Recherche de pannes dans les circuits relais-contacteurs. Partie 1

Les électriciens de diverses professions fabriquent, installent, configurent, réparent et entretiennent divers équipements électriques. Dans ce cas, une partie indispensable de leur travail est la recherche de défauts. La nécessité d'une détection et d'une élimination rapides des défauts est difficile à surestimer, car plus l'équipement électrique est parfait et efficace, plus les dommages économiques résultant de son temps d'arrêt ou de son utilisation irrationnelle sont importants, même pour de courtes périodes. C'est pourquoi la capacité des électriciens à détecter les défauts de divers équipements électriques est si importante.

Le schéma de mots est utilisé pour désigner la documentation d'une installation électrique ou d'un produit électrique. Dans le cas où il est nécessaire de se référer à un document, un mot explicatif indiquant le régime en question sera ajouté à ce mot.

Si le circuit d'un relais-contacteur (par souci de brièveté, à l'avenir un produit ou un objet) répond à toutes les exigences établies dans la documentation, il est d'usage de dire qu'il est en bon état... Quand il n'y en a pas correspondance, puis ils parlent de produits défectueux ou de dysfonctionnements.

La transition du produit d'un état de fonctionnement à un état défectueux se produit en raison de défauts. Mot défaut utilisé pour indiquer toute non-conformité individuelle du produit aux exigences établies pour celui-ci dans la documentation.

Il découle des définitions qu'il est impossible de supprimer le défaut du produit, mais il est possible de supprimer le défaut du produit. Si c'est le seul, le produit ira à l'état vertical.

Les défauts d'un produit peuvent survenir à différents moments de son cycle de vie - pendant la production, l'assemblage, le réglage, le fonctionnement, les tests, la réparation et avoir des conséquences différentes.

Les conséquences sont distinguées en défauts critiques, significatifs et mineurs.

La présence de défauts critiques rend l'utilisation prévue du produit impossible ou inacceptable.

Exemple 1. Défaut critique.

Comme exemple de produit, on choisit un relais DC pour une tension nominale de 110 V, dont la bobine a wx = 10 000 spires et sa résistance Rx = 2200 Ohm.

Autres paramètres : courant nominal Inom = 0,05 A, courant de fonctionnement Israb = 0,033 A, facteur de sécurité Kzsh = 1,5, MDS (force motrice magnétique) nominale Aw = 500 A.

Soit un défaut dans la bobine qui court-circuite 90% des spires et réduit la résistance de la bobine à R2 = 220 Ohm (en supposant que toutes les spires ont la même longueur).

A une tension de 110 V, cette résistance correspondra à un courant I2 = 0,5 A et MDS Aw2 = l2 * w2 = 0,5 • 1000 = 500 A.

Bien que les chiffres montrent que la valeur de MDS ne changera pas et que le relais pourra attirer son armature, tout fonctionnement continu du relais avec un tel défaut est impossible, car après application de la tension nominale à la bobine défectueuse, une bobine de fil surchargé de courant 10 fois, il brûlera presque instantanément.

Des défauts importants limitent la possibilité d'utiliser le produit conformément à sa destination ou réduisent sa durabilité (voir exemple 6).

Exemple 2. Grand défaut

Supposons qu'il y ait un défaut dans la bobine de relais décrite dans l'exemple 1 qui provoque la fermeture de 20 % des spires, c'est-à-dire que 8 000 spires restent actives dans celle-ci.

En supposant que la proportionnalité entre le nombre de tours et la résistance de la bobine est toujours proportionnelle, la résistance de la bobine défectueuse peut être déterminée comme étant R3 = 1760 ohms.

Cette résistance à 110 V limitera le courant de la bobine à I3 = 0,062 A.

Par conséquent, MDS Aw3 = 0,062 • 8000 = 496 A.

Ainsi, même avec ce défaut, la MDS sera suffisante pour faire fonctionner le relais, mais augmenter le courant traversant la bobine de près de 25% entraînera une surchauffe de la bobine au-delà de ce qui est autorisé pour son isolation et une défaillance prématurée du relais, bien qu'elle pouvoir travailler un certain temps.

Si la présence d'un défaut n'affecte pas les performances du produit, il est alors dit mineur.

Exemple 3. Petit défaut

Dans la bobine de relais dont les paramètres sont donnés dans l'exemple 1, 5% des spires sont courtes dont la résistance est environ égale à 2090 Ohm.

Cette résistance va limiter le courant dans la bobine à une valeur de I4 = 0,053A, ce qui correspond à MDS Aw4 = Um W4 = 503 A.

Étant donné que la documentation du relais a une tolérance de 10% pour le courant nominal, c'est-à-dire. Inom max = 0,055 A, alors l'augmentation de courant de 0,003 A ne peut raisonnablement être attribuée à un défaut du relais ou de sa bobine, puisque I4 < Inom max.

Du fait que l'augmentation de courant ne dépasse pas la valeur autorisée pour ce relais, le défaut qui l'a provoqué n'affecte pas le fonctionnement du relais.

Les exemples considérés montrent que non seulement des défauts différents, mais aussi le même type de défaut (dans notre cas, un court-circuit des spires des bobines) peuvent avoir des conséquences différentes. La simple présence d'un défaut dans un produit n'affecte pas toujours sa capacité à remplir ses fonctions.

À l'appui de ce qui précède, nous donnerons un exemple où une guirlande de lampes électriques est considérée comme un objet. Cet objet assez simple sera utilisé dans quelques exemples supplémentaires lors de l'examen des problèmes technologiques de base de la chasse aux défauts.

La simplicité de l'objet permettra, sans être distrait de l'explication du principe de son fonctionnement et des processus qui s'y déroulent, de ne prêter attention qu'aux questions de recherche de défauts.

Exemple 4. Différentes manifestations des mêmes défauts.

Laissez l'objet, qui est une lampe portable (Fig. 1, a), avoir un court-circuit entre les bornes de la lampe.

Riz. 1 Différentes manifestations des mêmes défauts : a — dans une lampe portative, b — dans une guirlande de lampes électriques

Lorsque le luminaire est connecté à une source d'alimentation, un court-circuit se produit dans la source. Dans ce cas, du point de vue des conséquences, un court-circuit dans la lampe est un défaut critique.

Un autre objet est une guirlande de lampes électriques (Fig. 1, b). Le même défaut de cet objet peut entraîner des conséquences différentes selon le nombre de lampes de la guirlande.

En particulier, avec 25 à 30 lampes ou plus et la somme de leurs tensions nominales dépassant la tension du secteur, un court-circuit dans l'une des lampes n'entraînera pas une augmentation de la tension au-dessus de la tension admissible pour chacune des autres lampes en fonctionnement et à une augmentation notable de la luminosité sur les autres lampes.

Bien qu'extérieurement, les deux défauts se manifestent de la même manière (sans allumage de la lampe défectueuse), de ce fait, un court-circuit dans l'une des lampes de la guirlande n'entraîne pas de court-circuit de la source d'alimentation, et pour le guirlande entière elle est, selon la classification admise, défaut mineur.

En plus des états utilisables et défectueux dans les diagnostics techniques, une distinction est faite entre les états de travail et de non-fonctionnement.

Un produit efficace est considéré comme capable de remplir les fonctions qui lui sont assignées tout en maintenant les valeurs des paramètres spécifiés dans les limites prédéterminées.

Sinon, le produit ne fonctionne pas.

Bien que chaque produit entretenu soit simultanément entretenu, il n'est pas toujours possible de dire qu'un produit réparable est réparable.

Les exemples 3, 4 montrent que les produits défectueux peuvent également remplir les fonctions qui leur sont assignées.

La violation de l'état de fonctionnement du produit tout en maintenant son fonctionnement se produit à la suite de dommages et, en cas de dysfonctionnement, à cause de dommages.

Il ressort des définitions ci-dessus que bien que la défaillance d'un produit soit causée par la présence de certains défauts dans celui-ci, l'apparition d'un défaut en soi ne conduit pas toujours à la défaillance (voir exemples 3, 4).

Les dommages qui ne sont pas liés à un dysfonctionnement d'autres éléments sont appelés indépendants et sont survenus à la suite d'un autre, - dépendant.

Exemple 5. Refus dépendant.

Certains types de contacteurs utilisent des bobines sectionnées (Fig. 2).

Riz. 2 Enroulement sectionnel

Lorsque le contacteur est activé, la section de la bobine K1.2-1, appelée initiale ou activée, fonctionne. La deuxième section de la bobine K1.2-2 est à ce moment shuntée par le contact d'ouverture K1: 3 du contacteur. Selon la taille du contacteur, le courant traversant la section de démarrage atteint 8-15 A.

Après que le système de déplacement du contacteur se soit déplacé vers la position finale, le contact K1.3 s'ouvrira et la bobine de maintien K1.2-2 s'allumera, et le courant diminuera à 0,2-0,8 A.

Supposons qu'il y ait un défaut dans le contacteur qui empêche l'ouverture du contact K1 : 3.

Dans ce cas, quelque temps après l'application de la tension à la bobine, le fil avec lequel la bobine de fermeture est enroulée brûlera à cause de la surcharge. Le conducteur de cette bobine n'est destiné qu'à un fonctionnement à court terme d'une fraction de seconde pendant la période où le contacteur est activé. Ainsi, un défaut du contact K1 : 3 entraîne une défaillance du contacteur.

Selon les raisons qui ont causé l'apparition des dommages, ils sont divisés en systématiques et aléatoires.

Des dommages systématiques aux produits se produisent lorsque les processus technologiques de leur production ou assemblage, réglage ou fonctionnement, réparation ou test sont violés. Les causes de ces défaillances peuvent être identifiées et corrigées.

La survenue d'un dommage accidentel est, bien qu'indésirable, un phénomène tout à fait naturel et caractéristique de tout objet technique.

La probabilité de telles pannes est déterminée par ses indicateurs de fiabilité : MTBF, probabilité de fonctionnement sans problème, durabilité, etc.

Illustrons la relation de certains des concepts ci-dessus.

Exemple 6. MTBF et longévité

«Parfois, une nouvelle installation échoue immédiatement ou fonctionne mal. Dans de tels cas, prenez immédiatement les mesures nécessaires. Soit au début tout va bien, puis les performances se dégradent, et enfin une panne survient : l'installation électrique tombe par exemple en panne au bout de 3 mois, alors que sa durée de vie est de 16 ans. "...

Voici deux caractéristiques de fiabilité - MTBF (délai jusqu'à la première panne) et durabilité (durée de vie). Conformément au système de concepts accepté pour les produits réparables, le MTBF est toujours inférieur à leur durée de vie. Ainsi, si le MTBF est fixé pour un produit inférieur ou égal à 3 mois, alors son échec est naturel. Dans le même cas, lorsque le MTBF établi dépasse 3 mois, on peut parler de la faible fiabilité réelle de ce produit.

La situation est différente avec les produits non réparables, pour lesquels le MTBF doit toujours être au moins égal à leur durée de vie. Ainsi, la panne d'un produit non réparable d'une durée de vie de 16 ans après 3 mois de fonctionnement est anormale.

Cependant, il convient de rappeler que tous les indicateurs de fiabilité caractérisent des valeurs aléatoires, et donc la défaillance prématurée d'un seul produit ne peut raisonnablement évaluer la fiabilité d'autres produits de ce type.

Dans l'exemple 3, on considère le cas où un défaut du produit ne se manifeste pas extérieurement. Comment savoir la présence de tel ou tel défaut sur un produit donné sans attendre une panne, un accident ou d'autres conséquences indésirables ?

Tout d'abord, un défaut d'un produit se manifeste lors de son réglage, de son essai ou lors d'une inspection préventive planifiée sur la base de signes permettant d'établir le fait d'une violation de son fonctionnement ou de sa maniabilité.

Sur la base de ces caractères, l'état réel du produit se réfère à l'un des quatre états mentionnés ci-dessus (fonctionnel, défectueux, efficace, non fonctionnel) ou à un état limite où il est impossible d'effectuer des réglages ou des travaux de réparation et le produit doit être remplacé par un neuf.

Les signes mentionnés ci-dessus sont généralement appelés critères de défaut et ils sont définis dans la documentation du produit sous la forme d'une liste de paramètres ou de caractéristiques avec une indication des limites admissibles de leur modification - tolérances.

Oleg Zakharov "Recherche de défauts dans les circuits relais-contacteurs"

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Recherche de pannes dans les circuits relais-contacteurs. Partie 2