电子电路故障范文

电子电路故障范文（精选12篇）

电子电路故障 第1篇

1 电子电路故障诊断概述

1.1 电力电子电路故障诊断特点

通过对大量电子电路运行实际情况的分析,可发现,多数故障都以功率开关器件的损坏为主要原因,其中以功率开关器件的开路和直通最为常见,也可称之为硬故障[2]。但电子电路的故障诊断与普通的模拟电路故障诊断还存在着区别,其关键之处在于故障信息的存在,一般仅停留在发生故障前的几ms之间,这对于信息的实时检测与在线诊断有着较高要求[3,4]。

1.2 电力电子电路诊断的目的

假设电力电子装置发生故障,不仅将对装置本身的电器设备产生影响,并将造成设备损坏以及企业停产等问题的出现,严重地还将造成重大安全事故。因此,对于电子电路故障进行科学的诊断与处理,就尤为重要。通常情况下,人们采用的维修对策,一般有以下两种途径:一是直至设备发生故障、产生损坏后再进行维修,也称为事后维修,这种方法往往会带来巨大的经济损失。二是定期对装置进行检查,也称为预防维修,这种方法具有一定的计划性,但仍存在较大弊端,如果检查过程中未发现故障,也将造成损失。电力电子装置的构成较为复杂,其中包括电力电子主线路、电动机、发电机以及各种应用电路,对于电力电子装置进行的故障诊断,就是针对上述设备进行检测,而电力电路是整个装置的核心,因此对其进行故障诊断是必要的[5,6]。

1.3 电子电路故障诊断的作用

对电子电路进行有效的故障诊断[7]:(1)可实现对故障的预报功能,以便及时采取有效的处理方法预防事故的发生。(2)可根据故障诊断实施预知性的维修,以此来提高装置的设备管理水平。(3)为检修提供更大的便利,缩短了检修时间,并提高设备的利用效率。(4)在提高设备的制造水平上有着重要意义。

2 电力电子电路故障诊断方法

电力电子电路故障诊断技术主要包括两方面:(1)故障信息检测。主要是利用一定的故障检测技术,对于故障发生时的信息进行有效获取,为故障分析提供更多的参考依据。(2)故障的诊断。根据故障诊断信息,对产生的故障进行分析和推理,进而找出导致故障的原因,确定故障位置。当前,较为常用的电子电路故障诊断方法有以下几种[8,9]:

(1)故障字典法。

将测量特征和故障值以表格的方式进行保存,并通过对信息的测量与比较完成故障判断。利用计算机技术对电子电路的正常运行状态和产生硬故障状态进行模拟,进而建立故障字典,随后对不同的端口进行测试,实现对故障的判断与识别。再将选定节点的测量值与故障字典中的信息进行比较,分析故障的位置。在模拟、数字电路的故障诊断中,故障字典法有着重要的应用价值。但故障字典法仍存在弊端,其只能用以解决单故障诊断,而对于多故障的组合判断较为困难。

(2)故障树法。

故障树法是当前应用较为普遍的一种故障诊断方法,是将可能会引发故障的因素,包括硬件、软件和人为因素等进行分析,随后画出逻辑图,这一框图称为故障树。从故障树的顶端时间进行搜索,找出故障的存在点。

(3)残差法。

残差法的运用是以解析模型为基础的一种故障诊断方法,是通过研究实际系统与参考模型特征输出量间的残差,来进行电力电子装置主电路在线故障诊断、定位的过程。该方法同样适用于逆变器主电路的故障诊断。参考模型法用于故障诊断具有检测量少、判据简单且与输出大小无关等特点。尤其是在复杂故障诊断中该法的优势明显。

(4)直接检测法。

主要针对功率器件两端的电压或桥臂电流进行直接检测的方法,进而获得功率器件的工作方式,随后将其与触发脉冲的时序逻辑进行比较,以此判断是否存在故障,并找出故障的出现点。该方法的运用,是对所有被诊断的功率器件的电压和电流进行检测,因此需要检测的点较多。同时,该方法可通过对电路的输入输出进行测量和判断。当电力电子装置运行正常时,电路输入、输出应当是在一定范围内产生变动的,如果电路输入、输出量超过规定范围,则视为发生故障。虽然该方法操作简单,但容易受外界因素的干扰,因此在使用时应当考虑各因素。

(5)专家系统诊断方法。

是利用领域内专家的丰富经验,与计算机技术相结合,同时利用电子电路内部的智能系统,将以上部分进行结合而组成的智能计算机程序,用以对复杂的故障问题进行诊断与分析。其是利用经验知识对故障进行描述与判断,突破了传统的个人知识局限,并对广大专家的经验进行了有效的存储与推广,使得领域内人才的知识获得丰富利用,并促进了人才的培养,相比单纯的专家经验,该专家系统诊断技术更为灵活可靠,且受外界环境因素的影响较小。该系统中知识库与推理控制相对独立,可重写增删,并结合其他诊断方法,构成知识应用程序。同时,拥有人机联诊功能,充分发挥了现场技术人员的主观能动性,并逐步完善,因此是一种富有生命力的故障诊断法。

3 电子电路的故障分析与处理

在电子电路装置的运行过程中,故障的发生不可避免,对于故障进行有效的诊断与处理,可提高运行效率。对于电子电路的故障分析通常从故障现象出发,通过反复的测试,最终做出科学的分析与判断,找出问题便可采取有效的处理措施。

3.1 调试故障的判断

在调试的过程中出现故障,通常有以下原因:(1)实际电路与设计的原理图存在不符。(2)电子电路装置中使用的元器件不合理。(3)设计原理图不符合要求。(4)装置安装或调试过程中存在错误操作。

3.2 查找故障的方法

(1)通用方法。

将需要检测的信号或某个输出的信号引入到其他模块上,然后按照一定的顺序对模块进行测量,直到找出故障点为止。查找的顺序可按照输入到输出的顺序,当找到故障模块后,便需要对故障产生的原因进行分析,查找模块故障的步骤,可以分为以下几点:1)对元器件的引脚电源电压进行测量,并对引脚是否接触不良进行观察,由此判断电路元器件是否正常工作。2)将所有模块的输出端使用的荷载断开,便可对模块本身的负载进行判断。3)对安装线路与设计原理图是否一致进行对比和判断,同时对连线、元件以及相关的参数进行全面判断;4)对测量仪器的选择和使用进行判断。

(2)观察判断法。

当故障检测人员遇到熟悉的电路时,可根据自身对电路各部分的原理及性能指标等问题的了解,通过仪器、仪表中的数据和波形对故障部位及原因进行判断,便可有效的对故障进行排除。

(3)数字电路故障分析的特点。

数字电路的故障查找和排除相对简单,除三态电路外,其余数字电路的输入与输出唯有高电平和低电平两种状态。查找故障可先进行动态测试,缩小故障的范围,再进行静态测试,查出故障的具体位置。查找故障首先要有合适的信号源和示波器,示波器的频带应大于10 MHz,且应使用双踪示波器同时观察输入和输出的波形与相位关系。查找故障的过程仍可按顺序进行,将输出的结果和预期的状态相比较,通过动态测试将故障控制在最小范围。

4 结束语

文中针对不同电力电子装置进行了总结,从故障诊断的特点与作用出发,利用科学的故障诊断方法,对其进行有效的分析和处理,以此确保电力电子装置的正常运行,并保证了社会生产与社会活动的持续进行。

参考文献

[1]从静.电力电子装置故障诊断技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2010.

[2]张作良,唐朝晖,胡志坤,等.一种新型电力电子电路故障诊断方法[J].微计算机信息,2009(1):159-160,182.

[3]侯卫周,谷城,金玉川.基于电子电路谐振现象的品质因数意义的探究[J].电子科技,2010,23(2):59-60.

[4]欧阳宏志,廖湘柏,刘华.模拟电路故障诊断方法综述[J].电子科技,2008,21(12):75-80.

[5]蒋巍.浅谈电力电子电路故障诊断基本概念和方法[J].黑龙江科技信息,2010(22):70.

[6]郑连清,邹涛,娄洪立.电力电子主电路故障诊断方法研究[J].高电压技术,2006(3):84-86.

[7]周晓芳,孙晓东.对电力电子电路故障分析及方法[J].民营科技,2010(5):58.

[8]庄德成.电力电子电路故障诊断基本概念与方法[J].民营科技,2010(12):10.

电路故障教学案 第2篇

——断路和短路专题

教师：吕伟强

单位：第五初中

电路故障教学案

——断路和短路专题

教学目标:

1、通过学生的自主学习活动，让学生理解电路的三种状态。认识电路中的等效作用。

2、通过学生的合作探究活动，提高学生判断电路故障的能力，并能归纳出一般的解题思路。

3、通过强化训练活动，提高学生利用已学知识解决电路故障问题的能力。

4、让学生知道通常的电路故障为断路和短路。

教学重点：

能正确判断短路和断路对电路的影响，灵活运用等效法简化复杂电路。

教学方法：探究法、讨论法、归纳法、练习法 教学过程：

一、自主学习，夯实基础

让学生自己对已学知识的再现，能够正确的理解电路的三种状态，通路即接通的电路，电路中有电流，用电器工作。

断路（开路）即断开的电路，电路中没有电流，用电器不能正常的工作。而对于短路则分两种情况，一种是电源被短路，一种是部分电路被短路。

在分析等效的时候，在分析电路时把电流表等效为导线，原因是电流表的内阻很小，可以忽略不计。电压表等效为断路，原因是电压表的内阻很大。闭合的开关其实就是导线，被短路的部分可以理解为导线。

能够正确的理解断路和短路对电路的影响。

（一）、电路的三种状态：

1、通路：。

2、断路（开路）：。

3、短路：两种情况 ①。

②。

（二）、分析电路的两种等效

① 电流表可以等效为。原因是：电流表的内阻很，可以忽略不计。

②电压表可以等效为。原因是：电压表内阻很，电流几乎无法从电压表通过。

（三）、两种电路故障问题出现的形式： 断路 和 短路

二、合作探究，归纳方法：

通过探究一让学生体验电路中不同位置的断路和短路对电路的影响，能够理解当与电压表并联部分发生断路时候，相当于电压表串联在电路中，此时其他用电器虽然不工作但仍然可以导电，可以等效为导线，电压表有示数，相当于电压表直接测量电源的电压。

通过探究二让学生理解同一个电路中当开关断开闭合情况不同时，电路发生了不同的变化。电压表的测量结果要发生变化。让学生进一步的体会到等效的方法对解决电路故障问题带来的方便。

通过两个合作探究活动，让学生能够自己归纳总结出属于自己的探究方法。并能够利用已学知识来进行解决其他电路故障问题。

探究一：根据下面的电路图，当开关闭合时，探究以下问题。

L2 L1

① 若L1断路，L1，L2，电流表 示数，L1的电压，L2的电压。② 若L2断路，L2，L1，电流表 示数，L1的电压，L2的电压。③ 若L1短路，L1，L2，电流表示数变，L1的电压，L2的电压。④ 若L2短路，L2，L1，电流表示数变，L1的电压，L2的电压。

探究二：根据下面的电路图，探究以下问题。

闭合开关时，电流表A与A1的示数相同，则原因可能是（）A．L1短路 B．L2短路 C．L1断路 D．L2断路

小组讨论归纳出属于自己的解题思路：

1.串联电路：如果是串联电路发生故障，一般电路中电流变大的是短路，电路中没有电流的是断路。

2.串联电路中如果有一盏灯亮，另外外一盏灯不亮。说明这个电路可能发生了短路现象，谁不亮谁短路。

3.串联电路中如果所有灯都不亮，说明电路可能中发生了断路现象。4.用电压表判断串联电路故障。有句口诀送给大家：“谁断谁有压，谁短谁无压。” 5.小技巧：当电压表串联在电路中时，其他用电器不工作，充当导线。电路中电流几乎为零，电压表有示数为电源电压。

并联电路：如果是并联电路发生故障，初中物理只考断路（短路会导致电源短路，一般不考），一般电流减小或用电器不工作的支路就是断路的位置。

三、强化训练，提升能力

1、某同学在进行电路连接实验时，不慎将两电表的位置对调了，误接成如图所示电路，两只电表的量程选择是正确的，则开关S闭合后()A．电流表损坏，电压表读数为零 B．电流表有读数，电压表读数为零 C．电流表读数为零，电压表有读数 D．电流表、电压表均损坏 2．如图各元件都完好，但闭合S后，只有L1发光，故障可能是（）A.干路部分导线断了 B.L2被短路了

C.开关S被短路了 D.L2断路或与灯座接触不良

3、如下图所示，S闭合后，两个灯泡均不发光，但电压表的指针却有明显的偏转，该电路的故障可能是()A．L1被短路了

B．L2的灯丝烧断或灯座与灯泡没接触 C．L1和L2的灯丝都被烧断 D．L1的灯丝被烧断

4、如图所示的电路，闭合开关，小灯泡正常发光若将小灯泡和电流表的位置互换，则合上开关后的现象是

A．小灯泡不发光

B．小灯泡会烧坏

C．小灯泡仍正常发光

D．电压表和电流表都没有示数

5、如图所示的电路中，电源电压为8伏，当开关S闭合后，只有一只灯泡发光，且电压表的读数为8伏，发生这一现象的原因可能是（A．灯L1短路

L2 B．灯L1开路 C．灯L2短路 L1 D．灯L2开路

6、如图所示电路中，电源电压恒定不变，电路工作正常，一段时间后，发现其中一个电压表示数变大，则：（）

A、灯L可能变亮 B、灯L亮度可能不变 C、电阻R可能断路 D、电阻R可能短路

7、如图，当开关闭合时，电灯L1、L2发光，过一段时间后其中一盏灯突然熄灭，而电流表，电压表的示数都不变，产生这一现象的原因是：

A、L1短路

B、L2短路

C、L1断路

D、L2断路

8、如图所示电路，闭合开关时，灯泡都不亮，电压表示数接近电源电压，则原因可能是（）A、ab间断路 B、bc间断路 C、cd间断路 D、ad间断路

课堂总结：

我的收获：

我的疑问：

板书设计：

自我点评：

在授课过程中充分调动了学生的积极性，让学生动脑思考，亲自体验探究的过程，让学生充当课堂的主角。探究过程充分利用了集体优势，体现了物理学习方法中的合作交流环节。在教师的引导下，学生可以通过探究、讨论、合作交流等方式在理性和感性上很好的掌握短路和断路的知识。能够正确的判断出短路和断路对电路的影响。

电子电路故障 第3篇

【关键词】电子电路；电路检测；故障；调试

随着科学技术的发展，电子技术已越来越多地渗透到各个领域，电子技术的发展直接推动了自动化发展。电子技术是自动化技术的基础，电子电路则是电子技术的核心。电子电路故障检测，是指当电子电路发生故障时，采用各种方法，通过测量、分析、判断，确定故障部位，找到故障点的过程。本文给合工作实践经验，对电子电路故障产生原因及检测方法与运用技巧进行了详细分析，供广大电子工程工作者参考。

1.常见故障现象及成因

电子电路故障现象种类繁多，一般的现象有：稳压电源无电压输出，或输出电压不能调整，或输出稳压性变坏、输出电压不稳定等；放大电路没有输入信号，而有输出波形；放大电路有输入信号，但没有输出波形，或者波形异常；振荡电路不产生振荡；计数器输出脉冲波形不稳，或不能正确计数等。

故障是不可避免的电路异常工作状况。故障产生的原因很多，情况也很复杂，有一种原因引起的简单故障，有多种原因相互作用引起的复杂故障。

（a）设计错误引发的故障。此类错误，应在电路设计过程中通过仔细周全的考虑而避免，如晶体管的选择和电源的配合，阻值选择不当等。

（b）对于初样的电路来说，故障原因可能是：实际电路印制板等与设计的原理图不符；元器件使用不当而损坏；连线发生短路或断路、错线、二极管、三极管、集成器件和电解电容极性连接有误等。

（c）对于定型产品出现的故障，故障的原因可能是元器件损坏，连接发生短路或断路，如焊点虚焊、接插件接触不良等，或使用条件发生变化，如电网电压波动，过冷或过热的工作环境等，影响电路的正常运行。

（d）仪器使用不正确引起的故障，如示波器使用不正确而造成的波形异常或无波形，接地问题处理不当而引入干扰等。

2.检测故障的方法

电子电路的故障检测，是指当电子电路发生故障时，根据故障现象，通过分析确定故障部位，找出故障点的过程。检测电子电路故障的方法有很多种，应根据电子电路的繁简程度、装配方法、仪器设备的情况来选择。

2.1直接观察法

直接观察法是指不用任何仪器，也不改动电路接线，利用人的视、听、嗅、触等作为手段来发现问题，寻找和分析故障的方法。不通电时检查仪器的选用和使用是否正确；电源电压的等级和极性是否符合要求；电解电容的极性、二极管和三极管的引脚、集成电路的引脚有无错接、漏接、互碰等情况；印刷版有无断路或短路；电阻、电容有无烧焦和炸裂等。通电时观察元器件有无发烫、冒烟，变压器有无焦味，示波管灯丝、LED是否亮，有无高压打火等。此方法简单有效，可对不隐蔽的故障作初步检查。

2.2参数测试法

参数测试法是借助于仪器来发现问题，寻找故障的方法。这种方法又分为断电测试法和通电测试法两种。断电测试法是在电路断电的情况下，用万用表的欧姆档来测量电路或元器件电阻值，判断故障。如检测电路中的连线、焊点等是否断路或短路；电路的供电系统，半导体三极管、集成块的直流工作状态、线路中的元器件是否参数漂移等。当测得值与正常值存在一定程度差异时，经过分析可确定故障点。通电测试法是在带电的条件下，借助于仪器测量电路中各点电压或支路电流，进行分析，寻找故障所在。如检查管子静态工作电压是否正常，集成器件的静态参数是否符合要求等。顺便指出，静态工作点也可以用示波器“DC” 输入方式测定。用示波器的优点是：内阻高，能同时看到直流工作状态和被测点上的信号波形以及可能存在的干扰信号及噪声电压等，更有利于分析故障。

2.3信号寻迹法

信号寻迹法是在电路输入端加入一定幅度、适当频率的信号，按照信号由前级到后级，用示波器逐级观察波形及幅值的变化情况的方法。如果哪一级异常，则故障就在该级。检查时也可以从输出级向输入级倒退进行。应当指出，在反馈环内，只要有一个元器件出故障，则往往整个回路中处处存在故障现象。寻找故障的方法是先把反馈回路断开，使系统成为一个开环系统，然后再接入一适当的输入信号，利用信号寻迹法逐一寻找发生故障部位。

2.4对比法

某电路是否存在问题时，可将此电路的参数与工作状态相同的正常电路的参数，或理论分析的电流、电压、波形等，进行一一对比，从中找出电路中的不正常情况，进而分析故障原因，判断故障点。

2.5替换法

有些故障比较隐蔽，器件是否失效不明显，如电容器漏电、集成电路性能下降等，这时手头有与故障器件同型号的器件时，可以将仪器中的部件、元器件等替换为相应部件，以便于缩小故障范围，进一步查找故障点。

2.6旁路法

当电路中有自激振荡或寄生振荡现象，可以利用适当容量的电容，选择适当的检查点，将电容临时跨接在检查点与参考接地点之间，如果振荡消失，就表明振荡是发生在此附近或前级电路中。否则就在后面，再移动检查点寻找。这种方法还可以用来检查电源滤波和去耦电路的故障。

2.7分割测试法

此法是将整个电路按电路结构或功能分割成若干相对独立的电路，分别测试，先找出有故障的部分，再找出故障的具体位置。对于有反馈的电路，它们各级的工作状况有牵连，可采用分割环形电路的方法，将反馈环去掉。然后逐级检查，快速找出故障。此法是一种使故障怀疑点逐步缩小范围，对检查短路故障最有效的方法。

实际寻找故障原因的方法多种多样，以上仅列举了几种常用的方法。这些方法的使用可根据电路故障的具体情况，选择合适的检测方法，排除故障。对于简单的故障用一种方法即可查找出故障点，但对于较复杂的故障在需要采取多种方法互相补充、互相配合，才能找出故障点。

3.排除故障应注意的问题

检测故障结果是否准确，很大程度受检测方法正确与否和检测精度的影响。特别是软故障，为了保证检测的效果，必须减小测量误差，提高检测精度。为此，需注意以下几点：

（a）正确使用测量仪器的接地端。凡是使用地端接机壳的电子仪器进行测量，仪器的接地端应和放大器的接地端连接在一起，否则仪器机壳引入的干扰不仅会使放大器的工作状态发生变化，而且将使测量结果出现误差。

（b）测量方法要方便可行。需要测量某电路的电流时，一般尽可能测电压而不测电流，因为测电压不必改动被测电路，测量方便。

（c）检测故障过程中，不但要认真观察和测量，还要善于记录。只有有了大量的可靠的实际记录并与理论结果加以比较，才能发现电路上的问题。

（d）调试时出现故障，要认真查找故障原因，切不可一遇到故障解决不了就拆掉线路重新安装。因为重新安装的线路仍可能存在各种问题，如果是原理上的问题，即使重新安装也解决不了（下转第209页）（上接第78页）问题。所以应当把查找故障，分析故障原因，看成一次好的学习机会，通过它来不断提高自己分析问题和解决问题的能力。

【参考文献】

[1]杨晓雁，张天知.电视机装配调试与维修技能训练[M].北京：中国劳动出版社，1998.

[2]蔡国清.TA 两片集成电路彩色电视机原理与维修[M].北京：人民邮电出版社，1991.

[3]王为民，段华炜，姬铁兰.电子电路的故障检测[J].科技情报开发与经济，2004（5）：256-257.

电路动态和电路故障分析 第4篇

一、复习几个知识点

1. 在使用电流表和电压表时的注意事项

电流表:它的电阻非常小, 可以忽略, 它串联在电路中相当于一根导线。若错把电流表并联到用电器两端, 则该用电器将被短路, 电流全部从电流表中经过。

电压表:它的电阻非常大, 它并联在用电器两端, 在电路中相当于电路开路。若错把电压表串联在电路中, 相当于电路开路, 所以电压表的示数相当于电源电压;当电压表与用电器并联时, 若用电器发生断路, 则电压表的示数也相当于电源电压。

2. 电路动态分析题的解题思路

(1) 判断电路的连接方式 (电流表看成短路, 电压表看成断路) ; (2) 明确电压表和电流表的测量对象; (3) 确定是由于什么原因引起电路中电学物理量的变化; (4) 根据欧姆定律和串、并联电路的特点求解。

二、滑动变阻器滑片P的位置的变化, 引起电路中电学物理量的变化

1. 串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置变化

例1如图1所示, 当滑片向右滑动时, A表和V表的示数如何变化?

分析:这是典型的伏安法测电阻的实验电路图。根据解题思路: (1) 这是一个串联电路; (2) 电流表测整个串联电路的电流, 电压表测R1两端的电压; (3) A和V的变化是由于滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的; (4) 根据欧姆定律和串联电路的特点解题如下。

P右移→R2↑→R总↑→I↓→A↓。

R1不变→IR1↓→U1↓→V表↓。

(判断V表示数的变化还可以根据串联电路的分压原理来分析:R2↑→U2↑→U1↓→V表↓。)

(本题中, 为了分析表达的简洁, 我们约定一套符号:“→”表示引起电路变化;“↑”表示物理量增大或电表示数增大;“↓”表示物理量减小或电表示数减小。)

变式训练题图1中, 若将电压表改接到R2两端, 那么当滑片向左移动时, 请判断A表和V表示数的变化。

例2如图2所示, 当滑片P向左移动时, A表和V表示数将如何变化?

分析:根据解题思路: (1) 这是一个串联电路; (2) 当将电流表简化导线, 将电压表看成断路或干脆拿掉, 可以发现滑动变阻器接成了定值电阻, 所以A表示数不变。V表测的是R1和R2左边部分电阻的总电压; (3) V表示值的变化是由于滑动变阻器滑片的移动引起的; (4) 当滑片向左移动时, R2左↓→ (R1+R2左) ↓→I (R1+R2左) ↓→V表↓ (或者根据串联电路的分压原理得出) 。

变式训练题如图3, 当滑片P向左移动时, A表和V表将如何变化?

2. 并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化

例3如图4, 当滑片P向右移动时, A1表、A表和V表将如何变化?

分析:并联电路各支路两端电压相等, 等于电源电压, 故电压表V示数不变。

滑片P右移, R1变大, 两端电压不变, 故电流变小, 所以A1示数变小。

由于并联电路各支路独立工作, 互不干扰, 滑动变阻器滑片P向右移动时, 对R2这条支路没有影响, 所以R2这条支路上的电流不变, 电流表测的是R1支路上电流的变化, 由于其变小, 所以电流表A示数也变小。

三、电键的断开或闭合, 引起电路中电学物理量的变化

1. 串联电路中电键的断开或闭合引起的变化

例4如图5, 闭合电键S, 电流表A和电压表V的示数如何变化?

分析:在电键尚未闭合前, 电阻R和灯L组成串联电路。电压表测量R两端的电压, 电键S闭合后, 灯L被短路, 电压表变成测量电源两端的电压了, 因此电压表的示数将变大。在电键尚未闭合前, 电流表测量的是串联电路的电流值, 由于此时电阻较大, 故电流较小;电键S闭合时, 灯L被短路, 电路中只剩下电阻R, 因此电流表的示数将变大。

变式训练题如图6所示, 当电键S由断开到闭合时, 两电压表V1和V2的示数如何变化?

2. 并联电路中电键的断开或闭合引起的变化

例5如图7, 当电键S由断开变为闭合时, 电流表A1的示数将_____, 电流表A2的示数将_____, 电压表V的示数将_____。 (均选填“增大”、“不变”或“减小”)

分析:本题的难度首先在电路的识别, 我们可以将电流表看作导线, 将电压表拿走, 就容易看出这个电路是并联电路。电流表A1是串联在电阻R1的支路中的, 所以电键闭合时, 电流表的示数从0变到有读数, 应该选填“增大”。电流表A2是串联在电阻R2的支路中的, 根据并联电路的特点, 并联电路各支路互不影响, 所以电流表A2的示数不变, 应该选填“不变”。当电键断开时, R1和电压表V未接入电池回路, 电压表没有示数;当电键闭合时, 电压表是测量R1两端的电压, 所以电压表有示数, 应该选填“增大”。

变式训练题如图8所示, 当电键S由断开变为闭合时, A1表、A表和V表将如何变化?

四、电路故障引起电路中电学物理量的变化, 及其故障原因分析

电路发生故障的判断方法:

第一种情况:

题中既有电流表, 也有电压表。 (或者没有电流表, 但题中提供了灯泡的亮暗情况, 可以将灯泡的亮暗情况转化为电流表示数的变化) (1) 先根据电流表示数变化可以确定故障的性质———短路还是断路。先看电流表, 若电流表示数变大———电路中发生短路;若电流表示数变小———电路中发生断路;再根据电压表示数变化, 就可以确定故障的位置。

第二种情况:

若题中没有电流表, 只有电压表, 那么仅仅根据这一现象, 不能明确故障的性质, 故障有两种可能 (短路和断路) , 要分情况讨论。

第三种情况:

若题目中说明:电压表与电流表示数的比值变大, 则电路发生断路;电压表与电流表示数的比值变小, 则电路发生短路。

电路故障的解题思路

(1) 先判断电路的连接方式;

(2) 观察电路故障现象———电流表、电压表示数情况或灯泡的亮暗变化情况;

(3) 再判断电路是短路还是断路;

(4) 最后确定故障的位置。

1. 串联电路中电路故障引起的变化

例6在图9所示的电路中, 电源电压保持不变。闭合电键, 电路正常工作。过一会儿, 两电表的示数都变大, 则下列判断中正确的是 ()

(A) 电阻R断路

(B) 电阻R短路

(C) 灯L断路

(D) 灯L短路

分析:根据解题思路: (1) 电流表相当于导线, 电压表相当于断路, 这是一个串联电路; (2) 观察故障现象———电流表、电压表示数都变大; (3) 判断电路故障性质———电路发生了短路; (4) 根据电压表示数变大, 得出灯L发生了短路。故选D。

变式训练题在上题中, 若两表示数都变小, 则故障可能是__________。

若电流表示数变大, 电压表示数变小, 则故障可能是__________。

若电流表示数变小, 电压表示数变大, 则故障可能是__________。

2. 并联电路中电路故障引起的变化

例7在如图10所示的电路中, 电源电压不变。闭合电键S后, 灯L1、L2都发光。一段时间后, 其中一灯突然熄灭, 而电流表、电压表的示数都不变, 则产生这一现象的原因可能是 ()

(A) 灯L1短路 (B) 灯L2短路

(C) 灯L1断路 (D) 灯L2断路

分析:根据解题思路: (1) 判断这是—个并联电路; (2) 观察故障现象———其中一盏灯突然熄灭, 而电流表、电压表的示数都不变; (3) 判断故障性质———其中一盏灯突然熄灭, 得出这一支路应该发生了断路; (4) 电流表、电压表的示数都不变, 得出L2正常, 故障应该在L1这条支路上, 是L1发生了断路。

变式训练题如图11所示, 电源电压不变。闭合电键S后, 移动滑动变阻器的滑片P, 电压表有示数, 电流表的示数不变。则该电路中的故障可能是 ()

(A) 电阻R1短路

(B) 电阻R1断路

(C) 滑动变阻器R2短路

(D) 滑动变阻器R2断路

初中物理电路故障分析 第5篇

一、短路、断路和开路

1、短路：（1）电源短路：指导线不经过用电器而直接接到了电源的两极上。会导致电路中电流过大而烧坏电源。

（2）用电器短路：指串联的多个用电器中的一个或多个（当然不是全部）在电路中不起作用，这种情况是由于接线的原因或者电路发生故障引起的。（一般不会造成较大的破坏。）

2、断路：从电源的正极到负极，有且只有一条通路，若在某出断开，整个电路就成为断路。可能是由于接触问题或者电流过大把用电器烧毁引起的。

3、开路：一般情况下等同于断路。就是负载断开或者电路断开出现一个端口，一般是电路的干路没有连接电源正负极，也有可能是导线断了，或者是干路串联了电压表等特大电阻的元件。

二、电路故障分析

（一）针对串联电路中的断路故障

方法1：将完好的用电器与被测电路并联。若用电器正常工作，说明被测电路上发生断路；若用电器不能工作，说明未测的电路上发生断路。

方法2：用导线与被测电路并联。若未测电路正常工作，说明被测电路上发生断路；若未测电路不能工作，说明未测电路上发生断路。

（二）利用电流表的示数变化判断电路故障

1．对于电路中原有电流表的示数变化情况分析。

（1）示数增大，说明电路（或支路）中部分用电器被短路（若所有用电器都被短路，则电流表烧毁）。

（2）示数减小，说明电路（或支路）中发生断路。

2．（针对串联电路）将电流表与被测电路并联分析。

（1）有示数，说明被测电路上发生断路。

（2）无示数，说明：未测电路上发生断路。

（三）利用电压表的示数变化判断电路故障

1．对于电路中原有电压表的示数变化情况分析。

（1）示数增大，说明未与电压表并联的用电器被短路。

（2）示数减小，说明：与电压表并联的被测电路上发生短路或电压表与电源正负极间发生断路。

2．将电压表与被测电路并联分析。

（1）有示数，说明：电压表与电源正负极间是通路的。

（2）无示数，说明：与电压表并联的被测电路上发生短路或电压表与电源正负极间发生断路。

（四）串联电路的断路或局部短路故障现象如下表：

内容

断路

局部短路

实质

某电阻（或导线）变为阻值无穷大。

某电阻值变为0，可看作一根导线。

电流情况

电路中（任何处）均无电流。

短路处无电流，整个电路中电流变大。

用电器工作情况

均不工作。

有一个工作，另一个不工作。

故障发生处

电路中任何一点。

只可能在电阻上。

电流表的示数

无示数。

有示数且变大。

电压表的示数

断路处两端电压为电源电压，其余部分为0。

短路处为0，仍然工作的用电器（电阻）两端电压为电源电压。

电流表无示数

断路

与电压表并联的电器断路

电压表示数为电源电压

电压表并联以外电路断路

电压表无示数

电流表有示数（变大）

短路

与电压表并联的电器短路

电压表无示数

电压表并联以外电路短路

电压表示数为电源电压

串联电路的断路或短路故障分析，一般先判断电路中是否有电流（或用电器是否均工作），以确定故障到底是短路还是断路；然后可根据电压情况来判断故障发生的地方。

三、动态电路部分

类型1：滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中物理量的变化：明确电路（电压表直接去掉，简化电路）；看准每个电表分别测的是谁的电压和电流；先看电阻的变化，再根据欧姆定律判断电流、电压的变化。

类型2：开关的断开或闭合引起电路中物理量的变化：明确断开和闭合是分别是什么电路；画出等效电路（电压表直接去掉，简化电路）；根据欧姆定律判断。

串联和并联电路的判断

一、分析电路的“口诀”：

先判串联和并联，电表测量然后判。一路到底必是串；若有分支是并联。

A表相当于导线；并时短路会出现。V表可并不可串；串时相当电路断。

二、连接电路的“口诀”：

①电路：串联各件依次连；并联标节点、连干路，连好再检验。

②电表：A表串其中，V表并两端。正(进)负(出)不能反，量程仔细断。

③提醒：无论串联或并联，电压表都应最后连。

二．串联、并联的识别方法（右图是简化、改画电路图的最终结果。）

1.电流流向法：

从电源正极出发，沿着电流的方向描绘出电流通过电阻的各条路经，一直达到电源的负极。这是识别电路最直观的方法，也是连接实物电路时必须遵循的基本思路。

【例１】在图２（甲）所示电路中，三盏灯是如何连接的，开关闭合后，电流表测量的是哪部分的电流？

做法：先标出电源的正负极，再沿着从正极到负极的方向，用箭头描绘各处的电流走向，标在电路图上，如图２（乙）。

分析：从图２（乙）中可以看出，点ａ是最初的电流分支点，点ｂ是最后的电流会合点。电流共有三条路径（I1、I2、I3），分别通过三盏灯（L1、L2和L3），所以三盏灯是并联的。通过电流表的电流只通过L1，所以电流表测量的是通过灯L1的电流。２.摘表法：

从电路中摘去电压表和电流表，电压表所在支路用断路替代，电流表所在位置用导线替代。如需进一步分析讨论，原电压表、电流表所测量的电压和电流则应在简化后的电路上标出。

【例2】如图３（甲）所示电路中，三个电阻是＿＿联的。电压表Ｖ1的示数为３Ｖ，Ｖ2的示数为5Ｖ，电源电压

８Ｖ（填“大于”、“小于”或“等于”）。

分析：两个电压表使电路看起来比较复杂，摘掉两个电压表后，把电压表所在支路擦除，电阻的串联方式如图３（乙）所示。两图比较可知，电压表Ｖ1测量的是Ｒ1和Ｒ３两端的电压Ｕ1＋Ｕ3，电压表Ｖ2测量的是Ｒ1和Ｒ2两端的电压Ｕ1＋Ｕ2，两个电压表的示数之和大于电源电压。

３．直线法：

这是把不规范电路简化成规范电路的普遍适用的方法。具体方法是：将电路从电源正负极处断开，结合电流流向法，拉长和缩短某一段导线，使各组元器件都在一条直线上，一次不成，可逐次分步完成。

【例3】图４（甲）所示电路中，电源电压是６Ｖ，开关闭合后电压表的示数为４Ｖ，问：灯Ｌ1、Ｌ2两端电压各为多少？

分析：利用摘表法，可确定这两个灯泡的串联电路。问题是电压表测量的电压是哪个灯两端的电压。将电路拉成直线，画出如图４（乙）所示的简洁图，这个问题就迎刃而解了。

４．节点法

这是一种比直线法更直接、更简洁的快速简化电路的方法。具体做法是：从电源正极开始，把电阻之间的连接导线缩减成点，相同的点用同一个字母表示。如果一个电路中的点多于两个，可以将这些点排在一条直线上，再把相应的电阻补充到这些点之间，节点法和直线法有着相辅相成的关系。

【例4】图５（甲）所示电路中，三个电阻是＿＿联的；电流表Ａ1测量的是通过电阻＿＿＿的电流。电流表Ａ2测量的是＿＿＿的电流。

分析：将图５（甲）中的电流表摘掉后，电路中三个电阻的连接方式仍然不明显。从电源正极开始，可以标出三个位置都是ａ点（电源正极），另外两个位置都是ｂ点（电源负极）。如图５（乙）所示。三个电阻都连接在ａｂ两点之间，通过三个电阻的电流方向都是从ａ到ｂ，所以这是一个并联电路。再利用电流法，描绘电流走向如图５（丙）所示。可以知道原电流表Ａ1的位置通过的是Ｒ2和Ｒ3的电流I2＋I3；原电流表Ａ2的位置通过的是Ｒ1和Ｒ2的电流I1＋I2、。本题中两个电流表的位置跟【例2】（图３甲）中两个电压表的位置相同，因为用电流表替代了电压表，三个电阻的连接方式也随之发生了变化。

电路故障分析

经典例题

1、先根据题给条件确定故障是断路还是短路：两灯串联时，如果只有一个灯不亮，则此灯一定是短路了，如果两灯都不亮，则电路一定是断路了；两灯并联，如果只有一灯不亮，则一定是这条支路断路，如果两灯都不亮，则一定是干路断路。在并联电路中，故障不能是短路，因为如果短路，则电源会烧坏。

2、根据第一步再判断哪部分断路或短路。

【分析】L1与L2串联在电路中，用电压表测L2两端电压，开关闭合后，发现两灯都不亮，电压表有示数。则故障原因是什么？解：你先画一个电路图：两灯都不亮，则一定是断路。电压表有示数，说明电压表两个接线柱跟电源两极相连接，这部分导线没断，那么只有L2断路了。

【例】L1与L2串联，电压表V1测L1电压，V2测L2电压。闭合开关后，两灯都不亮。则下列说法正确的是：

A、若V1=0，V2示数很大，则L1短路而L2正常；

B、若V1=0而V2示数很大，说明L2都断路。

解：两灯都不亮，则电路是断路，A不正确。当L2断路时，此时V2相当于连接到了电源两极上，它测量的是电源电压，因此示数很大。而此时L1等效为导线，因此两端没有电压，因此V1的示数为零。答案为B。

一、简单电路故障类习题的分析判断

【例1】如图1，闭合开关时，两灯都不亮，电压表示数为0。则原因可能是（）

A、L1短路

B、L2短路

C、L1开路

D、L2开路

分析：闭合开关两灯都不亮，表明电路中无电流，是开路故障。是L1还是L2开路呢？因为电压表测量L1两端电压，若是L1开路，则电压表应与L2串联接在电源两端，它应该有示数且接近电源电压，而此时电压表示数为0，说明电压表没有连接到电源两端。正确选项是D。

【例2】如图2，闭合开关时，电流表有示数，电压表示数接近电源电压，则原因可能是（）

A、L1短路

B、L2短路

C、L1开路

D、L2开路

分析：闭合开关时，电流表有示数，表明电路中有电流，从上面的分析可以判断这是电路中的部分电路短路故障。那么是L1还是L2短路呢？可以通过电压表的示数来进行分析。可以假设一下，若是L1短路，那么L1就相当于一根导线，它的两端电压就为0，这与题目条件不相符。答案是B。

【例3】如图3，闭合开关时，L1发光而L2不亮，则原因可能是（）

A、L2开路

B、L2开路

C、RL1比RL2大得多

D、RL1比RL2小得多

分析：闭合开关时，L1发光，表明电路中有电流，从上面的分析可以判断这是电路中的部分电路短路故障，L1发光而L2不亮，可以很快得出是L2短路；那么L2就相当于一根导线，它的电阻极小，而从电路中不能看出L2被短接，因而故障应是RL2比RL1小得多。正确选项是C。

【例4】如图4，闭合开关时，电流表A与A1的示数相同，则原因可能是（）

A、L1短路

B、L2短路

C、L1开路

D、L2开路

分析：并联电路由于存在两条支路，因此必须分析各条支路是否有电流。本题中，电流表A与A1的示数相同，即I=I1，说明干路和L1所在支路是通路，从并联电路的电流特点分析：I=I1+I2，因此I2=0，即电流表A2示数为0，L2支路没有电流，此支路开路。正确选项是D。

【例5】如图6，闭合开关时，灯泡都不亮，电压表示数接近电源电压，则原因可能是（）

A、ab间开路

B、bc间开路

C、cd间开路

D、ad间开路

分析：L1、L2都不亮，可以判断出电路故障属于开路。由于电压表示数接近电源电压，说明L2阻值很大（或者电压表串联在电路中），远大于L、L3的电阻，所以开路故障应该是出现在L2所在的部分电路，正确选项应是B。

【例6】如图7，闭合开关时，发现电流表的指针没有偏转；某同学用一根导线将ac两点连接起来，闭合开关瞬间，电流表指针迅速偏转到最大；当他用这根导线将bd两点连接起来时，发现灯L1发光。则下列关于该电路存在的问题分析错误的是（）

L1完好

B、L2开路

C、L3短路

D、L2情况无法判断

分析：闭合开关后，电流表指针没偏转，首先可确定此电路中有开路故障。用一根导线将ac两点连接起来，闭合开关瞬间，电流表指针迅速偏转到最大，说明开路故障没有出现在L3所在部分电路，同时说明L3被短路了；再用导线将bd两点连接起来时，L1发光，说明故障也不是L1所在部分电路，那么只有L2开路的可能了。综合上述分析，错误的选项应该是D。

二、复杂电路故障类习题的分析判断

例4

（06大连）如图所示，闭合开关S时，灯泡L1、L2都不亮，用一根导线的两端接触a、b两点时两灯都不亮；接触b、c两点时，两灯都不亮；接触c、d两点时，两灯都亮。则（）（导线检测法）

A．灯L1断路

B．灯L2断路

C．灯L2短路

D．开关S断路

分析：闭合开关S时，灯泡L1、L2都不亮，说明电路发生断路故障。用一根导线的两端接触a、b两点时两灯都不亮，说明断路故障发生在灯L2和开关上；接触b、c两点时，两灯都不亮；说明断路故障发生在灯L1和开关上；接触c、d两点时，两灯都亮，排除灯泡故障，说明开关S断路，故选D。

电流表、小灯泡的检测法与导线相似，电流表检测时要防止造成电源短路。

4、把两个小灯泡L1和L2、一个蓄电池、—个电键及若干导线组成串联电路。当闭合电键时，两个小灯泡均不发光。用电压表测量，发现灯L1两端有电压。若整个装置除了两个小灯泡以外，其余都完好，那么小灯泡不发光的原因可能是（）

A

L1的灯丝断了。

B

L2的灯丝断了。

C

L1和L2的灯丝都断了。

D

以上三种情况都存在分析：电压表并联在L1两端，有示数，说明除L1之外其他部分正常完好，因此，只有L1断路，等效于电压表直接连接电源两极。

5.如图5所示的电路，电源电压保持不变。电键S闭合时，发现只有两个电表的指针发生偏转，电路中的电阻R或灯L有一个出现了故障，则可能是

（）（2010年中考）

A．电流表A示数为零，电阻R短路

B．电流表A示数为零，灯L断路

C．电压表V2示数为零，电阻R短路

D．电压表V2示数为零，灯L断路

分析：排除电表影响，L和R串联，因此，L和R均不能断路，否则只有V1有示数。排除BD；若R短路，则R相当于导线，V2无示数，选C

例3　在电学实验中，遇到断路时，常用电压表来检测。某同学连接了如图1所示的电路，闭合开关S后，发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是，则此电路的故障可能是（）(电压表检测法）

A．开关S接触不良

B．小灯泡灯丝断了

C．d、e间出现断路

D．e、f间出现断路

分析：观察电路，灯泡和定值电阻串联，闭合开关S后，发现灯不亮，说明发生断路故障。用电压表测量时，表与被测元件并联，相当于在被测元件旁又使电流有了一条路径。若被测元件通路，由于电压表电阻很大，等效于开路，对电路无影响，其示数为零；若被测元件断路，电流不能从元件通过，只能从电压表通过，因电压表的电阻很大，这个电流很小，灯泡不亮，但电压表有示数，且近似等于电源电压。本题中电压表测得，说明电源可提供3V电压；说明a、d两点与电源两极相连的电路某处断开，说明故障在d、e两点之间且为断路。选择C。

二、动态电路分析与判断

动态电路分析题和电路故障分析题对学生有较高的能力要求，是初中学生物理学习过程中的难点。进行电路故障分析，要以电路动态分析能力作为基础，而电路故障分析又是电路动态分析的载体。

分析动态电路的一般思路是：根据引起电路变化的原因（开关通断、变阻器滑片移动、电路故障），分析判断电路中电阻的变化，根据欧姆定律分析电路中电流的变化（电流表示数变化），再根据欧姆定律变形式U=IR（或串并联电路电压特点）进一步判断电路中部分电路中电压的变化（电压表示数变化）或其它物理量的变化。

1、滑动变阻器滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化

（1）．串联电路中滑动变阻器滑片P的位置的变化引起的变化

[例1]如图1，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向左移动时，请你判断电流表和电压表示数的变化。

分析：

P左移→R2减小→R总减小→I增大→表变大。

R1不变→IR1增大→U1增大→表变大。

判断表的变化还可以根据串联电路的电压特点来分析：

R2减小→U2减小→U1增大→表变大。

[例2]如图2，当滑片P向左移动时，表和表将如何变化。

分析：首先要确定电路的类型，此电路属于串联电路呢还是并联电路。我们可以将电流表简化成导线，将电压表简化成断开的开关或干脆拿掉。此时可以容易地看出，这是一个串联电路。而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空，滑动变阻器变成了定值电阻，电流表测串联电路的电流，所以表示数不变。即：P左移→R1+R2不变→不变

在本电路中，电压表是测量R1和R2部分电阻之和的总电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据串联电路电压特点：表示数减小。

[例3]在如图3所示电路中，当闭合开关后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时

(A)电流表示数变大，灯变暗。

(B)电流表示数变小，灯变亮。

(C)电压表示数不变，灯变亮。

(D)电压表示数不变，灯变暗。

分析：将电流表等效为一根导线，可以看到电压表直接测量电源电压，因此当滑动变阻器的滑动片P向右移动时，电压表的示数将不会变化；而电阻R的阻值变大，小灯的电阻RL大小不变（注意：在初中阶段，小灯泡的电阻由于温度的影响引起的变化往往忽略不计），因此总电阻变大，电流变小，所以电流表示数变小。根据串联电路的电压特点分析，小灯两端的电压也将变小，小灯的功率P=ULI也将变小，所以小灯的发光将变暗。本题正确答案为D。

（2）．并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化

[例4]如图4，当滑片P向右移动时，表、表和表将如何变化？

分析：测电源两端电压，测R1支路电流，测干路电流。并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压，故电压表V示数不变。由于并联电路各支路独立工作，互不干扰，滑动变阻器滑片P向右移动时，对R1这条支路没有影响，所以电流表示数不变。滑片P右移，R2变大，两端电压不变，故电流变小，干路中电流也随之变小，所以示数也会变小。

2、开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化

（1）．串联电路中开关的断开或闭合引起的变化

[例5]在如图5所示的电路中，将开关S闭合，则电流表的示数将______，电压表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。

分析：在开关尚未闭合前，电流表测量的是串联电路的电流值，由于此时电阻较大，故电流较小；开关S闭合后，电阻R2被局部短路，电路中的电阻只有R1了，因此电流表的示数将变大。

在开关尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。电压表测量R1两端的电压，开关S闭合后，电阻R2被局部短路，只有R1接入电路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表的示数将变大。

还可以根据U=IR来分析开关闭合后电压表的示数变化。

（2）并联电路中开关的断开或闭合引起的变化

[例6]

在图6中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当开关K断开时，电压表的示数将_____；电流表的示数将_____

(选填“增大”、“不变”或“减小”)。

分析：本题的难度首先在电路的识别，我们可以将电流表看作导线，将电压表拿去，就容易看出这个电路是“并”联电路。电流表串联在小灯L1的支路中，所以开关闭合时，电灯L1接入电路，电流表的示数从0变到有读数，应该选填“增大”。电压表并联在L2两端，也即测量电源电压，而且不受开关控制，所以电压表示数“不变”。

3、电路的故障引起电路中电学物理量的变化及故障原因分析

[例7]在图7中，当开关

K闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4伏。过了2分钟，电压表示数为0，经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，请分析造成这种情况的原因可能有：_____________________。

分析：电压表示数为0，其原因有三：1.电压表没有接好或电压表损坏；2.小灯L2短路；3.小灯L1断路。起先，电压表有示数，说明不存在原因1的情况。那么还有两种情况都是可能的。答案为：小灯L2短路；小灯L1断路。

[例8]

在如图8所示电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，产生这一现象的原因可能是

(A)灯L1短路。

(B)灯L2短路。

(C)灯L1断路。

(D)灯L2断路。

分析：这是一个并联电路。可以采用排除法。小灯L2短路，会导致电压表示数变小、电流表示数变大，且导致两灯都不亮；小灯L2断路，会导致电流表示数变0；小灯L1短路，也会导致两灯都不亮；一灯熄灭而电表示数都不变，只有小灯L1发生断路时才有此可能。本题正确答案为C。

[例9]

在图9所示的电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L1、L2都发光，—段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表Vl的示数变小，电压表V2的示数变大，则产生这一现象的原因是

(A)灯L1断路。

(B)灯Ll短路。

(C)灯L2断路。

(D)灯L2短路。

分析：应用“去表法”可以判断此电路是L1、L2组成的串联电路。

“—段时间后，其中的一盏灯突然变亮”排除了电路出现断路的情况，那么，故障现象只有发生短路了。电压表V2的示数变大，是小灯变亮的原因，且它测小灯L2两端电压，所以一定是小灯L2突然变亮；电压表Vl的示数变小说明小灯L1发生了短路。本题正确答案为B。

四、动态电路电功率问题的分析与计算

电功、电功率问题的分析和计算是目前中考的热点之一，也是学生答题的难点之一。这种题型把欧姆定律、串并联电路的规律及初中阶段电学仪器的应用和电功、电功率知识融合在一起，通过对这部分问题的训练和考查，有利于提高学生的物理思想、逻辑分析能力、表达能力及应用数学知识分析解决物理问题的能力。

常见电功、电功率类试题一般分为三类：第一类就是直接运用电功和电功率公式进行计算，譬如给你一个电能表在某段时间内消耗的电能（电功）计算电功率，或者根据用电器的铭牌信息计算该用电器在某段时间内消耗的电能；第二类是根据动态电路的电阻变化分析计算某用电器实际功率的变化，譬如小灯泡亮度的变化；第三类就是对动态电路进行计算。

解决电功率问题的一般思路：根据电路的连接状况分析电路的工作状态，根据各部分电路的已知条件分析寻找求解未知量所需的隐含条件，再依据欧姆定律、电功率的公式（包括变形式）列出代数式（方程、方程组）解答。

解决电功率问题的一般方法：

（1）弄清引起电路状态发生变化的原因是开关的通断，还是滑动变阻器滑动引起变化。

（2）弄清电路各状态的连接方式和接入此电路的用电器，必要时画等效电路图。

（3）弄清电压表、电流表测的是哪部分电路的电压和电流。

（4）抓住电路中的不变量（如电源电压不变、电阻不变）或利用串并联规律列式求解。

解决电功率问题的关键：首先是分析清楚电路的状态，即需求解的部分电路中用电器个数及连接方式，其次是与该部分电路中用电器相关的已知条件包括隐含条件，第三是此电路中的不变量（如电源电压不变、电阻不受温度影响）等。

解决电功率问题思路的口诀：审题识电路，拆图标已知，建立关系式，给三能求九。就是说，审题的过程要将电压表去掉，将电流表当导线处理，看清属于哪一类电路，一般难题分成简单电路（单个用电器）电路、.串联电路和并联电路三类；在识别电路的同时，观察电路变化了几次，就有几种工作状态（一般考题中电路变化是利用开关的通断和滑动变阻器滑片的移动引起电路的变化），拆图标已知的含义是电路变化几次，就画几个等效电路草图，在图上标出已知条件，根据串、并联电路的特点建立关系式，也就是方程（组）。通常从等效电路图上已知条件密集处就是解题的切入点，一般情况下只要给出三个物理量就能求出九个物理量。这就是给三能求九。在完成上述的步骤之后，一般的电功率题就比较容易了。

例1：如图1所示电路，灯L上标有“12V

9W”字样，当开关S和S1都闭合，变阻器的滑片P移到a端时，灯恰好正常发光，电流表示数是1.25A，求：

（1）变阻器的最大阻值是多少？

（2）当开关S闭合，S1断开，变阻器的滑片P移到b端时，灯消耗的功率是多少？

分析思路：（1）①求滑动变阻器电阻值需知道变阻器此时两端电压和通过它的电流；②当开关S、S1都闭合时，P在a端，灯泡L与变阻器R1并联，电流表测干路电流；因为灯正常发光，找出隐含条件：灯、变阻器和电源两端电压都是12V；因为灯正常工作，可根据铭牌计算出通过灯的电流，再根据并联电路特点求出通过变阻器的电流。

③根据欧姆定律推导式计算变阻器的阻值。

（2）①要求灯消耗的实际功率，需要知道此时灯两端的实际电压和通过的电流（或灯泡的电阻根据P=I2R计算）；②当开关S闭合，S1断开，变阻器的滑片P移到b端时，变阻器与灯L串联接入电路，且变阻器全部接入电路，电流表测串联电路电流；③根据灯的铭牌可求得灯丝电阻RL，因为电源电压为12V（已求得），可以计算此时电路中的电流I’,再根据欧姆定律推导式求出此时灯两端电压为U’L;④灯消耗的功率就为P=U’LI’

解：（1）当开关都闭合时，P在a端，灯泡L与变阻器并联，灯正常发光

通过的电流：

因为灯L与变阻器直接并联到电源两端，所以：

变阻器最大值：

（2）当开关S闭合，断开，滑片P滑到的b端时，灯L与串联。

灯的电阻：

串联后总电阻：

电路中的实际电流：，灯两端电压U’=IRL＝0.3A×16Ω＝4.8V

灯的实际功率：

或

例2：在如图6所示的电路中，电源电压和灯泡电阻不变，电阻R1=12Ω，灯L标有“6V

12W”的字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R2上标有“2.5A”字样。

（1）只闭合S1，电流表的示数为0.6A，求电源电压；

（2）当闭合S1、S2和S3，并将滑片P移到b端时，电流表的示数为1.2A，求滑动变阻器R2的最大阻值；

（3）只闭合S2时，求电路总功率的最大值。

分析思路：（1）①只闭合S1时，灯L与R1串联，电流表测此电路电流，电压表测R1两端电压。②求电源电压即求出此时灯L和R1两端总电压，只要知道灯L的电阻和R1电阻值，即可根据U=IR计算它们的总电压即电源电压。③R1阻值已知，灯丝电阻可由灯的铭牌求出。

（2）①当闭合S1、S2和S3，并将滑片P移到b端时,灯L被短路，R1与R2并联,R2全部接入电路，电流表测干路电流，电压表测电源电压。②求R2阻值，需知道R2两端电压和通过的电流。③电源电压已求得，则变阻器两端电压等于电源电压，R1阻值已知，可求此时通过R1的电流，根据给出的总电流和并联电路特点，求出通过R2的电流。

（3）①只闭合S2时，灯L与R2串联，电流表测此时电路中电流，电压表测R2两端电压。②求最大功率，就是要考虑在电流表、电压表和滑动变阻器安全的前提下，根据电路中的最大电流和最高电压来计算功率。③由于电源电压为9V，不超过电压表0～15V量程，所以电压表安全，考虑电流值时，要综合分析灯和变阻器允许通过的电流，从变阻器允许通过的电流是2.5A来看，即电路中的电流不允许超过2.5A，再从灯的铭牌来看，可计算出灯正常工作允许通过的电流是2A。④所以此时电路中允许通过的最大电流是2A，电压是9V，因此电路消耗的最大功率是18W。

解：（1）只闭合S1时，灯L与R1串联，灯泡的电阻：

电源电压：

（2）当闭合和时，灯L短路，R1与R2并联,通过R1的电流：

滑动变阻器的最大阻值：

（3）只闭合S2时，灯泡L与R2串联，灯泡L的额定电流：为保护灯泡，电流

为保护电流表，电流

为保护滑动变阻器，电流

由此可得电路中的最大电流

电压表量程0～15V，电源电压9V，9V＜15V，电压表始终是安全的。

电路总功率的最大值

6、（2010年浦东新区中考模拟）

在图6所示的电路中，电源电压保持不变。闭合电键S，电路正常工作。过了一会儿，灯L熄灭，两电表指针发生同向偏转；另用一导线并联在L两端，均再无其他现象发生。若电路中只有一处故障，且只发生在L或R上，由此可以判断

（）

A.可能是R断路

B.可能是R短路

C.一定是L断路

D.一定是L短路

1．如图2所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合后，只有一只灯泡发光，且电压表V的示数为6V，产生这一现象的原因可能是（）

A．灯L1处短路

B．灯L2处短路

C．灯L1处断路

D．灯L2处断路

2．如图3所示，当开关S闭合时，发现电流表指针偏转，电压表指针不动。该电路的故障可能是（）

A．灯L1的接线短路

B．灯L2的接线短路

C．灯L1的灯丝断了

D．灯L2的灯丝断了

电

路

故

障

灯泡

短路

原因：接线柱碰线

现象：灯泡不亮

断路

原因

接线柱接触不良

灯丝烧坏（断）

现象：灯泡不亮

电压表

短路

原因：接线柱碰线

现象：电压表无示数

断路

原因：接线柱接触不良或损坏

现象：电压表无示数

与用电

器串联

原因：与电压表并联的用电器断路

现象

电压表示数几乎等于电源电压

电路电流几乎为0不能使用电器正常工作

电流表

短路

原因：接线柱碰线

现象：电流表示数为0

断路

原因：接线柱接触不良，或电流表已烧坏

现象：电流表无示数

滑变

短路

原因

接线柱错接“一上，一上”

闭合开关前没有调节滑片p位于“阻值最大处”

现象：起不到保护作用，电路电流很大

断路

原因：接线柱接触不良或烧坏

现象：整个电路被断开

接法错误，连入电阻最大并不改变

原因：接“一下，一下”

现象：阻值不变，较大

开关

短路：不存在，相当于开关闭合断路：相当于开关断开

照明电路的故障及判断方法

1.常见的故障

（1）断路：如灯丝断了，灯座、开关、挂线盒断路，熔丝熔断或进户线断路等。断路会造成用电器无法用电工作。

（2）短路：如接在灯座两个接线柱上的火线和零线相碰，插座内两根接线相碰。短路会把熔丝熔断而使整个照明电路断电，严重者会烧毁线路引起火灾。

（3）过载：电路中用电器的总功率过大或单个用电器的功率过大。产生的现象和后果同短路。

（4）接触不良：如灯座、开关、挂线盒接触不良，熔丝接触不良，线路接头处接触不良等。这样会使电灯忽明忽暗，用电器不能连续工作。

（5）连接错误：如插座的两个接线柱都接在火线或零线上，开关接在主线中的火线上，用电器串联接在电路中等。

2.检修故障的一般方法

（1）检修断路：先用测电笔检查总闸刀开关处，如有电，再用校火灯头（一盏好的白炽灯，在灯座上引出两根线就成为校火灯头）并联在闸刀开关下的两个接线柱上。如灯亮，说明进户线正常（如灯不亮，说明进户线断路，修复进户线即可）。再用测电笔检查各个支路中的火线，如氖管不发光，表明这个支路中的火线断路，应修复接通火线。如果支路中的火线正常，则再用校火灯头分别接到各个支路中，哪个支路的灯不亮，就表明这个支路的零线断路了，需要修复。

（2）检修短路：先取下干路熔断器的盒盖，将校火灯头串接入熔断器的上下两端，如灯亮，表明电路中有短路。同样，在各个支路开关的接点用上述方法将校火灯头串接进去，哪个支路的灯亮，就表明这个支路短路了，只要检修这条支路就能解决问题。

例1.有一幢楼房，突然发生停电事故，经检查，保险丝已熔断，已排除用电器过多这一原因，那么有经验的电工师傅检修时，他最先考虑并重点检查的是下列哪个部件？（）

A.灯泡

B.开关

C.插座

D.导线

分析：若用电器不过载，则电路中只有短路使电流过大。而灯泡与导线短路的可能性不大，且开关不会引起电路短路，所以只有插座短路的可能性最大。故选（C）。

例2.物理小组的同学们练习安装照明电路，接通电源之前，老师将火线上的保险丝取下，把一个额定电压为220V的灯泡作为检验灯泡连接在原来安装保险丝的位置，同时要求同学们将电路中所有开关都断开，用这种方法可以检查电路中是否有短路。在接通电源后，下列说法中正确的是（）

A.若检验灯泡正常发光，表明电路连接无误

B.若检验灯泡不亮，但将某一个用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光，表明这个开关的两端直接连到了火线和零线上

C.若检验灯泡不亮，但将某一个电灯的开关闭合后，这个电灯和检验灯泡都能发光，只是亮度不够，这表明电路中出现了短路现象

D.不论电路中用电器的开关是闭合还是断开，检验灯泡均不发光，这表明电路中有短路

分析：题中保险丝换成了灯泡，并把所有用电器的开关都断开，正常情况下应该没有电流通过灯泡。如果灯泡发光，说明有短路现象。如果闭合某一开关，检验灯泡不亮，说明电路断路。若闭合某一个电灯的开关后这个电灯和检验灯泡都能发光，只是亮度不够，表明电路中的电灯能正常工作，电灯所在的电路为通路。故选（B）。

例3.某人家里只开一盏电灯，其它用电器都不用，为了看电视，他在电视机开关闭合之前将电视机的两脚插头插入两孔插座中，结果电灯立即熄灭，经检查灯泡是好的，保险丝烧断，则产生这种现象的原因是（）

A.电视机已损坏

B.电视机的插头内有短路

C.两孔插座内原来已经短路了

分析：家里开着一盏电灯，说明原来的电路是好的，如果两孔插座内原来就已经短路，电灯不可能发光，（C）错误。

电视机的开关未闭合，说明电视机的电路未接通，电视机不可能损坏，因此（A）可以排除。

电子电路故障 第6篇

【摘 要】故障诊断是一门综合性技术，它涉及现代控制论、信号处理与模式识别、计算机科学、人工智能、电子技术、统计数学等学科。现代故障诊断技术已有30多年的发展历史，但作为一门综合性的新学科——故障诊断学。

【关键词】电路；故障；诊断

1.电力电子电路故障诊断特点

电力电子电路的实际运行表明，大多数故障表现为功率开关器件的损坏，即晶闸管的损坏，其中以功率开关器件的开路和直通最为常见，属于硬故障。但是，电力电子电路的故障诊断与一般的模拟电路、数字电路的故障诊断还有一个重要的差别：故障信息仅存在于发生故障到停电之前的数毫秒到数十毫秒之间，因此，需要实时监视、在线诊断。

1.1电力电子电路故障诊断的目的

电力电子设备一旦发生故障，小则造成电器产品损坏、交通阻塞、工矿企业停产，大则会威胁人民生命、财产安全，甚至造成重大的人员伤亡或灾难事故，影响国民经济的正常运行。所以，对电力电子设备进行故障检测和诊断显得日趋重要。

长期以来，人们采取两种维修对策：（1）等设备坏了再进行维修，称为事后维修。这种办法的问题是经济损失很大。（2）定期检修设备，称为预防维修。这种方法有一定的计划性和预防性，但其缺点是如无故障，则经济损失较大。

电力电子设备由很多部分组成，包括电力电子主电路、电动机、发电机和各种应用电路。对电力电子设备进行故障诊断就是要对所有的这些电路进行故障检测和诊断。电力电子电路是整个电力电子设备中最关键的部分，对其的故障检测和诊断就显得尤其重要。

1.2电力电子故障诊断的作用

（1）实现早期预报，防止事故发生。

（2）预知性维修，提高设备管理水平。

（3）方便检修，缩短了维修时间，提高设备利用率。

（4）对提高设备的设计制造水平，改善产品质量有指导意义。

2.电力电子电路故障诊断方法

电力电子电路故障诊断技术包括两方面的内容：（1）故障信息的检测：以一定的检测技术，获取故障发生时的所需故障信息，供故障分析，推理用；（2）故障的诊断：依据检测的故障信息，运用合适的故障诊断方法，对故障进行分析、推理，找出故障发生的原因并定位故障发生部位。传统的故障诊断方法在电力电子电路故障诊断中也得到的广泛应用，如故障字典法、故障树、专家系统等。

2.1故障字典法

把一组典型的测量特征值和故障值以一定的表格形式存放，通过比较测量值和特征值，判断故障。先用计算机对电路正常状态和所有硬故障状态模拟，建立故障字典。然后对端口测试进行分析，以识别故障，即将选定节点上测出的电压与故障字典中电压比较，运用某些隔离算法查出对应故障。

故障字典法对于模拟电路和数字电路故障诊断具有很大的实用价值，但字典法只能解决单故障诊断，多故障的组合数大，在实际中很难实现。

2.2故障树法

故障树诊断法就是对可能造成系统失效的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素）进行分析，画出逻辑框图，即故障树，从故障树的顶事件进行搜索从而找出故障原因的方法。故障树表达了系统内在联系，并指出元部件故障与系统之间的逻辑关系。

故障树诊断直观、灵活、通用，但建树工作量大，繁琐易错，对诊断故障空间较小的问题比较合适。

2.3残差法

残差法是一种基于解析模型的故障诊断方法。即通过研究实际系统与参考模型特征输出量间的残差来进行电力电子装置主电路在线故障诊断和故障定位的过程。该方法同样适用于逆变器主电路的故障诊断，参考模型法用于电力电子电路的故障诊断具有检测量少、判据简单且与输出大小无关的特点。特别是在复杂电力电子电路的故障诊断中该法的优势更加明显。

2.4直接检测功率器件两端电压或桥臂电流的方法

通过检测各功率器件两端的电压，或检测各桥臂电流，得到功率器件的工作方式，再与触发脉冲进行时序逻辑比较，从而判断被诊断对象是否故障，此方法需要检测每个被诊断器件的电压和电流，所需测点较多，需要专门的检测电路和逻辑电路。该方法还可以通过测量电路的输入输出来实现故障诊断。正常工作时，电路的输入输出在一定的范围内变动，当超出此范围时，可认为故障已经发生。另外，还可以测量输入输出变量的变化率是否超出范围来判断是否发生故障。该方法虽然简单，但抗干扰性差。

2.5专家系统诊断的方法

专家系统就是利用计算机推理能力和领域专家的丰富经验，以及系统内部因果关系和人工智能的机器学习功能，设计出的一种智能计算机程序系统，解决复杂的系统故障诊断问题。专家系统对经验性的诊断知识进行形式化描述，突破个人局限广为传播，有利于存储和推广专家的经验，发挥专门人才作用，开辟了综合利用专家知识的新途径，比人类专家更可靠、灵活，不受环境影响。专家系统的知识结构中知识库与推理控制相对独立，可重写增删，可以结合其它诊断方法，构成知识结构的应用程序，拥有人机联诊功能，充分发挥了现场技术人员的主观能动性，并能逐步积累经验日趋完善，因此是很有生命力的故障诊断法。

专家系统诊断的基本思想是：先通过实验或仿真建立起一个可靠的知识库，该知识库包含了电路的环境知识、系统知识和一个规则库，其中知识库反映了系统的因果关系，具体到故障诊断系统中就是系统变量和故障类型、故障点之间的因果关系：然后通过人机接口得到实际运行中的特征变量值；将它应用到规则库进行推理，就得到了电路的基本工作状态和故障信息。该方法的缺点是知识库建立困难，特别是知识库庞大时更是如此。传统的故障诊断专家系统，大多是基于规则的专家系统，它将领域知识编成一系列产生式规则（表示形式为IF…，THEN…）。这种专家系统可以解决许多系统的故障诊断问题，但是由于对复杂的系统要利用大量的产生式规则（这种规则主要依赖人工编写），因而故障诊断专家系统运行很慢，很难适应实时环境的要求；另外，当遇到未见过的新故障或新信息时，如此建立的专家故障诊断系统往往不能正确处理，会因推理能力弱而出现“匹配冲突”、“组合爆炸”及“无穷递归”等问题。要解决这些问题，除非不断进行规则更新，可是新规则与原有规则很有可能相互牵连，这必然导致在规则添加和删除时遇到难以处理的困难。总之，专家诊断系统存在知识获取“瓶颈”问题、难以维护、应用面窄以及诊断能力弱和不适应模糊问题等缺点。

【参考文献】

[1]周莉.论电工技术模块化教学趋势.安徽.淮南，2001，23.

[2]王素玉，刘桦.模块化教学的应用设计与实践.山东工业大学学报社会科学版.

电子电路故障检测方法与技巧 第7篇

随着科学技术的发展, 电子技术已越来越多地渗透到各个领域, 有了电子技术才有了真正意义上的自动化。电子技术是自动化技术的基础, 电子电路则是电子技术的核心。电子电路故障检测, 是指当电子电路发生故障时, 采用各种方法, 通过测量、分析、判断, 确定故障部位, 找到故障元件的过程[4]。

家用电器中的彩色电视机中包括了低频与高频、音频与视频、小信号与大信号以及无线电信号接收、高频放大、中频放大、功率放大、振荡、解调 (解码) 、微处理器、开关电源等各种复杂的电子电路。下面以彩色电视机为例, 详细介绍常见电子电路各种故障检测方法及其运用技巧, 供广大电子设备维护、维修工作者参考。

1故障检测方法与运用技巧

1.1直观检查法

直观检查法指利用人的感觉器官直接发现故障的一种方法, 主要采用眼看、耳听、鼻闻、手摸来判断[1]。

1.1.1眼看--对整机而言, 通过调整电视机上相关的功能旋钮和开关, 同时观察收视质量、指示灯亮灭等情况, 以判断有关电路是否正常。对电视机内部而言, 观察电路板上有无元器件明显损坏 (例如:熔断器烧断、元件烧焦炸裂或断裂、电解电容漏液或鼓起等) 、元器件虚焊、接插件松动、电路板断裂、潮湿、发霉以及通电后打火、冒烟等异常情况。

1.1.2耳听--听电视机伴音是否正常, 以及机内有无异常声音。

1.1.3鼻闻--闻电视机内部有无异常气味, 例如:烧焦、过热等气味。

1.1.4手摸--通过手摸, 感觉集成电路、三极管等有无过热等异常情况。

1.2电压测量法

电压测量法是通过测量电路或元器件的工作电压与正常值进行比较来判断故障的一种检测方法。电压测量法分直流电压测量和交流电压测量两种, 可分别在电路处于静态 (不接收电视信号) 和动态 (正常接收电视信号) 下进行, 常以关键点测量与普测相结合的方法进行检测[1], 所测电压通常指对地电压, 也可测量电路中两点间电压。

关键点通常指衔接电路间的重要节点和电源供电端。通过测量判断关键点电压, 可缩小故障检修范围, 继而再测量相关电路元器件引脚电压, 进一步缩小故障检修范围, 以判断电路或元器件是否正常。必要时通过测量元器件两引脚间电压, 甚至再估算支路电流, 来直接进行分析判断, 以找到故障元器件或故障点。同一个节点的不同焊点对地电压应该相等, 焊点间应无电位差。

常用元器件正常工作与故障状态时的电压特征如下:

1.2.1晶体三极管--工作在线性放大状态时, 三极管发射结Ube呈正向偏压, 集电结Ubc呈反向偏压, 在直接耦合放大电路中同时还应考虑反馈电路对各点电压的互相牵制;三极管工作在脉冲、开关状态时, 其集电结Ubc始终呈反向偏压。对有偏置电压的三极管而言, 无输入信号时发射结Ube为0.6~0.7V (以NPN型硅材料三极管为例, 下同, PNP型三极管为-0.6~0.7V) , 有输入信号时Ube<0.6V。对无偏置电压的三极管而言, 无输入信号时发射结Ube为0V, 有输入信号时Ube呈反向偏压;三极管工作在振荡状态时, 发射结Ube呈零偏压或反向偏压, 集电结Ubc始终呈反向偏压。当三极管Ube远大于0.7V时, 则该三极管发射结视作开路;短接三极管发射极与基极, 其集电极或发射极串联的电阻两端仍有电压时, 则该三极管集电极与发射极之间视作漏电或短路。

1.2.2晶体二极管--正常工作时二极管正向电压一般为0.6~0.7V (锗管为0.2~0.3V) , 发光二极管正向电压为1.8~2.2V。当正向电压远大于正常值时, 则该二极管视作开路;当正向电压远小于正常电压值或为零且确认有电流时, 则该二极管视作漏电或短路;稳压二极管工作在反向状态时, 其两端电压大于稳压值, 则该稳压二极管视作开路;稳压二极管两端反向电压小于稳压值时则该二极管要么未反向导通, 要么漏电 (根据其串联电阻两端有无电压来判断) 。

1.2.3集成电路--电源供电端电压应接近所接电源电压;电路对称的引脚通常电压应该相近;接同一组电感线圈的引脚, 直流电压应相等;OTL功率放大电路输出端电压接近电源电压的一半, 自举升压端接近电源电压。反之, 集成电路相关引脚或外围电路可能有故障。

1.2.4电阻器--电阻器两端电压等于流过电阻器中的电流与电阻值之积。串联电路中电流相等, 三极管的发射极与集电极电流基本相等, 所以, 这些电阻器两端的电压之比等于电阻之比。如果电阻器两端的电压明显与电流和电阻值之积相差很大, 或流过两只电阻器中的电流相等而电压之比却与阻值之比相差很大, 则可认为电流与电阻值之积大的电阻器阻值变大或开路。

1.2.5电容器--电容器的主要作用是让交流信号流过, 隔断直流, 即对于直流而言, 电容器相当于开路。所以, 与电容器串联的电阻器两端应无直流电压, 若有则为电容器漏电或短路。

1.2.6电感器--电感器常用于振荡电路、谐振电路、滤波电路中, 只对交流起作用。电感器的阻值一般很小, 甚至接近于零, 所以, 在电路中电感器两端直流电压几乎为零。若很大, 则可能有故障。

1.2.7变压器--变压器常用于电源、电路间耦合、行激励、行输出等部分, 起交流变压、阻抗变换或耦合作用, 其初级与次级或线圈与线圈交流电压之比等于圈数之比。无论电路频率高低, 只要一组线圈有交流电压, 其它线圈也应有相应的交流电压, 且空载时输入端电流很小。当输入端有交流电压, 输出端无交流电压时, 要么输入端或输出端线圈开路 (输入端电流很小) , 要么负载短路或内部线圈局部短路 (输入端电流较大) 。

1.3电阻测量法

电阻测量法是指在断电情况下用万用表测量机器内部元器件引脚和各单元电路对地 (或非地节点之间) 电阻值, 以及元器件本身的电阻值来判断故障的一种检测方法[4]。电阻测量法又分在路测量和非在路测量两种, 前者指直接测量电路中元器件或某部分电路的电阻值, 后者是将被测元器件从电路板上脱焊进行测量。必要时可将万用表棒对调, 正反向两次测量。当采用电压测量法还不能确定故障元件或故障点时, 常采用此方法检测。在有短路性大电流故障时, 或发现有元器件损坏时, 首选电阻测量法。采用电阻测量法在路检测的常见类型有:

1.3.1各关键点对地电阻的测量。

1.3.2元器件本身的电阻值的测量。所有元器件在路正反向两次测量的阻值均应该小于或等于元器件本身的实际阻值。

1.3.3负载电阻的测量, 判断负载的轻重, 甚至开路或短路。

1.3.4短路型、漏电型故障对地电阻的测量。例如:行扫描电路电源、高频调谐器VT引脚等。

1.4电流测量法

电流测量法是通过测量电路或元器件的电流来判断故障的一种检测方法[2], 一般用于检查电源负载或局部电路工作电流。如果实测电流与正常值相差较大, 则相关电源负载或电路存在故障。当怀疑负载过流、漏电或进行电路调试时, 常用电流测量法。

电流测量法又分直接测量和间接测量两种。间接测量是通过测量串联在被测电路中已知阻值的元件两端电压来估算电流。电路中测量的电流与有无交流信号 (即静态与动态) 有关, 特别是交流大功率信号。静态时往往电流很小甚至无电流, 动态时电流较大。有时静态电流正常, 而动态电流却相差很大。动态电流偏小, 说明激励不足;动态电流偏大, 则可能是负载过重或者存在局部短路性故障。

1.5信号注入法

信号注入法是在相关电路的输入端注入测试信号或交流感应信号, 观察输出的图像、伴音或电压、波形等的变化, 以判断被测点后的相关电路是否正常工作的一种检测方法。

信号注入法常用于中频、音频、视频等具有较大增益的最好能看到或听到的信号放大电路, 适用于检查信号通道阻断类故障。例如:在音频放大电路的前置级输入端注入信号, 电路无输出信号, 而在功率放大器的输入端注入信号, 输出信号正常, 则说明前置级存在故障。

常用的注入信号有:信号发生器等仪器输出的标准信号、相同类型机器相同点输出的信号、人体感应的杂波干扰信号 (常通过金属镊子、起子、万用表表棒等注入, 有时也称干扰法) 、万用表电阻档测量时的电压信号等。

1.6仪器测量法

仪器测量法是利用示波器等仪器测量被测点波形、信号大小、周期 (频率) 等参数[5], 以判断电路工作是否正常的一种有效的检测方法。必要时配以信号发生器等仪器进行测量。

利用示波器测量判断故障的常见类型有:

1.6.1测量被测电路输入端、输出端的波形, 以判断该级电路工作情况[3]。

1.6.2测量CPU、副载波恢复等振荡电路是否起振及周期与信号大小等情况。

1.6.3测量脉冲信号的有无及正常情况。

1.6.4利用双踪示波器比较两个信号波形的相位、大小等情况。

1.7替换法

替换法是用规格相同或相近、性能良好的元器件, 去代替被怀疑的元器件来检查故障的一种检测方法[1]。这是一种验证被怀疑的元器件是否确实损坏的有效方法之一。替换法可分两种情况进行处理:一是更换, 即将元器件引脚与电路板脱焊或拆下进行替换;二是在路并联, 即不脱开 (拆下) 被怀疑元件, 在路并联同规格元件通电试验 (有时也称并联法) 。

采用更换的方法进行替换试验时, 可根据实际情况, 不一定要将整个元器件拆下, 有时只需脱开有影响的引脚, 在电路板焊接面焊上试用元件即可, 通常替换的元器件类型有:

1.7.1用常规工具仪表不易检测的元件。如:小容量电容开路或容量变化、线圈或变压器局部短路、晶体管性能变差、晶体振荡器开路、声表面波滤波器开路等。

1.7.2分析判断某些元器件可能损坏, 而拆下检测时又未发现异常的漏电、"软击穿"等"软性故障"。

1.7.3集成电路、高频调谐器、厚膜电路、小信号电路板等内部有许多元件, 仅依据外部引脚不易检测的元器件或整个电路板。

1.7.4采用并联法在路并联可疑元件进行通电试验的元件类型有:

(1) 怀疑可能开路或失效的耦合、滤波电容, 采用容量相近的电容器直接并联。

(2) 怀疑普通二极管开路或导通性能不良, 可用极限参数相同或稍大的二极管直接并联。

(3) 怀疑声表面波滤波器和某些带通滤波器开路, 可用符合电路工作频率的电容器并联试验, 观察输出信号有无变化。

(4) 怀疑电阻器、电感器开路时, 有时也可采用并联法试之。

1.7.5在一时无相同规格型号元件替换时, 可根据元件在电路中的作用进行应急处理, 常见有:

(1) 可采用多只电阻器的并联与串联甚至混联的方法替换电阻器, 以使阻值与功率达到要求。

(2) 可采用容量偏差较大, 但耐压等性能相同或优于原件的电容器替换耦合、滤波电容。必要时也可采用电容并联的方式增大容量和串联的方式增大耐压、减小容量。

(3) 可采用极限参数等性能优于原件的二极管、三极管、集成电路进行替换。

(4) 组合元器件可用分立元件替换, 如:谐振中周里的电容漏电可在外部另加电容替换, 行输出管可用开关电源管外加阻尼二极管替换。

(5) 有时也可借用电视机内部其它部位同型号元件或电路相似的相同元件试之。

1.8短路法

短路法是用导线 (或电容) 将两节点短接, 通过图像、伴音或电路性能的变化来判断故障的一种检测方法[1]。短路法分交流短路和直流短路两种。

交流短路指采用电容器将交流信号短接, 常用于以下几种情况:

1.8.1在电视机伴音有杂音、图像有干扰以及其它信号有杂波时, 可选择相应电容器将怀疑产生故障的电路的输入、输出端对地短接[3], 以区分该部分电路是否存在故障。

1.8.2短路某部分电路或元件, 让交流信号直接耦合输出, 以区分元器件或局部电路有无故障。如声表面波滤波器、带通滤波器、耦合电路以及AV信号电路板等局部电路。

1.8.3需要去掉前级输入的交流信号。

1.8.4直流短路指采用导线或其它金属工具直接将两节点或元件两引脚间短接, 常用于以下几种情况:

(1) 通电判断在路三极管的性能。例如:短接三极管发射极与基极, 三极管应呈截止状态。

(2) 通电判断某些控制电路的工作性能。例如:短接彩电静噪电路的控制端、短接保护电路中的某些元件, 判断电路是否能正常工作。

(3) 通电判断某些触发电路的工作性能。例如:瞬时短接开关电源中的启动电容等。

(4) 通电判断交流负载是否存在交流短路故障。例如:短接行振荡或行激励级交流信号, 判断行输出变压器、行偏转线圈是否存在局部短路故障。

(5) 应急替换时, 直接短接某些元件。例如:限流、保护电路电阻等。

1.9开路法

开路法指把怀疑有损坏的元器件从电路中断开, 或者把某部分电路从整机电路中隔开, 以测量判断元器件的好坏, 或排除有关漏电、短路以及保护性故障。例如:

1.9.1某个电容器、二极管、三极管等元件漏电、短路。

1.9.2某部分电路存在短路或漏电性故障。

1.9.3判断保护电路、静噪电路是否起控。

1.10对比测量法

对比测量法指在同一状态下将同型号元器件或电路的相同节点进行对比测量的一种检测方法[4]。条件许可时可采用两只万用表同时对比测量。可运用对比测量法进行检测的情形有:

1.10.1同一机器内部相同电路、或对称电路各节点电压、波形以及在路电阻的对比测量。例如:彩电中的视放矩阵电路、双通道伴音电路等。

1.10.2局部电路相同或相似电路间的对比测量。例如:彩电型号不同但电路相同、同型号彩电内部的相同电路、同一集成电路的应用电路等。

2故障检测中的注意事项

运用各种检测方法进行彩电维修实习时应注意以下一些问题:

2.1彩电中开关电源直接与220V交流电源相通, 为防止触电, 工作台用交流电源最好加装隔离变压器。

2.2彩电中电源、行输出变压器以及显像管阳极等中高压均会对人身安全构成威胁, 维修检测时要特别小心。拆卸高压帽时必须在断电后先作放电处理。

2.3切忌在不了解故障等情况下盲目通电, 甚至盲目拆卸、更换元件, 避免扩大故障, 甚至人为造成故障。

2.4通电开机若发现冒烟、烧焦、异常响声, 或荧屏上出现亮点、水平或垂直一条亮线, 应立即关机, 再作检查[1]。

2.5拆焊、更换元器件和在路测量电阻时应在断电情况下, 且待电源滤波电容器放电完毕后进行, 某些集成电路等元件还须考虑焊接静电、焊接温度等因素, 切忌在焊接过程中损坏电路板、元器件、焊盘或人为造成短路。

2.6测量时万用表棒要拿稳, 尽量采用单手操作, 某些集成电路的引脚较密, 测量引脚电压时最好测与该脚相连的别的焊点, 切忌在通电检测过程中因表棒、焊锡、螺丝、工具等人为造成短路。

2.7"热机芯"彩电开关电源初级与次级其它电路是隔开的, 其"热地"与"冷地"也是分开的, 对地测量时应该接相应的"地"。

2.8更换的元器件尽量与原规格型号相同, 特别是振荡电路、保护电路、行逆程电路以及开关电源中的取样、稳压电路中参数性能要求较高的二极管、三极管、电容器、电阻器等元器件。确需替换时, 其极限参数等性能要优于被更换的元件。一定要分清引脚极性或排列顺序, 避免装反。

2.9对于熔断器烧断故障, 在未查明原因的情况下不要轻易更换新的熔断器, 更不能用大容量熔断器替换, 以防故障扩大[1]。

2.10对于引脚较多的集成电路、高频调谐器、厚膜电路、变压器等元器件, 确需替换前, 尽量先考虑检查外接易拆元件, 避免误拆。

2.11在没有弄清故障原因之前, 不可随意调整机内微调元件, 以免调乱正常的工作状态后难以恢复。

2.12开关电源、行输出电路、保护电路一般不宜作开路、短路试验, 以防引起过流或过压而损坏电路。开关电源不能在空载时通电, 不得随意减小行逆程电容器的容量。

结束语

除上述常用的检测方法外, 根据实际情况还有其它检测方法, 如:加热与冷却法、升压与降压法等。故障类型不同, 所采用的方法也有所不同, 实际进行故障检测时要根据故障现象进行分析判断, 再决定首先检查哪个部位, 首先采用什么方法等, 需要在实践中不断总结, 才能灵活运用。

参考文献

[1]杨晓雁, 张天知.电视机装配调试与维修技能训练[M].北京:中国劳动出版社, 1998.

[2]蔡国清.TA两片集成电路彩色电视机原理与维修[M].北京:人民邮电出版社, 1991.

[3]王为民, 段华炜, 姬铁兰.电子电路的故障检测[J].科技情报开发与经济, 2004 (5) :256-257.

[4]应芳琴.电子电路故障检测[J].中国现代教育装备, 2009 (1) :34-36.

电力电子电路智能故障诊断技术研究 第8篇

1 电力电子电路智能故障诊断概述

模拟电路诊断开始于二十世纪六十年代, 发展了二十年后, 在二十世纪八十年代, 模拟电路故障研究有了更大的发展和研究, 朝着更为实用的多故障诊断方向迈进, 而电力电子电路对其它的模拟电路也起到了一定的促进作用。在二十世纪八十年代, 美国的电力研究所起初对电力电子设备进行早期的故障检测方面工作, 相比之下, 我国的电力电子电路诊断工作开展的稍微晚一些, 基本上是在引进国外较为先进技术的基础上再进行研究和吸收发展的。在测试手段方面, 对电力电子电路进行诊断最为常见的是电压, 电流方面也有少量的应用, 近些年来出现了红外和磁信号等各种新型的检测手段和诊断方式。我国浙江大学的吴为麟教授还提出了采用加速度、无线电波和声能来对其进行检测和诊断, 进一步对其进行了研究和分析, 在他看来, 利用综合型的信号检测电路的状态会对装置系统的可靠性预测和诊断带来积极作用。此外, 还有专家提出将神经网络和红外图像检测相结合, 来提高诊断速度、检测装置简化和测试程序复杂性低的效果。

通过对大量的电力电子电路的在实际中的运行情况进行分析和比较, 不难发现大多数的故障都以功率开关器件的损害为主要的原因, 在这其中最为常见的是功率开关器件的直通和开路, 这被称作是硬故障。但是电力电子电路的故障诊断不同于普通的模拟电路诊断, 关键在于故障信息的存在, 这对信息的实时检测以及在线诊断提出了更高的要求。电力电子电路装置一旦出现故障会对装置本身的电气设备设施造成影响, 还会带来一些问题, 比如设备损害甚至造成生产无法正常进行, 造成企业停产等严重后果, 更为严重的是还会造成安全事故, 有一定的危险, 严重的时候会发生人员伤亡事件。

在电力电子电路中, 最容易出现的故障多表现在晶闸管的损坏方面, 其中晶闸管的短路现象和开路现象是比较常见的, 因为电力电子电路的故障和模拟电路的故障有所不同, 发生故障再到停电的过程时间很短暂, 所以要求运行的操作人员在短时间内要判断出故障的元器件损害再去报警是比较困难和难以实施的, 哪怕是有着丰富经验的工作人员也会受到人为因素和现场操作环境的影响, 难免出现错误的判断, 这就需要智能的方法来进行处理和分析。针对具体的问题, 及时有效的做出判断来减少损害。

对电力电子电路进行及时有效的智能诊断可以实现对故障进行预报, 从而有助于采取及时有效的措施来预防事故, 降低事故风险, 排除安全隐患。根据诊断的结果进行对设备和装置的维修和维护, 从而有效提高管理水平和技术, 方便检修和维护, 有效降低检修所需要花费的时间和人力, 提高设备和装置的利用效率, 保障使用效果的良好, 这对提高设备的制造水平和技术也会起到重要的作用。不难发现, 电力电子电路故障诊断对工业生产和国民生活的各个方面都会产生重要的影响, 起到重要的作用。

2 对电力电子电路故障诊断技术研究的作用和意义

电力电子技术日益重要, 在改造传统的电力、机械、交通、化学化工、轻纺和矿冶等方面都具有突出的作用, 对航天、通信和激光等高新技术的发展和能源的高效利用都有突出的贡献。就从电力和电子的变流这项技术来看, 在发达的国家大约有八成的电能是利用电力电子技术转化之后再进行使用的, 在未来几年内这个比例还会更高。之所以电力电子电路技术得到广泛的应用和推广, 涌现出各种高性能的电子电力电路产品, 也是得益于现代科技的不断发展和进步。但是, 也对电路发生故障的对设备的维护要求更高, 传统的人工诊断技术和方式很难满足现如今的要求, 要有效克服这个问题需要对电力电子电路进行更加高效合理和科学的研究和探索。

第一, 电力电子电路设备一般在工程系统中发挥起到核心电源或控制器的作用。如果出现了故障而没有办法短时间内进行恢复, 那么会对设备造成严重的损害, 严重的话还会造成不必要的人员伤亡事件的发生, 造成的经济损失也会比较大。突出的表现在对可靠性要求高的领域, 比如在航天设备中使用的电子设备, 这对电力电子电路的测试、诊断和维修技术要求是相当高的。

第二, 针对一些电路元件数量多的电力电子电路, 比如说有的新型的静止无功发生装置的多达数十个晶闸管, 如果采用每一个都诊断的方法来进行诊断势必会浪费大量的时间和人力, 所以需要研究和开发出一种智能的故障诊断功能的方法和技术, 可以有效的节约大量的人力、财力和物力, 提高资源的利用效率。

第三, 在很多领域内对电力电子设备一般都有很高的要求, 要求极高的可靠性、准确性和安全性。此外还要求电力电子设备具有自我诊断、自我修复和自我测试的功能和作用。这对电力电子电路的工作状态和运行提出了更好的要求, 要实现及时有效准确无误的判断, 当出现故障时能够及时检测并有效排除和处理, 还要能够在不影响正常的电路运行的状态之下进行定位和修复, 还需要再次快速的投入到使用和运行中去。这对电路的智能诊断技术提出了新的要求, 要能够有效并快速的明确出故障发生的位置以及问题出现的原因, 大力减少电力电子电路无法运行的时间, 还需要容错的电力电子电路系统来有效的提高系统的可靠性、准确性和安全性。

第四, 伴随着电子工业的蓬勃发展和进步, 使得集成技术也得到了更加广泛的普及和应用, 由于越来越复杂和精细的电子电力电路设备, 对其保养和维护也比较复杂多变, 因此需要花费的资金也是十分庞大的, 要对还没有出现的电子电力电路的故障进行预防和预测, 这样可以减少当设备出现故障时的损害度, 有效的节约日后维修的成本和资源。

3 电力电子电路智能故障诊断方法介绍

电力电子电路故障诊断技术有:对故障信息进行检测和对故障的诊断两个方面。对故障信息检测是利用专门的故障检测技术来对故障发生时的信息进行提取, 为故障分析提供可供参考的依据和数据;另外对故障进行的诊断和判断, 以故障诊断出的信息, 来对产生故障的部分来进行分析和进一步推理, 从而可以找出导致故障出现的原因所在, 来明确出现故障的位置和区域。就当前来看, 比较常见的电子电路智能故障诊断方法、使用比较多的对故障信息的预处理主要有:小波变换、数据聚类、现代谱估计法、粗糙集、主成份分析、傅里叶变换和归一化处理等。需要注意的是, 对这些技术的使用不是单一使用, 更多采取多种技术来获得最好的电力电子电路故障特征的集合判断和分析。

3.1 频谱分析法。

电力电子电路的故障诊断的频谱分析方法具有的鲜明特点和优势表现在:检测硬件简单和测量点少两个方面。但是在特殊场合如触发脉冲故障等时频谱分析方法会显得不太适用。

3.2 粗糙集方法。

这个方法的主要是依赖于建立在保持分类不变的基础上, 利用对知识的约简来推导概念的分类, 特点在于能够分析并处理不完整和不精确的各种定量、定性或者混合性的不完整信息, 能够从中发现隐含信息, 揭示规律性。但是由于粗糙集方法是从不精确和不完整的信息中推导出的诊断规则难免会出现误差。

3.3 小波分析和小波包分析法。

该方法是目前应用比较广泛的方法, 它具有频域和时域的高分辨率, 并且能够很大程度上降低故障特征来简化神经网络的结构。不少专家学者将小波包、决策树和主成份分析三者结合起来来进行对电力电子电路故障的诊断技术研究, 用小波系数能量法以及小波系数模极大值法进行诊断的结论, 还就如何选取小波包基的问题进行了分析和研究, 分析了基于散度准则和距离准则等方法。

3.4 专家系统诊断方法。

专家系统是属于智能计算机程序系统, 它的内部包含有大量的某领域专家水平的知识和经验, 从而能够利用专家的知识和经验来解决问题的方法, 处理该领域的问题。换言之, 专家系统是一个有着大量的专业知识和经验的程序系统, 它被广泛应用于人工智能技术和计算机技术方面, 以某领域的一个或多个专家所提供的知识和经验, 进行进一步的推理和判断, 模拟出人类专家的决策过程, 这样有助于解决需要人类专家处理的复杂性问题。电子电路智能专家系统诊断利用专家的知识对出现的故障问题进行描述和判推理, 较之传统的诊断来说, 冲破了个人知识的局限, 有助于对专家的经验进行推广, 最大限度的得到利用人力资源, 最专业人才的培养也是大有帮助的, 电力电子电路智能故障诊断方法依赖于专家系统的诊断方法可以使其有更好的发展和进步。

结束语

伴随着我国国民经济和工业化的迅速发展, 电力电子系统的集成技术得到了普及和广泛应用, 这对电力电子电路的要求也越来越高, 提出了更高的要求和挑战, 对设备的保养和维护也呈现出复杂化和精细化的特点, 在诊断和维护方面所花费的资金庞大, 要有效的开展对电力电子电路的智能故障诊断和预测技术, 可以有效的降低设备发生故障的次数和损害, 减少维修和维护的成本, 避免造成严重的损失。电力电子电路装置一般在工程系统中发挥着重要作用, 因此对电力电子电路智能故障进行诊断和技术研究显得十分有必要, 具有很强的现实意义和经济意义。

参考文献

[1]张选利, 蔡金锭, 刘庆珍.人工智能在电力电子电路故障诊断中的应用[J].福州大学学报 (自然科学版) , 2003 (3) .

电子电路故障 第9篇

在当今社会里,电力电子电路技术的发展,各种电力电子产品、电力器件的也越来越多。这些电力电子产品在使用的过程中受多种因素的影响,会出现各种各样的问题,进而影响到产品的正常使用。在电力电子电路出现故障和问题时,传统的人工诊断技术很难诊断出故障问题的所在,而在当今竞争日益激烈的社会中,电力企业要想稳定发展,气的良好的经济效益及社会效益,确保电力电子电路安全及稳定有着重要的意义。随着科学技术的发展,电力电子电路智能故障诊断技术在我国电力企业中得到了有效的应用,智能诊断技术结合了现代科技,能够实现电力电子电路的智能诊断,节省大量的人力、物力、财力,从而促进我国电力电子行业的发展。

1 电力电子电路智能故障诊断的必要性及意义

近年来,我国经济发展十分迅速,人们生活水平不断提高,人们对高质量的生活需求越来越大,为了满足当代人们日益整张的物质文化需求,一些高性能的电力电子产品逐渐进入到人们的生活当中。然而在我国当前社会发展形势下,电力电子产品的增多,势必会增加电力电子产品的电路负荷,进而引发电路故障,而传统的电路诊断技术主要是依靠人工诊断,电路检修人员在进行诊断的时候大都是依靠以往的经验来进行,缺乏科学性,人工诊断不仅不能诊断出故障的根源所在,同时还会扩大故障范围,进而威胁到电路安全。随着科学技术的发展,以计算机为核心的智能技术已经得到了广泛的应用。在电力电子电路运行中,受多因素的影响,会给电力电子电路造成威胁,而传统的人工故障诊断技术已经很难满足当代社会发展的需求了,电力电子电路智能诊断技术市盈率当代社会发展的需求,电子电子电路智能诊断技术的发展有效地保障了电子电子电路安全及稳定性。同时电力电子电路智能诊断技术利用先进的科学技术,能够全面的检测电子电路,节省大量人力、物力、财力的投入,为电力企业节省成本。

2 电力电子电路智能故障诊断技术的应用

2.1 电路模拟

随着科学技术的发展,电力电子电路智能技术已经取得了突破性的进展。电力电子产品的增多,电子电路面临着着超负荷的工作环境,会给电路安全造成严重的威胁。为了保障电子电路安全,在电力电子电路智能诊断技术中,利用先进的科学技术,对电子电路运行环境进行模拟,在模拟电路中,对影响电路安全运行的因素进行综合分析,对电路经过的最大电流、电压进行科学计算,进而保障电路安全。通过模拟电路,可以模拟故障问题,结合故障信息,给予合理、科学的处理措施,保障电力电子产品的安全。

2.2 信息库的建立

信息数据库的建立是故障诊断提供依据的,在智能诊断技术中,数据库的建立需要依托电力电子电路运行环境。同时数据库的信息具有动态和静态两部分,动态信息数据库是用来存放实时监测以及诊断过程中得到的结论,而静态数据库则是存放电力电子电路运行的参数。通过建立一个信息数据库,数据库中的信息囊括了电力电子电路的运行参数、电力电路容易出现的故障信息等,通过数据库的调用,可以准确、快速地确认电路故障,提高诊断效率。

2.3 输电线路的诊断

电路故障是电力电子产品在运行过程中常见的一个问题。随着人们生活质量的提高,电力电子产品的使用也日趋大众化、多样化。在电力电子电路中,多路阀在换向的过程中会产生一定的能量,当这种能量超过了电路的最大负荷时,就会给电路的安全运行造成威胁。利用智能诊断技术,对其进行仿真计算,利用计算机技术计算出电路的最大负荷,然后根据电路运行环境,对其进行有效的控制,从而有效的保障了电力电子电路安全。

2.4 主电路的诊断

随着电力电子产品的普及,电子电路的可靠性越来越重要了。在电力电子电路智能诊断技术中,利用晶匣管三相桥式变流器对主电路进行故障诊断,在晶匣管三相桥式变流器电路中,当电路输入电压,电压会经过晶匣管三相桥式变流器,三相桥式变流器有电压经过就会触发脉冲控制器,进而控制电路电压。同时,利用计算机计算出变流器的输出电压U,进而根据变流器的电压量来对主电路进行检测。当线路出现故障时,变流器的电压量就会出现异常,如果此时的电压与变流器的输出电压U不吻合时,则表明故障存在,然后根据电力电子电路运行状况进行故障模拟,建立故障信息库,进而对发现问题所在。

3 结语

随着电力电子产品、设备的增多,我国电力电子电路故障问题也随之出现,电路故障不仅影响到了广大电力电子产品用户的利用,更影响到了电力电子企业的效益。在这个竞争激烈的市场环境下,电力企业要强稳定发展下去,就必须重视其自身的经济效益及社会效益。电力企业的一个重要部门就是变电运行,对整个的电力系统产生着直接的影响。为此,在电力电路运行当中,保障电路安全有着重大意义。在我国当前社会发展形势下,市场竞争日益激烈,对于电力企业而言,电力电子产品、设备的使用不断增加势必会给电力电子电路造成威胁,电力企业要想确保线路稳定,就必须运用一切可以利用的条件,将安全管理贯彻到整个生产过程当中,同时加大电力电子电力智能诊断技术的应用,确保电路安全,从而尽可能地避免变电运行事故的发生,促进电力企业的进一步发展,进而促进我国经济的稳定发展。

摘要：在这个信息化高速发展的时代,电子电路技术的应用越来越普及,有效地推动了我国社会的进步与发展。近年来,人们对电力电子产品的需求不断增加,为了更好的满足当代社会发展的需求,不断发展新的电子产品已成为当代各大电力企业发展的重要内容。电力电子产品的增多必然会给电子电路造成一定的威胁,进而影响到电路的安全及稳定性。随着科学技术的发展,高性能的电力电子产品也在逐渐增多,为了迎合当代社会发展的需要,电子电路技术在我国电力事业当中作用日益突出,电子电路技术的应用能够有效的诊断电力故障,确保线路安全。本文就电力电子电路智能故障诊断技术进行了相关的分析。

电子电路故障 第10篇

电子设备发生故障时, 首先应准确判断其发生故障的位置, 然后采取有效措施对故障进行处理, 仔细检查电子设备发生故障的原因, 做到“对症下药”, 才能降低电子电路故障发生的概率。电子电路故障产生的原因一般有以下两种形式。

1.1 内部原因造成的故障

由于电子电路的长期运行, 其内部设备的一些元件、线路性能逐渐老化, 比如:当电子设备的电阻数值发生改变时、电子设备的晶体管被破坏或击穿时、电子元件中的电容器发生漏电现象时, 就会提高设备发生故障的概率;同时, 电子设备在工作时, 若出现某些部件松动、接触不良、断线等现象, 容易导致电子电路系统发生故障, 且当电子设备中的电子元件不合格或维修时线路的连接不正确时, 会导致电子设备发生故障。

1.2 外部原因造成的故障

在电子电路常见的故障中, 由外部原因造成的故障较多, 外部原因引发的故障一般是因为非专业人员使用电子设备时, 没有根据规范标准的相关要求进行操作, 同时, 由于目前我国对电子电路维护的约束力度较低, 导致电子设备在使用过程中, 没有得到应有的保养, 电子设备长期处于多尘、潮湿等环境中, 使其部分元件生锈或者腐蚀。

2 电子电路故障处理方法

2.1 不通电观察法

不通电观察法, 又称为感官法, 是在电子设备不通电的情况下, 凭感觉判断电子电路故障, 观察电路设备的内外部, 可通过用手摸、用眼看、用耳听、用鼻闻等方法, 将得到的信息传至大脑, 对故障进行分析。在对电子电路进行感官检查时, 首先应检查其显示装置、电表、电源插口、电源线、开关等等各类元件, 观察电子设备有无发生断线、松动或者卡阻等情况, 然后再对设备内部的各类元件进行检查, 如电路连线、插件、排气风扇或者电源变压器等等, 观察这些器件有无出现发霉、烧焦、接触不良、脱焊或者击穿等情况, 一旦发现此类现象, 必须对电子设备及时进行修复, 让电子电路的运行恢复正常。以电脑死机为例, 一般电脑死机有可能是硬件故障或者软件故障, 软件故障可能是由于病毒入侵, 电脑因硬件故障导致死机时, 可将电脑开机, 平放地面, 仔细观察CPU散热器, 若扇叶停止转动, CPU发生故障, 只要更换CPU散热器, 设备可正常运行。

2.2 信号追踪法

信号追踪法一般要使用示波器, 其做法是将适当频率的信号接入到电路输入端, 根据信号的级别, 由前至后对信号波形的变化用示波器进行监测, 当发现某一级的信号变化幅度较大时, 可大致判断该级出现故障。在使用该方法检测电子电路故障时, 应断开系统的反馈回路, 避免检测时发生某个器件出现故障, 回路中到处是故障的现象。由于信号追踪法准确检测电子电路故障的效率较高, 广泛应用于动态调试中, 是一种较常用的监测电子电路故障的方法。

2.3 比照法

比照法又称对比法, 在运用对比法进行检测电子电路故障时, 应对照电子设备在正常工作时的各类数据, 比如电流、电波频率、电压以及波长等, 将这些数据与发生故障的电子设备进行对比, 判断发生电子电路故障的位置, 分析导致电子电路故障发生的原因。对比较简单的电子电路故障的排除和检测, 此法较为合适。

2.4 分割法

为了能够准确找出电子电路发生故障的部位, 切断部分电路, 或者拔出部分线路的某些插件, 缩小查找电子电路故障发生的范围, 分隔出电子电路的故障部分, 这就是分割检测法。比如, 如果电子设备的电源短路了, 可切断电源的负载分区, 准确找出发生故障的部位, 或者对线路关键点进行测试, 细化故障范围, 确定故障发生的位置。

2.5 通电观察法

通电观察法是在电子设备系统通电时, 凭感觉判断电子电路故障的位置, 并分析其原因, 其前提是利用不通电观察法先对电子设备进行检查, 找出在未通电情况下没有检查出的问题。通电观察法比较适用于对烧熔丝、冒烟、跳火等电子电路故障发生的位置进行检查以及对故障发生原因的分析, 在利用通电观察法进行检查电子设备时, 经常采用逐步加压法。该方法可在设备维修前进行定性测试, 有助于维修人员及时发现电子设备系统出现的问题。

2.6 替代法

替代法即元件替换法, 比较适用于微小型电子电路故障的检查, 比如电阻部件发生热变化、电容漏电等。采用元件替代法对电子设备进行检测时, 首先必须对电子电路故障发生的大致范围已经有所判断, 然后用合格的正常元件将可能发生电子电路故障的元件逐一替换掉, 当将元件更换掉之后, 电子设备能够正常运行时, 可判断是被替换的元件已经损坏, 引发了电子电路故障。

2.7 断路检测法

断路检测法专门针对电子设备中的短路故障, 利用断路法, 将发生故障的范围逐步缩小, 判定故障位置。当电子电路是在稳压电源供电下运行, 却发生电流突然增大的现象时, 可判断电子电路发生短路故障。采用断路法可以判定电子电路短路的位置。

2.8 旁路法和补偿法

旁路法是生活中最常见的检测方法, 它实际上是简单的电路应用, 即将符合规格的电子元件或者是上等同型号仪器连接在已经进行短路的测试部件上, 观察电子设备是否正常工作, 如果电磁波没有出现异常, 可判定这类元器件发生了故障。相对于旁路法, 补偿法对电子电路的检测比较精密, 当电子设备发生寄生振荡时, 可选择电子电路中的合适部位, 将电容器与地短路, 通过观察发现没有振荡现象时, 可判断上段电路或者该段电路就是发生振荡的位置, 在采用补偿法检测电子电路时, 应注意电容器的容量, 必须选择能够将干扰信号抵消的电容器。

3 结束语

在社会经济的迅猛发展下, 人们生活水平不断提高, 电子设备的应用已经非常普遍, 电子电路出现故障的现象时有发生, 发生故障的原因有简单的也有复杂的, 常见的就是外因和内因。为了让电子设备能够正常运行, 在发生电子电路故障现象时, 维修人员必须能够及时对其进行检查, 排除故障, 提高电子设备的工作效率。

摘要：电子电路出现故障的原因有很多种, 严重的电子电路故障会损坏电子设备, 使电子设备直接瘫痪, 因此, 在电子设备出现故障时, 应采用检测故障的手段, 仔细检查设备情况, 及时处理设备故障。本文简析了电子电路发生故障的原因, 并简述了电子电路故障的处理方法。

关键词：电子电路,故障,原因,处理方法

参考文献

[1]马军.浅谈电子电路常见故障与处理方法[J].电子技术, 2012.

[2]吕虎.关于电子电路故障成因及检测方法分析[J].科技专论, 2013.

数字电路的故障测试方法 第11篇

【关键词】数字电路；故障；测试

1.常见的故障

1.1永久故障

1.1.1固体电平故障

如果电路某处逻辑电平始终保持不变，则该故障就是固体电平故障，例如，接地故障就是典型的固体电平故障，其故障点的电平始终保持为0。

1.1.2固定开路故障

该故障常常发生在CMOS电子线路中，当CMOS电子线路中的输入管没有连通其它路而引起悬空或者栅极引线而发生断开现象，此时CMOS门电路的输出端的电阻是非常大的，即会发生短路，这样的故障就是开路故障。因为在CMOS门电路中输入电阻和输出电阻都是相当大的，所以，输出电平在某段时间内是不会发生变化的，这是由于门电路输出与下级门电路之间的分布电容有存储电荷的作用。

1.1.3桥接故障

由两根或者两根以上的信号互相短路而引起的故障就叫做桥接故障，引发该类故障的原因有：印制电路的焊接不小心、裸线部分太长等等，一般而言 ，桥接故障分为如下几种类型：（1）由于输入信号线间的桥接引起的输入端桥接现象；（2）输入端和输出端相互连接引起的反馈桥接。桥接故障会使电子线路的逻辑功能发生很大的变化。

1.2间歇故障

间歇故障的发生具有偶然性，在故障发生的时候很容易引起电路相关功能的出错，但是故障一旦消失，功能就马上恢复了。时有时无是间歇故障的表现形式。如果是虚焊、引线松动等因素造成的间歇故障，则应该要通过人工修理来消除故障，如果是电磁干扰因素造成的间歇故障，则只要对其屏蔽就可以了。

2.出现故障的主要原因

2.1没有正确安装布线

若在集成电路芯片安置以及布线安置的时候不合理，那么就会带来较大的干扰。尤其是电子元件安装错误、漏断线以及安装时出现桥接、没有适当地处理闲置输入端、没有加入或者错误地加入使能端信号等，都是引发故障的重要因素。

2.2接触不良

接触不良在数字电路中普遍存在也是最容易发生的故障。例如接插件松动、接点氧化、虚焊等等，信号的时有时无是该故障的主要表现，故障的发生也带有一定的偶然性。选取质量较好的接插件，从工艺上确保焊接的质量能有效地减少这种故障的发生。

2.3在设计的过程中没有对电子线路的参数以及工作条件进行分析

2.3.1电子线路没有良好的负载能力

一般而言，一个与非门在输出低电平的情况下最多可以带 10个同类型的门电路，如果所带门电路数超过10，则很容易导致输出低电平快速增大，最终会造成电子线路功能的丧失，系统也将无法照常运转。同样，输出高电平如果外接负载也不能有此情况的发生。可以加强电子线路的负载能力。

2.3.2电子线路没有较高的工作速度

当对电子线路输入一组信号的时候，在电路内部的延时作用下在获得稳定的输出以后，才可以将第二组信号输入进去。若电子线路工作速度过低的话，会引起延时的加长，在输入很高的脉冲频率情况下，则会很容易出现输出不稳定的现象，这种故障是很难查出来的，所以，在设计电路时，要考虑到其工作速度。

2.3.3半导体器件没有良好的热稳定性

半导体元件的性质与温度有关，主要体现在如下两种情况：（1）在开机的时候设备的工作是正常的，由于温度在不断升高，会出现问题，关机冷却后再开机又可以正常地工作；（2）温度很低的情况下，出现问题，由于温度不断地升高，又可以正常地工作。因此，在进行设计的过程中可以选择具有良好热稳定性的电子元件来解决该问题。

3.数字电路故障测试方法

数字电路的故障测试基本分为以下三步：一是对故障进行测试和隔离；二是对故障进行定位；三是对故障进行诊断和排除。

（1）故障的测试和隔离：对任何电路进行故障诊断，首先应通过考察故障特征以尽可能地缩小故障范围，即进行故障隔离。在通常情况下，当电路的信号消失以后，我们可以借助测试探头在电路信号相互连接的路径上进行测试与诊断，这样一般就比较容易找到了电路消失的信号。而且一些测试探头上，都具有逻辑存储装置的。这样，我们就可以运用这一功能来测试和诊断数字电路上脉冲信号活动的具体情况。当信号出现时，就可以把信号存储起来，并在脉冲存储器上显示出来。可见，通过查找数字电路之间的脉冲信号，可以把故障进一步缩小在一定的范围内，进而测试出电路的故障所在。

（2）故障的定位：当把故障隔离到单元电路中，就可以用逻辑探头、逻辑脉冲发生器和电流跟踪器等来观察电路故障对工作的影响，并找到故障源。我们可以运用逻辑探头来检查数字电路上的脉冲活动情况，进而测试和观察电路的输出、输入信号的活动情况。以这些活动情况和信息为出发点，可以判断数字电路运行是否正常。

（3）数字电路的故障诊断和排除：实际上，相对于数字电路故障的测试而言，其诊断比较简单。这是因为除了三态电路以外，其输入、输出状态仅有高、低电平两种。在对数字电路故障进行诊断时，首先我们可以进行动态测试，逐步缩小故障的范围。然后，再进行静态测试，进一步查找故障的具体方位。这就要求我们在测试和诊断电路故障时，要有适当的信号源以及示波仪器，而且示波仪器的频带一般应当大于10MHZ，同时要仔细观察数字电路输入、输出的具体情况。

具体的测试方法通常有一下几种：

（1）直观检查：线路连接检查和集成器件的连接检查是直观检查两种常见的类型，线路接错引起的故障是很普遍的，甚至还可能导致元器件的损坏。因此，要正确的画出安装接线图，一旦出现故障，就可以对照接线图检查实际电路，看有没有漏线、断线、错线的现象，尤其要注意电源线和地线的接线有没有错误 ，在检查集成器件的连接情况时，首先要检查外引线和其它路的连接以及集成器件插的方向有没有错误，存不存在不允许悬空的输入端没有接入电路的现象。

（2）测量电容、电阻等分立元件：先将电源关闭，通过万用表“欧姆*10”档对电源线与地线端间的电阻值进行测量，以把电源输出端与地线端间可能存在开路或者短路的情况排除掉。接下来就要检查元件，在对电解电容器进行检查时，要先把电解电容对地短路，使电容器中的电荷全部释放出来，然后看电容有没有被击穿以及是否存在漏电严重现象，这样可以避免万用表的损坏。

（3）静态测试：静态测试一般是对电路以及电源电压进行测试。在测试电路时，首先要保证电路处于某一输入状态，对照真值表，对电路的功能进行分析。一旦发现问题，就要再次测量，接着调节电路使之处于某一故障状态，用万用表对各器件的输入电压和输出电压的逻辑关系进行测量，看符不符合要求，最终确定发生故障的点。测试电源电压时，要用万用表对电源的输出电压进行测量，看有没有错误，除此之外，还要对电路外引线的地线端和电源端的电压进行测量，看符不符合要求。

4.结束语

数字电路的广泛应用，提高了电器的使用和质量，（下转第168页）（上接第54页）促进了电器产品性能的进一步提高。但是，我们应该清醒地认识到，数字电路运行过程中存在这样那样的故障及问题。因此，我们必须高度重视故障的测试，积极探索行之有效的策略措施，全面提高数字电路的应用水平和运行质量，不断拓宽其使用范围。通过本文，对数字电路故障的测试方法有了比较详尽的了解。在实际的测试过程中，应根据电路故障的具体情况，选择恰当的测试方法。

【参考文献】

电子电路故障 第12篇

前馈型神经网络, 又称前向网络, 因其结构简单, 易于编程, 具有比反馈网络优异的分类和模式识别的能力, 被广泛应用于各种故障诊断模型中。BP神经网络是前馈型神经网络中非常重要的一种模型, 但是它存在收敛速度慢、容易陷于局部极小点等问题, 因此有必要对BP神经网络进行改进。

免疫算法是模拟自然免疫系统功能的一种新的智能方法, 在函数优化、人工神经网络设计等领域已经获得了成功的应用。免疫算法和神经网络都是受生物系统中的信息处理方式启发而建立的, 它们在数据处理方式产品与应用上有很多相同点, 从而可以相互结合, 探索出人工免疫和BP神经网络的混合算法[1]。文中以三相整流电路的故障模式识别为例, 研究免疫算法和BP神经网络的混合算法在故障诊断方面的应用。

1 基于免疫网络的故障诊断研究

现用IM-BP神经网络算法诊断电力电子电路故障。电力电子电路发生故障时, 测量点电压的值及波形都会变化。以电力电子电路常见的三相整流电路为例, 讨论电路发生故障的21种可能性: (1) 单故障:即电路中一个晶闸管单独发生故障; (2) 双故障:即电路中两只晶闸管同时发生故障;分为 (1) 同相不同组 (如V1和V4) ; (2) 同组不同相 (如V1和V3, V2和V4) ; (3) 不同组不同相 (如V1和V2, V4和V5) 。 (3) 通常三个晶闸管同时发生故障的属于小概率事件, 本文不予考虑。

通过Similink软件对工频100V三相桥式整流电路模拟仿真上述各种故障, 并在一周期内每隔一定时间对输出电压值采样, 其数据作为神经网络的训练样本集。三相电流电路原理图如图1所示。神经网络的输入节点数为20, 对应一个周期的电压信号的20个采样值, 输出结点数为6。即将期望输出向量编码为6位行向量, 对应的晶闸管故障则标记为1, 正常工作则为0, 可知无故障时的期望输出向量为[0, 0, 0, 0, 0, 0], 以此类推。神经网络的隐层节点数nl取12, 网络结构为 (20-12-6) 。神经网络的学习率η取0.8, 交叉操作比例因子α取0.5, 误差准确度为10-4。优化神经网络权值的免疫算法中的最大优化代数Tmax取500。

现对于各种故障 (其中包括正常情况) 所采集的数据, 采用相对于最大最小值之差的方法进行数据归一化处理后, 作为IM-BP神经网络的学习样本。

经过训练后, IM-BP神经网络权值训练的误差-迭代次数曲线如图2所示。

如图3所示是使用传统BP算法进行神经网络权值训练时某次陷入局部极值的误差曲线, 输入节点数、输出节点数、学习率和惯性因子的取值同上面的IM-BP算法。对两种方法所示的误差曲线比较, IM-BP神经网络收敛速度较平缓, 而传统BP神经网络算法明显在0.18左右陷入局部极值, 并且在1700次左右才开始跳出极值。

现在对传统BP神经网络算法和IM-BP神经网络算法进行比较分析, 如果传统BP神经网络算法未陷入局部极值的话, 权值训练的速度, 要大于免疫神经训练权值的速度, 因为免疫算法全局优化网络权值还需要一定的时间, 但是一旦陷入局部极小值, 将大大减慢算法的运行速度, 而IM-BP神经网络由于其具有的全局收敛特性, 能够改善传统BP算法陷入局部极小值的缺点同时也加快了算法的收敛速度。

现在对图1所示三相整流电路进行故障仿真, 设晶闸管V1和V3;V3和V4;V4和V5分别发生断路故障, 在相同的触发角下进行数据采样, 再采用相对于最大最小值之差的方法进行数据归一化处理, 分别输入已经训练好的IM-BP神经网络进行诊断。

由表1所示可以知道, 断路晶闸管对应的节点输出值全部在0.96以上, 其它正常工作晶闸管对应的节点输出值除了诊断二的输出节点5为0.0853外, 其它节点的输出值都很小, 对比非常明显, 可以准确判断出故障晶闸管的位置。

2 结语

文中针对传统BP算法容易陷入局部极小点的问题, 设计了一种基于免疫神经网络的故障诊断方法, 在网络权值调整的过程中引入了免疫算法的思想, 提出了免疫算法全局优化网络权值的算法, 最后以三相整流电路为对象进行了免疫神经网络故障诊断研究, 并与传统BP神经网络诊断方法进行比较分析, 表明免疫神经网络故障诊断方法利用免疫算法的全局收敛特性能够避免陷入局部极小值的现象, 并且在一定程度上加快了算法的运行速度。

参考文献

[1]梁新荣, 刘智勇, 毛宗源.人工免疫系统研究及其工程应用[J].计算机应用与软件, 2005, 22 (8) :19～22.