Localização de falhas em circuitos relé-contator. Parte 1

Eletricistas de várias profissões fabricam, instalam, configuram, reparam e mantêm vários equipamentos elétricos. Nesse caso, parte indispensável de seu trabalho é a busca de defeitos. A necessidade de detecção e eliminação de defeitos em tempo hábil é difícil de superestimar, porque quanto mais perfeito e eficiente o equipamento elétrico, maior o prejuízo econômico de seu tempo de inatividade ou uso irracional, mesmo por curtos períodos de tempo. É por isso que a capacidade dos eletricistas de detectar defeitos em vários equipamentos elétricos é tão importante.

Esquema de palavras é usado para denotar a documentação de uma instalação elétrica ou um produto elétrico. Caso seja necessário fazer referência a algum documento, a essa palavra será acrescentada uma palavra explicativa indicando o esquema em questão.

Se o circuito de um relé-contator (para abreviar, no futuro um produto ou objeto) atende a todos os requisitos estabelecidos na documentação, costuma-se dizer que está em boas condições... Quando não existe correspondência, então eles falam sobre produtos defeituosos ou por mau funcionamento.

A transição do produto de um estado de trabalho para um defeituoso ocorre devido a defeitos. Defeito de palavra usado para indicar qualquer não conformidade individual do produto com os requisitos estabelecidos para ele na documentação.

Resulta das definições que é impossível remover o defeito do produto, mas é possível remover o defeito do produto. Se for o único, o produto irá para o estado vertical.

Defeitos em um produto podem ocorrer em diferentes momentos de seu ciclo de vida — durante a produção, montagem, ajuste, operação, teste, reparo e têm diferentes consequências.

As consequências são distinguidas como defeitos críticos, significativos e menores.

A presença de defeitos críticos torna o uso pretendido do produto impossível ou inaceitável.

Exemplo 1. Defeito crítico.

Como exemplo de produto, escolhemos um relé DC para tensão nominal de 110 V, cuja bobina possui wx = 10.000 espiras e sua resistência Rx = 2200 Ohm.

Outros parâmetros: corrente nominal Inom = 0,05 A, corrente operacional Israb = 0,033 A, fator de segurança Kzsh = 1,5, MDS nominal (força motriz magnética) Aw = 500 A.

Suponha que haja um defeito na bobina que cause curto-circuito em 90% das espiras e reduza a resistência da bobina para R2 = 220 Ohm (supondo que todas as espiras tenham o mesmo comprimento).

A uma tensão de 110 V, esta resistência corresponderá a uma corrente I2 = 0,5 A e MDS Aw2 = l2 * w2 = 0,5 • 1000 = 500 A.

Embora as figuras mostrem que o valor de MDS não mudará e o relé poderá atrair sua armadura, qualquer operação contínua do relé com tal defeito é impossível, porque após aplicar a tensão nominal à bobina defeituosa, uma bobina de fio sobrecarregado com corrente 10 vezes, ele queimará quase instantaneamente.

Defeitos significativos limitam a possibilidade de uso do produto para o fim a que se destina ou reduzem sua durabilidade (ver exemplo 6).

Exemplo 2. Grande defeito

Suponha que haja um defeito na bobina do relé discutido no Exemplo 1 que faz com que 20% das espiras fechem, ou seja, 8000 espiras permanecem ativas nela.

Assumindo que a proporcionalidade entre o número de voltas e a resistência da bobina ainda é proporcional, a resistência da bobina defeituosa pode ser determinada como R3 = 1760 ohms.

Essa resistência em 110 V limitará a corrente da bobina a I3 = 0,062 A.

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

Assim, mesmo com esse defeito, o MDS será suficiente para acionar o relé, mas aumentar a corrente na bobina em quase 25% fará com que a bobina superaqueça além do permitido para sua isolação e falhe prematuramente o relé, embora vá poder trabalhar por um tempo.

Se a presença de um defeito não afetar o desempenho do produto, ele é chamado de menor.

Exemplo 3. Pequeno defeito

Na bobina do relé, cujos parâmetros são dados no exemplo 1, 5% das voltas são curtas, cuja resistência é aproximadamente igual a 2090 Ohm.

Essa resistência limitará a corrente na bobina a um valor de I4 = 0,053A, que corresponde a MDS Aw4 = Um W4 = 503 A.

Dado que a documentação do relé tem uma tolerância de 10% para corrente nominal, ou seja. Inom máx = 0,055 A, então o aumento de 0,003 A na corrente não pode ser razoavelmente atribuído a um defeito no relé ou em sua bobina, pois I4 < Inom máx.

Devido ao fato de o aumento de corrente não ultrapassar o permitido para este relé, o defeito que o causou não afeta o funcionamento do relé.

Os exemplos considerados mostram que não apenas defeitos diferentes, mas também o mesmo tipo de defeito (no nosso caso, um curto-circuito das espiras das bobinas) podem ter consequências diferentes. A mera presença de um defeito em um produto nem sempre afeta sua capacidade de desempenhar suas funções.

Em apoio ao exposto, daremos um exemplo em que uma série de lâmpadas elétricas é considerada um objeto. Esse objeto bastante simples será usado em mais alguns exemplos ao examinar os problemas tecnológicos básicos da busca de defeitos.

A simplicidade do objeto permitirá, sem se distrair da explicação do princípio de seu funcionamento e dos processos que nele ocorrem, prestar atenção apenas às questões de busca de defeitos.

Exemplo 4. Diferentes manifestações dos mesmos defeitos.

Deixe o objeto, que é uma lâmpada portátil (Fig. 1, a), ter um curto-circuito entre os terminais da lâmpada.

Arroz. 1 Manifestação diferente dos mesmos defeitos: a — em uma lâmpada portátil, b — em uma guirlanda de lâmpadas elétricas

Quando a luminária estiver conectada a uma fonte de energia, ocorrerá um curto-circuito na fonte. Nesse caso, do ponto de vista das consequências, um curto-circuito na lâmpada é um defeito crítico.

Outro objeto é uma guirlanda de lâmpadas elétricas (Fig. 1, b). O mesmo defeito neste objeto pode levar a diferentes consequências dependendo do número de lâmpadas na guirlanda.

Em particular, com 25-30 ou mais lâmpadas e a soma de suas tensões nominais excedendo a tensão da rede, um curto-circuito em uma das lâmpadas não levará a um aumento na tensão acima da tensão permitida para cada uma das outras lâmpadas operacionais e a um aumento perceptível no brilho nas outras lâmpadas.

Embora externamente, ambos os defeitos se manifestem da mesma forma (sem acender a lâmpada defeituosa), como resultado, um curto-circuito em uma das lâmpadas da guirlanda não leva a um curto-circuito na fonte de alimentação e, para o guirlanda inteira é, de acordo com a classificação aceita, defeito menor.

Além dos estados úteis e defeituosos no diagnóstico técnico, é feita uma distinção entre os estados de trabalho e não trabalho.

Um produto eficaz é considerado capaz de desempenhar suas funções atribuídas, mantendo os valores dos parâmetros especificados dentro dos limites predeterminados.

Caso contrário, o produto não funciona.

Embora todos os produtos atendidos sejam atendidos simultaneamente, nem sempre é possível dizer que um produto passível de manutenção é passível de manutenção.

Os exemplos 3, 4 mostram que produtos defeituosos também podem desempenhar suas funções atribuídas.

A violação da capacidade de manutenção do produto, mantendo sua operacionalidade, ocorre como resultado de danos e, em caso de mau funcionamento, devido a danos.

Resulta das definições acima que, embora a falha de um produto seja causada pela presença de certos defeitos nele, a ocorrência de um defeito em si nem sempre leva à falha (ver exemplos 3, 4).

Danos que não estão relacionados ao mau funcionamento de outros elementos são chamados de independentes e ocorreram como resultado de outro, - dependentes.

Exemplo 5. Recusa dependente.

Alguns tipos de contatores usam bobinas seccionadas (Fig. 2).

Arroz. 2 Enrolamento seccional

Quando o contator é ligado, a seção da bobina K1.2-1, denominada inicial ou ligada, opera. A segunda seção da bobina K1.2-2 neste momento é desviada pelo contato de abertura K1: 3 do contator. Dependendo do tamanho do contator, a corrente que flui pela seção inicial atinge 8-15 A.

Depois que o sistema móvel do contator se mover para a posição final, o contato K1.3 será aberto e a bobina de retenção K1.2-2 será ligada e a corrente diminuirá para 0,2-0,8 A.

Suponha que haja um defeito no contator que impeça a abertura do contato K1:3.

Nesse caso, algum tempo depois de aplicar tensão à bobina, o fio com o qual a bobina de fechamento é enrolada queimará devido à sobrecarga. O condutor desta bobina destina-se apenas a uma operação de fração de segundo de curto prazo durante o período em que o contator está ligado. Assim, um defeito no contato K1:3 leva à falha do contator.

Dependendo dos motivos que causaram a ocorrência do dano, eles são divididos em sistemáticos e aleatórios.

Danos sistemáticos aos produtos ocorrem quando os processos tecnológicos de sua produção ou montagem, ajuste ou operação, reparo ou teste são violados. As causas de tais falhas podem ser identificadas e corrigidas.

A ocorrência de danos acidentais é, embora indesejável, um fenômeno completamente natural e característico de qualquer objeto técnico.

A probabilidade de tais falhas é determinada por seus indicadores de confiabilidade: MTBF, probabilidade de operação sem problemas, durabilidade, etc.

Vamos ilustrar a relação de alguns dos conceitos acima.

Exemplo 6. MTBF e Longevidade

«Às vezes, uma nova instalação falha imediatamente ou funciona mal. Nesses casos, tome as medidas necessárias imediatamente. Ou a princípio está tudo bem, depois o desempenho piora e, finalmente, ocorre uma falha: a instalação elétrica falha, por exemplo, após 3 meses, embora sua vida útil seja de 16 anos. "...

Aqui estão duas características de confiabilidade - MTBF (tempo até a primeira falha) e durabilidade (vida útil). De acordo com o sistema de conceitos aceito para produtos reparáveis, o MTBF é sempre menor que sua vida útil. Assim, se o MTBF for definido para um produto menor ou igual a 3 meses, então sua falha é natural. No mesmo caso, quando o MTBF estabelecido ultrapassa 3 meses, podemos falar sobre a baixa confiabilidade real deste produto.

A situação é diferente com os produtos não reparáveis, para os quais o MTBF não deve ser sempre inferior à sua vida útil. Assim, a falha de um produto não reparável com vida útil de 16 anos após 3 meses de operação é anormal.

No entanto, deve-se lembrar que todos os indicadores de confiabilidade caracterizam valores aleatórios e, portanto, a falha prematura de um único produto não pode avaliar razoavelmente a confiabilidade de outros produtos desse tipo.

No exemplo 3, é considerado o caso em que um defeito no produto não se manifesta externamente. Como saber da presença deste ou de outro defeito em determinado produto sem esperar por uma avaria, acidente ou outras consequências indesejáveis?

Antes de tudo, um defeito em um produto se manifesta durante seu ajuste, teste ou durante uma inspeção preventiva planejada com base em sinais que permitem estabelecer o fato de uma violação de sua operacionalidade ou trabalhabilidade.

Com base nesses caracteres, o estado real do produto refere-se a um dos quatro estados mencionados acima (funcionando, defeituoso, eficaz, não funcionando) ou a um estado limítrofe em que é impraticável realizar quaisquer ajustes ou reparos e o produto deve ser substituído por um novo.

Os sinais acima mencionados são geralmente chamados de critérios de defeito e são estabelecidos na documentação do produto na forma de uma lista de parâmetros ou características com uma indicação dos limites permitidos de sua alteração - tolerâncias.

Oleg Zakharov "Pesquisa de defeitos em circuitos de contator de relé"

Continuação do artigo:

Localização de falhas em circuitos relé-contator. Parte 2