Патент на изобретение №2338209

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ОСТАТОЧОГО РЕСУРСА ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

(57) Реферат:

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)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_ck₁. 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)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_ck_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)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.

Формула изобретения

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)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_ck₁.

РИСУНКИ