电工实验中常见故障的分析与维修

1、引言
电工与电子技术是我校理工类非电专业的一门重要课程，而实验课是电工电子技术课程的一个重要教学环节，是理论联系实际的重要手段。其中电工技术实验教学配置了专门的电工实验台，但由于上课学生较多，设备使用较为频繁，不可避免地会出现各种故障，从而直接影响实验教学的进行，因此有效，准确地对可能出现的故障进行排查，分析和维修具有十分重要的实际意义。
2、故障排查
通常，在实验过程中出现设备发热，刺鼻气味，跳闸或实验现象不正确时，应该有效地对故障进行排查与分析。
2.1产生故障的原因
出现故障的原因和情况比较复杂，有时是一种原因引起的，有时是多种原因相互作用引起的，下面进行简要的分析。
（1）电源或元器件故障：如果设备使用不正确就会造成仪器的损坏或故障；部分元器件对使用条件比较敏感，如果条件变化也可能会影响其正常运行。
（2）线路故障：通常由于连线不正确造成开路、短路、以及导线插接处接触不良会引起线路故障（全峰涛，电工技术实验装置的常见故障维修分析：集成电路应用，2018）；另外对于新设计的电路，如果设计的新电路本身就不满足技术需求，也可能引起线路故障。
2.2排查故障的一般方法
首先可以用直观的感官可判断故障的位置，如视、听、闻等。另外可以用万用表测量可能产生故障的各部分电压，根据电压的有无和大小，一般可以找到故障位置。因为电工实验中仪器距离不远，可以用测量各点的电位来确定故障点。往往选用电源的低电位为参考点，从电源的高电位一端，顺着回路的方向逐点测量电位的大小，然后根据与理论值的对比来判断故障线路或元器件。
3、电工实验常见故障分析及维修
3.1直流电路实验常见故障
直流电路实验主要有叠加原理和戴维宁定理两个实验，在这两个实验中比较容易出现故障的装置就是可调直流电压源和可调直流电流源。
（1）电工实验装置提供的是0-30v双路可调直流稳压电源，可能出现无输出电压或输出电压不可调的故障。故障原因：通常在实验过程中由于学生对实验设备和连接不熟悉，将导线或电流表并接在电压源两端就会造成短路故障，烧毁保险管甚至损坏电源本身；部分学生调节电源电压过程中操作力度过大，可能会造成可调电阻与调节旋钮接触不良，从而不能调节电源电压（殷刚，电工技术实验装置常见故障维修的方法研究：电脑知识与技术，2016）。
故障维修方法：1）首先打开电源，用万用表直流电压档测量输出电压，如果电压输出异常，则检查保险管是否烧坏并及时更换；2）如果保险管正常则进一步检查可调电阻与调节旋钮是否接触不良，对电位器进行更换即可，更换时要注意切断电源；3）检查电源内部电路，用万用表依次检测变压器部分是否降压，整流部分整流管是否击穿，滤波部分是否有电容鼓包或线圈烧毁，稳压部分集成块是否损坏并进行维修更换；4）如果万用表测量电压输出正常单显示屏显示异常，则说明电源本身没问题，需要对显示屏电路检修。
（2）直流电流源无输出电流，故障原因：电流源长时间保持开路，导致电流源不堪重负，启动内部保护装置从而无输出电流。
故障维修方法：关掉设备总电源，电流源保护装置停止运行，然后按照正确方式重新连接电路即可。
3.2日光灯电路及功率因数提高实验常见故障
日光灯电路由日光灯管、镇流器、启辉器三部分组成，实验中还需要使用单点交流电源和功率表。当电路连接正确时，日光灯被点亮，功率表显示正确的功率值。由于该实验涉及器件较多，所以故障情况稍复杂。
（1）通电以后灯管没点亮，导线内部断开，保险管烧坏，灯丝断开都会导致电路开路，用万用表测量检查出故障，更换导线、保险管和灯管即可。另外插座接触不良是灯管也不会点亮，需要打开灯管插座将脱落的导线重新焊接即可。

（2）功率表故障，功率表正确接法是：电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联，电流线圈和电压线圈的同名端（标有*号）连在一起均接电源的同一端。并联电压线圈前接法如图(a)所示，功率表在电路中的连接线路和测试端钮的外部连接示意图如图(b)所示。由于学生对功率表结构不熟悉，连接时将电流线圈并接或同名端接反则会烧坏保险管甚至功率表。检修时先取出保险管，用万用表测量，如果保险管烧坏则更换即可。如果保险管完好，则进一步检查功率表是否损坏，如果烧坏则更换。
（3）元器件故障，镇流器和启辉器性能比较稳定，烧毁的几率较小；并联不同的电容以后，电流表测量的数值如果不符合理论规律，则可能对应的电容烧毁，需及时打开内部电路观察并重新更换电容。
3.3三相交流电路实验常见故障
三相交流电路实验比较常出现的故障有三相电源异常和负载连接故障。
（1）三相电源缺相或电压数值异常：首先检查输入电压是否异常，如果异常则检修电源插座或插头；其次电流表短接会烧毁保险管，所以检查保险管是否熔断、破裂或乌黑，烧毁则更换；如果是变压器出现故障，需检修变压器；如果各相刻度盘指针偏转正常，但无输出电压，可能是输出电压插孔断开或损坏，用万用表测量各相电压是线电压找到问题插孔，重新焊接或者更换输出插孔（李洋洋，电工实验装置电源常见故障及维修：实验室科学，2015）。
（2）负载连接线路故障：三相电路实验需要用到三组灯泡，有星型和三角型两种接法，还要测量负责对称和不对称时电压与电流的情况。由于接线较多，学生连接过程中稍不留意就会出现错接，从而出现烧毁保险管、烧毁灯泡、跳闸的情况发生。此时需要更换保险管、灯泡并正确连接线路。
3.4电动机控制电路常见故障
电动机单向运转控制电路和正反转控制电路是电工技术中重要的实验内容，在电动机控制电路中，主要的故障有控制按钮、交流接触器故障等。
（1）控制按钮异常：电机控制回路中启停按钮有常闭、常开触点构成，如果发现电动机不能正常启停，可根据具体电路进行检查相应的常闭或者常开触点是否接触不良或者短路，从而进行修复即可。
（2）交流接触器通电后不能吸合，测试电磁线圈两端有无额定电压：若无电压，说明控制回路发生故障，应根据具体电路进行检查和处理；若有额定电压，则可能是线圈本身开路，可用万用表欧姆挡进行测量（若是接线螺丝松脱，应紧固；若是线圈内部开路，应更换线圈)。
（3）如果接触器吸合又断开，可能是交流接触器的自锁回路中的辅助触头未接或接触不良，使电路自锁环节失去作用。此时应检查辅助触头，修正或更换辅助触头，使之接触良好。
4、总结
综上，电工实验中经常会出现设备装置故障，维修人员要及时了解设备故障情况，根据具体情况进行故障排查和维修，以确保实验设备的正常运行。另外维修人员要在日常管理中准备好足够的备用配件，以便及时维修，同时不断提高自己的维修技能。