Le rôle des dispositifs de protection dans l'amélioration de la fiabilité des moteurs électriques
La fiabilité d'un dispositif technique s'entend comme sa capacité à remplir ses fonctions pendant un certain laps de temps.
L'un des indicateurs de fiabilité les plus importants est le MTBF, qui est mesuré par le nombre d'heures de fonctionnement jusqu'à la première panne. Plus ce nombre est élevé, plus la fiabilité du produit est élevée.
Distinguer entre la fiabilité structurelle et opérationnelle d'un moteur électrique.
La fiabilité structurelle du moteur électrique dépend de la qualité des matériaux utilisés dans la machine, de la qualité de la production d'unités et d'éléments individuels, de l'amélioration de la technologie d'assemblage et d'autres facteurs.
La fiabilité de fonctionnement du moteur électrique est influencée par la qualité de fabrication de la machine, les conditions environnementales pendant le fonctionnement, la conformité des caractéristiques du moteur électrique aux exigences de la machine de travail et du processus technologique, le niveau de maintenance.
L'efficacité économique de l'utilisation des moteurs électriques est déterminée non seulement par leur coût initial, mais également par les coûts d'exploitation.
La production de moteurs électriques peu fiables nécessite des coûts élevés pour les maintenir en bon état de fonctionnement. Une mauvaise utilisation et un manque d'entretien adéquat se traduisent par des produits de qualité qui n'offrent pas un fonctionnement sans problème. Ainsi, pour utiliser efficacement toutes les possibilités inhérentes au moteur électrique, un ensemble de mesures est nécessaire, en commençant par la conception correcte de l'entraînement électrique et en terminant par la mise en place en temps opportun soutien et réparation de qualité. La violation d'un des maillons de cette chaîne ne permet pas d'obtenir l'effet recherché.
Il existe trois types typiques de pannes inhérentes aux moteurs électriques.
1. Percées dans les accidents de moteurs électriques survenus au début de la période de fonctionnement. Leur apparition était liée à des défauts du processus de production dans les usines. Passés inaperçus, ils se manifestent dès la première période de travail.
2. Défaillances soudaines des moteurs électriques en fonctionnement normal.
3. Dysfonctionnements causés par l'usure des pièces individuelles des moteurs électriques. Ils surviennent soit en raison du développement de pièces de ressources, soit en raison d'une utilisation ou d'un entretien inappropriés. La réparation ou le remplacement en temps opportun des pièces usées du moteur électrique évite ce type de dommage.
Les types de panne ci-dessus correspondent à trois périodes de la "vie" du moteur électrique : période de fuite, période de fonctionnement normal et période de vieillissement.
La période V d'expiration du taux de défaillance des moteurs électriques est plus élevée qu'en fonctionnement normal. La plupart des défauts de fabrication sont identifiés et corrigés lors des tests.Cependant, dans la production de masse, il est impossible de tester chaque pièce. Certaines des machines peuvent avoir des défauts cachés qui causent des dommages pendant la première période de fonctionnement.
La durée du temps de vidange est importante pendant laquelle une fiabilité correspondant à un fonctionnement normal est atteinte. Les dysfonctionnements de la première période n'affectent pas davantage la fiabilité de l'appareil lors des périodes d'utilisation ultérieures.
En fonctionnement normal, les dysfonctionnements dans le fonctionnement des moteurs électriques sont généralement aléatoires. Leur apparence dépend en grande partie des conditions de fonctionnement de l'appareil. Des surcharges fréquentes, des écarts par rapport aux modes de fonctionnement pour lesquels le moteur électrique est conçu, augmentent la probabilité de panne. Pendant cette période, le maintien et l'élimination en temps opportun des écarts par rapport aux conditions de travail normales sont d'une importance primordiale. La tâche du personnel de service est de s'assurer que la période de fonctionnement normal ne diminue pas en dessous du temps standard.
Une fiabilité élevée signifie un faible taux de défaillance en fonctionnement et donc une durée de fonctionnement plus longue. Si la maintenance préventive systématique du moteur électrique est établie dans la pratique, la durée de la période de son fonctionnement normal atteint la valeur de conception - 8 ans.
La troisième période de la "vie" du moteur électrique - la période de vieillissement - se caractérise par une augmentation rapide du degré de défaillance. Le remplacement ou la réparation de pièces individuelles n'a aucun effet, toute la machine s'use. Son utilisation ultérieure devient non rentable. L'usure de l'ensemble de la machine est d'une importance théorique primordiale.Il est rarement possible de concevoir et de faire fonctionner une machine de manière à ce que toutes ses pièces s'usent uniformément. Habituellement, ses pièces et unités individuelles échouent. Dans les moteurs électriques, le point le plus faible est le bobinage.
L'indicateur le plus important dont dépend la fiabilité du fonctionnement d'un appareil technique est sa maintenabilité, qui s'entend comme la capacité à détecter et à éliminer les dommages et les dysfonctionnements lors de la maintenance et de la réparation. La réparabilité est quantifiée par le temps et les coûts de main-d'œuvre nécessaires pour remettre un appareil technique en état de fonctionnement.
Les schémas de défaillance du moteur peuvent être différents. Il faut des temps différents pour retrouver toutes les fonctionnalités. Cependant, les observations montrent que le temps de récupération moyen pour un niveau de maintenance donné est commun à toutes les installations. Cette valeur est considérée comme une caractéristique de maintenabilité.
Le MTBF ne caractérise pas complètement la fiabilité d'un appareil technique, mais détermine uniquement la période de temps pendant laquelle l'appareil fonctionne parfaitement. Après l'apparition d'une panne, il faut du temps pour restaurer ses performances.
Un indicateur général qui évalue l'état de préparation de l'appareil à remplir ses fonctions au bon moment est le coefficient de disponibilité, qui est déterminé par la formule
kT = tcr / (tcr + tv)
où tcr est le temps moyen entre les pannes ; tв - temps de récupération moyen.
Ainsi, kT — le rapport de la durée moyenne du travail à la somme du temps de travail et du temps de récupération.
La faible fiabilité de l'appareil peut être compensée en réduisant le temps de récupération.
Un MTBF faible et un long temps de récupération peuvent être à l'origine d'une faible disponibilité de l'appareil. La première de ces valeurs dépend de la fiabilité du produit et du niveau de son fonctionnement technique. Plus sa qualité est élevée, plus le temps moyen entre les pannes est long. Cependant, si la récupération et la maintenance prennent beaucoup de temps, la disponibilité des équipements n'augmente pas. En d'autres termes, l'utilisation d'équipements de haute qualité doit être complétée par un haut niveau de entretien et réparation… Ce n'est que dans ce cas qu'il est possible d'obtenir un fonctionnement continu.
Du point de vue de la production, il est important d'avoir un équipement prêt à l'emploi et sans problème en général.La disponibilité de l'unité d'alimentation principale (moteur électrique) dépend également de la fiabilité du fonctionnement de l'équipement de démarrage pour protection et contrôle.
La protection ne peut pas empêcher les dommages au moteur, car elle ne peut pas affecter les facteurs qui créent une situation d'urgence.
Rôle dispositifs de protection contre les surcharges est d'éviter d'endommager le moteur électrique en l'éteignant à temps. Cela peut réduire considérablement le temps de récupération des équipements électriques. Il faut moins de temps pour éliminer la cause qui a provoqué le mode d'urgence que pour réparer ou remplacer un moteur endommagé.
En revanche, un arrêt prématuré injustifié du moteur électrique ne doit pas être autorisé, car cela réduit la fiabilité de l'ensemble de l'équipement. Quelle qu'en soit la raison, le voyage est un échec. Des protections inadéquates réduisent le MTBF et donc la disponibilité.
Dans certains cas, il est conseillé de ne pas éteindre l'installation électrique, mais de signaler un mode d'urgence.
En utilisant la terminologie de la théorie de la fiabilité, on peut dire que l'objectif général de la protection est de réduire le temps de rétablissement de l'installation électrique dans son ensemble en évitant d'endommager le moteur électrique. La protection doit répondre aux mêmes surcharges qui présentent effectivement un risque d'endommagement du moteur électrique.
Certains types de congestion doivent être surmontés avec une réserve de marche. Les faux arrêts réduisent la fiabilité des équipements et causent des dommages à la production. Ils ne devraient pas être autorisés.