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1、机电设备诊断与维修技术第1页，本讲稿共45页第一节 电气设备监测与诊断技术一、电气设备的绝缘预防性试验 电气设备的绝缘预防性试验是指按规定的实验条件、试验项目和试验周期进行试验，其目的是通过试验手段，掌握设备的绝缘强度情况，及早发现电气设备内部隐蔽的缺陷，以便采取措施加以处理，以保证设备的正常运行，避免造成停电或设备损坏事故。电气设备的绝缘预防性试验包括以下内容：（一）绝缘电阻和吸收比测量试验步骤如下：（1）放电（2）清洁试品表面（3）校验兆欧表（4）正确接线（5）测量第2页，本讲稿共45页（二）介质损耗的测量（三）直流耐压和泄露电流的测量 直流耐压试验是耐压试验的一种，其试验电压往往高于设备
2、正常工作电 压的几倍，既能考验绝缘的耐压能力，又往往能揭露危险性较大的集中性陷。进行直流耐压试验时，所以试验电压值通常应参考该绝缘的交流耐压试验电压值，根据运行经验确定。泄漏电流试验同绝缘电阻试验的原理是相同的。当直流电压加于被试设备时，即在不均匀介质中出现可变电流，此电流随时间增长而逐渐减小，在加压一定时间后趋于稳定，这个电流即为泄漏电流，其大小与绝缘电阻成反比，而兆欧表就是根据这个原理将泄漏电流换算为绝缘电阻画在刻度盘上。第3页，本讲稿共45页泄漏电流试验同绝缘电阻测量相比具有以下特点：试验电压比兆欧表的额定电压高得多，容易使绝缘本身的弱点暴露出来；用微安表监视泄漏电流的大小，方法灵活、灵
3、敏，测量重复性也较好。测量泄漏电流的接线多采用半波整流电路，其接线如图所示：第4页，本讲稿共45页（四）交流工频耐压试验常见的试验接线如图所示：交流高压电源使由交流电源调压器及高压试验变压器组成的。试验时应根据被试设备的电容量和试验时的最高电压来选择试验变压器。第5页，本讲稿共45页具体步骤操作如下：（1）电压 试验变压器的高压侧额定电压 Ue 应大于试品的试验电压 Us、即 Ue Us;而低压侧额定电压应能与现场的电源电压及调压器相 匹配。（2）电流 试验变压器的额定输出电流 Ie 应大于试品所需的电流 Is，即 Ie Is。（3）容量 试验变压器输出的试验电流及额定电压，即可确定变压器的
4、容量。在试验中要注意以下几点：1）试验前应将试品的绝缘表面擦拭干净。2）要合理布置试验器具。第6页，本讲稿共45页3）试验时，调压器应置零位。4）试验过程中，若发现电压表摆动，毫安表指示急剧增加、绝缘烧焦或有冒烟等异常现象，应立即降下电压，断开电源，挂接地线，查明原因。5）试验前后，应用兆欧表测量试品的绝缘电阻和吸收比，检查试品的绝缘情况。交流耐压试验结果的判断方法如下：1）一般在交流耐压持续时间内，试品不发生击穿为合格，反之为不合格。2）交流耐压试验结果必须汇同其它试验项目所得的结果进行综合分析判断。二、电气设备的绝缘和特性试验（一）电力变压器试验第7页，本讲稿共45页1.测量绝缘电阻和吸收
5、比（1）测量绕组的绝缘电阻和吸收比 测量绕组的绝缘电阻时，应连同套管一起，依次测量各绕组对地和 其他绕组间的绝缘电阻值，采用空闲绕组接地的方式，以避免各绕组剩余电荷造成的测量误差。测得的绝缘电阻值不应低于制造厂所测得的70%。（2）测量铁心的绝缘电阻 测量前现将铁心接地片拆开，然后分别测量铁心对夹件、方铁、穿心螺杆和垫脚的绝缘。测量结果不应低于制造厂所测得的50%。2.测量泄漏电流第8页，本讲稿共45页3.工频交流耐压试验 交流耐压试验使考核绝缘强度最有效的方法，它能有效地发现变压器绕 组主绝缘受潮、开裂或绕组松动以及绕组绝缘上附着污物等情况。4.测量绕组的直流电阻 通常采用较精密的双臂电桥进
6、行变压器绕组的主流电阻的测量，其目的 是通过三相电阻的平衡性来检查：分接开关的接触是否良好；绕组或引出线有无折断；绕组层间或匝间有无短路现象。测量泄漏电流的作用与测量绝缘电阻的相似，但因施加电压较高，故灵敏度较高。第9页，本讲稿共45页6.空载试验 变压器空载试验的目的使测量空载损耗和空载电流，空载损耗主要是铁心损耗，空载电流主要是铁心的励磁电流。7.短路试验 变压器短路试验的目的是测量变压器短路损耗和阻抗电压。接线如图所示：5.电压比试验 电压比试验是在变压器一侧施加电压，用仪表测量另一侧电压，然后根据测量结果计算电压比。通常采用双电压表法。第10页，本讲稿共45页（二）交流电动机试验交流电
7、动机分为同步及异步电动机两类。1.测量绝缘电阻和吸收比 测量电动机绝缘电阻时，应先拆开接线盒内连接片，使三相绕组6个端头分开分别测量各相绕组对机壳和各相绕组之间的绝缘电阻。2.泄漏电流及直流耐压试验 试验电压的标准为：大修会局部更换绕组时，3倍额定电压；全部更换绕组时，2.5倍额定电压。3.工频交流耐压试验8.变压器油试验（1）电气性能试验（2）油中溶解气体的气相色谱分析第11页，本讲稿共45页 试验电压标准为：大修或局部更换绕组时，1.5倍额定电压，但不低于1000V；全部更换绕组时，2倍额定电压再加上1000V，但不低于1500V。4.测量绕组直流电阻直流电阻测量工具为精密的双臂电桥。测量
8、结果经满足：电动机三相的相电阻与其三相平均值之比相差不超过5%。5.电动机空转检查和空载电流的测定 在检查电动机空载状态的同时，应用电流表或钳形电流表测量电动机的三相空载电流。(三)开关电器试验第12页，本讲稿共45页2.低压开关试验 接触器和磁力启动器还要进行交流耐压试验，试验的部位使：主回路对 地；主回路极与极之间；主回路进线与出线之间；控制与辅助回路对地之间。三、电气设备的温度监测和老化试验（一）温度监测（1）测量绝缘电阻（2）测量泄漏电阻（3）测量tan值（4）工频交流耐压试验（5）测量导电回路的直流电阻（6）动作特性试验1.高压开关试验第13页，本讲稿共45页2.电动机的温度监测 测
9、量电动机的温度，可以根据温升情况发现下列故障，如轴承过热、负 荷不平衡、线圈断路或短路、过负荷、绝缘状态劣化、接头焊接不牢、冷却 管堵塞或不畅等。（二）老化试验 所谓老化是指电气设备在运行过程中，其绝缘材料或绝缘结构因承受热、电和机械应力等因子的作用使性能逐渐变化，最后导致损坏。温度检测的内容：1.变压器的温度监测（1）测量变压器周围的气温（2）测量上层油温（3）测量铁心的温度第14页，本讲稿共45页1.热老化试验 热老化是以热为主要老化因子而使绝缘材料或绝缘结构的性能发生不可逆变化。有机绝缘材料在热的作用下发生着各种化学变化，包括氧化、热裂解、热氧化裂解以及缩聚等这些化学反应的速率决定了材料
10、的热老化寿命。（2）热老化试验方法 热老化试验常把温度作为变量，用提高温度来缩短试验时间达到加速老化的目的。而其它因子（如机械应力、潮湿、电场以及周围媒质的作用）则维持在工作条件下的最高水平，在热暴露温度改变时也应维持不变。（1）热老化试验原理及实验设备第15页，本讲稿共45页2.电老化试验 电老化是以电应力为主要老化因子而使绝缘材料或绝缘结构的性能发生不可逆的变化。这些老化效应形式有：局部放电效应、电痕效应、树枝效应和电解效应等，它们有时单独作用，有时是联合作用。下面以局部放电效应为例介绍由局部放电产生的电老化及其试验方法：（1）电老化机理与影响电老化寿命的因素 局部放电对绝缘材料有很大危害
11、，它引起绝缘材料性能下降，直至绝缘完全被损坏。不同绝缘材料的电老化寿命也不同，其在放电作用下的老化速率除材料本身的结构以外还受到频率、电场强度、温度、相对湿度和机械应力等因素的影响。第16页，本讲稿共45页恒定场强下寿命与场强的关系式，即电老化寿命定律：（2）电老化试验的方法 主要方法是：击穿法，即在材料上加一定电压，直到材料击穿，记下所经历的时间，即失效时间；然后根据不同电压（或场强）下获得材料失效时间绘制寿命曲线，即场强-寿命关系线。tE=K/EntE场强 E 下的寿命；E场强；K、n 常数。式中第17页，本讲稿共45页第二节 常用电气设备故障处理与维修技术一、电力变压器常见故障与维修技术
12、（一）电力变压器运行中的故障与处理方法1.异常响声 变压器没有转到部件，是静止设备，但它在加上电源后，由于呈周期性变化的磁通在铁心中通过，由交变磁场引起的电磁力会使铁心振动而发出连续均匀的“嗡嗡”声，俗称交流声，这是正常的。有较大而均匀的“嗡嗡”声，或随负载的急剧变化，呈现“割割割”的间歇响声时，可能是外加电压过高，检查证实后，应设法降低电压。有“嘶嘶”声时，说明变压器表面有闪络，检查套管是否太脏或有裂纹。若套管无闪络，则可能时变压器内部有问题。第18页，本讲稿共45页2.温度异常 若发现变压器上层油温升高超过85 时，应首先检查校对温度计指示是否正确，检查变压器冷却系统的运行情况是否正常。若
13、无问题，则可能负载过大，应降低负载，或者可能是三相负载不平衡，可调整三相负载的分配。若以上几项均正常，而温度继续上升，则要考虑是否起因于变压部故障。3.油味异常若发现变压器枕油的油面较当时油温应有的油面低时，应加油。若听到运行中变压器发出很大且不均匀的响声，夹有爆裂和“咕噜咕噜”声，表明有击穿现象，应立即停电修理。若油面因温度升高而逐渐升高，当油面高出规定油面时，应放油至适 当高度，以免溢出。第19页，本讲稿共45页 另外，因渗漏油、放油未补充或气温急剧下降等原因造成油位指示器看不到油位，都应将变压器退出运行，以便检查及补油。4.储油柜喷油或防爆管喷油 当出现储油柜喷油或防爆管薄膜破碎喷油，表
14、明变压器内部已有严重损 伤，喷油使油面下降到一定程度时，瓦斯保护动作使变压器两侧断路器 跳闸。若瓦斯保护未动，油面低于箱盖时，由于引线对油箱绝缘的降低，发出“吱吱”的放电声。此时应切断变压器的电源，防止事故扩大。5.油色变化过甚 目前，我国生产的变压器油有10号、25号、45号三个牌号，新油呈亮 黄色或天蓝色。6.套管有严重的破损和放电现象第20页，本讲稿共45页 套管瓷裙严重破损和裂纹，或表面有放电及电弧的闪络时，会引起套管的击穿。由于此时发热很剧烈，套管表面膨胀不均而使套管爆炸，此时变压器应停止运行，更换套管。7.变压器着火（二）电力变压器维修技术1.吊心检查检修步骤如下：1）用干净的变压
15、器油冲洗铁心、绕组和其它表面上的油泥和积垢。2）检查器身及箱盖的全部螺栓、螺母，对松动的加以紧固。3）检查变压器绕组是否有松动、变形或移位现象，绕组层间衬垫是否完整、牢固，木夹件是否完好。第21页，本讲稿共45页4）检查铁心是否整齐、紧密，硅钢片涂膜是否完好，颜色有无异常；检查铁心是否牢固而有效，铁心与绕组间的油道是否畅通。5）检查线圈的引出线应无打结和弯曲现象，应包扎严密、牢固、焊接良好。2.其它部件的检修（1）套管的检修（2）油箱及散热管检修（3）储油柜和防爆管的检修（4）吸湿器的检修3.变压器油的处理（1）变压器油的净化 变压器油的净化主要是通过过虑，除掉油的水分和杂质。第22页，本讲稿
16、共45页（2）变压器油的再生 对于变压器油经长期氧化而造成的酸值升高、色泽变暗，不能用过滤的方法消除，而需要用其它方法除掉氧化产生的酸性物质。二、电动机常见故障与维修技术（一）电动机运行时的常见故障及处理方法主要故障如下：1.通电后电动机不能转动，但无异响，也物异味和冒烟原因：有两相以上电源未通；有两相以上熔丝熔断；过电流继电器调的过小；控制回路接线错误。第23页，本讲稿共45页处理方法：仔细检查电源回路开关，接线盒是否有松脱、断点，若有，予以修复；检查熔丝情况，若熔断，可更换新熔丝；调整过电流继电器的整定值，使其与电动机配合；仔细检查控制回路的接线情况，若错误，则依据原理接线图正确接线。2.
17、通电后电动机不转，然后熔丝熔断原因：缺一相电源；定子绕组发生相间短路或接地故障；熔丝截面过小；电源线发生短路或接地故障。第24页，本讲稿共45页措施：检查刀开关是否有一相未合好或电源回路有一相断丝；检查定子绕组电阻值及绝缘情况，查出短路点，予以修复；更换截面较大的熔丝；检查电源线，消除故障点。3.通电后电动机不转，但发出低沉的“嗡嗡”声原因：电源电压过低；电源一相失电或定子、转子绕组有断线故障；绕组引出线始末端接错或绕组内部接反；电动机负载过大或转子卡住。第25页，本讲稿共45页措施：检查电源接线，是否将规定的联结并予以纠正；检查电源和定子、转子绕组，查明断点，予以修复；检查绕组极性，判断绕组
18、首末端是否正确；减少负载，消除机械故障。4.电动机起动困难，带负载运行时转速低于额定值电源电压过低；负载过大。原因：笼型转子断裂或开焊；转子绕组发生一相断线；电刷与集电环接触不良；第26页，本讲稿共45页检查笼型转子断点，采用正确的方法进行修复或予以更换；用万用表检查绕组断线处，并予以排除；调整电刷压力及改善电刷与集电环接触面；选择较大容量的电动机或减轻负载。5.电动机空载或负载时，电流表指针来回摆动原因：绕线式转子发生一相断路或电刷、集电环短路装置接触不良；笼型转子断线或开焊。措施：用万用表检查电动机输入端的电源电压，是否将 联结误为 联结；第27页，本讲稿共45页7.电动机运行时响声不正常
19、，有异响6.运行中电动机，回路电流正常，但温升超过规定值原因：电动机的通风散热冷却系统发生故障。轴承磨损或油内有沙粒等异物；转子轴承严重缺油；风道堵塞或风扇碰壳；定子绕组错接或发生短路。定子与转子相擦；原因：措施：锉去定转子硅钢片突出部分，或更换轴承、端盖等；清洗轴承或予以更换；加新油；清理风道，校正风扇，拧紧螺钉；消除定子绕组故障。第28页，本讲稿共45页8.运行中电动机振动较大措施：检修轴承，必要时更换；调整气隙，使之均匀；校正重叠铁心；检修风扇，校正平衡，纠正其几何形状；加固基础，紧固地脚螺钉；检查绕组，寻找故障点，并予以修复。机壳或基础强度不够，电动机地脚螺钉松动；原因：由于磨损造成轴
20、承间隙过大；气隙不均匀；铁心变形或松动；风扇不平衡；定子或转子绕组短路。第29页，本讲稿共45页9.运行中电动机过热甚至冒烟，有焦臭味原因：电源电压过高，使铁心发热大大增加；电源电压过低，电动机又带额定负载运行，电流过大使绕组发热；电动机过载或频繁起动；周围环境温度高，电动机表面污垢多，或通风道堵塞；定子绕组发生相间、匝间短路或内部连接错误。（二）电动机维修技术1.电动机的拆装（1）拆卸前的准备（2）拆卸（3）装配第30页，本讲稿共45页2.转轴的修理转轴常见的故障有：轴弯曲、轴颈磨损、轴裂纹或断裂等。3.轴承的修理 中小型电动机的轴承大量使用的是滚动轴承。其装配方便，维护简单，不易造成定子和
21、转子相擦。4.定子绕组的局部修理工艺 其局部故障表现为：绕组绝缘电阻下降、绕组接地、绕组断路和绕组相间或绕组匝间短路等故障，只要故障不太严重，一般情况下，可通过局部修理将其修复。（1）绕组绝缘电阻下降的检修（2）绕组接地故障的检修（3）绕组短路故障的检修第31页，本讲稿共45页 无论发生哪些短路故障，只要短路绕组的导线还未严重烧坏，就可以局部修补。常用的短路故障检查方法如下：1）外观检查法2）电流平衡法1）绕组相间短路的修补。2）绕组匝间短路修补。方法如下：（4）笼型转子断条的修理常用的检验方法：1）外观检查法2）铁粉显示法第32页，本讲稿共45页三、开关电器常见故障与维修技术按作用及结构，开
22、关电器分为以下两类：高压开关，包括高压断路器、隔离开关、熔断器和负荷开关等；低压开关，包括自动空气开关、接触器、磁力启动器、熔断器、刀开关、组合开关和负荷开关等。转子断条常用的修复方法：1）补焊法2）冷接法3）换条法下面介绍几种开关电器的常见故障及维修技术。（一）高压断路器第33页，本讲稿共45页2.油断路器的维修1）用合格的变压器油清洗灭弧片及绝缘筒，检查有无烧伤、断裂、受潮等情况。2）检查动、静触点表面是否光滑，有无变形、烧伤等情况，轻者可用锉刀或砂纸打光，则重者予以更换。3）检查支持绝缘子有无破损，如有轻微掉块可用环氧树脂修补，严重时应更换。1.油断路器的常见故障和处理（1）断路器拒绝合
23、闸（2）断路器拒绝跳闸（3）断路器误跳闸（4）断路器着火第34页，本讲稿共45页（二）隔离开关2.隔离开关的维修（三）熔断器 熔断器是开关电器中的一种纯保护电器，当电路中发生短路或严重过载时，直接利用熔断器中的熔体产生的热量引起本身熔断，从而使故障电气设备免受损坏，以维持电力系统其余部分的正常工作。1.隔离开关的常见故障和处理（1）触点过热（5）隔离开关误动作（2）绝缘子表面闪络和松动（3）隔离开关拉不开（4）隔离开关合不上第35页，本讲稿共45页（四）负荷开关1.高压负荷开关的维修 高压负荷开关与隔离开关很相似，所不同的是它多了一套简单的灭弧装置，故它可以开断负荷电流，但不能切断短路电源，不
24、能用作过载短路保护元件。高压负荷开关的操作比较频繁，其主闸刀和灭弧闸刀的动作顺序是：合闸时，灭弧闸刀先闭合，主闸刀后闭合；分闸时，主闸刀先断开，灭弧闸刀后断开。多次操作后，应检查紧固件是否松动，当操作次数达到规定值时，必须检修。2.低压负荷开关的维修检修内容如下：1）清除污垢，检查外部及紧固情况，检查操作机构是否灵活，必要时加以调整。第36页，本讲稿共45页4）检查接地是否良好。2）清除触点烧损痕迹，检查与调整动、静触点的接触紧密程度，并检查三相是否同时接触。3）更换有裂纹的、损坏的绝缘子。（五）低压断路器（自动空气开关）自动空气开关以空气作灭弧介质，主要由灭弧装置、导电系统、操作 机构和脱扣
25、装置等组成。自动空气开关在安装及运行前应作一般常规检查。自动空气开关运行一段时间后，要定期维护检修，内容包括：（1）触点的检修（2）造作机构的检修 （六）接触器接触器的常见故障及处理：第37页，本讲稿共45页1）触点过热甚至熔焊。处理方法：调整触点压力，用小刀或细锉处理触点因电弧而形成的蚀坑或熔粒，调换开断容量更大的接触器。2）衔铁振动和吸合噪声大。处理方法：调正衔铁位置；清洁衔铁表面，用汽油或四氯化碳清洗；更换反作用弹簧；消除衔铁受阻因素；更换短路环。3）线圈过热或烧毁 处理方法：寻找引起线圈电流过大的因素，更换符合要求的线圈，使衔铁运动顺畅。4）触点磨损 处理方法：调换合适容量的接触器，调
26、整三相触点使其同步，排除短路故障等。第38页，本讲稿共45页第三节 数控设备电气故障诊断与维修技术数控设备特点是以大规模集成电路为主构成电控系统。一、日常维护二、现场维修的一般检查方法 在日常工作中，应注意让元件能在正常电压、正常电流及正常温度下工作，以减少故障率。1.常规检查1）检查电源电压是否正常，断路器、热继电器、自动空气开关是否有跳闸现象，各熔断器是否有熔断现象。4）检查电线、电缆是否断裂，连接线是否有断线，插接件是否有脱落。2）观察故障板，是否有元器件破损、断裂、过热及变色现象。3）摇晃集成电路片子，检查电子元件是否有接点松动、焊接不现象。第39页，本讲稿共45页6）检查冷却风扇是否
27、旋转正常。5）注意观察机床在故障出现时，是否有噪声、振动、焦糊味、异常发热等现象。2.静态检查3.动态检查（1）断电检查3）晶体管1）电阻2）电容4）集成电路3）逻辑电路1）电容2）晶体管（2）通电检查第40页，本讲稿共45页三、现场常见故障的诊断与排除1.机床本体的电气故障1）各运动轴正向或反向的硬件超程。2）数控机床、加工中心等机床，在换刀时找不到刀，其车床的回转刀台或加工中心的刀库总是旋转不停，找不到刀。3）数控车床的主轴不执行分度动作。4）加工中心类机床其刀库的开门、关门，活动工作台的夹紧、松开、装入、卸出，活动工作台的选择等故障多与有关按钮、行程开关、接近开关、电磁阀、液压缸等的好坏
28、及动作是否良好有关。（1）电阻的替代（2）电容器的替代（3）晶体管的替代（4）集成电路的替代寻找替代器件时应考虑以下几点：第41页，本讲稿共45页5）加工中心类机床其主轴上刀具的有无，刀具的夹紧、松开等故障，大多和有关接近开关的好坏，接近开关与感应挡铁间的间隙大小及主轴套筒内刀具夹紧、松开用连杆动作距离大小的调整有关。6）加工中心类机床其自动刀具长度测量台的伸出、收回，测量完成与否等故障也和接近开关的好坏、液压缸是否良好等因素有关。7）铁屑传送带电动机、主液压泵电动机、各进给轴电动机、主轴电动机等不工作，应首先检查有关断路器、热保护继电器是否动作。8）润滑装置的故障，应首先检查浮子开关、压力继
29、电器、定时器等元件是否工作正常。9）车床类机床其卡盘的夹紧、松开，夹紧力大小的调整，应首先检查工作压力是否合适，有关电磁阀、液压缸等是否工作正常。第42页，本讲稿共45页10）立式或斜导轨式车床断电时，发生床鞍下滑现象应检查制动电磁阀的工作间隙。2.伺服放大及检测部分常见的故障有：（1）伺服超差故障（2）机床停止时，有关进给轴振动（3）机床运行时声音不好，有摆动现象（4）飞车现象（即通常所说的失控）（5）所有的轴均不运动（6）电动机过热的原因3.计算机部分（1）电池报警故障（2）键盘故障（3）熔丝故障（4）计算机的“没准备好”故障第43页，本讲稿共45页4.交流主轴控制部分（1）有报警指示灯故障 故障种类：1）电动机过热，报警灯指示为 0001。2）速度误差过大，报警指示为 0010。3）断路器跳开，报警指示为 0100。4）缺相，报警指示为 0100。5）外部紧停，报警指示为 0110。6）IOC（整流、逆变控制器）断开。发生在逆变器部分时，报警指示为 1000。发生在整流器部分时，报警指示为 1100。7）控制装置过热，报警指示为 1001。第44页，本讲稿共45页（2）无警报指示灯故障。1）电动机不工作。2）电动机只能慢慢旋转，而无故障显示。3）电动机只按一定的旋转运转，而不随指令变化而变化。4）无转速到达信号。5）振动及噪声大。本章完本章完第45页，本讲稿共45页