蔡文君，蔡 儆

（1 西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安710014；2 陜西科技大學(xué) 陜西 西安710021）

把學(xué)生培養(yǎng)成既有理論素養(yǎng)，更有實(shí)踐動(dòng)手能力的應(yīng)用型人才，是高職院校人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位。 電路故障是指電路連接完成通電時(shí)，整個(gè)電路或部分電路不能正常工作。 對(duì)于從事電類專業(yè)的高職院校學(xué)生必須能夠診斷和修理發(fā)生故障的電路[1]，因此電路故障檢修是電學(xué)學(xué)習(xí)中的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)[2]。 通過簡單的例子來闡述電路故障檢修中的一種方法APM。

1 電路故障檢修APM

電路故障檢修APM 是將電路運(yùn)行時(shí)的全面知識(shí)與邏輯思維相結(jié)合來解決電路故障的過程。 其包括三個(gè)步驟：分析、計(jì)劃和測量。

1.1 分析（Analyse）

對(duì)于一個(gè)電路的故障檢修，第一步是分析失敗的線索和直接表現(xiàn)出來的主要現(xiàn)象[3]。 分析可從確定某些問題的答案開始：

1)電路曾經(jīng)正常運(yùn)行嗎2)如果電路曾經(jīng)正常運(yùn)行過，那么在哪些情況下電路不能正常運(yùn)行3) 不正常運(yùn)行的直接表現(xiàn)出來的主要現(xiàn)象是什么4)不正常運(yùn)行的可能原因是什么。

實(shí)際上電路故障的種類較多， 大部分是由于斷路或短路所造成的故障[4]。

1.1.1 電路的斷路故障

電路斷路產(chǎn)生的結(jié)果是電路不通。 直接表現(xiàn)出來的主要現(xiàn)象為：

1)用電器不工作；2)電流表無示數(shù)；3)電壓表與電路中的任一元件并聯(lián)，示數(shù)為零；4)電壓表與斷開的兩端聯(lián)接，示數(shù)接近電源電壓；5)斷開處一端能使測電筆氖管發(fā)光，另一端不能使其發(fā)光；6)斷電情況下，歐姆檔顯示讀數(shù)大。

1.1.2 電路的短路故障

電路短路產(chǎn)生的結(jié)果是電路仍通， 直接表現(xiàn)出來的主要現(xiàn)象為：

1)未短路的燈泡仍亮；2)被路短的燈泡不亮；3)電流表有示數(shù)；4)電壓表可能有示數(shù)（與電壓表并聯(lián)的電路無短路）；5)電壓表可能示數(shù)為零（與電壓表并聯(lián)的電路被短路）；6)短路處任意點(diǎn)均能或均不能使測電筆氖管發(fā)光；7)斷電情況下，歐姆檔顯示讀數(shù)小。

1.2 計(jì)劃（Plan）

分析線索之后，故障檢修的第二步是制定一個(gè)邏輯計(jì)劃。合理的計(jì)劃將會(huì)節(jié)約大量時(shí)間。 電路的工作原理是故障檢修計(jì)劃的一個(gè)先決條件。如果不能確定電路是如何工作的，就需要花些時(shí)間分析電路圖，了解電路工作原理。

例如：MF47 型指針式萬用表，表頭、電阻測量檔、電流測量檔、直流電壓測量檔和交流電壓測量檔幾個(gè)部分組成，如圖1 所示，指針式萬用表工作原理圖。 由工作原理可知，萬用表的等效表頭是其電路的核心， 其余各量程只不過是通過轉(zhuǎn)換開關(guān)并或串電阻等組成。

圖1 指針式萬用表基本測量原理圖Fig. 1 The basic measuring principle figure pointer multimeter

如果等效表頭部分出故障，則影響所有量程，而其余部分出故障只是影響個(gè)別量程。 所以對(duì)MF47 型萬用表的檢修，首先應(yīng)確定是所有量程指示不對(duì)還是個(gè)別量程指示不對(duì)，從而確定故障范圍。 例如萬用表讀數(shù)不準(zhǔn)，直接表現(xiàn)出來的主要現(xiàn)象是各量程和其它表測量相比均偏大或偏小，此故障在等效表頭部分。 除了檢查表頭故障外， 還應(yīng)重點(diǎn)檢查和表頭并聯(lián)的R21電阻、WH1 電位器的阻值、C1電解電容、二極管D3 和D4 是否準(zhǔn)確，接觸是否良好，有無虛焊等。 如圖2 萬用表表頭電路。

圖2 萬用表表頭電路Fig. 2 Multimeter circuit meter

此時(shí)，若能借助Mulitisim 仿真軟件仿真電路，且運(yùn)用其“直流工作點(diǎn)分析”、“瞬態(tài)分析”和“交流分析”等方法，可得到一幅在不同測試點(diǎn)處適當(dāng)標(biāo)注電壓的圖表是非常有用的。 因?yàn)檫壿嬎伎伎赡苁枪收蠙z修中最重要的， 但是僅僅通過思考是很難解決問題。

1.3 測量（Measure）

通過對(duì)測量點(diǎn)的仔細(xì)推理縮小發(fā)生故障的可能范圍。這些測量點(diǎn)通常決定了解決問題時(shí)選擇的方向， 或者會(huì)指出一個(gè)新的方向，偶爾可能是一個(gè)完全出乎意料的結(jié)果。

2 APM 舉例分析

在分析之前，直觀檢查電路故障是一個(gè)很好的辦法。 有時(shí)，燒焦的電阻、燒斷的燈絲、不牢固的導(dǎo)線或不牢固的連接可以很容易的觀察出來。但是，如果沒有開路的電阻或其他部分沒有明顯的損壞跡象，就使用APM 方法。

例如：8 盞裝飾燈串聯(lián)。 連接上電源后，燈不亮了。 前提是這個(gè)電路曾經(jīng)正常工作過。 現(xiàn)在如何找出存在的問題?

2.1 分析過程

對(duì)于這種情形，可能考慮：

1)電路以前曾正常工作過，現(xiàn)在的問題可能是沒有電壓；2)可能是連接導(dǎo)線出了問題；3)可能是裝飾燈燒毀了，或連接處螺口松動(dòng)

分析問題完后，可進(jìn)行查找故障計(jì)劃

2.2 計(jì)劃過程

該過程分兩步：

1)先測量該處的電源電壓。 如果有電壓，則問題存在于這串裝飾燈中；如果沒有電壓，則需檢查房間配電箱的斷路器。在將斷路器復(fù)位前，還需考慮為什么斷路器會(huì)跳閘。

2)測量該串聯(lián)裝飾燈的電阻或者裝飾燈兩端的電壓。 選擇測量電阻還是電壓由測試的難易程度來決定。

2.3 測量過程

假設(shè)通過萬用表測量電源有電壓， 那么就可以排除沒有電壓造成裝飾燈不亮的可能性?，F(xiàn)在串聯(lián)燈泡有電壓，但燈泡不亮，說明串聯(lián)電路中必有一處出現(xiàn)斷路故障。

選擇測量電阻還是電壓可以采用“半分法”：即將裝飾燈分為兩組，只需要測量每一半的裝飾燈，對(duì)于出現(xiàn)問題的這一組繼續(xù)分成兩組，測量其一半......而不需要測量每個(gè)裝飾燈。這種操作可少尋找斷路測量的工作量。

2.3.1 半分法測量電阻（串聯(lián)電路未接通電源）

發(fā)生斷路的裝飾燈的電阻應(yīng)該是無窮大， 因而導(dǎo)致有故障點(diǎn)的那一半裝飾燈的電阻應(yīng)該是無窮大。然后，在發(fā)生斷路的一半中再利用半分法，繼續(xù)測量，直到將斷路故障點(diǎn)找到。利用Mulitisim12，進(jìn)行仿真測試，如圖3 所示。 假設(shè)第2 個(gè)裝飾燈螺口處沒擰緊。則顯示了采用半分法測量過程。測量5 次就可以找到故障點(diǎn)，否則一一測量就需要測量7 次。

圖3 半分法測量電阻（標(biāo)號(hào)為萬用表測量順序）Fig. 3 Half of measuring the resistance method （Label for multimeter measuring order）

2.3.2 半分法測量電壓（串聯(lián)電路接通電源）

通過分析直接表現(xiàn)出來的主要現(xiàn)象：有電壓無電流，則判斷至少有一個(gè)裝飾燈斷路。 同時(shí)，由于串聯(lián)電路斷路，所有電源電壓都將加在斷路上。 這是因?yàn)閿嗦窌r(shí)，電路中無電流，裝飾燈無電壓，根據(jù)基爾霍夫定律[5]的推論：兩點(diǎn)間的電壓等于路徑上各電壓之和。 即：

利用Mulitisim12，進(jìn)行仿真測試，如圖4 所示。 假設(shè)第2個(gè)裝飾燈螺口處沒擰緊。 則顯示了采用半分法測量過程。

圖4 半分法測量電壓（標(biāo)號(hào)為萬用表測量順序）Fig. 4 Half of measuring the voltage method （Label for multimeter measuring order）

如果測量裝飾燈X1→X4 的電壓為電源電壓， 說明電路裝飾燈X1→X4 斷路，無需再進(jìn)行步驟②測量裝飾燈X5→X8的電壓， 可直接進(jìn)行步驟③。 測量裝飾燈X1→X2 的電壓是96 V，說明裝飾燈X1、X2 必有一處有故障。 測量其中任意裝飾燈電壓，若為96 V，說明此燈斷路；若為0 V，說明此燈良好，另一燈斷路，測量3 次就可以找到故障點(diǎn)。

3 結(jié)束語

電路出現(xiàn)故障在所難免， 關(guān)鍵在于能夠有效地采取好的方式方法定位故障發(fā)生的位置，科學(xué)地故障診斷法[7-8]APM，對(duì)故障進(jìn)行分析、計(jì)劃和測量，則能解決這個(gè)問題，即使是電路故障檢修的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以上舉的例子。同時(shí)，由于要測量，常常需要修改邏輯計(jì)劃，所以有經(jīng)驗(yàn)的故障檢修員可以通過直接表現(xiàn)出來的主要現(xiàn)象和測量點(diǎn)聯(lián)系到可能的故障原因中來縮小搜尋范圍，將電路故障所帶來的損失降到最低，確保電路裝置能夠正常運(yùn)行。 那么作為一名將從事電類工作的學(xué)生，則需多觀察、多動(dòng)手、多思考、多總結(jié)，不斷進(jìn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，進(jìn)而掌握電路故障檢修技能。

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