第3章：欧姆定律

3.5 故障排查

故障排查是运用逻辑思维，结合对电路或习题运行的全面来纠正故障。故障排查的基本方法包括3个步骤：分析、规划和测量，将这三步方法称为APM。

3.5.1 分析

排查电路故障的第一步是分析故障的线索或症状。分析可以从确定某些问题的答案开始.
（1）电路工作过吗?
（2）如果电路曾经工作过，那么它在什么条件下发生故障?
（3）故障的症状是什么?
（4）故障的可能原因是什么?

3.5.2 规划

在分析线索之后，故障排查过程的第二步是逻辑性的规划。适当的规划可以节省很多时间。对电路工作原理的认识是制订故障排查规划的先决条件。如果不确定电路如何工作，那么应花时间查看电路图(原理图)、操作说明和其他相关信息。在不同测试点标记适当电压的原理图是特别有用的。尽管逻辑思维可能是故障排查中最重要的工具，但它很少能够单独解决问题。

3.5.3 测量

第三步是通过仔细测量来缩小可能的故障范围。这些测量通常可以确定在解决问题时所采取的方向，或者它们可以指向应该采取的新方向。偶尔也可能会发现一个完全出乎意料的结果。

3.5.4 APM实例

可以用一个简单的例子说明 APM 方法的部分过程。假设有一组 8个 12 V 的装饰灯串联到一个 120 V 电源上，如图 3-15 所示。假设这个电路某次被移到一个新的地方后就停止了工作。再接通时，灯不亮。如何着手排查故障?

分析过程

在分析情况时可能会这样想:

• 因为电路在移动之前能够工作，所以问题可能是移动后没有电压
• 可能是电线松了，移动时被拉开了。
• 灯泡的灯座可能松动或灯丝被烧坏了
  这个推理已经考虑了可能发生故障的原因。分析过程仍可继续:
• 电路一旦已工作过，就排除了原电路接线不当的可能性。
• 如果故障是由于开路造成的，不太可能有一个以上的开路，可能是连接不良或灯泡烧坏。
  现在已经分析了问题，并准备好规划和查找电路中的故障。

规划过程

规划过程的第一步是测量移动到新位置后的电压。如果电压存在，则问题出在串联的灯中。如果电压不存在，则检查室内配电箱中的断路器。复位断路器之前，应考虑断路器可能跳闸的原因。假设电压存在。这意味着问题出在一连串的灯上。
规划过程的第二步是测量串联灯中的电阻或者灯泡上的电压。决定是测量电阻还是电压是个问题，可以根据测试的容易程度来决定。很少有一个故障排查规划可以制订得很完整，以至于包括了所有可能的意外事件。在进行过程中，经常需要修改规划。

测量过程

继续执行规划过程的第一步，使用万用表检查移动到新位置后的电压。假设测量显示电压为 120 V。现在已经排除了没有电压的可能性。知道已有电压施加在串联灯泡上，且没有电流，则必定存在开路。灯泡烧坏了、灯座的连接断了，或者电线断了，都可能导致开路。
接下来，用万用表测量电阻来确定断路发生的位置。运用逻辑思维，决定测量每半根线的电阻，而不是测量每个灯泡的电阻。通过一次测量一半灯泡的电阻，通常可以减少找到开路点所需的工作量。这种技术被称为半分割法。（类似二分查找算法）
一旦确定了发生开路的那一半线(如电阻为无穷大)，则在有故障的那一半线上再次使用半分割法继续测量，直到将故障缩小到灯泡或连接点为止。该过程如图 3-16 所示，为便于说明，假设第七个灯泡被烧坏。 （还真是二分查找）

在这种特殊情况下，半分割法最多需要 5 次测量就能确定灯泡是否开路。如果逐个测量每个灯泡，并从左边开始，则需要 7 次测量。半分割法有时可以节省步骤，有时又不节省。所需步骤的数量取决于你在哪里进行测量，以及按什么顺序进行测量。

3.5.5 电压、电阻和电流的测量比较

正如在 2.7 节中所知道的，可以测量电路中的电压、电阻或电流。
要测量电压，将申压表并联至被测部件。也就是说，在部件的每侧各放置一根引线。这使得电压测量成为3种测量中最简单的一种。
要测量电阻，将欧姆表连接到被测部件上。但是，必须首先断开电源，通常还必须将部件的一端从电路上拆下，使其与电路其他部分隔离。因此，电阻测量通常比电压测量要闲难一些。
要测量电流，将电流表与被测部件串联。为此，在连接电流表之前，必须先断开部件或导线。这通常使电流测量最难进行。

课后习题

（1）请说出 APM故障排查方法中的 3个步骤。
【答】分析、规划和测量。

（2）解释半分割法的基本思想。
【答】半分割法通过连续分割剩余电路的一半电路来识别故障，

（3）为什么测量电压比测量电流更容易?
【答】电压用并联的仪表来测量；电流用串联的仪表来测量，所以测量电压比测量电流更容易，测量电流还要想办法拆电路把电流表串联进去。

分节习题

（40）在图3-29所示的照明电路中，根据一系列欧姆表的读数确定故障灯泡的位置。

【答】从左向右第四个灯泡断路，因为按半分割法，步骤1确定故障在左半侧，步骤3确定故障在左半侧中的右小半侧，步骤4确定从左向右第四个灯泡断路。

（41）假设有32个灯泡串联，其中一个灯泡烧坏了。使用半分割法并从电路的左半部分开始检测，如果故障灯泡位于左侧第17位，则需要测量多少个电阻才能找到它?
【答】
需要测量5个电阻才能找到它（有点类似二分查找需要查找多少次的那种题目）

（42）打开文件P03-42，确定3个电路中的哪一个工作不正常。
【答】

连接上电流表和电压表，第二个电路不正常工作，根据欧姆定律$R=\frac{V}{I}=\frac{5\mathrm{V}}{0.888\mu \mathrm{A}}=5.63\mathrm{M\Omega }$和标称1kΩ不符合。

（43）打开文件P03-43,确定电阻器的阻值。
【答】直接连外用表欧姆挡。





（44）打开文件P03-44，确定电流和电压值。
【答】

（45）打开文件P03-45，确定电源电压值和电阻值。
【答】

电阻直接上万用表


（46）打开文件P03-46，找到电路的故障。
【答】

$R=\frac{12\mathrm{V}}{0.138\mathrm{A}}=87.96\mathrm{\Omega }$ 和标称680Ω不符，用万用表直接测电阻如下

故，电路的电阻R和标称阻值不符，选错电阻了。