障源提供參考依據(jù)。

三、故障現(xiàn)象和故障源的關(guān)系

故障源和故障現(xiàn)象是先因后果的正向收斂關(guān)系，設(shè)備發(fā)生故障后必然會(huì)產(chǎn)生故障現(xiàn)象，所有故障現(xiàn)象必然存在故障源。通過(guò)歸納找出故障特征和規(guī)律能提高以后查找類(lèi)似故障源的效率。根據(jù)故障現(xiàn)象排查故障源，是追因溯源的逆向發(fā)散過(guò)程，也是電氣維修的核心工作。

因?yàn)楣收犀F(xiàn)象和故障源之間存在多對(duì)多發(fā)散關(guān)系，相同故障現(xiàn)象可能存在多種故障源，同一故障源總會(huì)表現(xiàn)出多重故障現(xiàn)象，通常故障現(xiàn)象數(shù)量多于故障源，故障現(xiàn)象和故障源間邏輯鏈復(fù)雜程度決定了由故障現(xiàn)象排查故障源的難度，當(dāng)難度較大時(shí)，需要根據(jù)故障對(duì)象綜合特征和規(guī)律、技術(shù)資料和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)觀察檢測(cè)、邏輯推理和試驗(yàn)驗(yàn)證提高排查過(guò)程的收斂性，準(zhǔn)確的找出故障源。篩選出與故障源呈單對(duì)單邏輯關(guān)系故障現(xiàn)象，作為切入點(diǎn)能提高排查故障源的效率。
（作者：羅清；地址：四川省攀枝花市東區(qū)；電話：13548205451；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）