Ricerca guasti nei circuiti relè-contattore. Parte 1

Elettricisti di varie professioni producono, installano, configurano, riparano e mantengono varie apparecchiature elettriche. In questo caso, una parte indispensabile del loro lavoro è la ricerca dei difetti. La necessità di un tempestivo rilevamento ed eliminazione dei difetti è difficile da sopravvalutare, perché quanto più perfetta ed efficiente è l'apparecchiatura elettrica, tanto maggiore è il danno economico derivante dal suo fermo o utilizzo irragionevole, anche per brevi periodi di tempo. Questo è il motivo per cui la capacità degli elettricisti di rilevare difetti in varie apparecchiature elettriche è così importante.

Lo schema di parole viene utilizzato per indicare la documentazione di un impianto elettrico o di un prodotto elettrico. Nel caso in cui sia necessario fare riferimento a qualsiasi documento, a tale parola verrà aggiunta una parola esplicativa che indichi il regime in questione.

Se il circuito di un relè-contattore (per brevità, in futuro un prodotto o un oggetto) soddisfa tutti i requisiti stabiliti nella documentazione, allora è consuetudine dire che è in buone condizioni... Quando non esiste tale corrispondenza, poi parlano di prodotti difettosi o per malfunzionamenti.

Il passaggio del prodotto da uno stato funzionante a uno difettoso avviene a causa di difetti. Difetto di parola usato per indicare ogni singola non conformità del prodotto ai requisiti stabiliti per esso nella documentazione.

Dalle definizioni risulta che è impossibile rimuovere il difetto nel prodotto, ma è possibile rimuovere il difetto nel prodotto. Se è l'unico, il prodotto andrà allo stato verticale.

I difetti in un prodotto possono verificarsi in momenti diversi del suo ciclo di vita: durante la produzione, l'assemblaggio, la regolazione, il funzionamento, il collaudo, la riparazione e avere conseguenze diverse.

Le conseguenze si distinguono in difetti critici, significativi e minori.

La presenza di vizi critici rende impossibile o inaccettabile l'uso previsto del prodotto.

Esempio 1. Difetto critico.

Come prodotto di esempio, scegliamo un relè DC per una tensione nominale di 110 V, la cui bobina ha wx = 10.000 spire e la sua resistenza Rx = 2200 Ohm.

Altri parametri: corrente nominale Inom = 0,05 A, corrente operativa Israb = 0,033 A, fattore di sicurezza Kzsh = 1,5, MDS nominale (forza motrice magnetica) Aw = 500 A.

Sia presente un difetto nella bobina che cortocircuiti il ​​90% delle spire e riduca la resistenza della bobina a R2 = 220 Ohm (supponendo che tutte le spire abbiano la stessa lunghezza).

Ad una tensione di 110 V, questa resistenza corrisponderà a una corrente I2 = 0,5 A e MDS Aw2 = l2 * w2 = 0,5 • 1000 = 500 A.

Sebbene le cifre mostrino che il valore di MDS non cambierà e il relè sarà in grado di attrarre la sua armatura, qualsiasi funzionamento continuo del relè con un tale difetto è impossibile, perché dopo aver applicato la tensione nominale alla bobina difettosa, una bobina di filo sovraccarico di corrente 10 volte, brucerà quasi istantaneamente.

Difetti significativi limitano la possibilità di utilizzare il prodotto per lo scopo previsto o ne riducono la durata (vedi esempio 6).

Esempio 2. Grande difetto

Supponiamo che ci sia un difetto nella bobina del relè discussa nell'Esempio 1 che provoca la chiusura del 20% delle spire, cioè in essa rimangono attive 8000 spire.

Supponendo che la proporzionalità tra il numero di spire e la resistenza della bobina sia ancora proporzionale, la resistenza della bobina difettosa può essere determinata essere R3 = 1760 ohm.

Questa resistenza a 110 V limiterà la corrente della bobina a I3 = 0,062 A.

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

Pertanto, anche con questo difetto, l'MDS sarà sufficiente per far funzionare il relè, ma l'aumento della corrente attraverso la bobina di quasi il 25% causerà il surriscaldamento della bobina oltre quanto consentito per il suo isolamento e il guasto prematuro del relè, sebbene poter lavorare per un po'.

Se la presenza di un difetto non influisce sulle prestazioni del prodotto, allora si parla di minore.

Esempio 3. Piccolo difetto

Nella bobina del relè, i cui parametri sono riportati nell'esempio 1, il 5% delle spire è corto, la cui resistenza è approssimativamente pari a 2090 Ohm.

Questa resistenza limiterà la corrente nella bobina a un valore di I4 = 0,053 A, che corrisponde a MDS Aw4 = Um W4 = 503 A.

Dato che la documentazione del relè ha una tolleranza del 10% per la corrente nominale, ad es. Inom max = 0,055 A, allora l'aumento di corrente di 0,003 A non può ragionevolmente essere attribuito ad un difetto del relè o della sua bobina, poiché I4 < Inom max.

A causa del fatto che l'aumento di corrente non supera quello consentito per questo relè, il difetto che lo ha causato non influisce sul funzionamento del relè.

Gli esempi considerati mostrano che non solo difetti diversi, ma anche lo stesso tipo di difetto (nel nostro caso, un cortocircuito delle spire delle bobine) può avere conseguenze diverse. La mera presenza di un difetto in un prodotto non sempre pregiudica la sua capacità di svolgere le sue funzioni.

A sostegno di quanto sopra daremo un esempio in cui una stringa di lampade elettriche è considerata come un oggetto. Questo oggetto abbastanza semplice verrà utilizzato in alcuni altri esempi quando si esamineranno i problemi tecnologici di base della ricerca dei difetti.

La semplicità dell'oggetto consentirà, senza essere distratti dalla spiegazione del principio del suo funzionamento e dei processi che vi si svolgono, di prestare attenzione solo alle questioni di ricerca dei difetti.

Esempio 4. Diverse manifestazioni degli stessi difetti.

Lascia che l'oggetto, che è una lampada portatile (Fig. 1, a), abbia un cortocircuito tra i terminali della lampada.

Riso. 1 Manifestazione diversa degli stessi difetti: a — in una lampada portatile, b — in una ghirlanda di lampade elettriche

Quando la lampada è collegata a una fonte di alimentazione, si verificherà un cortocircuito nella fonte. In questo caso, dal punto di vista delle conseguenze, un cortocircuito nella lampada è un difetto critico.

Un altro oggetto è una ghirlanda di lampade elettriche (Fig. 1, b). Lo stesso difetto in questo oggetto può portare a conseguenze diverse a seconda del numero di lampade nella ghirlanda.

In particolare, con 25-30 o più lampade e la somma delle loro tensioni nominali eccedenti la tensione di rete, un cortocircuito in una delle lampade non comporterà un aumento della tensione superiore a quella consentita per ciascuna delle altre lampade funzionanti e ad un notevole aumento di luminosità sulle altre lampade.

Sebbene esternamente entrambi i difetti si manifestino allo stesso modo (senza illuminazione della lampada difettosa), di conseguenza, un cortocircuito in una delle lampade della ghirlanda non porta a un cortocircuito della fonte di alimentazione, e per il l'intera ghirlanda è, secondo la classificazione accettata, difetto minore.

Oltre agli stati riparabili e difettosi nella diagnostica tecnica, viene fatta una distinzione tra stati funzionanti e non funzionanti.

Un prodotto efficace è considerato in grado di svolgere le funzioni assegnate mantenendo i valori dei parametri specificati entro i limiti prestabiliti.

In caso contrario, il prodotto non funziona.

Anche se ogni prodotto sottoposto a manutenzione viene revisionato contemporaneamente, non è sempre possibile affermare che un prodotto soggetto a manutenzione è riparabile.

Gli esempi 3, 4 mostrano che anche i prodotti difettosi possono svolgere le funzioni loro assegnate.

La violazione della funzionalità del prodotto pur mantenendone l'operatività si verifica a seguito di danni e, in caso di malfunzionamento, a causa di danni.

Dalle definizioni di cui sopra deriva che sebbene il guasto di un prodotto sia causato dalla presenza di alcuni difetti in esso, il verificarsi di un difetto di per sé non sempre porta al guasto (vedi esempi 3, 4).

I danni che non sono correlati a un malfunzionamento di altri elementi sono chiamati indipendenti e si sono verificati a seguito di un altro, dipendente.

Esempio 5. Rifiuto dipendente.

Alcuni tipi di contattori utilizzano bobine sezionate (Fig. 2).

Riso. 2 Avvolgimento sezionale

Quando il contattore è acceso, la sezione della bobina K1.2-1, chiamata iniziale o attiva, funziona. La seconda sezione della bobina K1.2-2 in questo momento viene deviata dal contatto di apertura K1: 3 del contattore. A seconda delle dimensioni del contattore, la corrente che scorre attraverso la sezione iniziale raggiunge 8-15 A.

Dopo che il sistema mobile del contattore si è spostato nella posizione finale, il contatto K1.3 si aprirà e la bobina di mantenimento K1.2-2 si accenderà e la corrente diminuirà a 0,2-0,8 A.

Supponiamo che ci sia un difetto nel contattore che impedisce l'apertura del contatto K1: 3.

In questo caso, qualche tempo dopo aver applicato la tensione alla bobina, il filo con cui è avvolta la bobina di chiusura si brucerà per sovraccarico. Il conduttore di questa bobina è destinato esclusivamente a un funzionamento a breve termine, in frazioni di secondo, durante il periodo in cui il contattore è attivo. Pertanto, un difetto nel contatto K1: 3 porta al guasto del contattore.

A seconda dei motivi che hanno causato il verificarsi del danno, sono suddivisi in sistematici e casuali.

Il danno sistematico ai prodotti si verifica quando vengono violati i processi tecnologici della loro produzione o assemblaggio, regolazione o funzionamento, riparazione o collaudo. Le cause di tali guasti possono essere identificate e corrette.

Il verificarsi di danni accidentali è, sebbene indesiderabile, un fenomeno del tutto naturale ed è caratteristico di qualsiasi oggetto tecnico.

La probabilità di tali guasti è determinata dai suoi indicatori di affidabilità: MTBF, probabilità di funzionamento senza problemi, durata, ecc.

Cerchiamo di illustrare la relazione di alcuni dei concetti di cui sopra.

Esempio 6. MTBF e longevità

«A volte una nuova installazione fallisce immediatamente o funziona male. In tali casi, adottare immediatamente le misure necessarie. Oppure all'inizio va tutto bene, poi le prestazioni peggiorano e infine si verifica un guasto: l'impianto elettrico si guasta, ad esempio, dopo 3 mesi, sebbene la sua durata sia di 16 anni. "...

Ecco due caratteristiche di affidabilità: MTBF (tempo al primo guasto) e durata (vita utile). In accordo con il sistema di concetti accettato per i prodotti riparabili, l'MTBF è sempre inferiore alla loro vita utile. Pertanto, se l'MTBF è impostato per un prodotto inferiore o uguale a 3 mesi, il suo fallimento è naturale. Nello stesso caso, quando l'MTBF stabilito supera i 3 mesi, si può parlare di scarsa affidabilità reale di questo prodotto.

La situazione è diversa con i prodotti non riparabili, per i quali l'MTBF deve essere sempre non inferiore alla loro vita utile. Pertanto, il guasto di un prodotto non riparabile con una durata utile di 16 anni dopo 3 mesi di funzionamento è anormale.

Tuttavia, va ricordato che tutti gli indicatori di affidabilità sono caratterizzati da valori casuali, e quindi il guasto prematuro di un singolo prodotto non può ragionevolmente valutare l'affidabilità di altri prodotti di questo tipo.

Nell'esempio 3 si considera il caso in cui un difetto del prodotto non si manifesti esternamente. Come puoi scoprire la presenza di questo o di un altro difetto in un determinato prodotto senza attendere un guasto, un incidente o altre conseguenze indesiderabili?

Innanzitutto, un difetto di un prodotto si manifesta durante la sua regolazione, collaudo o durante un'ispezione preventiva pianificata sulla base di segni che consentono di stabilire il fatto di una violazione del suo funzionamento o lavorabilità.

In base a tali caratteri, lo stato effettivo del prodotto si riferisce ad uno dei quattro stati sopra citati (funzionante, difettoso, effettivo, non funzionante) ovvero ad uno stato limite in cui è impraticabile effettuare eventuali regolazioni o interventi di riparazione e la il prodotto deve essere sostituito con uno nuovo.

I suddetti segni sono generalmente chiamati criteri di difetto e sono stabiliti nella documentazione del prodotto sotto forma di un elenco di parametri o caratteristiche con un'indicazione dei limiti consentiti del loro cambiamento - tolleranze.

Oleg Zakharov "Ricerca dei difetti nei circuiti relè-contattore"

Continuazione dell'articolo:

Ricerca guasti nei circuiti relè-contattore. Parte 2