El papel de los dispositivos de protección en la mejora de la fiabilidad de los motores eléctricos

La fiabilidad de un dispositivo técnico se entiende como su capacidad para realizar sus funciones durante un determinado período de tiempo.

Uno de los indicadores de confiabilidad más importantes es el MTBF, que se mide por el número de horas de operación hasta la primera falla. Cuanto mayor sea este número, mayor será la fiabilidad del producto.

Distinguir entre la confiabilidad estructural y operativa de un motor eléctrico.

La fiabilidad estructural del motor eléctrico depende de la calidad de los materiales utilizados en la máquina, de la calidad de la producción de unidades y elementos individuales, de la mejora de la tecnología de montaje y de otros factores.

La confiabilidad operativa del motor eléctrico está influenciada por la calidad de fabricación de la máquina, las condiciones ambientales durante la operación, la conformidad de las características del motor eléctrico con los requisitos de la máquina en funcionamiento y el proceso tecnológico, el nivel de mantenimiento.

La eficiencia económica del uso de motores eléctricos está determinada no solo por su costo inicial, sino también por los costos de operación.

La producción de motores eléctricos poco fiables requiere altos costes para mantenerlos en buen estado de funcionamiento. El uso inadecuado y la falta de mantenimiento adecuado dan como resultado productos de calidad que no ofrecen un funcionamiento sin problemas. Por lo tanto, para utilizar de manera efectiva todas las posibilidades inherentes al motor eléctrico, se necesita un conjunto de medidas, comenzando con el diseño correcto del accionamiento eléctrico y terminando con la oportuna apoyo y reparación de calidad. La violación de uno de los eslabones de esta cadena no permite lograr el efecto deseado.

Hay tres tipos típicos de fallas que son inherentes a los motores eléctricos.

1. Avances en accidentes de motores eléctricos que ocurrieron durante el período inicial de operación. Su aparición estaba relacionada con defectos en el proceso de producción en las fábricas. Pasando desapercibidos, se manifiestan en el primer período de trabajo.

2. Fallas repentinas de motores eléctricos durante el funcionamiento normal.

3. Averías causadas por el desgaste de piezas individuales de motores eléctricos. Ocurren debido al desarrollo de piezas de recursos o al uso o mantenimiento inadecuados. La reparación o sustitución oportuna de las piezas desgastadas del motor eléctrico evita este tipo de daños.

Los tipos de falla anteriores corresponden a tres períodos de la "vida" del motor eléctrico: período de fuga, período de operación normal y período de envejecimiento.

El período V de la tasa de fallas de caducidad de los motores eléctricos es mayor que en el funcionamiento normal. La mayoría de los defectos de fabricación se identifican y corrigen durante las pruebas.Sin embargo, en la producción en masa es imposible probar cada pieza. Algunas de las máquinas pueden tener defectos ocultos que provoquen daños durante el primer período de funcionamiento.

La duración del tiempo de drenaje es importante durante el cual se logra la confiabilidad correspondiente a la operación normal. Las fallas del primer período no afectan más la confiabilidad del dispositivo en períodos posteriores de su uso.

Durante el funcionamiento normal, las averías en el funcionamiento de los motores eléctricos suelen ser aleatorias. Su apariencia depende en gran medida de las condiciones de funcionamiento del dispositivo. Las sobrecargas frecuentes, las desviaciones de los modos de funcionamiento para los que está diseñado el motor eléctrico, aumentan la probabilidad de falla. Durante este período, el mantenimiento y la eliminación oportuna de las desviaciones de las condiciones normales de trabajo son de primordial importancia. La tarea del personal de servicio es garantizar que el período de funcionamiento normal no disminuya por debajo del tiempo estándar.

Alta confiabilidad significa una baja tasa de fallas en la operación y, por lo tanto, un período de operación más largo. Si se establece en la práctica el mantenimiento preventivo sistemático del motor eléctrico, entonces la duración del período de su funcionamiento normal alcanza el valor de diseño: 8 años.

El tercer período de la "vida" del motor eléctrico, el período de envejecimiento, se caracteriza por un rápido aumento en el grado de falla. Reemplazar o reparar piezas individuales no tiene efecto, toda la máquina se desgasta. Su uso posterior se vuelve no rentable. El desgaste de toda la máquina es de primordial importancia teórica.Rara vez es posible diseñar y operar una máquina de tal manera que todas sus partes se desgasten uniformemente. Por lo general, sus partes y unidades individuales fallan. En los motores eléctricos, el punto más débil es el devanado.

El indicador más importante del que depende la fiabilidad del funcionamiento de un dispositivo técnico es su mantenibilidad, entendida como la capacidad de detectar y eliminar daños y averías durante el mantenimiento y la reparación. La reparabilidad se cuantifica por el tiempo y los costos de mano de obra necesarios para restaurar un dispositivo técnico a la capacidad de servicio.

Los patrones de falla del motor pueden ser diferentes. Se necesitan diferentes tiempos para recuperar la funcionalidad completa. Sin embargo, las observaciones muestran que el tiempo medio de recuperación para un determinado nivel de mantenimiento es común a todas las instalaciones. Este valor se considera una característica de mantenibilidad.

MTBF no caracteriza completamente la confiabilidad de un dispositivo técnico, sino que solo determina el período de tiempo durante el cual el dispositivo funciona sin fallas. Después de la ocurrencia de una falla, se necesita tiempo para restaurar su rendimiento.

Un indicador generalizador que evalúa la preparación del dispositivo para realizar sus funciones en el momento adecuado es el coeficiente de disponibilidad, que está determinado por la fórmula

kT = tcr / (tcr + tv)

donde tcr es el tiempo medio entre fallas; tâ — tiempo medio de recuperación.

Así, kT — la relación entre la duración media del trabajo y la suma del tiempo de trabajo y el tiempo de recuperación.

La baja fiabilidad del dispositivo se puede compensar reduciendo el tiempo de recuperación.

El MTBF bajo y el tiempo de recuperación prolongado pueden ser la causa de la baja disponibilidad del dispositivo. El primero de estos valores depende de la confiabilidad del producto y el nivel de su funcionamiento técnico. Cuanto mayor sea su calidad, mayor será el tiempo promedio entre fallas. Sin embargo, si la recuperación y el mantenimiento toman mucho tiempo, la disponibilidad del equipo no aumenta. En otras palabras, el uso de equipos de alta calidad debe complementarse con un alto nivel de mantenimiento y reparación… Solo en este caso es posible lograr un funcionamiento continuo.

Desde el punto de vista de la producción, es importante tener un equipo listo para usar y sin problemas en general.La disponibilidad de la unidad de potencia principal (motor eléctrico) también depende de la confiabilidad de la operación del equipo de arranque para protección y control.

La protección no puede prevenir el daño del motor, ya que no puede afectar aquellos factores que crean una situación de emergencia.

Role dispositivos de protección de sobrecarga es prevenir daños al motor eléctrico apagándolo a tiempo. Esto puede reducir significativamente el tiempo de recuperación de los equipos eléctricos. Se necesita menos tiempo para eliminar la causa que provocó el modo de emergencia que reparar o reemplazar un motor dañado.

Por otro lado, no se debe permitir el apagado prematuro injustificado del motor eléctrico, ya que esto reduce la confiabilidad del equipo en su conjunto. Cualquiera que sea la razón, el viaje es un fracaso. Las salvaguardias inadecuadas reducen el MTBF y, por lo tanto, la disponibilidad.

En algunos casos, es recomendable no apagar la instalación eléctrica, sino señalar un modo de emergencia.

Usando la terminología de la teoría de la confiabilidad, podemos decir que el propósito general de la protección es reducir el tiempo de recuperación de la instalación eléctrica en su conjunto evitando daños al motor eléctrico. La protección debe responder a las mismas sobrecargas que realmente suponen un riesgo de daño al motor eléctrico.

Algunos tipos de congestión deben superarse con reserva de energía. Las paradas falsas reducen la confiabilidad del equipo y causan daños en la producción. No deberían estar permitidos.