Предельно допустимые температуры элементов аппаратов

Температура, при которой гарантируется надежная длительная работа

аппарата и воздействие которой проводники и детали могут выдержать без понижения своих электрических и механических свойств, называется предельно допустимой. ГОСТ нормирует два значения допустимой температуры: при нормальном продолжительном режиме работы и при коротком замыкании. Для изолированных проводников допустимая температура длительного режима определяется классом изоляции

(табл. 4.1). Для неизолированных деталей допустимая температура определяется только их механической прочностью. Допустимая температура

контактов определяется началом интенсивного окисления. Для нетоковедущих частей допустимая температура определяется соприкасающимися с ними деталями.

Таблица 4.1

Допустимые температуры для разных классов изоляции

Лекция 6

НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

При оценке аппаратов, сравнении характеристик однотипных аппаратов оперируют понятиями срока службы и надежности. Поэтому целесообразно рассмотреть основные понятия, связанные с этими показателями.

Основные понятия

Надежность является комплексным свойством, обусловленным сочетанием свойств безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости.

Работоспособность – состояние устройства, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Безотказность – свойство устройства сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Событие, заключающееся в нарушении работоспособности устройства, называется отказом. Следствием этого является нарушение нормальной работы самого аппарата и всей системы в целом. Причиной отказа может быть поломка, разрушение, разрегулировка. Время наступления отказа случайно. Отказ называется независимым, если причиной его не является отказ другого устройства. В противном случае отказ называется зависимым. Мгновенный отказ возникает вследствие резких механических или электрических повреждений: поломка, пробой изоляции и т.п. Постепенный отказ связан с постепенным изменением механических, электрических или магнитных свойств, что является следствием старения. При окончательном отказе аппарат становится неработоспособным, либо его характеристики выходят за установленные пределы и не восстанавливаются, пока аппарат не будет отремонтирован. Перемежающийся отказ (сбой) продолжается короткое время, после которого работоспособность аппарата и его характеристики самовосстанавливаются. Причиной перемежающегося отказа может быть случайное заедание подвижных частей, загрязнение элементов и т.д. Обнаружение перемежающихся отказов представляет большую сложность. Следует заметить, что не все отказы ведут к снижению надежности аппарата или устройства. Всегда имеются второстепенные элементы, выход которых из строя не нарушает работоспособности всего устройства. Примером может служить перегорание сигнальной лампы. Такой отказ называется второстепенной неисправностью.

Ремонтопригодность – свойство устройства, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин, вызывающих возникновение отказов, повреждений и устранению их последствия путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Устройства, работоспособность которых в случае возникновения отказов или повреждений подлежат восстановлению, называются ремонтируемыми, в противном случае – неремонтируемыми. Если устройство может быть отремонтировано в рассматриваемой ситуации, то оно называется восстанавливаемым. Могут быть устройства ремонтируемые, но не восстанавливаемые в условиях эксплуатации.

Долговечность – свойство устройства сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания. Под предельным состоянием понимается такое, при котором дальнейшая эксплуатация устройства должна быть прекращена по техническим или экономическим причинам, условиям безопасности, необходимости среднего и ли капитального ремонта.

Календарную продолжительность или объем работы устройства от начала эксплуатации до наступления предельного состояния называют соответственно сроком службы или техническим ресурсом (наработкой).

Сроком службы аппарата называется время, проходящее от начала эксплуатации до наступления полной его технической непригодности. Общий срок службы аппарата может быть увеличен за счет ремонта изношенных деталей и модернизации. В практике эксплуатации электрических аппаратов ремонтируются контакты, поскольку они изнашиваются в первую очередь. Иногда заменяют катушки при значительном износе изоляции, пружины при изменении их характеристик. Модернизация, как правило, применяется в отношении комплектных устройств. Например, на панелях управления наиболее изношенные аппараты заменяются новыми.

Полным сроком службы называется полное время, проходящее от начала эксплуатации до наступления полной технической непригодности аппарата с учетом ремонтов и модернизации.

Гарантийным сроком службы называется гарантированное заводом изготовителем время работы от начала эксплуатации до первого планового ремонта или между плановыми ремонтами. Для контактных аппаратов срок службы измеряется числом срабатываний.

Срок службы зависит от физического и морального износа элементов аппарата. Физический износ характеризуется изменением размеров деталей или утратой части материала, а также изменением физических свойств материалов – старением. Размеры деталей аппарата меняются вследствие деформации, истирания или других механических воздействий. До некоторой степени изменению размеров и разрушению деталей способствует коррозия. Контакты аппаратов испытывают сильные электрические воздействия – эрозию, сплавление и сгорание металла под действием дугового разряда. Изменение размеров приводит к нарушению нормальной работы аппарата: заеданиям, увеличению зазоров, поломкам. Старение материалов аппарата может быть механическим, электрическим и магнитным. Механическое старение приводит к изменению характеристик пружин под действием длительных нагрузок и высоких температур, к явлениям усталости материалов под действием частых знакопеременных нагрузок. Электрическое старение обуславливает ухудшение изоляционных свойств деталей вследствие действия перенапряжений и высоких температур, что приводит к пробою изоляции. Магнитное старение вызывает снижение магнитных потоков постоянных магнитов, изменение магнитных характеристик магнитомягких материалов под воздействием внешних полей, температуры, механических воздействий.

Моральный износ обусловлен тем, что в результате развития аппаратостроения появляются новые аппараты того же назначения, имеющие более современные характеристики. Из-за этого ранее произведенные аппараты становятся несовершенными и неэкономичными, хотя сохраняют работоспособность.

Сохраняемость – свойство устройства непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и транспортировки. Количественно оценивается сроком сохраняемости.