Il ruolo dei dispositivi di protezione nel migliorare l'affidabilità dei motori elettrici
L'affidabilità di un dispositivo tecnico è intesa come la sua capacità di svolgere le sue funzioni per un certo periodo di tempo.
Uno dei più importanti indicatori di affidabilità è l'MTBF, che viene misurato dal numero di ore di funzionamento fino al primo guasto. Maggiore è questo numero, maggiore è l'affidabilità del prodotto.
Distinguere tra affidabilità strutturale e operativa di un motore elettrico.
L'affidabilità strutturale del motore elettrico dipende dalla qualità dei materiali utilizzati nella macchina, dalla qualità della produzione di singole unità ed elementi, dal miglioramento della tecnologia di assemblaggio e da altri fattori.
L'affidabilità operativa del motore elettrico è influenzata dalla qualità della fabbricazione della macchina, dalle condizioni ambientali durante il funzionamento, dalla conformità delle caratteristiche del motore elettrico ai requisiti della macchina funzionante e del processo tecnologico, dal livello di manutenzione.
L'efficienza economica dell'utilizzo di motori elettrici è determinata non solo dal loro costo iniziale, ma anche dai costi operativi.
La produzione di motori elettrici inaffidabili richiede costi elevati per mantenerli in buono stato di funzionamento. L'uso improprio e la mancanza di una corretta manutenzione si traducono in prodotti di qualità che non garantiscono un funzionamento senza problemi. Pertanto, per utilizzare efficacemente tutte le possibilità inerenti al motore elettrico, è necessaria una serie di misure, a partire dalla corretta progettazione dell'azionamento elettrico e termina con il tempestivo supporto e riparazione di qualità. La violazione di uno degli anelli di questa catena non consente di ottenere l'effetto desiderato.
Esistono tre tipi tipici di guasti inerenti ai motori elettrici.
1. Scoperte negli incidenti con motori elettrici avvenuti durante il primo periodo di funzionamento. Il loro aspetto era legato a difetti nel processo di produzione nelle fabbriche. Rimanendo inosservati, si manifestano nel primo periodo di lavoro.
2. Guasti improvvisi dei motori elettrici durante il normale funzionamento.
3. Malfunzionamenti causati dall'usura di singole parti dei motori elettrici. Si verificano a causa dello sviluppo di parti di risorse o di un uso o manutenzione impropri. La tempestiva riparazione o sostituzione delle parti usurate del motore elettrico previene questo tipo di danno.
I suddetti tipi di guasto corrispondono a tre periodi della "vita" del motore elettrico: periodo di perdita, periodo di funzionamento normale e periodo di invecchiamento.
Il tasso di guasto del periodo V di scadenza dei motori elettrici è superiore a quello del normale funzionamento. La maggior parte dei difetti di fabbricazione vengono identificati e corretti durante i test.Tuttavia, nella produzione di massa è impossibile testare ogni pezzo. Alcune delle macchine possono presentare difetti nascosti che causano danni durante il primo periodo di funzionamento.
La durata del tempo di drenaggio è importante durante il quale si ottiene l'affidabilità corrispondente al normale funzionamento. I malfunzionamenti del primo periodo non pregiudicano ulteriormente l'affidabilità del dispositivo nei successivi periodi di utilizzo.
Durante il normale funzionamento, i malfunzionamenti nel funzionamento dei motori elettrici sono generalmente casuali. Il loro aspetto dipende in gran parte dalle condizioni operative del dispositivo. Sovraccarichi frequenti, deviazioni dalle modalità operative per le quali è progettato il motore elettrico, aumentano la probabilità di guasto. Durante questo periodo, il mantenimento e la rimozione tempestiva delle deviazioni dalle normali condizioni di lavoro sono di primaria importanza. Il compito del personale di servizio è garantire che il periodo di normale funzionamento non scenda al di sotto del tempo standard.
Elevata affidabilità significa un basso tasso di guasto durante il funzionamento e quindi un periodo di funzionamento più lungo. Se nella pratica viene stabilita la manutenzione preventiva sistematica del motore elettrico, la durata del periodo del suo normale funzionamento raggiunge il valore di progetto - 8 anni.
Il terzo periodo della "vita" del motore elettrico - il periodo di invecchiamento - è caratterizzato da un rapido aumento del grado di guasto. La sostituzione o la riparazione di singole parti non ha alcun effetto, l'intera macchina si consuma. Il suo ulteriore utilizzo diventa non redditizio. L'usura dell'intera macchina è di primaria importanza teorica.Raramente è possibile progettare e far funzionare una macchina in modo tale che tutte le sue parti si usurino uniformemente. Di solito le sue singole parti e unità falliscono. Nei motori elettrici, il punto più debole è l'avvolgimento.
L'indicatore più importante da cui dipende l'affidabilità del funzionamento di un dispositivo tecnico è la sua manutenibilità, intesa come la capacità di rilevare ed eliminare danni e malfunzionamenti durante la manutenzione e la riparazione. La riparabilità è quantificata dal tempo e dai costi di manodopera necessari per ripristinare la funzionalità di un dispositivo tecnico.
I modelli di guasto del motore possono essere diversi. Ci vogliono tempi diversi per riguadagnare la piena funzionalità. Tuttavia, le osservazioni mostrano che il tempo medio di recupero per un dato livello di manutenzione è comune a tutti gli impianti. Questo valore è considerato una caratteristica di manutenibilità.
L'MTBF non caratterizza completamente l'affidabilità di un dispositivo tecnico, ma determina solo il periodo di tempo durante il quale il dispositivo funziona in modo impeccabile. Dopo il verificarsi di un errore, è necessario del tempo per ripristinare le sue prestazioni.
Un indicatore generalizzante che valuta la prontezza del dispositivo a svolgere le sue funzioni al momento giusto è il coefficiente di disponibilità, che è determinato dalla formula
kT = tcr / (tcr + tv)
dove tcr è il tempo medio tra i guasti; tв — tempo medio di recupero.
Pertanto, kT è il rapporto tra la durata media del lavoro e la somma del tempo di lavoro e del tempo di recupero.
La scarsa affidabilità del dispositivo può essere compensata riducendo i tempi di recupero.
Un MTBF basso e tempi di ripristino lunghi possono essere la causa della scarsa disponibilità del dispositivo. Il primo di questi valori dipende dall'affidabilità del prodotto e dal livello del suo funzionamento tecnico. Maggiore è la sua qualità, maggiore è il tempo medio tra i guasti. Tuttavia, se il ripristino e la manutenzione richiedono molto tempo, la disponibilità delle apparecchiature non aumenta. In altre parole, l'uso di attrezzature di alta qualità deve essere integrato con un alto livello di manutenzione e riparazione… Solo in questo caso è possibile ottenere un funzionamento continuo.
Dal punto di vista della produzione, è importante disporre in generale di attrezzature pronte all'uso e prive di problemi.La prontezza dell'unità di potenza principale (motore elettrico) dipende anche dall'affidabilità del funzionamento dell'attrezzatura di avviamento per protezione e controllo.
La protezione non può prevenire danni al motore, in quanto non può influenzare quei fattori che creano una situazione di emergenza.
Ruolo dispositivi di protezione da sovraccarico è quello di prevenire danni al motore elettrico spegnendolo in tempo. Ciò può ridurre significativamente il tempo di ripristino delle apparecchiature elettriche. Ci vuole meno tempo per eliminare la causa che ha causato la modalità di emergenza che per riparare o sostituire un motore danneggiato.
D'altra parte, non dovrebbe essere consentito l'arresto prematuro ingiustificato del motore elettrico, in quanto ciò riduce l'affidabilità dell'apparecchiatura nel suo complesso. Qualunque sia la ragione, il viaggio è un fallimento. Presidi inadeguati riducono l'MTBF e quindi la disponibilità.
In alcuni casi è consigliabile non spegnere l'impianto elettrico, ma segnalare una modalità di emergenza.
Utilizzando la terminologia della teoria dell'affidabilità, possiamo dire che lo scopo generale della protezione è quello di ridurre i tempi di ripristino dell'impianto elettrico nel suo complesso prevenendo danni al motore elettrico. La protezione deve rispondere agli stessi sovraccarichi che effettivamente comportano un rischio di danneggiamento del motore elettrico.
Alcuni tipi di congestione devono essere superati con la riserva di carica. I falsi arresti riducono l'affidabilità delle apparecchiature e causano danni alla produzione. Non dovrebbero essere ammessi.