Способ оценки остаточого ресурса электроконтактных соединений

Изобретение относится к области надежности технических систем и может быть использовано при планировании диагностических мероприятий, ремонтных работ, сроков и объемов замены неработоспособных электроконтактных соединений. Способ заключается в том, что пропускают электрический ток через контактное соединение, измеряют его электрическое сопротивление в фиксированные моменты времени, определяют остаточный ресурс, при этом остаточный ресурс определяют путем предварительного задания контрольного и предельного уровней роста электрического сопротивления, предварительного измерения сопротивления, расчета времени следующего измерения сопротивления по формуле

,

где t_c - время следующего измерения,

t - текущее время,

k_c - контрольный уровень роста сопротивления,

k(t) - текущий уровень роста сопротивления,

а и b - постоянные, при этом а=-1,7 и b=2,5 в случае соединений, обеспечивающих точечный и линейный контакты, и а=-0,6 и b=2,0 в случае соединений, обеспечивающих поверхностный контакт, кроме того k(t)=R(t)/R₀, где R(t) - текущее значение сопротивления, a R₀ - начальное значение сопротивления, и остаточного ресурса по формуле:

, где

t₁ - остаточный ресурс,

k₁ - предельный уровень роста сопротивления, с дальнейшим измерением сопротивления в рассчитанный момент времени и сравнением текущего уровня роста сопротивления с контрольным, уточнением времени следующего измерения сопротивления и остаточного ресурса по выполнению условия k(t)<k_с, заданием нового контрольного уровня и расчетом времени следующего измерения сопротивления и остаточного ресурса по выполнению условия k(t)≥k_c, и окончательной оценкой остаточного ресурса по выполнению условия k_c≥k₁. Технический результат - повышение достоверности оценки качества и надежности электроконтактных соединений. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области надежности технических систем и может быть использовано при планировании диагностических мероприятий, ремонтных работ, сроков и объемов замены неработоспособных электроконтактных соединений.

Известен способ определения ресурса контактных соединений (SU №1594455, G01R 31/04, 1988), который заключается в том, что заданное число раз циклически нагревают испытуемое контактное соединение путем пропускания через него тока и охлаждают до температуры окружающей среды, между циклами измеряют электрическое сопротивление контактного соединения, затем определяют ресурс по средней скорости изменения сопротивления нескольких контактных соединений.

Недостатками данного способа являются:

- реализация данного способа возможна только с помощью специального устройства;

- определение ресурса по данным испытания нескольких контактных соединений, соединенных в последовательную цепь.

Наиболее близким к заявляемому является способ оценки качества механически скрепленных контактных соединений (SU №1541539, G01R 31/04, 1987), который заключается в том, что дополнительно определяют коэффициент на идентичном соединении, на контактное соединение воздействуют в течение заданного времени током, измеряют электрическое сопротивление в фиксированные моменты времени, в процессе испытаний снижают электрическое сопротивление до первоначального, далее оценивают наработку до отказа.

Недостатками данного способа являются:

- ограниченная область его использования, т.к. он не применим для неразборных контактных соединений, из-за невозможности снижения электрического сопротивление таких соединений до первоначального при эксплуатации;

- использование результатов испытания идентичного контактного соединения.

Заявленное изобретение направлено на прогнозирование остаточного ресурса электроконтактного соединения на основе результатов измерения сопротивления этого же соединения в процессе его эксплуатации с корректировкой прогноза по мере поступления новых результатов измерения сопротивления.

Техническим результатом является повышение достоверности оценки качества и надежности электроконтактных соединений.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что по способу оценки остаточного ресурса электроконтактных соединений, включающему пропускание электрического тока через контактное соединение, измерение его электрического сопротивления в фиксированные моменты времени, определение остаточного ресурса, согласно изобретению остаточный ресурс определяют путем предварительного задания контрольного и предельного уровней роста электрического сопротивления, предварительного измерения сопротивления, расчета времени следующего измерения сопротивления по формуле

где t_c - время следующего измерения,

t - текущее время,

k_c - контрольный уровень роста сопротивления,

k(t) - текущий уровень роста сопротивления,

а и b - постоянные, при этом а=-1,7 и b=2,5 в случае соединений, обеспечивающих точечный и линейный контакты, и а=-0,6 и b=2,0 в случае соединений, обеспечивающих поверхностный контакт, кроме того k(t)=R(t)/R₀, где R(t) - текущее значение сопротивления, a R₀ - начальное значение сопротивления, и остаточного ресурса по формуле

где t_l - остаточный ресурс,

k_l - предельный уровень роста сопротивления, с дальнейшим измерением сопротивления в рассчитанный момент времени и сравнением текущего уровня роста сопротивления с контрольным, уточнением времени следующего измерения сопротивления и остаточного ресурса по выполнению условия k(t)<k_c, заданием нового контрольного уровня и расчетом времени следующего измерения сопротивления и остаточного ресурса по выполнению условия k(t)≥k_c, и окончательной оценкой остаточного ресурса по выполнению условия k_c≥k_l.

Задание контрольного и предельного уровней роста электрического сопротивления обеспечивает возможность корректировки остаточного ресурса по мере поступления новых результатов измерения сопротивления. Предварительное измерение сопротивления соединения позволяет сделать первый прогноз времени следующего измерения сопротивления и остаточного ресурса. Формула для расчета остаточного ресурса и входящие в нее постоянные а и b проверены и подтверждены экспериментально для различных конструкций электроконтактных соединений. Измерения сопротивления в рассчитанные моменты времени позволяют уточнить прогноз остаточного ресурса в случае изменения условий эксплуатации соединения.

Способ оценки остаточного ресурса электроконтактных соединений иллюстрируется таблицей, в которой приведены оценки остаточного ресурса t_l на основе экспериментальных значений уровня роста сопротивления k(t), и графиком, где изображено сравнение прогнозируемого роста сопротивления с результатами эксперимента, где 1 - экспериментальные данные, 2 - результаты расчета (см. чертеж).

Способ реализует следующую последовательность оценки остаточного ресурса электроконтактного соединения. Предварительно задают контрольный k_c и предельный k_l уровни роста электрического сопротивления на основании знания физики отказов, требований ГОСТов или других нормативных документов и т.п.

Через интервал времени t от начала наблюдений, определяемый условиями эксплуатации и типом электроконтактного соединения, измеряют сопротивление и определяют уровень роста k(t), по которому рассчитывают время следующего измерения сопротивления (через которое уровень роста сопротивления достигнет контрольного уровня) по формуле

и остаточный ресурс по формуле

Далее измеряют сопротивление в рассчитанный момент времени и сравнивают текущий уровень роста сопротивления с контрольным. Если k(t)<k_c, то уточняют время следующего измерения сопротивления и остаточный ресурс по приведенным выше формулам. При k(t)≥k_c задают новый контрольный уровень и вновь рассчитывают время измерения сопротивления и остаточный ресурс. Когда контрольный уровень k_c достигает предельного уровня k_l, оценку остаточного ресурса заканчивают, так как данный факт свидетельствует о приближающемся наступлении отказа контактного соединения.

Пример реализации способа.

Возможности данного способа иллюстрируются на примере оценки остаточного ресурса соединения однопроволочной жилы и гнездового вывода.

Задаем контрольный и предельный уровни роста электрического сопротивления: k_c=1,2 и k_l=5. Через t=10 дней наблюдений измеряем сопротивление и определяем уровень роста сопротивления k(10)=1,15.

Рассчитываем время следующего измерения сопротивления по формуле

и оцениваем остаточный ресурс по формуле

Это время составляет t_c=18 дней от начала наблюдений (см. чертеж и таблицу). Оценка остаточного ресурса составляет t_l=401 день.

Измеряем сопротивление в 18-й день наблюдения. Текущий уровень роста сопротивления k(18)=1,2 достиг контрольного уровня k_c=1,2. Задаем следующий контрольный уровень, например k_c=1,4 (т.е. увеличение сопротивления еще примерно на 20%). Рассчитываем следующий момент времени измерения t_c=61 день и оцениваем остаточный ресурс t_l=397 дней.

Измеряем сопротивление в 61-й день наблюдения. Текущий уровень роста сопротивления k(61)=1,28 меньше контрольного уровня k_c=1,4, проводим уточнение момента времени следующего измерения с учетом текущего уровня роста k(61). Это время составляет t_c=111 дней, а оценка остаточного ресурса t_l=689 дней.

Измеряем сопротивление в 111-й день наблюдения, текущий уровень роста сопротивления k(111)=1,45 превысил контрольный уровень k_c=1,4. Задаем следующий контрольный уровень, например k_c=1,7 (т.е. увеличение сопротивления еще примерно на 20%). Рассчитываем следующий момент времени измерения t_c=201 день и оцениваем остаточный ресурс t_l=515 дней.

Измеряем сопротивление через 201 день от начала наблюдений. Текущий уровень роста сопротивления k(201)=1,9 превысил контрольный уровень k_c=1,7. Задаем следующий контрольный уровень, например k_c=2,0 (т.е. увеличение сопротивления еще примерно на 20%). Рассчитываем следующий момент времени измерения t_c=223 дня и оцениваем остаточный ресурс t_l=272 дня.

Описанную выше процедуру повторяем до тех пор, пока значение контрольного уровня k_c не достигнет предельного k_l, что послужит сигналом о наступлении отказа контактного соединения. В рассматриваемом примере в момент времени t=486 дней текущий уровень роста сопротивления k(486)=4,5 превысил контрольный уровень k_c=4,3 (см. таблицу). Задаем следующий контрольный уровень k_c=5,2, который превысил заданный предельный уровень k_l=5. Последний раз рассчитываем остаточный ресурс электроконтактного соединения t_l=17 дней.

Исполнение заявляемого способа не ограничивается данным примером его осуществления. В рамках данного изобретения возможны и иные альтернативные примеры решения указанной задачи.

Из примера видно, что с помощью приведенного способа возможно прогнозирование остаточного ресурса электроконтактного соединения на основе результатов измерения сопротивления в процессе его эксплуатации с корректировкой прогноза по мере поступления новых результатов измерения сопротивления, что подтверждает решение поставленной задачи и технического результата.

Данный способ находится на стадии опытно-промышленного испытания на нескольких энергоснабжающих предприятиях Тверской области.

Таблица
t, дни	10	18	61	111	201	223	275	333	395	445	452	486
k(t)	1,15	1,20	1,28	1,45	1,90	2,08	2,46	2,50	3,00	3,50	3,66	4,50
kc	1,2	1,4	1,4	1,7	2,0	2,4	3,0	3,0	3,6	3,6	4,3	5,2
tl, дни	401	397	689	515	272	218	153	176	113	71	60	17

Способ оценки остаточного ресурса электроконтактных соединений, включающий пропускание электрического тока через контактное соединение, измерение его электрического сопротивления в фиксированные моменты времени, определение остаточного ресурса, отличающийся тем, что остаточный ресурс определяют путем предварительного задания контрольного и предельного уровней роста электрического сопротивления, предварительного измерения сопротивления, расчета времени следующего измерения сопротивления по формуле

,

где t_c - время следующего измерения,

t - текущее время,

k_c - контрольный уровень роста сопротивления,

k(t) - текущий уровень роста сопротивления,

а и b - постоянные, при этом а=-1,7 и b=2,5 в случае соединений, обеспечивающих точечный и линейный контакты, и а=-0,6 и b=2,0 в случае соединений, обеспечивающих поверхностный контакт, кроме того k(t)=R(t)/R₀, где R(t) - текущее значение сопротивления, a R₀ - начальное значение сопротивления, и остаточного ресурса по формуле

,

где t₁ - остаточный ресурс,

k₁ - предельный уровень роста сопротивления с дальнейшим измерением сопротивления в рассчитанный момент времени и сравнением текущего уровня роста сопротивления с контрольным уточнением времени следующего измерения сопротивления и остаточного ресурса по выполнению условия k(t)<k_c, заданием нового контрольного уровня и расчетом времени следующего измерения сопротивления и остаточного ресурса по выполнению условия k(t)≥k_c, и окончательной оценкой остаточного ресурса по выполнению условия k_c≥k₁.