Localización de averías en circuitos relé-contactor. Parte 1
Los electricistas de diversas profesiones fabrican, instalan, configuran, reparan y mantienen diversos equipos eléctricos. En este caso, una parte indispensable de su trabajo es la búsqueda de defectos. La necesidad de detección y eliminación oportuna de defectos es difícil de sobreestimar, porque cuanto más perfecto y eficiente sea el equipo eléctrico, mayor será el daño económico por su tiempo de inactividad o uso irracional, incluso por períodos cortos de tiempo. Esta es la razón por la que la capacidad de los electricistas para detectar defectos en varios equipos eléctricos es tan importante.
La palabra esquema se utiliza para denotar la documentación de una instalación eléctrica o un producto eléctrico. En caso de que sea necesario referirse a algún documento, se agregará a esa palabra una palabra explicativa que indique el régimen en cuestión.
Si el circuito de un relé-contactor (por abreviar, en el futuro un producto o un objeto) cumple con todos los requisitos establecidos en la documentación, entonces se acostumbra decir que está en buen estado... Cuando no existe tal correspondencia, luego se habla de productos defectuosos o por su mal funcionamiento.
La transición del producto de un estado de trabajo a uno defectuoso ocurre debido a defectos. Palabra defecto utilizada para indicar cualquier incumplimiento individual del producto con los requisitos establecidos para el mismo en la documentación.
De las definiciones se desprende que es imposible eliminar el defecto en el producto, pero es posible eliminar el defecto en el producto. Si es el único, entonces el producto irá al estado vertical.
Los defectos en un producto pueden ocurrir en diferentes momentos de su ciclo de vida: durante la producción, ensamblaje, ajuste, operación, prueba, reparación y tener diferentes consecuencias.
Las consecuencias se distinguen en defectos críticos, significativos y menores.
La presencia de defectos críticos hace imposible o inaceptable el uso previsto del producto.
Ejemplo 1. Defecto crítico.
Como producto de ejemplo, elegimos un relé de CC para una tensión nominal de 110 V, cuya bobina tiene wx = 10.000 vueltas y su resistencia Rx = 2200 Ohm.
Otros parámetros: corriente nominal Inom = 0,05 A, corriente de funcionamiento Israb = 0,033 A, factor de seguridad Kzsh = 1,5, MDS (fuerza motriz magnética) nominal Aw = 500 A.
Sea un defecto en la bobina que cortocircuite el 90% de las vueltas y reduzca la resistencia de la bobina a R2 = 220 Ohm (suponiendo que todas las vueltas tienen la misma longitud).
A una tensión de 110 V, esta resistencia corresponderá a una corriente I2 = 0,5 A y MDS Aw2 = l2 * w2 = 0,5 • 1000 = 500 A.
Aunque las figuras muestran que el valor de MDS no cambiará y el relé podrá atraer su armadura, cualquier operación continua del relé con tal defecto es imposible, porque después de aplicar el voltaje nominal a la bobina defectuosa, una bobina de cable sobrecargado con corriente 10 veces, se quemará casi instantáneamente.
Los defectos importantes limitan la posibilidad de utilizar el producto para el fin previsto o reducen su durabilidad (véase el ejemplo 6).
Ejemplo 2. Defecto grande
Supongamos que existe un defecto en la bobina del relé comentado en el Ejemplo 1 que hace que se cierre el 20% de las espiras, es decir, quedan 8000 espiras activas en ella.
Suponiendo que la proporcionalidad entre el número de vueltas y la resistencia de la bobina sigue siendo proporcional, se puede determinar que la resistencia de la bobina defectuosa es R3 = 1760 ohmios.
Esta resistencia a 110 V limitará la corriente de la bobina a I3 = 0,062 A.
Por lo tanto, MDS Aw3 = 0,062 • 8000 = 496 A.
Por lo tanto, incluso con este defecto, el MDS será suficiente para operar el relé, pero aumentar la corriente a través de la bobina en casi un 25% hará que la bobina se sobrecaliente más allá de lo permitido por su aislamiento y falle prematuramente el relé, aunque poder trabajar por un tiempo.
Si la presencia de un defecto no afecta el rendimiento del producto, entonces se llama menor.
Ejemplo 3. Defecto pequeño
En la bobina del relé, cuyos parámetros se dan en el ejemplo 1, el 5% de las vueltas son cortas, cuya resistencia es aproximadamente igual a 2090 ohmios.
Esta resistencia limitará la corriente en la bobina a un valor de I4 = 0,053 A, que corresponde a MDS Aw4 = Um W4 = 503 A.
Dado que la documentación del relé tiene una tolerancia del 10% para la corriente nominal, es decir. Inom máx = 0,055 A, entonces el aumento de corriente de 0,003 A no puede atribuirse razonablemente a un defecto en el relé o su bobina, ya que I4 < Inom máx.
Debido al hecho de que el aumento de corriente no excede el permitido para este relé, el defecto que lo causó no afecta el funcionamiento del relé.
Los ejemplos considerados muestran que no solo diferentes defectos, sino también el mismo tipo de defecto (en nuestro caso, un cortocircuito de las bobinas) puede tener diferentes consecuencias. La mera presencia de un defecto en un producto no siempre afecta su capacidad para realizar sus funciones.
En apoyo de lo anterior, daremos un ejemplo donde una cadena de lámparas eléctricas se considera como un objeto. Este objeto bastante simple se usará en algunos ejemplos más cuando se analicen los problemas tecnológicos básicos de la búsqueda de defectos.
La simplicidad del objeto permitirá, sin distraerse de la explicación del principio de su funcionamiento y los procesos que tienen lugar en él, prestar atención solo a las cuestiones de búsqueda de defectos.
Ejemplo 4. Diferentes manifestaciones de los mismos defectos.
Deje que el objeto, que es una lámpara portátil (Fig. 1, a), tenga un cortocircuito entre los terminales de la lámpara.
Arroz. 1 Manifestación diferente de los mismos defectos: a — en una lámpara portátil, b — en una guirnalda de lámparas eléctricas
Cuando la lámpara está conectada a una fuente de alimentación, se producirá un cortocircuito en la fuente. En este caso, desde el punto de vista de las consecuencias, un cortocircuito en la lámpara es un defecto crítico.
Otro objeto es una guirnalda de lámparas eléctricas (Fig. 1, b). El mismo defecto en este objeto puede tener diferentes consecuencias según el número de lámparas en la guirnalda.
En particular, con 25-30 o más lámparas y la suma de sus voltajes nominales excede el voltaje de la red, un cortocircuito en una de las lámparas no dará lugar a un aumento del voltaje por encima del voltaje permitido para cada una de las otras lámparas en funcionamiento y a un aumento notable en el brillo de las otras lámparas.
Aunque externamente, ambos defectos se manifiestan de la misma manera (sin encendido de la lámpara defectuosa), en consecuencia, un cortocircuito en una de las lámparas de la guirnalda no provoca un cortocircuito en la fuente de alimentación, y para el toda la guirnalda es, según la clasificación aceptada, defecto menor.
Además de los estados reparables y defectuosos en el diagnóstico técnico, se hace una distinción entre estados operativos y no operativos.
Se considera que un producto eficaz es capaz de realizar sus funciones asignadas mientras mantiene los valores de los parámetros especificados dentro de los límites predeterminados.
De lo contrario, el producto no funciona.
Aunque todo producto reparado recibe servicio simultáneamente, no siempre es posible decir que un producto reparable es reparable.
Los ejemplos 3, 4 muestran que los productos defectuosos también pueden realizar sus funciones asignadas.
La violación de la capacidad de servicio del producto mientras se mantiene su operatividad se produce como resultado de daños y, en caso de mal funcionamiento, debido a daños.
De las definiciones anteriores se deduce que, si bien la falla de un producto es causada por la presencia de ciertos defectos en él, la ocurrencia de un defecto en sí mismo no siempre conduce a la falla (ver ejemplos 3, 4).
Los daños que no están relacionados con el mal funcionamiento de otros elementos se denominan independientes y se produjeron como resultado de otro, - dependiente.
Ejemplo 5. Negativa dependiente.
Algunos tipos de contactores utilizan bobinas seccionadas (Fig. 2).
Arroz. 2 bobinado seccional
Cuando se enciende el contactor, opera la sección de la bobina K1.2-1, llamada inicial o encendido. La segunda sección de la bobina K1.2-2 en este momento es desviada por el contacto de apertura K1: 3 del contactor. Dependiendo del tamaño del contactor, la corriente que fluye a través de la sección de arranque alcanza los 8-15 A.
Después de que el sistema móvil del contactor se mueva a la posición final, el contacto K1.3 se abrirá y la bobina de retención K1.2-2 se encenderá, y la corriente disminuirá a 0.2-0.8 A.
Supongamos que existe un defecto en el contactor que impide la apertura del contacto K1:3.
En este caso, algún tiempo después de aplicar voltaje a la bobina, el cable con el que se enrolla la bobina de cierre se quemará por sobrecarga. El conductor de esta bobina solo está diseñado para operar a corto plazo, en fracciones de segundo, durante el período en que el contactor está encendido. Por lo tanto, un defecto en el contacto K1: 3 conduce a la falla del contactor.
Dependiendo de las razones que causaron la ocurrencia del daño, se dividen en sistemáticos y aleatorios.
El daño sistemático a los productos ocurre cuando se violan los procesos tecnológicos de su producción o ensamblaje, ajuste u operación, reparación o prueba. Las causas de tales fallas pueden ser identificadas y corregidas.
La ocurrencia de daños accidentales es, aunque indeseable, un fenómeno completamente natural y es característico de cualquier objeto técnico.
La probabilidad de tales fallas está determinada por sus indicadores de confiabilidad: MTBF, probabilidad de operación sin problemas, durabilidad, etc.
Ilustremos la relación de algunos de los conceptos anteriores.
Ejemplo 6. MTBF y Longevidad
«A veces, una nueva instalación falla inmediatamente o funciona mal. En tales casos, tome las medidas necesarias inmediatamente. O al principio todo va bien, luego empeora el rendimiento, y finalmente se produce un fallo: la instalación eléctrica falla, por ejemplo, a los 3 meses, aunque su vida útil es de 16 años. "...
Aquí hay dos características de confiabilidad: MTBF (tiempo hasta la primera falla) y durabilidad (vida útil). De acuerdo con el sistema aceptado de conceptos para productos reparables, MTBF es siempre menor que su vida útil. Así, si se establece MTBF para un producto menor o igual a 3 meses, entonces su falla es natural. En el mismo caso, cuando el MTBF establecido supera los 3 meses, podemos hablar de la baja fiabilidad real de este producto.
La situación es diferente con los productos no reparables, para los que el MTBF siempre debe ser no inferior a su vida útil. Por lo tanto, la falla de un producto no reparable con una vida útil de 16 años después de 3 meses de operación es anormal.
Sin embargo, debe recordarse que todos los indicadores de confiabilidad caracterizan valores aleatorios y, por lo tanto, la falla prematura de un solo producto no puede evaluar razonablemente la confiabilidad de otros productos de este tipo.
En el ejemplo 3, se considera el caso en que un defecto en el producto no se manifieste externamente. ¿Cómo puede conocer la presencia de este u otro defecto en un determinado producto sin esperar a una avería, accidente u otras consecuencias indeseables?
En primer lugar, un defecto en un producto se manifiesta durante su ajuste, prueba o durante una inspección preventiva planificada basada en signos que permitan establecer el hecho de una violación de su operatividad o trabajabilidad.
En base a estos caracteres, el estado real del producto se refiere a uno de los cuatro estados mencionados anteriormente (funcionando, defectuoso, efectivo, fuera de servicio) o a un estado límite en el que no es práctico realizar ningún ajuste o reparación y el el producto debe ser reemplazado por uno nuevo.
Los signos mencionados anteriormente generalmente se denominan criterios de defecto y se establecen en la documentación del producto en forma de una lista de parámetros o características con una indicación de los límites permisibles de su cambio: tolerancias.
Oleg Zakharov "Búsqueda de defectos en circuitos de relé-contactor"
Continuación del artículo:
Localización de averías en circuitos relé-contactor. Parte 2
