Электрики разных профессий изготовляют, монтируют, настраивают, ремонтируют и обслуживают разнообразное электрооборудование. При этом непременной частью их работы является поиск дефектов. Необходимость своевременного обнаружения и устранения дефектов трудно переоценить, так как чем совершеннее и производительнее электрооборудование, тем значительнее экономический ущерб от его простоя или нерационального использования даже в короткие промежутки времени. Вот почему так важно умение электриков находить дефекты в разнообразном электрооборудовании.
Слово схема употребляется для обозначения документации электроустановки или электротехнического изделия. В том случае, когда необходимо обратиться к какому-либо документу, к этому слову будет добавляться поясняющее слово, указывающее рассматриваемую схему.
Если релейно-контакторная схема (для краткости в дальнейшем изделие или объект) соответствует всем установленным в документации требованиям, то принято говорить, что она находится в исправном состоянии. Когда такого соответствия нет, то говорят о неисправном состоянии изделия или о его неисправности.
Переход изделия из исправного состояния в неисправное происходит вследствие дефектов. Слово дефект употребляется для обозначения каждого отдельного несоответствия изделия установленным к нему в документации требованиям.
Из определений следует, что устранить неисправность изделия нельзя, но можно устранить дефект в изделии. Если он единственный, то затем изделие перейдет в исправное состояние.
Дефекты в изделии могут возникать в разные моменты его жизненного цикла - при изготовлении, монтаже, настройке, эксплуатации, испытаниях, ремонте, и иметь различные последствия.
По последствиям различают критические, значительные и малозначительные дефекты.
Наличие критических дефектов делает использование изделия по прямому назначению невозможным или недопустимым.
В качестве примера изделия выбираем реле постоянного тока на номинальное напряжение 110 В, катушка которого имеет wx = 10 000 витков, а её сопротивление Rx = 2200 Ом.
Другие параметры: номинальный ток Iном = 0,05 А, ток срабатывания Iсраб = 0,033 А, коэффициент запаса Кзш = 1,5, номинальная МДС (магнитно-движущая сила) Aw = 500 А.
Пусть в катушке существует дефект, приведший к закорачиванию 90% витков и уменьшению сопротивления катушки до R2=220 Ом (если условно положить, что все витки имеют одинаковую длину).
При напряжении 110 В этому сопротивлению будет соответствовать ток I2 = 0,5 А и МДС Aw2=l2*w2=0,5 1000= 500 А.
Хотя цифры показывают, что значение МДС не изменится и реле сможет притянуть свой якорь, но сколько-нибудь длительная работа реле с таким дефектом невозможна, так как после подведения к дефектной катушке номинального напряжения обмоточный провод, перегруженный током в10 раз, перегорит практически мгновенно.
Значительные дефекты ограничивают возможность использования изделия по прямому назначению или сокращают его долговечность (см. пример 6).
Пусть в катушке реле, рассмотренного в примере 1, существует дефект, приведший к замыканию 20% витков, то есть в ней осталось действующими 8000 витков.
Предполагая по-прежнему пропорциональность между количеством витков и сопротивлением обмотки, можно определить, что сопротивление дефектной обмотки R3 =1760 Ом.
Это сопротивление при напряжении 110 В ограничит ток в катушке значением I3 = 0,062 А.
Следовательно, МДС Aw3= 0,062 8000 = 496 А.
Таким образом, и при данном дефекте МДС будет достаточной для срабатывания реле, однако увеличение тока через обмотку практически на 25 % приведет к перегреву катушки сверх допустимого для её изоляции и преждевременному отказу реле, хотя оно и сможет проработать некоторое время.
Если наличие дефекта не оказывает влияния на работу изделия, то его называют малозначительным.
В катушке реле, параметры которого приведены в примере 1, закорочено 5 % витков сопротивление которых примерно равно 2090 Ом.
Это сопротивление ограничит ток в катушке до значения I4=0,053А, что соответствует МДС Aw4 = Um W4 = 503 А.
Если учесть, что в документации реле установлен 10 %-ный допуск на номинальный ток, т.е. Iном max = 0,055 А, то увеличение тока на 0,003 А нельзя обоснованно отнести к дефекту реле или его катушки, так как I4 < Iном max.
В связи с тем, что увеличение тока не превосходит допускаемого для данного реле, то дефект, вызвавший его, не влияет на работу реле.
Рассмотренные примеры показывают, что не только разные дефекты, но один и тот же вид дефекта (в нашем случае - короткое замыкание витков катушки) могут иметь неодинаковые последствия. Само же наличие дефекта в изделии далеко не всегда влияет на его способность выполнять свои функции.
В подтверждение сказанного приведем пример, где в качестве объекта рассмотрена гирлянда электрических ламп. Этот достаточно простой объект будет использован еще в нескольких примерах, при рассмотрении основных технологических вопросов поиска дефектов.
Простота объекта позволит, не отвлекаясь на пояснения принципа его действия и происходящих в нем процессов, обратить внимание только на вопросы поиска дефектов.
Пусть в объекте, представляющем собой переносной светильник (рис. 1, а), произошло короткое замыкание между выводами лампы.
При подключении светильника к источнику питания произойдет короткое замыкание в источнике. В данном случае по своим последствиям короткое замыкание в лампе является критическим дефектом.
Другой объект - гирлянда электрических ламп (рис. 1, б). Точно такой же дефект в этом объекте может привести к различным последствиям в зависимости от числа ламп в гирлянде.
В частности, при 25-30 или более лампах и сумме их номинальных напряжений, превосходящей напряжение сети, короткое замыкание в одной из ламп не приведет к увеличению напряжения сверх допустимого на каждую из оставшихся исправными ламп и к заметному возрастанию яркости свечения остальных ламп.
Хотя внешне оба дефекта проявляют себя одинаково (отсутствие свечения неисправной лампы), по своим последствиям короткое замыкание в одной из ламп гирлянды не приводит к короткому замыканию источника электроэнергии и для всей гирлянды является по принятой классификации малозначительнымдефектом.
Кроме исправного и неисправного состояний в технической диагностике различают работоспособное и неработоспособноесостояния.
Работоспособным считается изделие, способное выполнять возложенные на него функции, сохраняя значения заданных параметров в заранее установленных пределах.
В противном случае изделие неработоспособно.
Хотя любое исправное изделие является одновременно и работоспособным, но о работоспособном изделии не всегда можно сказать, что оно исправно.
В примерах 3, 4 показано, что и неисправные изделия могут выполнять возложенные на них функции.
Нарушение исправного состояния изделия при сохранении его работоспособности происходит в результате повреждения, а при нарушении работоспособности - из-за отказа.
Из приведенных определений следует, что хотя отказ изделия и вызывается наличием в нем тех или иных дефектов, однако само по себе появление дефекта не всегда приводит к отказу (см. примеры 3, 4).
Отказы, не связанные с неисправностью других элементов, называют независимыми, а возникающие, как следствие другого, - зависимыми.
В некоторых типах контакторов используют секционированные катушки (рис. 2).
При включении контактора работает секция катушки К1.2-1, называемая пусковой, или включающей. Вторая же секция катушки К1.2-2 в это время зашунтирована размыкающим контактом К1:3 контактора. В зависимости от габарита контактора ток, протекающий через пусковую секцию, достигает 8 - 15 А.
После того, как подвижная система контактора переместится в конечное положение, контакт K1.3 разомкнётся и в работу включится удерживающая катушка К1.2-2, а ток уменьшится до 0,2-0,8 А.
Предположим, что в контакторе существует дефект, препятствующий размыканию контакта К1:3.
В этом случае через некоторое время после подачи напряжения на катушку от перегрузки перегорит провод, которым намотана включающая катушка. Провод этой катушки рассчитан только на кратковременную, в течение долей секунды, работу в период включения контактора. Таким образом, дефект контакта К1:3 приводит к отказу контактора.
В зависимости от причин, вызвавших появление отказов, они подразделяются на систематические и случайные.
Систематические отказы изделий возникают при нарушении технологических процессов их изготовления или монтажа, настройки или эксплуатации, ремонта или испытаний. Причины таких отказов могут быть выявлены и устранены.
Возникновение случайных отказов представляют собой, хотя и нежелательное, но вполне естественное явление и характерно для любого технического объекта.
Вероятность таких отказов определяется показателями его надежности: наработкой на отказ, вероятностью безотказной работы, долговечностью и др.
Проиллюстрируем взаимосвязь некоторых из перечисленных понятий.
"Иногда новая установка сразу отказывает или работает плохо. В таких случаях немедленно принимают необходимые меры. Или сначала все хорошо, затем работа ухудшается и, наконец, наступает отказ: электроустановка выходит из строя, например через 3 месяца, хотя срок ее службы 16 лет".
Здесь приведены две характеристики надежности - наработка на отказ (продолжительность работы до первого отказа) и долговечность (срок службы). В соответствии с принятой системой понятий для ремонтопригодных изделий наработка на отказ всегда меньше срока их службы. Таким образом, если для данного изделия установлена наработка на отказ меньшая или равная 3 месяцам, то его отказ закономерен. В том же случае, когда установленная наработка на отказ превышает 3 месяца, можно говорить о низкой фактической надежности данного изделия.
По-иному обстоит дело с неремонтнопригодными изделиями, для которых наработка на отказ всегда должна быть не меньше срока их службы. Таким образом, отказ неремонтнопригодного изделия со сроком службы 16 лет через 3 месяца работы явление ненормальное.
Однако следует помнить, что все показатели надежности характеризуют случайные величины и поэтому по преждевременному отказу одного единственного изделия нельзя обоснованно судить о надежности других изделий данного типа.
В примере 3 был рассмотрен случай, когда дефект в изделии внешне себя не проявил. Каким же образом можно узнать о существовании этого или любого другого дефекта в том или ином изделии, не дожидаясь возникновения отказа, аварии или других нежелательных последствий?
Прежде всего, дефект в изделии проявляется во время его настройки, испытаний или при плановой профилактической проверке по признакам, позволяющим установить факт нарушения его исправности или работоспособности.
На основании этих признаков фактическое состояние изделия относят к одному из четырех названых выше состояний (исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное) или же к предельному состоянию, когда выполнение каких-либо настроечных или ремонтных работ нецелесообразно и изделие должно быть заменено новым.
Упомянутые выше признаки принято называть критериями дефекта, а задаются они в документации изделия в виде перечня параметров или характеристик с указанием допустимых пределов их изменения -допусков.
Никто пока не комментировал эту страницу.