Localització d'avaries en circuits relé-contactor. Part 1
Electricistes de diverses professions fabriquen, instal·len, configuren, reparen i mantenen diversos equips elèctrics. En aquest cas, una part indispensable del seu treball és la recerca de defectes. La necessitat d'una detecció i eliminació oportuna dels defectes és difícil de sobreestimar, perquè com més perfecte i eficient sigui l'equip elèctric, major serà el dany econòmic del seu temps d'inactivitat o ús irracional, fins i tot durant períodes curts de temps. Per això és tan important la capacitat dels electricistes per detectar defectes en diversos equips elèctrics.
L'esquema de paraules s'utilitza per designar la documentació d'una instal·lació elèctrica o un producte elèctric. En el cas que calgui fer referència a algun document, s'afegirà a aquesta paraula una paraula explicativa que indiqui l'esquema en qüestió.
Si el circuit d'un relé-contactor (per a la brevetat, en el futur un producte o un objecte) compleix tots els requisits establerts a la documentació, s'acostuma a dir que està en bon estat... Quan no n'hi ha. correspondència, després parlen de productes defectuosos o, per això, mal funcionament.
La transició del producte d'un estat de treball a un de defectuós es produeix a causa de defectes. Defecte de paraula que s'utilitza per indicar qualsevol incompliment individual del producte amb els requisits establerts per a aquest a la documentació.
De les definicions es desprèn que és impossible eliminar el defecte del producte, però sí que és possible eliminar el defecte del producte. Si és l'únic, el producte passarà a l'estat vertical.
Els defectes d'un producte es poden produir en diferents moments del seu cicle de vida: durant la producció, el muntatge, l'ajust, l'operació, les proves, la reparació i tenen conseqüències diferents.
Les conseqüències es distingeixen en defectes crítics, importants i menors.
La presència de defectes crítics fa que l'ús previst del producte sigui impossible o inacceptable.
Exemple 1. Defecte crític.
Com a producte d'exemple, escollim un relé DC per a una tensió nominal de 110 V, la bobina del qual té wx = 10.000 espires i la seva resistència Rx = 2200 Ohm.
Altres paràmetres: corrent nominal Inom = 0,05 A, corrent de funcionament Israb = 0,033 A, factor de seguretat Kzsh = 1,5, MDS nominal (força motriu magnètica) Aw = 500 A.
Que hi hagi un defecte a la bobina que curtcircuiti el 90% de les espires i redueix la resistència de la bobina a R2 = 220 Ohm (suposant que totes les espires tenen la mateixa longitud).
A una tensió de 110 V, aquesta resistència correspondrà a un corrent I2 = 0,5 A i MDS Aw2 = l2 * w2 = 0,5 • 1000 = 500 A.
Tot i que les xifres mostren que el valor de MDS no canviarà i el relé serà capaç d'atreure la seva armadura, qualsevol funcionament continu del relé amb aquest defecte és impossible, perquè després d'aplicar la tensió nominal a la bobina defectuosa, una bobina de cable sobrecarregat amb corrent 10 vegades, es cremarà gairebé a l'instant.
Els defectes importants limiten la possibilitat d'utilitzar el producte per a la finalitat prevista o en redueixen la durabilitat (vegeu l'exemple 6).
Exemple 2. Defecte gran
Suposem que hi ha un defecte a la bobina del relé que s'explica a l'exemple 1 que fa que el 20% de les espires es tanquin, és a dir, 8000 espires romanen actives en ella.
Suposant que la proporcionalitat entre el nombre de voltes i la resistència de la bobina encara és proporcional, la resistència de la bobina defectuosa es pot determinar que és R3 = 1760 ohms.
Aquesta resistència a 110 V limitarà el corrent de la bobina a I3 = 0,062 A.
Per tant, MDS Aw3 = 0,062 • 8000 = 496 A.
Així, fins i tot amb aquest defecte, el MDS serà suficient per fer funcionar el relé, però augmentar el corrent a través de la bobina gairebé un 25% farà que la bobina es sobreescalfi més enllà del que es permet per al seu aïllament i fallarà prematurament el relé, encara que poder treballar una estona.
Si la presència d'un defecte no afecta el rendiment del producte, s'anomena menor.
Exemple 3. Petit defecte
A la bobina del relé, els paràmetres de la qual es donen a l'exemple 1, el 5% de les espires són curtes, la resistència de la qual és aproximadament igual a 2090 ohms.
Aquesta resistència limitarà el corrent a la bobina a un valor de I4 = 0,053 A, que correspon a MDS Aw4 = Um W4 = 503 A.
Atès que la documentació del relé té una tolerància del 10% pel corrent nominal, és a dir. Inom max = 0,055 A, llavors l'augment de 0,003 A del corrent no es pot atribuir raonablement a un defecte del relé o de la seva bobina, ja que I4 < Inom max.
A causa del fet que l'augment de corrent no supera el permès per a aquest relé, el defecte que el va causar no afecta el funcionament del relé.
Els exemples considerats mostren que no només diferents defectes, sinó també el mateix tipus de defecte (en el nostre cas, un curtcircuit de les espires de les bobines) poden tenir conseqüències diferents. La mera presència d'un defecte en un producte no sempre afecta la seva capacitat per realitzar les seves funcions.
En suport de l'anterior donarem un exemple on es considera un objecte una cadena de llums elèctriques. Aquest objecte bastant senzill s'utilitzarà en alguns exemples més quan s'estudien els problemes tecnològics bàsics de la recerca de defectes.
La senzillesa de l'objecte permetrà, sense distreure's de l'explicació del seu principi de funcionament i dels processos que s'hi duen a terme, parar atenció només a les qüestions de recerca de defectes.
Exemple 4. Diferents manifestacions dels mateixos defectes.
Que l'objecte, que és un llum portàtil (Fig. 1, a), tingui un curtcircuit entre els terminals del llum.
Arròs. 1 Manifestació diferent dels mateixos defectes: a — en un llum portàtil, b — en una garlanda de llums elèctriques
Quan la llum està connectada a una font d'alimentació, es produirà un curtcircuit a la font. En aquest cas, des del punt de vista de les conseqüències, un curtcircuit a la làmpada és un defecte crític.
Un altre objecte és una garlanda de llums elèctriques (Fig. 1, b). El mateix defecte en aquest objecte pot tenir conseqüències diferents segons el nombre de llums de la garlanda.
En particular, amb 25-30 llums o més i la suma de les seves tensions nominals superior a la tensió de la xarxa, un curtcircuit en una de les làmpades no comportarà un augment de la tensió per sobre de la tensió permesa per a cadascuna de les altres làmpades de funcionament i a un augment notable de la brillantor de les altres làmpades.
Tot i que externament, ambdós defectes es manifesten de la mateixa manera (sense il·luminació de la làmpada defectuosa), com a resultat, un curtcircuit en una de les làmpades de la garlanda no provoca un curtcircuit de la font d'alimentació, i per a la garlanda sencera és, segons la classificació acceptada, defecte menor.
A més dels estats de servei i defectuosos en el diagnòstic tècnic, es fa una distinció entre estats de treball i estats de no treball.
Es considera que un producte eficaç és capaç de realitzar les seves funcions assignades mantenint els valors dels paràmetres especificats dins dels límits predeterminats.
En cas contrari, el producte no funciona.
Tot i que tots els productes amb servei es reben simultàniament, no sempre és possible dir que un producte amb servei és útil.
Els exemples 3, 4 mostren que els productes defectuosos també poden realitzar les funcions assignades.
La violació de la capacitat de servei del producte mentre es manté la seva operativitat es produeix com a conseqüència d'un dany i, en cas de mal funcionament, a causa d'un dany.
De les definicions anteriors es desprèn que, tot i que la fallada d'un producte és causada per la presència de certs defectes en ell, l'aparició d'un defecte per si mateix no sempre condueix a una fallada (vegeu els exemples 3, 4).
Els danys que no estan relacionats amb un mal funcionament d'altres elements s'anomenen independents i es produeixen com a conseqüència d'un altre, - dependent.
Exemple 5. Denegació del dependent.
Alguns tipus de contactors utilitzen bobines seccionades (Fig. 2).
Arròs. 2 Enrotllament seccional
Quan el contactor està encès, funciona la secció de la bobina K1.2-1, anomenada inicial o activada. La segona secció de la bobina K1.2-2 en aquest moment és derivada pel contacte d'obertura K1: 3 del contactor. Depenent de la mida del contactor, el corrent que circula per la secció d'arrencada arriba a 8-15 A.
Després que el sistema de moviment del contactor es mogui a la posició final, el contacte K1.3 s'obrirà i la bobina de retenció K1.2-2 s'activarà i el corrent disminuirà a 0,2-0,8 A.
Suposem que hi ha un defecte al contactor que impedeix l'obertura del contacte K1:3.
En aquest cas, un temps després d'aplicar tensió a la bobina, el cable amb el qual s'enrotlla la bobina de tancament es cremarà per sobrecàrrega. El conductor d'aquesta bobina només està pensat per a un funcionament a curt termini, en una fracció de segon durant el període en què el contactor està encès. Així, un defecte en el contacte K1: 3 condueix a una fallada del contactor.
Segons els motius que van causar l'aparició del dany, es divideixen en sistemàtics i aleatoris.
Els danys sistemàtics als productes es produeixen quan es vulneren els processos tecnològics de la seva producció o muntatge, ajust o funcionament, reparació o prova. Les causes d'aquests errors es poden identificar i corregir.
L'ocurrència de danys accidentals és, encara que no desitjable, un fenomen completament natural i és característic de qualsevol objecte tècnic.
La probabilitat d'aquests errors està determinada pels seus indicadors de fiabilitat: MTBF, probabilitat de funcionament sense problemes, durabilitat, etc.
Il·lustrem la relació d'alguns dels conceptes anteriors.
Exemple 6. MTBF i longevitat
«De vegades, una nova instal·lació falla immediatament o funciona malament. En aquests casos, pren les mesures necessàries immediatament. O al principi tot està bé, després el rendiment empitjora, i finalment es produeix una fallada: la instal·lació elèctrica falla, per exemple, al cap de 3 mesos, encara que la seva vida útil és de 16 anys. "...
Aquí hi ha dues característiques de fiabilitat: MTBF (temps fins a la primera fallada) i durabilitat (vida útil). D'acord amb el sistema acceptat de conceptes per a productes reparables, MTBF sempre és inferior a la seva vida útil. Així, si s'estableix MTBF per a un producte inferior o igual a 3 mesos, el seu fracàs és natural. En el mateix cas, quan el MTBF establert supera els 3 mesos, podem parlar de la baixa fiabilitat real d'aquest producte.
La situació és diferent amb els productes no reparables, per als quals la MTBF sempre no ha de ser inferior a la seva vida útil. Així, la fallada d'un producte no reparable amb una vida útil de 16 anys després de 3 mesos de funcionament és anormal.
Tanmateix, cal recordar que tots els indicadors de fiabilitat caracteritzen valors aleatoris i, per tant, la fallada prematura d'un sol producte no pot avaluar raonablement la fiabilitat d'altres productes d'aquest tipus.
A l'exemple 3, es considera el cas en què un defecte del producte no es manifesta externament. Com es pot conèixer la presència d'aquest o un altre defecte en un determinat producte sense esperar una avaria, accident o altres conseqüències indesitjables?
En primer lloc, un defecte en un producte es manifesta durant el seu ajust, prova o durant una inspecció preventiva planificada a partir de senyals que permeten establir el fet d'una violació del seu funcionament o funcionalitat.
A partir d'aquests caràcters, l'estat real del producte es refereix a un dels quatre estats esmentats anteriorment (funcionant, defectuós, efectiu, no funcionant) o a un estat límit en què no és pràctic dur a terme cap ajust o treball de reparació i el el producte s'ha de substituir per un de nou.
Els signes esmentats anteriorment s'anomenen criteris de defecte i s'estableixen a la documentació del producte en forma d'una llista de paràmetres o característiques amb una indicació dels límits admissibles del seu canvi: toleràncies.
Oleg Zakharov "Recerca de defectes en circuits de relé-contactor"
Continuació de l'article:
Localització d'avaries en circuits relé-contactor. Part 2
