Тема 3.4: Качество электротехнических устройств

1. Эксплуатационные свойства электрооборудования

Эксплуатационные свойства электрооборудования – это те его объективные особенности или признаки качества, которые ха­рактеризуют, в какой мере то или иное изделие соответствует требованиям эксплуатации. Чем полнее приспособлено обору­дование к эффективному использованию и техническому обслу­живанию (ремонту), тем лучше его эксплуатационные свойства. Такие возможности закладывают при разработке и изготовлении электрооборудования, а реализуют в процессе его эксплуатации.

Совокупность эксплуатационных свойств можно разделить на общие, присущие всем видам электрооборудования, и специ­альные, имеющие значение для конкретных групп электрооборудования. К общим свойствам относятся надежность и технико-экономические свойства, а к специальным – технологические, энергетические, эргономические и другие свойства. На рисунке 1 приведена примерная классификация эксплуатационных свойств оборудования.

Рисунок 1- Классификация эксплуатационных свойств электрооборудования

2. Показатели качества электротехнических устройств

Численную оценку эксплуатационных свойств осуществляют при помощи единичных или комплексных показателей (параметры, характеристики).

Единичный показатель относится только к одному свойству либо одному его аспекту, а комплекс­ный - к нескольким свойствам. Каждый показатель может по-разному учитывать фактор времени. По этому признаку их раз­деляют на номинальные, рабочие и результирующие показатели.

Номинальные показатели – это указанные изготовителем электрооборудования значения основных параметров, регламен­тирующие его свойства и служащие исходными для отсчета от­клонений от этого значения при испытаниях и эксплуатации. Их указывают в технической документации и на заводском щитке электрооборудования.

Рабочие показатели – это фактические значения, наблюдае­мые в данный момент эксплуатации при конкретном сочетании действующих факторов. Они дают обычно «точечную» оценку свойств.

Результирующие показатели – это средние или средневзве­шенные значения за некоторый период эксплуатации (сезон, год или срок службы). Они дают более полное представление об эф­фективности использования и результативности обслуживания (ремонта) электрооборудования. Эксплуатация должна быть на­лажена таким образом, чтобы результирующие показатели были не хуже номинальных.

Современное производство предъявляет особые требования к надеж­ности оборудования.

В настоящее время обычно наибольшую опасность представляет не факт отказа оборудования, а про­должительность восстановления его работоспособности, т.е. простой. Если простой объекта превысит некоторое допустимое время, то нарушение технологического процесса приведет к недовыпуску и пор­че продукции, а также другим нежела­тельным последствиям. Повышение долговечности оборудова­ния зависит от правильного выбора номенклатуры, числа и раз­мещения резервных (запасных) элементов; хорошей организации оперативно-дежурного обслуживания энергетического хозяйства предприятий.

Технико-экономические показатели характеризуют типоразмерный ряд, стоимость приобретения, монтажа, обслуживания и ремонта электрооборудования. Типоразмерный ряд конкретного вида электрооборудования определяет его номенклатуру по мощ­ности, напряжению, исполнению и другим параметрам. Чем больше шкала типоразмеров, тем точнее можно подобрать электрооборудование к условиям эксплуатации. Чтобы удовлетво­рить растущие требования к качеству электрооборудования со стороны потребителя, электротехническая промышленность не­прерывно увеличивает номенклатуру выпускаемых изделий. Так, первая серия электродвигателей имела 9, вторая- 17, а четвер­тая - более 25 модификаций и специализированных исполнений.

Однако излишняя многономенклатурность затрудняет орга­низацию рациональной эксплуатации из-за неизбежных сложно­стей приобретения и хранения большого количества запасных деталей, материалов, инструментов и приборов. Повышаются требования к квалификации эксплуатационного персонала. По­этому стремятся к выпуску электрооборудования с оптимальной структурой его типоразмерного ряда.

Стоимостные показатели дают обобщенную и сопоставимую оценку оборудования. Они необходимы при обосновании опти­мальной периодичности обслуживания (ремонта) и нагрузки оборудования, при расчете резервного фонда и решении ряда других эксплуатационных задач.

Оптимальные значения результирующих показателей эксплу­атационных свойств определяют суммарными затратами на раз­работку и использование оборудования. Повышение надежнос­ти или КПД связано с увеличением затрат на создание или тех­ническую эксплуатацию, но при этом удается снизить техноло­гический ущерб из-за отказов оборудования, потери энергии и затраты на капитальные ремонты. Стоимостные показатели позволяют сопоставить названные конкурирующие показатели и найти наилучшее решение.

Энергетические свойства отражают способность оборудова­ния потреблять (производить, распределять) энергию с высокой эффективностью в отношении КПД, коэффициента мощности и других энергетических показателей, а также его приспособлен­ность к переходным (пуск, торможение) и другим режимам ра­боты. Хорошие–энергетические свойства должны быть у любого вида оборудования. Напри­мер, электрооборудование подключают к источнику питания через протяженные электрические сети с многократной транс­формацией энергии. Система электроснабжения имеет невысо­кий КПД (70%), и поэтому электроприемники сетей с многократной трансформацией имеют низкие энергетические свойства и вызывают огромные потери эле­ктроэнергии.

При оценке энергетических свойств необходимо учитывать не только номинальные, но и результирующие показатели. Рас­смотрим рабочие характеристики КПД двигателей, показанные на рисунке 2. Номинальный КПД первого двигателя значительно выше, чем второго. Но это не может служить основанием для правильного выбора первого двигателя, так как повышенные значения КПД у него наблюдаются лишь в узком интервале на­грузок, а за пределами этого интервала энергетические свойства резко ухудшаются. При использовании таких двигателей трудно обеспечить для каждого из них строго оптимальную нагрузку. Поэтому средний КПД группы двигателей будет ниже номи­нального. У второго двигателя высокие значения КПД наблю­даются в широком диапазоне нагрузок. При применении таких двигателей их суммарный результирующий КПД будет близок к номинальному значению.

Рисунок 2- Характеристики КПД двигателей

Таким образом, электрооборудование должно иметь высокие энергетические показатели в достаточно широком интервале изменения нагрузок, питающего напряжения и других эксплуа­тационных факторов. При этом следует учитывать, что почти все факторы имеют случайный характер изменения.