電氣維修方法論第八篇（電氣故障的原理）

就像人會生病一樣電氣設備也會產(chǎn)生故障，電氣設備故障分為電氣故障、機械故障等。因為本書主要討論電氣部分，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，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

故障電氣設備表現(xiàn)出異常稱為故障現(xiàn)象，是能反復重現(xiàn)的客觀存在，具有多種不同表現(xiàn)形式。故障現(xiàn)象來自于人直接感知、儀器間接檢測和他人提供信息。人通過自身視覺、嗅覺、味覺和觸覺直接感知故障現(xiàn)象。專業(yè)儀器能夠準確測量和保存設備重要技術參數(shù)，適用于檢測不可見、撲捉變化快或記錄周期長的故障現(xiàn)象。通過他人間接了解故障發(fā)生時間、地點、當前狀態(tài)和采取措施、外部環(huán)境和維修歷史等相關信息。故障現(xiàn)象表現(xiàn)形式按空間分布、時間變化、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)定故障和動態(tài)故障、必然故障和偶然故障。

整體故障特征是設備整機異常，表現(xiàn)為設備無法啟動、保護停機等狀態(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，通常與設備中公共部件有關；局部故障特征是設備局部功能異常，表現(xiàn)為設備能啟動，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，通常與設備中相關功能部件有關。

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；隱蔽故障特征是故障現(xiàn)象隱蔽，不易被人直接感知，需要借助于專用工具拆卸設備或?qū)I(yè)儀器檢測間接感知故障現(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；動態(tài)故障特征是故障現(xiàn)象動態(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，需要借助專業(yè)儀器或咨詢他人找到故障現(xiàn)象。

必然故障特征是設備運行過程中必然出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，表現(xiàn)為設備啟動、運行、操作或關機等狀態(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；偶然故障特征是設備運行時間長、外部電磁能干擾或環(huán)境溫度高等因素導致偶然出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，表現(xiàn)為設備不能持續(xù)穩(wěn)定工作，需要長時間才能觀察到故障現(xiàn)象，可作為查找故障源切入點。

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

二、故障源的特征和規(guī)律

電氣設備產(chǎn)生故障現(xiàn)象的原因稱為故障源，通常有使用操作不當、突發(fā)極端事件、自然磨損老化、設計制造安裝缺陷等。使用操作不當、突發(fā)極端事件屬于隨機性故障，沒有類似案例可借鑒。自然磨損老化、設計制造安裝缺陷屬于必然性故障，通常有類似案例可借鑒。

使用操作不當產(chǎn)生設備故障概率最大，包括使用人員不遵守規(guī)范造成操作錯誤或操控能力弱造成設備綜合故障；工作態(tài)度消極未及時關注設備狀態(tài)或忽視日常維護造成設備綜合故障；缺少質(zhì)量安全意識使用不合格或過期配件造成設備綜合故障；因超設計極限使用造成提前磨損、結構失效、線路氧化或絕緣老化等設備綜合故障。此類故障源容易驗證。

突發(fā)極端事件產(chǎn)生設備故障概率次之，包括因突發(fā)沖擊或破壞產(chǎn)生故障，如外部機械碰撞產(chǎn)生的震動、變形和斷裂產(chǎn)生的機械故障，使用過程中因內(nèi)部機械卡死燒毀電機產(chǎn)生的電氣故障；被水侵泡、空氣腐蝕和外界強電磁干擾等對設備產(chǎn)生綜合故障；因市電電網(wǎng)波動產(chǎn)生過電壓、過電流沖擊對設備產(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。此類故障源不易驗證。

自然老化磨損產(chǎn)生故障概率再次之，因為故障對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、半導體類元件耐溫和耐壓性能降低造成設備電氣故障；因大功率元件長期發(fā)熱使線路氧化后接觸不良造成設備電氣故障；因機械部件超期磨損后精度降低造成設備機械故障。如果故障設備中多數(shù)核心部件同時老化磨損嚴重，那就喪失維修價值。

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

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

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

三、故障現(xiàn)象和故障源的關系

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

因為故障現(xiàn)象和故障源之間存在多對多發(fā)散關系，相同故障現(xiàn)象可能存在多種故障源，同一故障源總會表現(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雜程度決定了由故障現(xiàn)象排查故障源的難度，當難度較大時，需要根據(jù)故障對象綜合特征和規(guī)律、技術資料和實踐經(jīng)驗，通過觀察檢測、邏輯推理和試驗驗證提高排查過程的收斂性，準確的找出故障源。篩選出與故障源呈單對單邏輯關系故障現(xiàn)象，作為切入點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）