常用控制电器的检修与维护

子模块四　常用控制电器的检修与维护

一、接触器的检修与维护

（一）接触器的检修

1. 灭弧罩的检修

小心取下灭弧罩，用毛刷或竹板清除罩内脱落物及触头拉弧后产生的金属颗粒。如果灭弧罩破裂、缺损或严重碳化，应及时更换。如果栅片或灭弧罩发生烧损变形严重或栅松脱，也应更换新罩。

2. 主触头的检修

对于铜质触头，发现变色或相邻的绝缘零件烧焦，散发烧焦味时，表明铜触头已经接触不良，产生过热。此时，应检查并调整触头开距、超程及触头接触情况，并手动或缺载情况下通电操作几次，把静、动触头的氧化膜清除掉；若清除不掉，可用砂纸或小细锉轻轻地修整触头接触面，然后用电器清洁剂喷洗，用干净棉布擦干。若发生长期工作致接触器触头过热或熔焊在一起时，则应改选用额定电流大一级的接触器。

对于银或银合金触头，若触头表面上变黑或轻微拉毛，不可清理。若触头温升过高，就应把这些氧化物清除掉，把毛刺除掉，把毛刺锉平。对于烧损严重，开焊、脱落或磨损到原厚度1/3的主触头，可更换新触头。

3. 铁芯的检修

应检查铁芯表面是否油垢、生锈；若有，应清除油垢、铁锈，保持铁芯触头面净洁；应检查短路环是否断裂或脱落，若短路环损坏，应及时修复或更换短路环，或更换整个铁芯。

4. 线圈的检修

应检查线圈引线与导线是否脱焊或断路；检查线圈温升，若线圈外表层颜色老化变深，说明温度高于65℃，这时应查明原因，若发生线圈断路，故障在表面，可拆下线圈后拆除断匝，然后用相同漆包线补齐断匝，并焊牢。焊头处应用砂纸打去漆皮，然后涂上中性焊剂，焊牢并压平，用黄蜡绸包好，做好绝缘处理，若在深层或内接头处断路或断砸，则只能重新绕制。

（二）检修后的检验

检修后，应检查以下几个方面：

① 测量主触头与联锁触头的开距与超程；

② 测量主触头与联锁触头的初压力和终压力；

③ 测量各导电部件间的绝缘电阻；

④ 线圈试验。

（三）接触器常见故障分析及处理方法

接触器常见的各种故障现象、产生故障的可能原因及处理方法见表2.2。

表2.2　接触器常见故障分析及处理方法

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（四）接触器的维护

船舶各种辅助机械的动力几乎都是由电动机来驱动，而电动机都是由接触器来控制的。因此，接触器在船上用量很大。接触器的维护成为了机电人员经常性的工作，只有通过良好的维护和检修，才能保证接触器可靠性，延长其使用寿命。接触器的维护工作通常包括下列几个方面。

第一，保持接触器清洁。清除接触器零件上堆积的粉尘、油垢等污物。因为这些堆积过多会使运动系统卡住，机械磨损加大，特别是甲板上面上的起货机控制箱内的接触器，经常处于装、卸货的粉尘中，应经常进行清洁。一般清洁接触器的方法有：用压缩空气吹，用毛刷，然后用清洁剂或酒精棉布擦净油垢，或用喷雾式电气清洁剂清洁。

第二，定期检查接触器所有紧固螺丝及紧固件。特别是静触头的紧固和接线端头紧固。若松动则会引起接触不良，增加接触电阻，造成局部过热、断相、相间短路等故障。其他部分松动有可能造成机械卡死。

第三，定期手动检查接触器运行机构的运动是否灵活，并在转轴（若有轴承）注入少量润滑油。

第四，定期检查调整接触器触头的压力、开矩、超程。应调整各相触头同时接触。

第五，定期检查接触器线圈是否牢固地装在铁芯上，温升是否过高，使用前应用兆欧表测线圈绝缘电阻，而且相间、对地绝缘电阻应大于1MΩ。

练一练

接触器线圈温度正常，但触头过热，请分析可能原因并排除该故障。

二、继电器的检修与维护

船上使用的继电器种类也很多，有控制继电器，如起货机控制系统、锅炉控制系统的继电器。有保护继电器，如柴油发电机组的保护、主机的保护等。合理地选用维护、检修方法才能发挥继电器的功能，否则就达不到预定的目的。

（一）电磁式继电器的维护

① 经常保持继电器清洁，接线螺钉应拧紧，保证接触良好。

② 检查继电器触头参数，如触头压力、超程、开距等应符合使用说明书的规定，触头上不得涂润滑油。

③ 检查时间继电器的延时是否准确有效。

④ 检查衔铁和铁芯是否紧密，接触处的尘埃和污垢必清除干净，保证其动作值的准确性。

⑤ 检修，一般都采用整体部件更换。

（二）热继电器常见故障与处理方法

热继电器常见故障原因分析及处理方法见表2.3。

表2.3　热继电器常见故障原因分析及处理方法

续表

（三）热继电器的维护

热继电器在船上用量很大，一般小型电动机的过载保护都是由它完成。热继电器的维护保养内容如下：

① 检查热继电器热元件的额定电流值或刻度盘值是否与电动机的额定电流值相符合，一般选择热继电器的额定电流与电动机的额定电流相同，其整定刻度盘应整定在1.15～1.3之间。

② 要保持热继电器清洁，动作机构应灵活、可靠，复位按键应有效，内部调整部件不得有松动。一般热继电器在出厂前都进行过校验，可调部分都有标记。一般不得轻易调节。非要调整，必须进行试验。

③ 热继电器的接线端与引线应保持良好的接触，否则接触电阻产生热量会造成其动作值误差。触头必须接触良好。

④ 定期检查元件是否良好，不得将发热元件卸下，不得用螺丝刀翘双金属片，对于已通过巨大短路电流的热继电器，若发现双金属片长久性变形，一般应更换同型号的热继电器，不建议校正双金属片。

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热继电器的正确使用、维护和管理

某轮重油驳运泵电动机，其铭牌数据PN=14.7kW，IN=29A，UN=440V，Fn=60Hz。某一航次在北方港口，由于重油加热不足，造成泵体内结蜡，刚开始运行一段时间就过载，热继电器动作。等复位后，再启动又能正常运行一段时间，这种过程频繁多次。机工就把热继电器的整定值调到2。这时，热继电器不动作，而保险丝熔断。机工又随意把熔断件换成60A。最终，热继电器不动作，熔断器也不熔断，而电动机内部却冒烟了。

该案例说明，热继电器的正确使用、维护和管理非常必要，否则就失去其保护功能。例中热继电器应整定在1.15～1.3之间，保险丝应为35A。而过载时的实际电流为40A。若正确使用，热继电器是能够保护该电动机的。

三、一般线路故障的检查方法

在船舶电气的线路中，经常发生各种故障，甚至设备不能正常运行，出现问题时要求能够根据故障现象，分析出故障原因，找出故障点并加以排除，在尽可能少的时间内使设备恢复正常运行。熟练地掌握常见故障的检查方法是电气维修人员的基本技能。

电气线路中，不论是主回路还是控制回路，所发生的故障可归结为短路、断路和接地。

（一）线路短路故障的检查

短路故障的现象比较明显，常常表现为短路点流过电流大、熔断器烧断或保护电器自动动作、有关监视仪表指示失常、系统报警。严重的短路故障会发生线路绝缘烧灼冒烟等现象。

1. 发生短路故障的原因与检查

（1） 由于维护管理不善、操作不当等造成短路，此类故障主要表现如下：

① 电气线路的绝缘层浸水或严重受潮；

② 电缆经过金属孔或锐利金属边缘时，由于衬垫破损而未及时更换，使绝缘层破损；

③ 操作时碰坏绝缘保护层；

④ 线路中接线柱间过脏，通电时柱间放电；

⑤ 在运行中或维护时金属零件掉落到导线接线端头或导线裸露导体部件上等。

（2） 由于设备本身缺陷造成短路，此类故障主要表现如下：

① 设备出厂前就存在绝缘不良、局部绝缘损坏等隐患，经长期运行之后发生短路；

② 电机或电器线圈由于绕制不符合要求，绝缘层薄弱，设备或线路绝缘层老化，材料变质等。

检测线路的短路时，应首先切断电源，查出烧断的熔断器。检测时，用万用表的电阻挡测量电路两端点间的电阻，若阻值为零，即为短路。若被测量电路为单回路，可沿着线路对所有接线柱、串联的电器线圈或其他元件逐个检查。

2. 检查时应注意的问题

① 为使测量准确，要把万用表置于R×1档进行测量。检测前后分析了解被测线路的正常阻值，以作参考。

② 被测线路中有较大容量的电容时，应在检查前将其断开，以免将电容充电误认为是短路。

③ 若电路似通非通，可根据情况用兆欧表测量，若有短路，兆欧表指示为零。为进一步确认，可再用万用表检查。但对于含有各种电子设备的线路不得使用兆欧表检查，以免损坏元件。使用兆欧表检查前，应把电子设备脱离被测线路。

④ 若线路为多路并联时，必须检查短路发生在哪条并联线路中，这时可用“逐个断开法”找出短路的支路。

断开线路的电源开关，用万用表的R×1电阻档测量AB两端的电阻。由于有短路，这时万用表指示电阻为零。然后把各支路的分断开关或接线柱K1，K2，……一个个依次断开。当断开某线路时，万用表指示电阻值增大较显著，则说明刚才断开的线路中有短路故障。这时再单独检测该线路，查出故障点。若有两个并联线路同时有短路故障，断开第一个有短路故障的支路并不会使万用表的指示电阻值有明显改观，因为第二条短路点仍然存在。因此可知，发现短路点并不是短路故障检查的结束，而必须再把已查明有短路故障以外的所有支路接通，重复上述做法进行检查。如果万用表指示仍未为零，表明还有支路短路，当某个并联线路断开时，万用表指示阻值突然增大，这说明找到第二个短路线路了。用这样的方法可以逐个地把全部短路点找出来。当然，如果怀疑多支路短路，在检测方便的情况下，可以在断开支路同时测该支路的电阻，若为零，说明该支路也存在短路故障点，就没有必要像上述过程重复检测。

有时会发现线路的自动开关跳开或熔断器烧断，但是检查时未发现该线路有短路故障，重新通电后，线路仍正常运行。出现这种情况可能有两个原因：

其一，线路中的短路是非连续短路故障，即短路处是由于油垢或污物堆积而引起短路，然后自行脱落，使故障不能持续。所以合上开关或更换熔断件后，线路又正常运行。

其二，熔断器的熔断件使用时间较长后，由于电源的浪涌电流作用而烧毁。

因此，在熔断件烧断时，若对设备进行表面检查，在没有发现烧焦、异味的情况下，可以串接一个同型号、同容量的熔件看看是否仍然烧断。如果线路正常，说明并无持续短路故障。否则，再仔细检查线路故障的部位。

练一练

线路故障诊断排除的步骤是什么？你能模拟操作这些步骤吗？

（二）线路断路故障的检查

线路发生断路故障表现为：当电源电压正常，电源开关开、闭良好时，合闸或按下通电按钮后，不能接通电源，线路中的电器、电机等不动作，各种灯具不亮。

1. 发生断路故障的原因

① 线路熔断器的熔断件熔断；

② 导线接头处螺钉松动或螺母脱落；

③ 线路接触器触头接触不良；

④ 导线中导体断开；

⑤ 某些转换开关损坏或接触不良；

⑥ 线路被外来物砸断；

⑦ 有些线路中的保护电器的触点接触不良或该电器动作后未复位，使电路成为断路；

⑧ 设备本身有断路故障，如电机绕组、电器线圈的导线有断路，某些灯具的灯丝烧断或镇流器线圈断路等。

2. 检查断路故障的方法

（1） 带电检查线路断路故障

带电检查断路故障可用万用表的电压档，但其量程应不低于电源电压。另外，也可以用校验灯检查。

检查前应确认电源电压正常，电源开关没有断路或接触不良的现象。把电源开关闭合，测量电压正常后，即可进行检查。

由于线路断路，电路中没有电流，在电路中所连接的电阻、电器线圈或电机绕组等都没有电压降，断路点两端的电压应等于电源电压。因此，电压表在线路中各元件或接线两端测量时，若指示值为电源电压数值，则表明两试笔之间的线路或元件有断路。

有些控制线路中，由于各电器间联锁关系复杂，当接通电源时，有些电器因断路不动作，为了缩小检查范围，可以在带电和不损坏设备或危及人身安全的前提下，人为地推动某电器的衔铁，查看断路点是否在电器的触点中。

船上检查熔断器断路常用交叉法，这时可用校验灯检查。如图2.52所示，当校验灯与电源构成闭合回路时，校验灯亮。这样可根据校验灯与熔断器两端交叉接触灯的亮灭，找出断点；两灯左右交叉接触，若左亮右灭时，下FU为断路，若左灭右亮时，上FU为断路，按此原理可以检查其他断点。

（2） 不带电检查线路断路故障

这时可用万用表的电阻档进行检查，检查时万用表应选用较大的量程。由于断路处的电阻为无限大，当万用表两试笔沿着线路依次测量元件或接线柱两端的电阻时，若万用表指示R=∞，则两试笔间必定断路。

图2.52　用校验灯检查断点

检查时应该注意：

第一，被检查的电路或电路中的元件不能有并联通路，否则断点处测不到R=∞；即应将元件的一个端头脱离电路，进行测量；

第二，被测量电路中有电器的触点时，须人为推动衔铁使其闭合，以免测量错误；

第三，万用表的量程应置于R×1k或R×10k档上，以避免由于某些元件电阻很大，判断不准确。使用万用表时，不能两手同时触及两试笔的金属部分，以免影响测量精度。

练一练

如果某一段线路绝缘老化，但包在最外层的管路是新换的，请问这样可能导致什么情况？请试着判断具体位置并排除。

（三）线路接地故障的检查

在三相三线制的船舶电网中，电气线路中一点接地时，电气设备尚可正常运行，若再有另一点接地，就形成多点接地间接短路故障。所以发生一点接地后，应及时排除故障，以提高线路运行的可靠性。

通过配电板上的地气灯可以很容易找到发生接地的线路。然后使该线路脱离电源，再用“逐段缩小法”找出接地点。把线路分成两部分，使兆欧表测出接地线路，再把接地线路分成两部分，找出接地部分线路。依次类推，即可找出接地故障点。

另一方法是直接用配电板上的地气灯来检查寻找故障点。依次断开各线路中的各设备开关或各灯具开关，若地气灯恢复正常，则表明刚刚断开的设备有接地故障。

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故障树法——故障排除另一方法

一、什么是故障树？

故障树的英文是（Fault Tree Analysis，FTA），是用图形符号形象地表示那些引起系统不希望事件之间的逻辑组合。

该方法最早用于导弹控制系统预测随机失效率，现已广泛应用于宇航、核能、电子、电力、化工、机械、交通等领域。

二、故障树的相关概念

1. 一棵树由一些顶点和边构成；

2. 故障树是由有向边和顶点构成的逻辑树；

3. 树枝表示系统或元件的事故事件，节点则表示事故事件之间的逻辑关系；

4. 在故障树中最常见的逻辑关系是“与”和“或”。

三、故障树的总体方法

首先，选择顶事件，通过原理等的分析，确定直接导致顶事件的各种可能因素或因素组合，并确定这些因素之间的关系。

然后，将导致顶事件的各种可能因素作为一个独立事件，再确定直接导致每个独立事件的各种可能因素或因素组合，再确定各种可能因素之间的关系。

如此下去，直到导致顶事件的每个可能的直接因素为最小的不可再分的事件为止。最后将各个层次的事件和因素按照一定的规则联系起来，就成为一个完整的故障树。

四、具体步骤

第一步：写出顶事件；

第二步：找出直接导致顶事件发生的各种可能因素或因素组合；

第三步：找出第二步中各因素的直接原因，并重复第一步、第二步，直到找出各个基本事件为止。

【例】交流电动拖动系统中，出现电动机过热故障。

【解】分析电动机过热的各种原因，见图2.53（a），以及造成各种原因的子原因，见图2.53（b），就可画出“电动机过热”的故障树。

图2.53　电动机过热原因及对应故障树

思考与训练

一、填空题

1. 继电器按用途可分为（　　）和（　　）。

2. 热继电器、过电流继电器、欠电压继电器属于（　　）继电器；

3. 时间继电器、速度继电器、中间继电器属于（　　）继电器。

4. 为了不影响电路的正常工作，电流继电器线圈应（　　）、（　　）、（　　）。

5. 电磁式继电器的主要参数有（　　）、（　　）、（　　）、（　　）。

二、单项选择题

1.低压电器是用于交流50Hz（或60Hz）、额定电压为（　　）；直流额定电压1 500V及以下的电路中的电器。

A.1 200V以下　　B.1 200V以上　　C.1 800V以下　　D.1 800V以上

2.下列电器中（　　）是控制电器，它被广泛地用于各种控制电路和控制系统中。

A.接触器　　　B.行程开关　　　C.熔断器　　　D.电磁离合器

3.下列电器中（　　）是主令电器，它是用于自动控制系统中发送动作指令的电器。

A.接触器　　　B.行程开关　　　C.熔断器　　　D.电磁离合器

4.下列电器中（　　）是保护电器，它是用于保护电路及用电设备的电器。

A.接触器　　　B.行程开关　　　C.热继电器　　　D.电磁离合器

5.下列电器中（　　）是执行电器，它是用于完成某种动作或传动功能的电器。

A.接触器　　　B.行程开关　　　C.熔断器　　　D.电磁离合器

6.下列电器中（　　）是电磁式继电器，它是依据电磁感应原理来工作的电器。

A.接触器　　　B.行程开关　　　C.熔断器　　　D.刀开关

7.接触器主要由电磁机构、触点系统和（　　）等几部分组成。

A.线圈　　　B.灭弧装置　　　C.延时机构　　　D.双金属片

8.电磁机构主要由线圈、（　　）和铁芯等部分组成。

A.触点　　　B.定子　　　C.衔铁　　　D.转子

9.接触器与电磁式继电器在结构上的主要区别是（　　）。

A.触点系统　　　B.灭弧装置　　　C.电磁机构　　　D.延时机构

10.中间继电器在电路中的作用是（　　）。

A.过电流保护　　　　B.欠电压保护

C.短路保护　　　　　D.放大触点的数量和容量

11. 下列电器符号中（　　）是断电延时型触点。

12.时间继电器通电延时型常开触点的动作特点是（　　）。

A.线圈得电后，触点延时断开　　　B.线圈得电后，触点延时闭合

C.线圈得电后，触点立即断开　　　D.线圈得电后，触点立即闭合

13.时间继电器瞬动常开触点的动作特点是（　　）。

A.线圈得电后，触点延时闭合　　　B.线圈得电后，触点延时断开

C.线圈失电后，触点立即闭合　　　D.线圈失电后，触点立即断开

14.热继电器主要用于电力拖动系统中电动机负载的（　　）保护。

A.过电压　　　B.欠电压　　　C.短路　　　D.过载

15.热继电器主要由热元件、（　　）和触点组成。

A.线圈　　　B.转子　　　C.衔铁　　　D.双金属片

16.低压断路器是低压配电电网中一种重要的（　　）电器。

A.控制电器　　　B.保护电器　　　C.主令电器　　　D.执行电器

17.低压断路器的过电流脱扣器应与（　　），实现短路保护。

A.主电路串联　　　B.主电路并联　　　C.控制电路串联　　　D.控制电路并联

18.熔断器在电路中主要起（　　）保护。

A.过电压　　　B.欠电压　　　C.短路　　　D.过载

19.为了保护多台长期工作的电动机，熔断器的熔断体额定电流I_RN 可按（　　）式选取。

A.I_RN≥(1.5～2.5)ΣI_N

B.I_RN≤(1.5～2.5)ΣI_N

C.I_RN≥(1.5～2.5)I_N max + ΣI_N-1

D.I_RN≤(1.5～2.5)I_N max + ΣI_N-1

20.图2.54所示的转换开关，在第一个转换位置共有（　　）对触点接通。

图2.54　题20图

A.3　　　　B.7　　　　C.0　　　　D.5

21. 交流接触器的铁芯材料是（　　）。

A.铸铁　　　B.镍　　　C.铜　　　D.硅钢

三、简答题

1. 什么是组合开关？组合开关的用途主要有哪些？请画出组合开关的图形符号。

2. 什么是熔断器？

3. 简述熔断器的保护特性。

4. 常用的熔断器有哪几种？请画出熔断器的图形符号。

5. 什么是继电器？

6. 继电器的三个基本组成部分是什么？

7. 什么是主令电器？最常见的主令电器有哪些？

8. 什么是电磁式继电器？

9. 电磁式继电器与接触器的区别表现在哪几个方面？

10. 什么是过电流继电器？

11. 什么是欠电流继电器？

12. 什么是中间继电器？

13. 什么叫低压继电器？

14. 什么是接触器？其基本参数有哪些？

15. 简述接触器的基本工作原理。

16. 简述热继电器的工作原理。

17. 在绘制电器控制原理图时，应遵循哪些原则？

18. 什么是短路保护？过载保护？零压保护？

19. 简述电器控制的基本方法。

20. 用一般方法设计控制线路时，应遵循哪些原则？