El paper dels dispositius de protecció en la millora de la fiabilitat dels motors elèctrics

La fiabilitat d'un dispositiu tècnic s'entén com la seva capacitat per realitzar les seves funcions durant un període de temps determinat.

Un dels indicadors de fiabilitat més importants és l'MTBF, que es mesura pel nombre d'hores de funcionament fins a la primera fallada. Com més gran sigui aquest nombre, més gran serà la fiabilitat del producte.

Distingir entre la fiabilitat estructural i operativa d'un motor elèctric.

La fiabilitat estructural del motor elèctric depèn de la qualitat dels materials utilitzats a la màquina, de la qualitat de la producció d'unitats i elements individuals, de la millora de la tecnologia de muntatge i d'altres factors.

La fiabilitat operativa del motor elèctric està influenciada per la qualitat de la fabricació de la màquina, les condicions ambientals durant el funcionament, la conformitat de les característiques del motor elèctric amb els requisits de la màquina de treball i el procés tecnològic, el nivell de manteniment.

L'eficiència econòmica de l'ús de motors elèctrics ve determinada no només pel seu cost inicial, sinó també pels costos operatius.

La producció de motors elèctrics poc fiables requereix uns costos elevats per mantenir-los en bon estat de funcionament. L'ús inadequat i la manca d'un manteniment adequat donen lloc a productes de qualitat que no proporcionen un funcionament sense problemes. Així, per utilitzar eficaçment totes les possibilitats inherents al motor elèctric, cal un conjunt de mesures, començant pel disseny correcte de l'accionament elèctric i acabant amb l'oportuna suport i reparació de qualitat. La violació d'un dels bauls d'aquesta cadena no permet aconseguir l'efecte desitjat.

Hi ha tres tipus típics de fallades inherents als motors elèctrics.

1. Avenços en accidents de motor elèctric que es van produir durant el període inicial de funcionament. La seva aparició es relacionava amb defectes en el procés de producció a les fàbriques. Passant desapercebuts, es manifesten en el primer període de treball.

2. Avaries sobtades dels motors elèctrics durant el funcionament normal.

3. Avaries provocades pel desgast de parts individuals dels motors elèctrics. Es produeixen a causa del desenvolupament de peces de recursos o bé per un ús o manteniment inadequats. La reparació o substitució oportuna de les peces desgastades del motor elèctric evita aquest tipus de danys.

Els tipus de fallada anteriors corresponen a tres períodes de la "vida" del motor elèctric: període de fuites, període de funcionament normal i període d'envelliment.

V període de caducitat de la taxa de fallada dels motors elèctrics són més grans que en funcionament normal. La majoria dels defectes de fabricació s'identifiquen i corregeixen durant les proves.Tanmateix, en la producció en massa és impossible provar cada peça. Algunes de les màquines poden tenir defectes ocults que causen danys durant el primer període de funcionament.

La durada del temps de drenatge és important durant la qual s'aconsegueix la fiabilitat corresponent al funcionament normal. Els errors de funcionament del primer període no afecten encara més la fiabilitat del dispositiu en períodes posteriors del seu ús.

Durant el funcionament normal, les avaries en el funcionament dels motors elèctrics solen ser aleatòries. El seu aspecte depèn en gran mesura de les condicions de funcionament del dispositiu. Les sobrecàrregues freqüents, les desviacions dels modes de funcionament per als quals està dissenyat el motor elèctric, augmenten la probabilitat de fallada. Durant aquest període, el manteniment i l'eliminació oportuna de les desviacions de les condicions normals de treball són de primordial importància. La tasca del personal de servei és garantir que el període de funcionament normal no disminueixi per sota del temps estàndard.

Una alta fiabilitat significa una baixa taxa de fallada en el funcionament i, per tant, un període de funcionament més llarg. Si s'estableix a la pràctica un manteniment preventiu sistemàtic del motor elèctric, la durada del seu funcionament normal assoleix el valor de disseny: 8 anys.

El tercer període de la "vida" del motor elèctric —el període d'envelliment— es caracteritza per un ràpid augment del grau de fallada. La substitució o reparació de peces individuals no té cap efecte, tota la màquina es desgasta. El seu ús posterior esdevé poc rendible. El desgast de tota la màquina té una importància teòrica primordial.Poques vegades és possible dissenyar i operar una màquina de manera que totes les seves peces es desgastin uniformement. En general, les seves parts i unitats individuals fallen. En els motors elèctrics, el punt més feble és el bobinatge.

L'indicador més important del qual depèn la fiabilitat del funcionament d'un dispositiu tècnic és el seu manteniment, que s'entén com la capacitat de detectar i eliminar danys i mal funcionament durant el manteniment i la reparació. La reparació es quantifica pel temps i els costos de mà d'obra necessaris per restablir un dispositiu tècnic al servei.

Els patrons de fallada del motor poden ser diferents. Es necessiten diferents temps per recuperar la funcionalitat completa. Tanmateix, les observacions mostren que el temps mitjà de recuperació per a un determinat nivell de manteniment és comú a totes les instal·lacions. Aquest valor es considera una característica de manteniment.

MTBF no caracteritza completament la fiabilitat d'un dispositiu tècnic, sinó que només determina el període de temps durant el qual el dispositiu funciona perfectament. Després de l'aparició d'una fallada, es necessita temps per restablir el seu rendiment.

Un indicador generalitzador que avalua la disponibilitat del dispositiu per realitzar les seves funcions en el moment adequat és el coeficient de disponibilitat, que ve determinat per la fórmula

kT = tcr / (tcr + tv)

on tcr és el temps mitjà entre fallades; tv — temps de recuperació significat.

Així, kT — la relació entre la durada mitjana del treball i la suma del temps de treball i el temps de recuperació.

La baixa fiabilitat del dispositiu es pot compensar reduint el temps de recuperació.

La baixa MTBF i el llarg temps de recuperació poden ser la causa de la baixa disponibilitat del dispositiu. El primer d'aquests valors depèn de la fiabilitat del producte i del nivell de funcionament tècnic. Com més gran sigui la seva qualitat, més llarg serà el temps mitjà entre fallades. Tanmateix, si la recuperació i el manteniment triguen molt de temps, la disponibilitat de l'equip no augmenta. És a dir, l'ús d'equips d'alta qualitat s'ha de complementar amb un alt nivell de manteniment i reparació… Només en aquest cas és possible aconseguir un funcionament continu.

Des del punt de vista de la producció, és important disposar d'equips preparats per a l'ús i sense problemes en general La preparació de la unitat de potència principal (motor elèctric) també depèn de la fiabilitat del funcionament de l'equip d'arrencada per protecció i control.

La protecció no pot evitar danys al motor, ja que no pot afectar aquells factors que generen una situació d'emergència.

Rol dispositius de protecció contra sobrecàrregues és evitar danys al motor elèctric apagant-lo a temps. Això pot reduir significativament el temps de recuperació dels equips elèctrics. Es necessita menys temps per eliminar la causa que va provocar el mode d'emergència que per reparar o substituir un motor danyat.

D'altra banda, no s'ha de permetre l'aturada prematura injustificada del motor elèctric, ja que això redueix la fiabilitat del conjunt de l'equip. Sigui quin sigui el motiu, el viatge és un fracàs. Les garanties inadequades redueixen el MTBF i, per tant, la disponibilitat.

En alguns casos, s'aconsella no apagar la instal·lació elèctrica, sinó senyalitzar un mode d'emergència.

Utilitzant la terminologia de la teoria de la fiabilitat, podem dir que l'objectiu general de la protecció és reduir el temps de recuperació de la instal·lació elèctrica en el seu conjunt evitant danys al motor elèctric. La protecció ha de respondre a les mateixes sobrecàrregues que realment suposen un risc de dany al motor elèctric.

Alguns tipus de congestió s'han de superar amb reserva d'energia. Les parades falses redueixen la fiabilitat dels equips i causen danys a la producció. No s'han de permetre.