Εύρεση σφαλμάτων σε κυκλώματα ρελέ-επαφέα. Μέρος 1

Ηλεκτρολόγοι διαφόρων επαγγελμάτων κατασκευάζουν, εγκαθιστούν, διαμορφώνουν, επισκευάζουν και συντηρούν διάφορα ηλεκτρολογικά είδη. Στην περίπτωση αυτή, αναπόσπαστο κομμάτι της δουλειάς τους είναι η αναζήτηση ελαττωμάτων. Η ανάγκη για έγκαιρη ανίχνευση και εξάλειψη των ελαττωμάτων είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί, γιατί όσο πιο τέλειος και αποδοτικός είναι ο ηλεκτρολογικός εξοπλισμός, τόσο μεγαλύτερη είναι η οικονομική ζημιά από τη διακοπή λειτουργίας ή την παράλογη χρήση του, ακόμη και για μικρά χρονικά διαστήματα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ικανότητα των ηλεκτρολόγων να ανιχνεύουν ελαττώματα σε διάφορους ηλεκτρικούς εξοπλισμούς είναι τόσο σημαντική.

Ο συνδυασμός λέξεων χρησιμοποιείται για να δηλώσει την τεκμηρίωση μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης ή ενός ηλεκτρικού προϊόντος. Σε περίπτωση που είναι απαραίτητη η αναφορά σε οποιοδήποτε έγγραφο, στη λέξη αυτή θα προστεθεί μια επεξηγηματική λέξη που υποδεικνύει το εν λόγω σύστημα.

Εάν το κύκλωμα ενός επαφέα ρελέ (για συντομία, στο μέλλον ένα προϊόν ή ένα αντικείμενο) πληροί όλες τις απαιτήσεις που καθορίζονται στην τεκμηρίωση, τότε συνηθίζεται να λέμε ότι είναι σε καλή κατάσταση... Όταν δεν υπάρχει τέτοιο αλληλογραφία, τότε μιλούν για ελαττωματικά προϊόντα ή για δυσλειτουργίες.

Η μετάβαση του προϊόντος από κατάσταση λειτουργίας σε ελαττωματική συμβαίνει λόγω ελαττωμάτων. Ελάττωμα λέξης χρησιμοποιείται για να υποδείξει τυχόν μεμονωμένη μη συμμόρφωση του προϊόντος με τις απαιτήσεις που καθορίζονται για αυτό στην τεκμηρίωση.

Από τους ορισμούς προκύπτει ότι είναι αδύνατο να αφαιρεθεί το ελάττωμα στο προϊόν, αλλά είναι δυνατό να αφαιρεθεί το ελάττωμα στο προϊόν. Εάν είναι το μόνο, τότε το προϊόν θα πάει σε όρθια κατάσταση.

Τα ελαττώματα σε ένα προϊόν μπορεί να εμφανιστούν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές του κύκλου ζωής του — κατά την παραγωγή, τη συναρμολόγηση, τη ρύθμιση, τη λειτουργία, τη δοκιμή, την επισκευή και έχουν διαφορετικές συνέπειες.

Οι συνέπειες διακρίνονται σε κρίσιμα, σημαντικά και δευτερεύοντα ελαττώματα.

Η παρουσία κρίσιμων ελαττωμάτων καθιστά την προβλεπόμενη χρήση του προϊόντος αδύνατη ή απαράδεκτη.

Παράδειγμα 1. Κρίσιμο ελάττωμα.

Ως παράδειγμα προϊόντος, επιλέγουμε ένα ρελέ DC για ονομαστική τάση 110 V, του οποίου το πηνίο έχει wx = 10.000 στροφές και την αντίστασή του Rx = 2200 Ohm.

Άλλες παράμετροι: ονομαστικό ρεύμα Inom = 0,05 A, ρεύμα λειτουργίας Israb = 0,033 A, συντελεστής ασφαλείας Kzsh = 1,5, ονομαστική MDS (μαγνητική κινητήρια δύναμη) Aw = 500 A.

Ας υπάρχει ένα ελάττωμα στο πηνίο που βραχυκυκλώνει το 90% των στροφών και μειώνει την αντίσταση του πηνίου σε R2 = 220 Ohm (υποθέτοντας ότι όλες οι στροφές έχουν το ίδιο μήκος).

Σε τάση 110 V, αυτή η αντίσταση θα αντιστοιχεί σε ρεύμα I2 = 0,5 A και MDS Aw2 = l2 * w2 = 0,5 • 1000 = 500 A.

Αν και τα στοιχεία δείχνουν ότι η τιμή του MDS δεν θα αλλάξει και το ρελέ θα μπορεί να έλκει τον οπλισμό του, οποιαδήποτε συνεχής λειτουργία του ρελέ με τέτοιο ελάττωμα είναι αδύνατη, επειδή μετά την εφαρμογή της ονομαστικής τάσης στο ελαττωματικό πηνίο, ένα πηνίο σύρμα υπερφορτωμένο με ρεύμα 10 φορές, θα καεί σχεδόν αμέσως.

Σημαντικά ελαττώματα περιορίζουν τη δυνατότητα χρήσης του προϊόντος για τον προορισμό του ή μειώνουν την αντοχή του (βλ. παράδειγμα 6).

Παράδειγμα 2. Μεγάλο ελάττωμα

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει ένα ελάττωμα στο πηνίο του ρελέ που συζητήθηκε στο Παράδειγμα 1 που προκαλεί το 20% των στροφών να κλείνουν, δηλαδή 8000 στροφές παραμένουν ενεργές σε αυτό.

Υποθέτοντας ότι η αναλογία μεταξύ του αριθμού των στροφών και της αντίστασης του πηνίου είναι ακόμα ανάλογη, η αντίσταση του ελαττωματικού πηνίου μπορεί να προσδιοριστεί ότι είναι R3 = 1760 ohms.

Αυτή η αντίσταση στα 110 V θα περιορίσει το ρεύμα του πηνίου σε I3 = 0,062 A.

Επομένως, MDS Aw3 = 0,062 • 8000 = 496 A.

Έτσι, ακόμη και με αυτό το ελάττωμα, το MDS θα είναι αρκετό για να λειτουργήσει το ρελέ, αλλά η αύξηση του ρεύματος μέσω του πηνίου κατά σχεδόν 25% θα προκαλέσει υπερθέρμανση του πηνίου πέρα ​​από αυτό που επιτρέπεται για τη μόνωση και πρόωρη βλάβη του ρελέ, αν και θα μπορεί να εργαστεί για λίγο.

Εάν η παρουσία ελαττώματος δεν επηρεάζει την απόδοση του προϊόντος, τότε ονομάζεται δευτερεύον.

Παράδειγμα 3. Μικρό ελάττωμα

Στο πηνίο ρελέ, οι παράμετροι του οποίου δίνονται στο παράδειγμα 1, το 5% των στροφών είναι σύντομες, η αντίσταση του οποίου είναι περίπου ίση με 2090 Ohm.

Αυτή η αντίσταση θα περιορίσει το ρεύμα στο πηνίο σε μια τιμή I4 = 0,053A, η οποία αντιστοιχεί σε MDS Aw4 = Um W4 = 503 A.

Δεδομένου ότι η τεκμηρίωση του ρελέ έχει ανοχή 10% για το ονομαστικό ρεύμα, π.χ. Inom max = 0,055 A, τότε η αύξηση του ρεύματος κατά 0,003 A δεν μπορεί εύλογα να αποδοθεί σε ελάττωμα του ρελέ ή του πηνίου του, αφού I4 < Inom max.

Λόγω του ότι η αύξηση του ρεύματος δεν υπερβαίνει το επιτρεπτό για αυτό το ρελέ, το ελάττωμα που το προκάλεσε δεν επηρεάζει τη λειτουργία του ρελέ.

Τα εξεταζόμενα παραδείγματα δείχνουν ότι όχι μόνο διαφορετικά ελαττώματα, αλλά και ο ίδιος τύπος ελαττώματος (στην περίπτωσή μας, βραχυκύκλωμα των στροφών των πηνίων) μπορεί να έχει διαφορετικές συνέπειες. Η απλή παρουσία ενός ελαττώματος σε ένα προϊόν δεν επηρεάζει πάντα την ικανότητά του να εκτελεί τις λειτουργίες του.

Προς υποστήριξη των παραπάνω θα δώσουμε ένα παράδειγμα όπου μια σειρά ηλεκτρικών λαμπτήρων θεωρείται ως αντικείμενο. Αυτό το αρκετά απλό αντικείμενο θα χρησιμοποιηθεί σε μερικά ακόμη παραδείγματα κατά την εξέταση των βασικών τεχνολογικών προβλημάτων του κυνηγιού ελαττωμάτων.

Η απλότητα του αντικειμένου θα επιτρέψει, χωρίς να αποσπάται η προσοχή από την εξήγηση της αρχής της λειτουργίας του και των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε αυτό, να δοθεί προσοχή μόνο στα ζητήματα αναζήτησης ελαττωμάτων.

Παράδειγμα 4. Διαφορετικές εκδηλώσεις των ίδιων ελαττωμάτων.

Αφήστε το αντικείμενο, που είναι μια φορητή λάμπα (Εικ. 1, α), να έχει βραχυκύκλωμα μεταξύ των ακροδεκτών της λάμπας.

Ρύζι. 1 Διαφορετική εκδήλωση των ίδιων ελαττωμάτων: α — σε φορητό λαμπτήρα, β — σε γιρλάντα ηλεκτρικών λαμπτήρων

Όταν το φωτιστικό είναι συνδεδεμένο σε μια πηγή ρεύματος, θα προκύψει βραχυκύκλωμα στην πηγή. Σε αυτή την περίπτωση, από την άποψη των συνεπειών, ένα βραχυκύκλωμα στη λάμπα είναι ένα κρίσιμο ελάττωμα.

Ένα άλλο αντικείμενο είναι μια γιρλάντα από ηλεκτρικούς λαμπτήρες (Εικ. 1, β). Το ίδιο ελάττωμα σε αυτό το αντικείμενο μπορεί να οδηγήσει σε διαφορετικές συνέπειες ανάλογα με τον αριθμό των λαμπτήρων στη γιρλάντα.

Ειδικότερα, με 25-30 ή περισσότερους λαμπτήρες και το άθροισμα των ονομαστικών τάσεων τους να υπερβαίνει την τάση δικτύου, ένα βραχυκύκλωμα σε έναν από τους λαμπτήρες δεν θα οδηγήσει σε αύξηση της τάσης πάνω από την επιτρεπόμενη τάση για καθέναν από τους άλλους λαμπτήρες λειτουργίας και σε αισθητή αύξηση της φωτεινότητας στους άλλους λαμπτήρες.

Αν και εξωτερικά, και τα δύο ελαττώματα εκδηλώνονται με τον ίδιο τρόπο (χωρίς να ανάβει η ελαττωματική λάμπα), ως αποτέλεσμα, ένα βραχυκύκλωμα σε έναν από τους λαμπτήρες της γιρλάντας δεν οδηγεί σε βραχυκύκλωμα της πηγής ισχύος και για ολόκληρη γιρλάντα είναι, σύμφωνα με την αποδεκτή ταξινόμηση, μικρό ελάττωμα.

Εκτός από τις επισκευάσιμες και ελαττωματικές καταστάσεις στα τεχνικά διαγνωστικά, γίνεται διάκριση μεταξύ λειτουργικών και μη λειτουργικών καταστάσεων.

Ένα αποτελεσματικό προϊόν θεωρείται ικανό να εκτελεί τις λειτουργίες που του έχουν ανατεθεί διατηρώντας τις τιμές των καθορισμένων παραμέτρων εντός των προκαθορισμένων ορίων.

Διαφορετικά, το προϊόν δεν λειτουργεί.

Παρόλο που κάθε προϊόν που επισκευάζεται συντηρείται ταυτόχρονα, δεν είναι πάντα δυνατό να πούμε ότι ένα προϊόν που μπορεί να επισκευαστεί είναι επισκευήσιμο.

Τα Παραδείγματα 3, 4 δείχνουν ότι τα ελαττωματικά προϊόντα μπορούν επίσης να εκτελέσουν τις λειτουργίες που τους έχουν ανατεθεί.

Η παραβίαση της δυνατότητας συντήρησης του προϊόντος ενώ διατηρείται η λειτουργικότητά του συμβαίνει ως αποτέλεσμα βλάβης και σε περίπτωση δυσλειτουργίας - λόγω βλάβης.

Από τους παραπάνω ορισμούς προκύπτει ότι, αν και η αστοχία ενός προϊόντος προκαλείται από την παρουσία ορισμένων ελαττωμάτων σε αυτό, η εμφάνιση ενός ελαττώματος από μόνη της δεν οδηγεί πάντα σε αστοχία (βλ. παραδείγματα 3, 4).

Οι ζημιές που δεν σχετίζονται με δυσλειτουργία άλλων στοιχείων ονομάζονται ανεξάρτητες και προέκυψαν ως αποτέλεσμα άλλου, - εξαρτημένου.

Παράδειγμα 5. Εξαρτημένη άρνηση.

Ορισμένοι τύποι επαφών χρησιμοποιούν πηνία με τομή (Εικ. 2).

Ρύζι. 2 Περιέλιξη τομής

Όταν ο επαφέας είναι ενεργοποιημένος, λειτουργεί το τμήμα του πηνίου K1.2-1, που ονομάζεται αρχικό ή ενεργό. Το δεύτερο τμήμα του πηνίου K1.2-2 αυτή τη στιγμή κλείνει από την επαφή ανοίγματος K1: 3 του επαφέα. Ανάλογα με το μέγεθος του επαφέα, το ρεύμα που διαρρέει το τμήμα εκκίνησης φτάνει τα 8-15 A.

Αφού το σύστημα κίνησης του επαφέα μετακινηθεί στην τελική θέση, η επαφή K1.3 θα ανοίξει και το πηνίο συγκράτησης K1.2-2 θα ενεργοποιηθεί και το ρεύμα θα μειωθεί στα 0,2-0,8 A.

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει ένα ελάττωμα στον επαφέα που εμποδίζει το άνοιγμα της επαφής K1: 3.

Σε αυτήν την περίπτωση, λίγο μετά την εφαρμογή τάσης στο πηνίο, το καλώδιο με το οποίο τυλίγεται το πηνίο κλεισίματος θα καεί από υπερφόρτωση. Ο αγωγός αυτού του πηνίου προορίζεται μόνο για βραχυπρόθεσμη λειτουργία κλασμάτων του δευτερολέπτου κατά την περίοδο που ο επαφέας είναι ενεργοποιημένος. Έτσι, ένα ελάττωμα στην επαφή K1: 3 οδηγεί σε αστοχία του επαφέα.

Ανάλογα με τους λόγους που προκάλεσαν την εμφάνιση της βλάβης, χωρίζονται σε συστηματικές και τυχαίες.

Συστηματική ζημιά στα προϊόντα συμβαίνει όταν παραβιάζονται οι τεχνολογικές διαδικασίες παραγωγής ή συναρμολόγησης, ρύθμισης ή λειτουργίας, επισκευής ή δοκιμής τους. Οι αιτίες τέτοιων αστοχιών μπορούν να εντοπιστούν και να διορθωθούν.

Η εμφάνιση τυχαίας ζημιάς είναι, αν και ανεπιθύμητη, ένα απολύτως φυσικό φαινόμενο και είναι χαρακτηριστικό κάθε τεχνικού αντικειμένου.

Η πιθανότητα τέτοιων αστοχιών καθορίζεται από τους δείκτες αξιοπιστίας του: MTBF, πιθανότητα απρόσκοπτης λειτουργίας, ανθεκτικότητα κ.λπ.

Ας επεξηγήσουμε τη σχέση ορισμένων από τις παραπάνω έννοιες.

Παράδειγμα 6. MTBF και Μακροζωία

«Μερικές φορές μια νέα εγκατάσταση αποτυγχάνει αμέσως ή λειτουργεί κακώς. Σε τέτοιες περιπτώσεις, λάβετε αμέσως τα απαραίτητα μέτρα. Ή στην αρχή όλα είναι καλά, μετά η απόδοση επιδεινώνεται και τελικά εμφανίζεται μια αστοχία: η ηλεκτρική εγκατάσταση αποτυγχάνει, για παράδειγμα, μετά από 3 μήνες, αν και η διάρκεια ζωής της είναι 16 χρόνια. "...

Ακολουθούν δύο χαρακτηριστικά αξιοπιστίας — MTBF (χρόνος μέχρι την πρώτη αστοχία) και ανθεκτικότητα (διάρκεια ζωής). Σύμφωνα με το αποδεκτό σύστημα εννοιών για επισκευάσιμα προϊόντα, το MTBF είναι πάντα μικρότερο από τη διάρκεια ζωής τους. Έτσι, εάν το MTBF έχει οριστεί για ένα προϊόν μικρότερο ή ίσο με 3 μήνες, τότε η αποτυχία του είναι φυσική. Στην ίδια περίπτωση, όταν το καθιερωμένο MTBF υπερβαίνει τους 3 μήνες, μπορούμε να μιλάμε για χαμηλή πραγματική αξιοπιστία αυτού του προϊόντος.

Η κατάσταση είναι διαφορετική με τα μη επισκευάσιμα προϊόντα, για τα οποία το MTBF δεν πρέπει πάντα να είναι μικρότερο από τη διάρκεια ζωής τους. Έτσι, η αστοχία ενός μη επισκευάσιμου προϊόντος με διάρκεια ζωής 16 ετών μετά από 3 μήνες λειτουργίας είναι αφύσικη.

Ωστόσο, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι όλοι οι δείκτες αξιοπιστίας χαρακτηρίζουν τυχαίες τιμές και επομένως η πρόωρη αστοχία ενός μόνο προϊόντος δεν μπορεί να αξιολογήσει εύλογα την αξιοπιστία άλλων προϊόντων αυτού του τύπου.

Στο παράδειγμα 3, εξετάζεται η περίπτωση όπου ένα ελάττωμα του προϊόντος δεν εκδηλώνεται εξωτερικά. Πώς μπορείτε να μάθετε για την παρουσία αυτού ή άλλου ελαττώματος σε ένα συγκεκριμένο προϊόν χωρίς να περιμένετε βλάβη, ατύχημα ή άλλες ανεπιθύμητες συνέπειες;

Πρώτα απ 'όλα, ένα ελάττωμα σε ένα προϊόν εκδηλώνεται κατά την προσαρμογή, τη δοκιμή ή κατά τη διάρκεια προγραμματισμένης προληπτικής επιθεώρησης με βάση ενδείξεις που επιτρέπουν τη διαπίστωση του γεγονότος παραβίασης της λειτουργικότητας ή της λειτουργικότητάς του.

Με βάση αυτούς τους χαρακτήρες, η πραγματική κατάσταση του προϊόντος αναφέρεται σε μία από τις τέσσερις καταστάσεις που αναφέρονται παραπάνω (λειτουργεί, ελαττωματική, αποτελεσματική, μη λειτουργεί) ή σε μια οριακή κατάσταση όπου δεν είναι πρακτικό να πραγματοποιηθούν εργασίες ρύθμισης ή επισκευής και το προϊόν πρέπει να αντικατασταθεί με νέο.

Τα προαναφερθέντα σήματα ονομάζονται συνήθως κριτήρια ελαττωμάτων και καθορίζονται στην τεκμηρίωση του προϊόντος με τη μορφή λίστας παραμέτρων ή χαρακτηριστικών με ένδειξη των επιτρεπόμενων ορίων αλλαγής τους — ανοχές.

Oleg Zakharov "Αναζήτηση ελαττωμάτων σε κυκλώματα ρελέ-επαγωγέα"

Συνέχεια του άρθρου:

Εύρεση σφαλμάτων σε κυκλώματα ρελέ-επαφέα. Μέρος 2ο