Поиск дефектов в электрооборудовании - Комбинационный метод

§ 2. МЕТОДЫ ПОИСКА ДЕФЕКТОВ
В зависимости от последовательности выполнения технологических переходов и правил перехода от одного к другому различают два метода поиска дефектов — комбинационный и последовательный.
Комбинационный метод
Комбинационный метод поиска дефектов заключается в том, что после установления факта существования дефекта выполняют в произвольном порядке технологические переходы, цель которых—определение параметров (характеристик) электрооборудования (называемого далее объект контроля) или его элементов. Этот метод характеризуется тем, что результаты выполнения предыдущих технологических переходов не влияют на выполнение последующих. Затем, проанализировав результаты выполнения всех переходов, определяют причину дефекта.
При любом методе поиска дефектов для анализа результатов выполнения перехода необходимо иметь предварительную информацию об исправном и неисправном состояниях объекта контроля, в котором ищут дефект.
Суждение о причине дефекта выносят, сопоставляя предварительную информацию с информацией, полученной после выполнения всех или некоторых переходов.
Объем информации, требующейся в каждом конкретном случае, определяется тем, какой моделью заменяют реальный объект контроля при поиске данного дефекта. Невозможность использовать непосредственно объект контроля обусловлена тем, что объем информации о его элементах и связях, а также различных особенностях значительно превышает уровень, необходимый для отыскания этого дефекта.
Моделью можно представить любое устройство. Кроме того, один и тот же объект контроля может быть представлен различными моделями в зависимости от того, какие его характеристики нас интересуют. При этом замена одной модели другой может происходить в процессе поиска одного и того же дефекта. Моделью может быть также аналогичный, но исправный объект контроля. В этом случае дефект может быть найден сравнением информации, получаемой от исправного объекта контроля (физической модели), с информацией, получаемой от неисправного.
Самой простой, но наименее достоверной моделью объекта контроля является перечень дефектов (табл. 1). Поиск дефектов по такой модели сводится к выбору той или иной причины из приведенных в табл. 1. Выбрав причину дефекта, устраняют его указанным в этой же таблице способом. Для самых простых объектов контроля такая модель вполне выполнима, но для сложных ее создать невозможно, так как нельзя заранее описать признаки всех возможных в них дефектов.
Таблица 1. Причины и способы устранения дефекта «отсутствие возбуждения генератора постоянного тока»

Другая распространенная модель объекта контроля, представляющая его состоящим из несвязанных между собой элементов (блоков), является более совершенной и реализуется во всех случаях. Строится такая модель предельно просто: объект контроля разбивается на составляющие его элементы — реле, контакты, кнопки, предохранители и др. Если необходимо, связи между элементами представляют в виде дополнительных элементов или включают их в состав ранее выделенных (реле, контактов и др.).
При использовании такой модели поиск дефектов основывается на том предположении, что объект контроля исправен тогда, когда исправны все составляющие его элементы. Поэтому при поиске дефекта приходится выполнить кроме первого перехода, которым был установлен факт существования дефекта, еще столько переходов, сколько элементов в модели.
Применение более сложной модели объекта контроля, учитывающей наличие реальных связей между элементами и их взаимовлияние, позволяет уменьшить количество необходимых для поиска дефектов проверок.
Модель, в которой учтены связи, характерна тем, что исправность проверяемого элемента становится зависимой не только от его состояния, но и от состояния всех тех элементов, называемых предшествующими, сигналы от которых поступают на вход проверяемого. При проверке элемента, связанного с предшествующими, возможны четыре результата. Первый соответствует допустимому значению входного сигнала и исправному состоянию контролируемого элемента. В этом случае контролируемый параметр имеет допустимое значение. В трех других случаях, соответствующих либо недопустимому значению входного сигнала, либо неисправности контролируемого элемента, либо тому и другому вместе, контролируемый параметр имеет недопустимое значение.
Таким образом, проверяемый элемент исправен, если при проверке значение контролируемого параметра допустимо. Однако обратное утверждение о том, что при недопустимом значении контролируемого параметра проверяемый элемент неисправен, неверно, так как причиной может быть неисправность предшествующих, элементов. Используя такой подход, можно снизить трудоемкость поиска дефектов, разделив рассматриваемый объект контроля на состоящие из связанных между собой элементов блоки, исправность которых проверяют при контроле выходного элемента.

Рис. 1. Электрическая упрощенная схема автоматическою выключателя
Пример 1. Замена реального объекта контроля моделью. Предположим, что в объект контроля входит автоматический выключатель А-3700 с полупроводниковым расцепителем, который отказал.
В этом случае, используя схему, приступают к поиску дефекта.
После изучения схемы (рис. 1) можно выдвинуть такое предположение о причине дефекта. Отказ расцепителя вызван отказом диодов VI—V6, выпрямляющих ток, поступающий на вход полупроводникового расцепителя FP1 от измерительных трансформаторов тока 7 1—ТЗ. При попытке проверить это предположение обнаружено, что расцепитель FP1 представляет собой неразборную конструкцию, поэтому проверить диоды нельзя. Следовательно, время на изучение схемы и выдвижение предположений потрачено напрасно и правильно было бы рассматривать не реальный объект контроля, а его модель, представляющую не только необходимую и достаточную информацию, но и позволяющую проверить его на соответствие ей.
В нашем случае не нужно выявлять конкретный дефектный элемент, а достаточно выяснить только состояние полупроводникового расцепителя FP1 по критерию исправен он или неисправен' определяемому по фактическим значениям уставок по току и времени срабатывания. Воспользуемся методом, в основе которого лежит представление интересующего объекта контроля в виде черного ящика, внутреннее устройство которого либо неизвестно, либо его не нужно знать, либо оно слишком сложно, чтобы по свойствам отдельных элементов и связям
между ними можно было бы сделать вывод о его поведении во всех интересующих случаях.
Такое представление объекта контроля удобно потому, что известны взаимосвязь входного (ток I) и выходного (замкнутое / и разомкнутое 0 состояния контактов выключателя Q) параметров расцепителя FP1 (рис. 2, а), а также допустимые значения времени срабатывания при той или иной кратности входного тока / к его номинальному значению /н (рис. 2, б).

Рис. 2. Характеристики автоматического выключателя:
а — выходная, б — ампер-секундная
Проверка расцепителя, представленного в виде «черного ящика» состоит в том, что через полюса автомата пропускают известный ток I (входное воздействие) и измеряют время срабатывания как промежуток от начала протекания этого тока до момента размыкания контактов выключателя Q.
При недопустимой реакции расцепителя, например его срабатывании от тока ниже тока уставки, т. е. меньше /min, или несрабатывании при любом токе, а также при несоответствии времени срабатывания току, протекающему по полюсам выключателя Q, расцепитель считается неисправным.
Пример 2. Поиск дефекта комбинационным методом по модели объекта контроля. Дефект в схеме, показанный на рис. 3, проявляется в том, что после запуска кнопкой S2 и некоторого времени работы электродвигатель М останавливается. Попытки запустить его снова кнопкой S2 желаемого результата не дают.
Для поиска этого дефекта используем простейшую модель, представив объект контроля в виде отдельных элементов, причем в каждый элемент включим связи, соединяющие его с другими элементами схемы.

Рис. 3. Схема прямого пуска асинхронного электродвигателя
Рассматриваемая схема непосредственного пуска асинхронного электродвигателя состоит из 13 элементов: автоматического выключателя QF, предохранителей F1 и F2, главных контактов К.1 контактора К, электротепловых реле КК1 и КК2, кнопки S1, электродвигателя М, размыкающих контактов КК1 :1 и КК2:1 электротепловых реле, катушки контактора К, кнопки S2 и вспомогательного контакта К: 2, включенного параллельно кнопке S2.
Так как последовательность проверок не имеет значения, начнем их с автоматического выключателя QF, не рассматривая выбор технологических переходов, и приведем результаты проверок в виде табл. 2, где против исправного элемента проставлена 1, а против неисправного — 0.
По результатам проверок можно сделать вывод, что причина дефекта — обрыв цепи кнопки S1.
Таблица 2. Результаты проверок элементов схемы пуска асинхронного электродвигателя

Пример 3. Поиск дефекта по м од ели, п р е дставляющей объект контроля в виде набора блоков. Рассмотренный в примере 2 объект контроля можно разделить на шесть блоков:
в блок 1 входят выключатель QF, предохранители F1 и F2, кнопка S1 и контакт КК1 •' 1;
блок 2 состоит из двух реле КК1 и КК2 и электродвигателя М;
блок 3 содержит вспомогательный контакт К : 2-и включенную параллельно ему кнопку S2;
в блоки 4, 5 и 6 соответственно входят главные контакты К: 1, контакт КК2: 1 и катушка контактора /С.
В этой модели блоки также между собой не соединяются.
Для нахождения дефекта проверим блоки. При этом возможен такой случай, когда выходные сигналы всех блоков, кроме блока 1, имеют допустимые значения, что позволяет сделать вывод об исправности всех блоков, кроме блока 1. Однако сказать, какой элемент в блоке 1 неисправен, невозможно.
Тогда, например, проверим исправность блока 1 по выходному сигналу — наличию напряжения на контакте КК1 : 1 и предохранителе F2. Проверка показала, что напряжение между точками 5 и 6 отсутствует. Так как блок 1 состоит из пяти последовательно соединенных элементов, то при неисправности любого из них напряжение между точками 5 и 6 должно отсутствовать. Поэтому назвать дефектный элемент нельзя и надо провести еще пять проверок, чтобы найти причину дефекта, т. е. в худшем случае необходимо выполнить 11 проверок.
Если же при проверке оказалось, что все блоки имеют допустимые значения выходного параметра, а блок 5 — недопустимое, в этом случае можно однозначно указать причину дефекта. Так как блок 5 состоит из одного элемента — контакта КК2 : 1, то причина дефекта — обрыв в цепи этого контакта. Таким образом, для поиска дефекта нам потребовалось выполнить 6 проверок.