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高等职业教育电气系统故障诊断校本课程开发
摘 要:从课程的性质与任务、教学内容、课时分配、教学方法、考核方法等方面介绍了南京化工职业技术学院高等职业教育《电气系统故障诊断》校本课程。
关键词:电气系统故障诊断;课程开发;高等职业教育
分析电气系统故障现象,进行故障诊断与维修,是职业维修电工最重要的技能之一。而令人遗憾的是,现行高职课程缺乏对电气系统故障诊断的系统方法介绍。为了实现高等职业教育学历证书与国家职业资格证书的相互衔接和沟通,开发了高等职业教育电气系统故障诊断的校本课程。
1 课程的性质与任务
《电气系统故障诊断》是南京化工职业技术学院开发的电气自动化专业的高等职业技术教育校本课程。本课程任务是通过课程教学和配套的实践教学,帮助学生熟悉电气系统常见故障的分析和排除方法,引导学生掌握电气系统故障诊断和维修的基本方法与基本技能,培养学生灵活利用所学理论知识分析、解决实际问题的应变能力。为电气设备管理维护,快速诊断和排除故障打下基础。
本课程是在学生学完了专业主要课程后的一门综合性、实践性、先进性很强的职业核心课程,强调工程技术的观点和实际技能的训练,注重理论和实际的结合以及提高解决实际问题的能力。
2 课程教学内容
2. 1 电路故障诊断
2. 1. 1 电路故障的类型
(1) 断路故障
也称开路故障。指电路某一个回路非正常断开。
(2) 短路故障和短接故障
短路故障,是指电路中不同电位的两点被导体短接。短接故障,是指电路中相同电位具有隔断功能的两点被导体非正常的跨接。
(3) 接地故障
指电路中的某点应该接地的而未接地或不应该接地的而接地所形成的故障。
(4) 极性故障
正负极接反,同名端接错所造成的故障。
(5) 联接故障
电路中的元件未按照图纸接线(漏接、多接、错接) 所产生的故障。
(6) 电路参数故障
由于电路中元件参数错误或配合不当所形成的故障。
2. 1. 2 电路故障的查找方法
(1) 电位分析法
通过分析和测量电路中某些点的电位及其分布,确定电路故障的类型和故障位置。这是电工最常用的检测电路故障的方法。电工用试电笔检测电路故障使用的就是电位分析法。氖管明亮者,电位高;氖管暗者,电位低,氖管亮暗程度就是电位分析法。要求学生熟练掌握用试电笔检测电路故障。
(2) 电压分析法
其依据是在任一回路内,电源电压等于各负载电压降之和。从这一定律所揭示的一个回路在不同状态下电压降的分布规律,可判断电路的故障类型和故障位置。
(3) 电流分析法
其依据是当回路开路时,其电流为零;当回路短路时,其电流很大。采用电流分析法可非常方便诊断三相交流异步电动机缺相故障,其原理是缺相时,Y接法电动机有一相电流为零, △接法电动机一相电流为线电流,其余两相为相电流。
(4) 阻抗分析法
阻抗包括电阻和电抗,但在许多情况下,只要测量和分析回路电阻(即直流电阻) ,便可查找出电气故障。其依据是当回路短路时,其电阻为零;当回路开路时,其电阻为无穷大。当然在使用万用表测电阻前,应断开测量回路的电源,同时还要注意电路的并联支路的影响。
(5) 状态分析法
通过对故障发生时电气装置和电路的工作状态及其内部元器件相互关系的分析,查找电气故障。
(6) 单元分割法
一个复杂的电气装置或电路通常是由若干个相对独立的功能单元构成。查找电气故障时,可以将这些单元分割开来,然后根据故障现象,判断故障发生的单元,从而快速地查找到故障的原因和地点。
(7) 类比分析法
由于新技术、新设备层出不穷,再加上个别生产厂家技术保密原因,不提供设备内部图纸、资料,我们难免对一些电气设备的电路特性、参数、工作状态不十分了解。当这类设备发生故障时,我们可将故障设备的有关参数或运行工况和正常设备进行比较,从而确定其故障的类型和部位。
替换法,就是类比分析法的简单应用,用正常的电气零部件替换怀疑有故障的电气零部件。若替换后设备恢复正常,则故障就出在该零部件,否则需另找原因。
(8) 推理分析法
电气装置是由一些有着内在联系和特定规律的元件、部件和组件等构成的,因而某一部件、组件、元件的故障必然影响到其它部分,表现出特有的故障现象。查找电气故障时,可以透过故障现象,由此及彼,由表及里,迫本溯源,层层分析推理,找出故障的部位和原因。主要向学生介绍根据功能关系和逻辑关系进行推理分析查找故障的方法。
2. 2 电机故障诊断
(1) 测量法
通过测量怀疑有故障的电机的有关技术参数,来判断故障所在。
(2) 听声音法
带病运行的电机其噪声往往会发生变化,用耳细听这些变化,并与正常声响比较,就可以判断出电机故障所在。如电动机在轴承损坏时,就能听到周期性“咯咯”杂音;若电动机轴承缺油或润滑油已经干涸,在轴承部位就能听到“咝咝”声;电动机扫膛时,能听见其内部发出持续的“嚓嚓”声;如果电动机定子缺相,电动机启动后,就会发出“嗡嗡”声而转动不起来。
(3) 直流电机故障诊断实例
(4) 交流电机故障诊断实例
(5) 测速发电机、交直流伺服电机、步进电动机
故障诊断实例
2. 3 电气传动系统常见故障诊断
2. 3. 1 低压电动机起动故障诊断
(1) Y- △起动故障诊断
(2) 自耦变压器起动故障诊断
(3) 智能软起动控制器起动故障诊断
2. 3. 2 高压电动机起动故障诊断
(1) 液体电阻启动故障诊断
(2) 高压电动机晶闸管智能(固态) 软启动控制器起动故障诊断
(3) 基于开关变压器技术的高压电动机软起动控制器起动故障诊断
(4) 高压电动机热变电阻软起动故障诊断
(5) 高压电动机磁控软起动故障诊断
2. 3. 3 电动机调速故障诊断
(1) 直流调速系统故障诊断
重点讲解全数字直流调速系统故障诊断
(2) 交流调速系统故障诊断
重点讲解变频调速系统故障诊断
2. 4 电气控制系统故障诊断
(1) 甩开法
即甩开故障疑点。甩开后如果恢复正常,则故障出在甩开部分。甩开法主要用于检查过载、低压、短路故障。对于电子电路中的工作点漂移、频率特性改变也同样适用。甩开法有甩开机械负载、甩开电气负载及甩开信号3 种。
(2) 模拟法
即模拟正常信号取代故障疑点信号。对于开关量,可根据所怀疑器件(设备) 正常时触点应具有的状态,将其短接或断开其与电路的连接,以判断器件(设备) 工作是否正常。对于模拟量,正常时应输出0～5V 电压信号或4～20mA 电流信号,因此可用信号发生器给后级电路施加模拟信号来判定故障点。
(3) 电路原理分析法
(4) 替换法
(5) 类比法
(6) 应用故障维修测试仪法
采用电路维修测试仪,可在故障电路板完全处于静态(不工作) 的状态下,对各器件施加稳定的代码直接测试故障电路板上各种元件功能的好坏,元件无需焊离电路板,就可找出损坏的元件。
2. 5 红外测温故障诊断
2. 6 UPS 故障诊断要点
2. 7 无线路图查找故障方法
工厂中的一些设备, 由于种种客观原因,造成电气设备图纸的遗失、不全或与实物不符,给检修工作带来诸多的不便。介绍在无电路图的情况下查找电气故障的思路和方法与要点。
3 课程教学方法与考核
教学过程采取理论与实践一体化教学,边讲边练,边学边干。教师先设置故障,然后讲解故障诊断的方法,由学生根据所学的故障诊断方法,通过仪器测量、思维分析进行故障诊断和维修。让学生在查找故障中体会故障诊断的思路和方法。当学生没有任何思路时,教师给以相应的启发或引导,培养学生解决实际问题的能力,调动学生学习积极性。
课程考核采用现场测试操作和答辩相结合的方式进行,由教师设置故障,学生查找。查找出故障后,由三位“双师型”教师组成答辩小组,对学生故障诊断的思路和方法进行答辩。
4 结束语
《电气系统故障诊断》课程,作为高等职业教育电气自动化专业的职业核心课程,由于很好地实现了学校教育与职业培训的融通,提高了学生就业竞争力,深受学生和企业的欢迎。
参 考 文 献
李焦明. 试用“望、闻、问、切”诊断电气设备故障 . 水泥,2003 (3) :42 - 45.
李焦明. 电气系统故障诊断 . 水泥工程,2004 (1) :49- 49 ,55.
李焦明. 变频调速控制系统维修要点 . 电工技术杂志,2004 (6) :19 - 21.
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