§ 7. ВИЗУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ, СРАВНЕНИЕ, ВВЕДЕНИЕ ОШИБКИ И ЗАМЕНА ИЛИ ИСКЛЮЧЕНИЕ БЛОКА
Технологические переходы «визуальный контроль», «введение ошибки», «замена или исключение блока» характеризуются прежде всего тем, что используются только вместе с переходом «сравнение», под которым понимают сопоставление результатов 'проверки данного объекта контроля с заведомо исправным. Кроме того, они позволяют обнаружить дефект, не применяя средств технологического оснащения, исключая простейшие перемычки.
Визуальный контроль
Визуальный контроль представляет собой проверку исправности элемента, изделия, объекта контроля или правильности их схем внешним осмотром. При визуальном контроле возможно использование средств технологического оснащения, не являющихся измерительными, но увеличивающих восприимчивость органов зрения (например, лупы). За кажущейся простотой выполнения визуального контроля скрывается его сложность. Выявить обрыв или повреждение действительно просто, но увидеть неодновременность или неправильную последовательность замыкания контактов, обратить внимание на характер изменения тока или напряжения значительно сложнее. Следует учитывать также, что большинство дефектов не имеет явно выраженных визуальных признаков, что не позволяет считать этот технологический переход универсальным и использовать его во всех случаях поиска дефектов.
Для эффективного использования визуального контроля необходимо иметь некоторый объем информации о правильной работе объекта контроля. Постоянно сравнивая эту информацию с информацией о работе проверяемого изделия, получаемой при его визуальном контроле, принимают решения.
Таким образом, всегда при визуальном контроле применяют технологический переход «сравнение». Существенным недостатком технологического перехода «сравнение» при поиске дефектов и ошибок в уникальных объектах контроля является необходимость аналогичного исправного устройства или данных проверки его по специальной программе. Но для большинства объектов контроля этот недостаток превращается в преимущество, так как практически всегда на предприятии используется несколько единиц однотипного электрооборудования (генераторов, электродвигателей, контакторов, пускателей и др.). работу которых можно сравнить с работой проверяемого.
Рис. 45. Схема двухступенчатого пуска асинхронного электродвигателя
Сочетание технологических переходов «визуальный контроль» и «сравнение» эффективно не только при поиске дефектов в реальных объектах контроля, но и при изучении документации для оценки реальности схемного решения, а также для нахождения ошибок в схемах сопоставлением изучаемой схемы с описанием ее работы.
Пример 37. П о и с к дефекта применением технологических переходов «визуальный контроль» и «сравнение». Приведенная на рис. 45 схема двухступенчатого пуска асинхронного электродвигателя с добавочными резисторами в цепи статора работает следующим образом. После нажатия кнопки S2 срабатывает контактор К1, подключающий электродвигатель к сети и одновременно снимающий питание с реле времени КЗ, которое через промежуток времени t, определяемый его уставкой, включает контактор К2, шунтирующий резисторы. Для отключения электродвигателя от сети служит кнопка S1.
Дефект в схеме проявляется в том, что при пуске электродвигатель включается не в две ступени, а в одну. Для отыскания дефекта будем использовать технологические переходы «визуальный контроль» и «сравнение».
Чтобы знать, на что надо обратить внимание, предварительно проанализируем работу схемы.
Пуск в две ступени характерен тем, что срабатывание контактора К2 происходит после срабатывания контактора К1 через некоторый довольно значительный промежуток времени, в течение которого электродвигатель подключен к сети не непосредственно, а через резисторы R, ограничивающие пусковой ток, Следовательно, прежде всего необходимо обратить внимание на работу контакторов К1 и К2.
Приступая к проверке этой и подобной ей схем, целесообразно предварительно отключить главные цепи электродвигателя М от схемы в точках 3, 4, 5 (или только в двух из них), чтобы исключить вращение приводимого механизма при пробных пусках электродвигателя.
Визуальный контроль контакторов при пуске двигателя показал, что включение контактора К2 происходит одновременно с контактором R1 без выдержки времени. Из схемы видно, что управляет контактором К2 контакт КЗ.2. Поэтому проверим реле КЗ. Осмотр показал, что якорь реле притянулся («прилип») к сердечнику и при срабатывании контактора К1 не возвращается в исходное положение. Дальнейший осмотр реле времени выполним при отключенном выключателем QF1 напряжении питания. Осмотр показал, что реле не имеет немагнитную прокладку, устанавливаемую между якорем и сердечником, что является причиной его несрабатывания, а следовательно, невключения контактора К2.
Диаграмма взаимодействия элементов
Реле, контакторы и другие аппараты изображают yа схемах в отключенном состоянии, т. е. при отсутствии тока и действия внешних сил на их подвижные контакты. Таким образом, схема показывает какое-то одно положение аппарата. Фактически в схеме при работе происходят изменения: замыкаются контакты, включается или отключается напряжение на участках цепи или отдельных элементах, заряжаются или разряжаются конденсаторы и т. д. Даже при включении и отключении напряжения в схеме в общем случае происходят изменения, которые совершаются во времени. Особенно важно знать и понимать их при поиске дефектов.
Однако, используя только известные технологические переходы, проанализировать изменения, происходящие в схеме, невозможно. Поэтому при поиске дефектов в релейно-контакторных схемах эффективным вспомогательным средством является диаграмма взаимодействия элементов — графическое изображение изменения их состояния при работе схемы, отключении (включении) питания и др.
Основой диаграммы взаимодействия являются горизонтальные линии, число которых равно числу рассматриваемых элементов схемы. Эти линии направлены параллельно горизонтальной оси времени, масштаб которого для них одинаков. Изменения тока или перемещение частей элементов изображают в диаграмме взаимодействия над (под) горизонталями в виде наклонных или вертикальных линий, а установившееся состояние — в виде горизонтальных. Для облегчения работы со схемой точки на диаграмме, соответствующие моментам изменения тока или перемещения частей элементов, нумеруют по возрастающей слева направо и соединяют стрелками, указывающими направление процесса.
Работу реле, контакторов, электромагнитов изображают на диаграмме трапециями, причем высоту всех трапеций принимают одинаковой, соответствующей номинальному току аппарата. Если при работе ток аппарата изменяется (например, в цепь вводят сопротивление), то на диаграмме образуется ступенька, указывающая это изменение.
Пример 38 .Поиск дефекта с помощью диаграммы взаимодействия элементов и технологического перехода «сравнение». На рис. 46, а показана часть схемы управления автоматическим выключателем QF (выключатель не показан) с минимальным расцепителем У, которая должна работать следующим образом. Кнопкой S2 включается реле К1 (цепь 3—4 на рис. 46, а и точки 1—2 на диаграмме, приведенной на рис. 46, б), которое включает контактор К2 (цепь 1—6 на схеме, точка 3 на диаграмме) и, кроме этого, шунтирует кнопку S2 (цепь 1—4 на схеме). Контактор К2 включает выключатель QF (цепь 7—8 на схеме, точка 4 на диаграмме), который сработав, вспомогательными контактами QF : 1 и QF : 2 разрывает- цепь контактора К2 (цепи 1—6 и 5—6 на схеме).
При автоматическом отключении выключатель своим контактом QF: 1 замыкает цепь 1—6 (точка 6 на диаграмме) и включает контактор К2 (точка 7), который повторно включает по цепи 7—8 автоматический выключатель (точка 8).
Для преднамеренного отключения выключателя следует нажать кнопку S1 (точка 9), которая разомкнет цепи 1—2 и 1—4, и быстродействующее реле К1 отпустит и разомкнет свой контакт в цепи 1—6 (точка 10). Затем (точка 11) замкнется вспомогательный контакт QF: 2
Рис 46 Управление автоматическим выключателем (а) и диаграмма взаимодействия элементов (б)
выключателя, а цепь контактора К2 останется разомкнутой и, следовательно, выключатель останется отключенным.
Однако на самом деле работа схемы происходит иначе. Дефект проявляется в том, что после нажатия кнопки S1 контактор К2 все-таки срабатывает и включает выключатель QF.
Ограничим область поиска дефекта. Из схемы видно, что включение выключателя возможно только контактором К2, который срабатывает по цепи: точка 1 — кнопка S1 — размыкающий контакт QF : 1 выключателя — замыкающий контакт реле К1- Следовательно, для срабатывания контактора К2 необходимо одновременное выполнение трех условий: должны быть замкнуты кнопка 5/ и контакты QF: 1 и К1. Если первые два условия являются нормальными при отключенном состоянии выключателя, то контакт К1 замыкаться не должен. Проанализировав таким образом схему, мы видим, что при .визуальном контроле ее работы необходимо прежде всего обратить внимание на работу реле К1. Включив выключатель кнопкой S2, видим, что реле К1 при срабатывании притягивает якорь, на не отпускает его при нажатии кнопки S1. Поэтому сразу после отключения выключателя QF срабатывает контактор К2, включающий его.
Попробуем искусственно нарушить условия срабатывания контактора К2: при отключении выключателя будем все время нажимать кнопку S1, наблюдая при этом по-прежнему за работой реле К1. В результате через 1,5—2 с непрерывного нажатия кнопки S1 реле К1 отпускает якорь. Прекратим нажимать кнопку S1. Как и следовало ожидать, контактор К2 не сработает. В чем же причина дефекта? Попробуем на основании выполненных проверок выяснить ее.
Наблюдая за работой реле К1 при нажатой кнопке S1, можно уверенно сказать, что некоторое время его катушка получает питание or какого-то источника. Так как все цепи, соединяющие реле К1 с проводом В, разомкнуты и его катушка соединена только с минимальным расцепителем Y, то именно он является этим источником. Откуда же в расцепителе может быть энергия? Если вспомнить, что расцепитель представляет собой мощный электромагнит, это позволит объяснить причину дефекта. Причина состоит в том, что после размыкания цепи 1—2 кнопкой S1 запасенная в расцепителе энергия находит выход в обмотку реле К1, которое из быстродействующего превращается в реле замедленного действия при отпускании. Следовательно, если кнопка S1 нажата недостаточно долго (расстояние между точками 9—12 меньше, чем между точками 9—13, т. е. меньше времени, в течение которого реле может отпустить якорь), то реле не отпускает якорь, контактор К2 срабатывает (точка 14) и включает выключатель QF (точка 15). Таким образом, для отключения автоматического включателя не хватает времени.
Введение ошибки
Технологический переход «введение ошибки» представляет собой искусственное изменение электрических связей, режима питания объекта контроля либо его частей. Его выполняют, шунтируя или разрывая какой-либо участок цепи, отключая питание от одного из блоков или части схемы, наблюдая и анализируя затем поведение объекта контроля. Наиболее часто этот переход применяют в релейно-контакторных схемах, включая перемычки между точками, которые должны замыкаться контактами проверяемого коммутационного аппарата, или разрывая цепь, которая должна размыкаться контактами. Существенным недостатком этого перехода является необходимость предварительного анализа ожидаемого поведения объекта контроля после введения ошибки.
Пример 39. Поиск дефекта в релейно -контакторной схеме технологическим переходом «введение ошибки». Дефект в схеме пуска асинхронного электродвигателя, показанной на рис. 45, проявляется в том, что включение электродвигателя происходит не в две ступени, а в одну и вращается он с частотой ниже номинальной.
Проанализируем работу схемы. Если сравнить описание правильной работы схемы в примере 38 с приведенным здесь, можно заключить, что при номинальной частоте вращения пусковые резисторы R должны шунтироваться. Схема управления осуществляет это контактером К2 по сигналу реле времени КЗ. Следовательно, можно предположить такие причины дефекта: несрабатывание контактора К2 из-за дефекта в нем; несрабатывание контактора К2 из-за дефекта в реле времени КЗ; неотпускание якоря реле КЗ из-за дефекта контакта К 1.4 контактора К1. Дефекты в других элементах контактора К1 должны быть исключены, так как схема осуществляет пуск электродвигателя М.
Выполним поиск дефекта с помощью технологического перехода «введение ошибки», причем другие переходы, позволяющие быстрее его найти, здесь специально не рассматриваются.
Перед поиском дефекта в схему управления необходимо внести следующие изменения, чтобы исключить пуски электродвигателя при проверках: отключить цепь управления в точках 1 и 2 и подавать питание от постороннего источника; перевести выключатель QF1 в отключенное положение. Проверки будем выполнять в последовательности, соответствующей предполагаемым выше причинам дефекта.
Исправность контактора К2 проверяют подачей на его катушку напряжения, минуя контакт реле КЗ, для чего устанавливают шунтирующую его перемычку Е1. Перед установкой перемычки необходимо выяснить возможные последствия этого. Так как перемычка Е1 устанавливается параллельно контакту КЗ, никаких аварийных по*
следствий быть не должно. Чтобы предупредить последствия от возможного короткого замыкания в цепи катушки контактора К2, перемычка Е1 должна иметь предохранитель F3. После этого кнопкой S2 включают схему управления. Наблюдая за ней и видя срабатывание контактора К2, можно сделать вывод о том, что дефекта в нем нет. Снимаем перемычку и переходим к другим проверкам.
Второй причиной описанного дефекта была названа неисправность реле времени КЗ. Это приводит к тому, что его контакт КЗ.2 не замыкается и поэтому не включает контактор К2. Наиболее просто проверить исправность контакта КЗ.2 можно, сняв питание с катушки реле КЗ, что осуществляем, разрывая цепи катушки К3.1 в точке 6 и отключая провод от выводов реле. Последствия, к которым приведет разрыв цепи реле КЗ в точке 6, аналогичны размыканию контакта К1.4, поэтому никаких предупредительных мер принимать не нужно. Разорвав цепь в точке 6, нажимаем кнопку S2 и наблюдаем за работой схемы. Проверка показывает, что контактор К2 срабатывает, следовательно, дефектов в реле КЗ и его контакте КЗ.2 нет.
Таким образом, по результатам проверок можно считать, что причиной дефекта является неисправность контакта К1.4. Для проверки этого разрываем цепь в точке 7 (что аналогично размыканию контакта К1 и поэтому никаких предупредительных мер принимать не нужно) и, отключив провод от вывода контакта К1.2, подаем питание на схему. Затем нажимаем кнопку S2 и убеждаемся, что контактор К2 срабатывает.
Наконец, чтобы окончательно убедиться в правильности предположения, применим технологический переход «проверка электрических цепей» и, подключив пробник Р параллельно отключенному от схемы в точке 7 контакту К1.4, кнопкой S2 включим схему. Хотя контактор К1 сработает, пробник Р по-прежнему показывает, что проверяемая цепь замкнута.
Таким образом, причиной дефекта является неисправность контакта К1.4.
Замена или исключение блока
Технологический переход «замена блока» состоит в том, что после анализа проявлений дефекта указывают один (или несколько) блок либо элемент, неисправность которого предположительно является причиной данного дефекта. После этого заменяют этот блок (или поочередно, блоки) заведомо исправным и проверяют работу объекта контроля. Если после замены блока признаки наличия дефекта не наблюдаются, считают, что он был в замененном блоке.
Преимущество этого технологического перехода перед другими состоит в том, что он позволяет одновременно обнаруживать и устранять дефект. Однако необходимо иметь определенный запас блоков (элементов). Так как в современных электротехнических изделиях замена не всегда возможна, то этот технологический переход целесообразно применять для проверки съемных блоков и элементов (лампы, предохранители и др.).
Технологический переход «исключение блока» выполняют отключением какого-либо блока (элемента) от схемы. Если после этого признаки наличия дефекта не проявляются, причиной его считают исключенный блок (элемент). Выполнение этого технологического перехода требует большой подготовительной работы для анализа Поведения объекта контроля после исключения блока, который может либо вообще не работать (или часть его), либо работать в аварийном режиме, способствующем возникновению новых дефектов. Особенно удобен этот технологический переход для поиска дефектов типа «короткое замыкание», а также почти всех дефектов в релейно-контакторных схемах.
Пример 40. Поиск дефекта технологическим переходом «замена блока». Как правило, при поиске дефектов в телевизионных приемниках ориентируются на внешние признаки, позволяющие ограничить область их существования каким-то одним блоком.
Пусть внешнее проявление дефекта в телевизоре соответствует одному из таких признаков, как «есть звук, в центре экрана видна горизонтальная полоса» или «есть растр, нет звука». Обратившись к схеме, увидим, что в выходных каскадах кадровой развертки и усилителя низкой частоты установлены однотипные лампы — пентоды 6П14П. Воспользовавшись этим, поменяем лампы местами. Какой это может дать результат? Если при перестановке ламп внешние признаки дефекта не изменяются, можно сделать вывод об их неисправности. Если же неисправна одна из ламп, то при их перестановке должны измениться внешние признаки проявления дефекта, т. е. при наличии звука и горизонтальной полосы в
центре экрана перестановка ламп приведет к исчезновению звука и появлению растра. Если же дефект характеризовался признаком «есть растр и нет звука», то перестановка ламп должна привести к появлению звука и исчезновению растра.
Рис. 47. Электрическая и структурная схемы токовых цепей приборов контроля нагрузки генератора (а, б) и таблицы замыканий контактов переключателя (в)
Не следует считать, что применение рассматриваемого технологического перехода возможно только при наличии однотипных ламп в объекте контроля. Его можно применять и в других случаях, используя запасные, заведомо исправные элементы. Необходимо отметить, что наиболее сложным при таком поиске дефектов является анализ поведения схемы до и после замены элемента или блока, а сама замена в большинстве случаев достаточно проста.
Пример 41. Поиск дефекта технологическим переходом «исключение блок а». Для контроля нагрузки автономного генераторного агрегата на его распределительном щите установлены трехфазный двухэлементный ваттметр PW и переключатель S, позволяющий измерить одним амперметром РА ток всех трех фаз (рис. 47,а). Для упрощения на схеме не показаны цепи напряжения. Дефект проявляется в том, что при переводе рукоятки переключателя S в каждое из предусмотренных схемой положений показания амперметра РА отличны от нуля только в положении 2 («Ток фазы В»). Показания ваттметра PW при всех положениях рукоятки переключателя 5 отличны от нуля.
Предварительно составим структурную схему (рис. 49,6), изучение которой позволит сделать предположение о неисправности переключателя 5 на основании того, что амперметр РА исправен, так как его показания при переключениях изменяются; трансформаторы тока 77 и Т2 исправны, потому что для измерения тока 1В их обмотки включены параллельно; ваттметр PW также исправен, так как его показания отличны от нуля.
Это позволяет действовать следующим образом: зашунтировать отдельно каждую токовую обмотку ваттметра PW, чтобы переключатель 5 был подключен непосредственно к трансформаторам тока 77 и Т2, и проверить работу амперметра. Предложенные изменения в схеме не могут привести к аварийным последствиям. Шунтирующие перемычки можно подключить на панели зажимов в точках 1 и 2 (рис. 48, а), на измерительных приборах — в точках А я В или С и D (для отключения одного прибора) или в точках А и D (для отключения двух приборов — рис. 48, б).
Рис. 48. Шунтирование участков вторичных цепей на панели зажимов (а), на выводах измерительных приборов (б) и крепление перемычки (в)
При этом на зажимах прибора перемычку крепят между гайками 3 и 4 (рис. 48, в).
Подключив шунтирующие перемычки, проверим работу амперметра в каждом положении переключателя S (см. рис. 47, в). Результаты показывают, что проявления дефекта не изменились.
Для дальнейшего поиска дефекта проанализируем работу объекта контроля более тщательно, составив схему соединения элементов при каждом положении переключателя (рис. 49, а—в). Анализ показывает, что выполненное шунтирование не обеспечило подключение амперметра РА п переключателя S непосредственно к выводам трансформаторов тока, т. е. ни один элемент исходной схемы не был исключен. Следовательно, выполнялся технологический переход «введение ошибки», а не «исключение блока». Зашунтируем токовые обмотки ваттметра
иначе, обеспечив полное исключение их влияния на работу схемы. Для этого разорвем цепи обмоток в точках, отмеченных знаком* (см. рис. 47, б) и установим перемычки Е1 и Е2 (предварительно необходимо отключить нагрузку генератора и снять возбуждение).
Выполнив указанные действия, проверим работу амперметра и переключателя. По результатам проверок видно, что выдвинутое в начале примера предположение неверно, так как при всех трех положениях переключателя 5 показания амперметра РА отличны от нуля и равны между собой.
Рис. 49. Включение элементов схемы, показанной на рис. 47, а при первом1 (а), втором (б) и третьем (в) положениях переключателя
Это позволяет выдвинуть другое предположение — неисправен ваттметр PW — и обратить внимание на имевшуюся вначале информацию о показаниях приборов. Действительно, если сразу были бы сопоставлены показания ваттметра PW с мощностью, которую можно рассчитать по формуле (9), подставив в нее ток / в > то оказалось бы, ЧТО Рpw<Ррасч (для простоты МОЖНО принять cosф = 1). Это позволило бы сразу отвергнуть предположение о неисправности переключателя 5 и обратить усилия на поиск дефекта в ваттметре PW.
Проверяя новую гипотезу и анализируя для этого схемы, показанные на рис. 49, a—в, можно предположить, что нулевые показания амперметра в двух положениях переключателя обусловлены замыканием токовых обмоток между собой. При этом амперметр оказывается подключенным обоими выводами к общей точке и, следовательно, ток ни одного из трансформаторов через него не проходит. Подключив пробник к токовым обмоткам ваттметра, мы видим, что между ними существует цепь. Следовательно, причина дефекта — замыкание между собой токовых обмоток.
