Moduł 4. Lokalizacja uszkodzeń i konserwacja urządzeń elektrycznych

Transkrypt

1 Moduł 4 Lokalizacja uszkodzeń i konserwacja urządzeń elektrycznych 1. Typowe uszkodzenia wybranych urządzeń elektrycznych gospodarstwa domowego 2. Lokalizacja uszkodzeń wybranych urządzeń elektrycznych gospodarstwa domowego 3. Typowe uszkodzenia elektronarzędzi 4. Lokalizacja uszkodzeń w powstałych w trakcie eksploatacji elektronarzędzi 5. Typowe uszkodzenia urządzeń elektrycznych wykorzystywanych w przemyśle 6. Zasady konserwacji urządzeń elektrycznych

2 1. Typowe uszkodzenia wybranych urządzeń elektrycznych gospodarstwa domowego W Polsce urządzenia elektryczne są przyczyną powstawania około 9 tys. pożarów w ciągu roku 1. Najwięcej pożarów jest skutkiem wad urządzeń elektrycznych, pozostałe zaś są wynikiem nieprawidłowego sposobu ich użytkowania. Do najczęstszych przyczyn pożarów zaliczyć można zły stan bądź niewłaściwy rodzaj izolacji, nadmierne nagrzewanie się pracujących urządzeń elektrycznych, błędne połączenia uzwojeń, przewodów sterujących lub zasilających oraz ewentualne zwarcia czy przepięcia występujące w instalacjach elektrycznych. Należy tutaj pamiętać, że każde urządzenie elektryczne może zostać dopuszczone do użytkowania tylko wtedy, gdy po skonstruowaniu go zgodnie z zasadami dobrej praktyki inżynierskiej w zakresie zasad bezpieczeństwa nie zagraża ono życiu i zdrowiu ludzi, zwierząt domowych a także mieniu. Urządzenie takie powinno być prawidłowo zainstalowane i użytkowane zgodnie z przeznaczeniem i zawsze oznakowane znakiem CE. Urządzenia nieoznakowane, w których nie można nawet stwierdzić kraju pochodzenia, mogą posiadać fabryczne uszkodzenia lub wadliwie wykonaną obudowę, co może doprowadzić do uszkodzenia sprzętu lub wystąpienia awarii po krótkim czasie użytkowania. Typowe uszkodzenia urządzeń elektrycznych stosowanych w gospodarstwie domowym: w urządzeniach z silnikiem komutatorowym jednofazowym, takich jak: młynki do mielenia mięsa, blendery, krajalnice, maszynki do mięsa, miksery, młynki go kawy, odkurzacze, ekspresy, wentylatory itp. do najczęściej występujących uszkodzeń zaliczyć można: o uszkodzenie wirnika wynikające z przegrzania uzwojeń o uszkodzenie wirnika spowodowane wystąpieniem zwarcia międzyzwojowego o uszkodzenie komutatora powstałe w wyniku ukruszenia się szczotki o uszkodzenie komutatora powstałe w wyniku zbyt dużego iskrzenia szczotek o mechaniczne uszkodzenie przewodu zasilającego urządzenie elektryczne o termiczne uszkodzenie wtyczki zasilającej powstałe w wyniku zbyt luźnego mocowania w gnieździe zasilającym o inne uszkodzenia mechaniczne takie jak np. uszkodzenie łożysk po długim czasie eksploatacji w urządzeniach elektrycznych z elementami grzejnymi, takich jak: czajniki, frytkownice, grille, kuchenki elektryczne, lokówki, prostownice, opiekacze, żelazka, oraz takich, w których oprócz elementów grzejnych mogą występować silniki komutatorowe np. pralki czy suszarki do najczęściej występujących uszkodzeń zaliczyć można: o wszystkie wymienione uszkodzenia dla urządzeń z silnikiem komutatorowym jednofazowym i dodatkowo: o uszkodzenie spirali grzewczej 1 Serwis internetowy Centralnego Instytutu Ochrony Pracy Państwowego Instytutu Badawczego, stan na dzień

3 o uszkodzenie grzałek elektrycznych o termiczne uszkodzenie obudowy wykonanej z tworzywa sztucznego wynikające w nieodpowiedniego lub zbyt długiego użytkowania urządzenia, np. suszarka do włosów pracująca w nieodpowiednich warunkach lub wykorzystywana do innych celów, na jakie została przeznaczona (np. do suszenia ubrań, czy ogrzewania pomieszczeń) o uszkodzenie termostatów bądź czujników temperatury wynikające najczęściej długiego okresu użytkowania lub zwarć wewnątrz urządzenia o uszkodzenia programatorów np. w pralkach w urządzeniach elektrycznych stosowanych do oświetlania bądź doświetlania wnętrz, takich jak np. różnego rodzaju lampki i oprawy oświetleniowe, najczęściej występującym uszkodzeniem jest termiczne odkształcenie obudowy wynikające z nieprawidłowego doboru mocy żarówek do oprawy, nieprawidłowe dokręcenie do kostki łączeniowej przewodów zasilających lub sterujących, co w przypadku zbyt słabego docisku może być przyczyną iskrzenia, a następnie wypalenia się izolacji przewodu i doprowadzić do termicznego uszkodzenia kostki łączeniowej lub w przypadku zbyt mocnego dokręcenia przewodów może dojść do przerwania żyły przewodu, co może być przyczyną braku zasilania lub (w zależności, jaka żyła została przerwana) doprowadzić do zwarcia przewodu fazowego z obudową Nowoczesne urządzenia elektryczne są zazwyczaj wyposażone w odpowiednie zabezpieczenia przeciwporażeniowe. Należy jednak pamiętać o kilku ważnych zasadach: zakup nowego urządzenia zasilanego prądem elektrycznym powinien być poprzedzony sprawdzeniem, czy instalacja elektryczna jest przystosowana do jego podłączenia (np. zgodność napięcia, dopuszczalne obciążenie); większość sprzętu AGD wymaga zastosowania instalacji uziemiającej; nie należy dotykać uszkodzonych elementów, które mogą być pod napięciem; nie wolno używać podczas kąpieli takich urządzeń elektrycznych, jak: suszarki, golarki, lokówki; należy unikać dotykania mokrymi rękoma urządzeń zasilanych prądem; należy zwracać uwagę na możliwość uszkodzenia przewodu zasilającego, np. okręcenie nim gorącego żelazka może spowodować jego uszkodzenie; uszkodzone przewody zasilające nie powinny być naprawiane należy je wymienić na nowe i dokonać tego powinna osoba posiadająca odpowiednie kwalifikacje; niewskazane jest wyciąganie wtyczki z gniazda sieciowego ciągnąc za przewód; 3

4 niesprawne lub uszkodzone urządzenie należy odłączyć od sieci zasilającej 2. Domowe urządzenia elektryczne, jeśli nie są użytkowane, nie powinny być pozostawiane pod napięciem przez dłuższy czas. Dlatego skazane jest wyłączenie urządzeń z gniazdka np. przed zaplanowanym kilkunastodniowym urlopem. Nagła awaria sieci elektroenergetycznej lub wyładowanie atmosferyczne może być przyczyną uszkodzenia tych urządzeń lub ich zapalenie. Z tego samego powodu należy pamiętać również, by wyłączać sprzęt z sieci podczas burzy. 2 Departament Nadzoru Rynku UOKiK, Raport z kontroli sprzętu elektrycznego przeprowadzonych w roku 2012, Warszawa III 2012, 42 s. 4

5 2. Lokalizacja uszkodzeń wybranych urządzeń elektrycznych gospodarstwa domowego Lokalizacja uszkodzeń i naprawa urządzeń elektrycznych wymaga fachowego przygotowania elektromontera, jak i odpowiednio wyposażonego warsztatu pracy. Wachlarz narzędzi niezbędnych do zlokalizowania usterek i dokonania prac naprawczych jest bardzo duży. Dlatego też stanowisko pracy musi być zaopatrzone w narzędzia i przyrządy pomiarowe, dzięki którym możliwe będzie znalezienie uszkodzenia i jego ewentualne usunięcie. Przed przystąpieniem do naprawy danego urządzenia elektrycznego należy przede wszystkim ustalić okoliczności powstania awarii, zapoznać się z jego dokumentacją techniczną lub schematami połączeń, jeśli jest to możliwe włączyć urządzenie i zaobserwować jego działanie. Jeżeli okaże się, że badane urządzenie nie działa, należy w pierwszej kolejności sprawdzić, czy do odpowiednich zacisków jest doprowadzone napięcie zasilające, ponieważ bardzo częstą przyczyną niedziałania urządzenia jest przerwa w doprowadzeniu napięcia spowodowana uszkodzeniem przewodów przyłączeniowych, brak dobrego styku na zaciskach lub przerwa w zasilaniu spowodowana zadziałaniem zabezpieczeń, takich jak bezpieczniki, wyłączniki instalacyjne czy wyłączniki różnicowoprądowe. Następną czynnością jest zastanowienie się nad kolejnością czynności niezbędnych do usunięcia usterki. Warsztat pracy elektromontera powinien zawierać: narzędzia do montażu mechanicznego, takie jak klucze do śrub, ściągacze do łożysk, szczypce, kombinerki, młotki itp.; narzędzia do montażu elektrycznego, takie jak izolowane wkrętaki, izolowane szczypce, nóż monterski, szczypce do ściągania izolacji, lutownica elektryczna, palnik gazowy; aparaturę kontrolnopomiarową służącą do pomiaru napięcia, prądu, mocy czynnej, pomiaru rezystancji czy kontroli stanu izolacji. Do tego typu urządzeń należy zaliczyć między innymi omomierz (do pomiaru ciągłości przewodów lub rezystancji uzwojeń), multimetr, watomierz (do pomiaru mocy czynnej), miernik do pomiaru stanu izolacji i wskaźniki napięcia. Podczas lokalizacji uszkodzeń urządzeń elektrycznych szczególną uwagę należy zwrócić na stan izolacji urządzenia, przede wszystkim przewodów zasilających, zamontowanych wtyczek bądź zacisków. Do najsłabszych i najbardziej podatnych na uszkodzenia części urządzeń gospodarstwa domowego zalicza się uzwojenia silników elektrycznych i spirale grzejne. Awarie spowodowane uszkodzeniami tych elementów są związane z ciężkimi warunkami pracy, podczas której są one narażone na działanie naprężeń elektrycznych i mechanicznych, częstych wahań temperatury, drgań i niekiedy wilgoci. Uszkodzenie spirali grzejnej występującej w obecnym sprzęcie AGD takim jak np. suszarki do włosów jest bardzo proste do zlokalizowania, ponieważ cała spirala jest widoczna zdjęciu obudowy i ewentualne jej przepalenie widoczne jest gołym okiem. W przypadku silników zainstalowanych w pralkach, wentylatorach, młynkach do kawy itp. największą uwagę należy zwrócić na przerwy w uzwojeniu i zwarcia zwojowe. Ewentualne zwarcia z obudową można w tym przypadku pominąć z uwagi na fakt, że zdecydowana większość urządzeń elektrycznych stosowanych w gospodarstwie domowym z uwagi na obowiązujące normy posiada obudowy wykonane z materiałów nieprzewodzących. 5

6 Przerwa w obwodzie prądowym powstaje zazwyczaj wskutek rozłączenia się przewodów w miejscach lutowania, przy przeciążeniach prądowych wynikających z pracy w niewłaściwych warunkach, nadmiernych drganiach lub wadliwym lutowaniu które może być także wadą fabryczną urządzenia. Przerwy często występują na połączeniach czołowych, jednak może się zdarzyć tak, że przepalenie przewodu nastąpi wewnątrz uzwojenia nie dając żadnych śladów na zewnątrz. Podczas lokalizacji usterki należy przeprowadzić staranne oględziny uzwojenia celem wykrycia usterki możliwej do usunięcia bez przezwajania uzwojeń. Poważniejsze uszkodzenia uzwojeń stojana lub wirnika mogą wiązać się z ich wymianą na nowe, ponieważ niejednokrotnie naprawa tych elementów jest nieopłacalna. Do znalezienia przerwanego obwodu można posłużyć się wskaźnikiem obwodu lub megaomomierzem. Przerwy wewnątrz uzwojeń stojanów i tworników małych i średnich silników z nowoczesnym uzwojeniem powodują konieczność przezwojenia lub wymiany całego silnika. Przerwy występujące w połączeniach w miejscach dostępnych mogą być usunięte przez oczyszczenie i ponowne zlutowanie przewodów. W celu wykrycia uszkodzenia izolacji będącego zazwyczaj przyczyną zwarć wykonuje się badania izolacji uzwojeń elektrycznych. Badania te polegają na pomiarze wielkości charakteryzujących izolację i ocenie jej stanu. W tym celu przeprowadza się pomiar rezystancji izolacji, dokonywany najczęściej za pomocą mierników rezystancji izolacji. Pomiar rezystancji izolacji polega na podaniu na zaciski mierzonego obiektu stałego napięcia pomiarowego U i określeniu płynącego w obwodzie pomiarowym prądu. Na tej podstawie procesor zainstalowany w mierniku wylicza wartość rezystancji izolacji. Napięcie pomiarowe jest wytwarzane przez programowalną przetwornicę o dużej sprawności i stabilności, nawet przy szerokiej dynamice obciążeń o charakterze rezystancyjnopojemnościowym. W trakcie pomiaru rezystancji izolacji jej wartość początkowo znacznie wzrasta, aby ustalić się przy pewnej wartości. Zjawisko to jest powodowane zmianami fizycznymi i strukturalnymi zachodzącymi w materiale izolacyjnym pod wpływem pola elektrycznego oraz przepływającego prądu. Izolowane części metalowe zachowują się jak kondensator początkowo płynie przez nie prąd pojemnościowy o znacznej wartości. Po pewnym czasie prąd ten maleje do zera, a szybkość jego zanikania zależy od pojemności badanego obiektu. Duże obiekty, które mają znaczną pojemność, czyli silniki, ładują się dłuższy czas. Zgromadzony ładunek w mierzonych obiektach stanowi poważne zagrożenie dla ludzi i zwierząt, dlatego po pomiarze musi być bezwzględnie rozładowany 3. Izolację urządzeń elektrycznych gospodarstwa domowego bada się miernikami o napięciu 500 V. Wyniki pomiaru rezystancji izolacji są pozytywne, jeżeli rezystancja izolacji jest nie mniejsza niż 1 MΩ dla urządzeń I klasy ochronności (przy czym dla urządzeń grzejnych do 3,5 kw 0,3 MΩ), 2 MΩ dla urządzeń o II klasie ochronności oraz 0,25 MΩ dla urządzeń III klasy ochronności. Jeżeli podczas pomiaru okaże się, że wyniki pomiarów są poniżej wskazanych wartości, należy uznać, że izolacja badanych uzwojeń jest uszkodzona lub w przypadku znacznie obniżonych wartości pomierzonej rezystancji doszło do zwarcia. 3 Źródło: stan na dzień

7 3. Typowe uszkodzenia elektronarzędzi Ze względu na sposób eksploatacji elektronarzędzia dzieli się na następujące kategorie użytkowania: Kategoria I obejmuje elektronarzędzia eksploatowane dorywczo, kilkakrotnie w ciągu jednej zmiany, zwracane do wypożyczalni lub używane przez stałych pracowników; Kategoria II obejmuje elektronarzędzia eksploatowane często w ciągu jednej zmiany i przekazywane kolejnym zmianom bez zwracania ich do wypożyczalni; Kategoria III obejmuje elektronarzędzia eksploatowane w sposób ciągły na więcej niż jednej zmianie lub zainstalowane na stałe, np. na linii produkcyjnej lub montażowej. Od kategorii użytkowania zależy też zakres i częstotliwość wymaganych badań i pomiarów elektronarzędzi. Do uszkodzeń urządzeń w wielu przypadkach dochodzi w wyniku ich niewłaściwej eksploatacji. Jest to spowodowane tym, że właściciele elektronarzędzi często wykorzystują urządzenia zaprojektowane do sporadycznego użytku, jako urządzenia do ciężkich i częstych prac budowlanych. Przykładem mogą być małe młotowiertarki przeznaczone do podkuwania, a wykorzystywane np. do skuwania glazury bądź terakoty z dużych powierzchni. Innym elektronarzędziem ulegającym częstym awariom jest szlifierka oscylacyjna, która pierwotnie jest przeznaczona tylko do szlifowania powierzchni niekurzących się. Jednakże bardzo często jest ona wykorzystywana do szlifowania ścian po szpachlowaniu, podczas którego powstaje bardzo dużo drobnego pyłu, który wnika do silnika przez wentylator chłodzący. Taki pył gipsowy w połączeniu z zawartą w powietrzu wilgocią twardnieje i może być przyczyną unieruchomienia szlifierki. Do uszkodzeń wynikłych z powodu niewłaściwego użycia elektronarzędzia można również zaliczyć: skrajne uderzenia lub upadki wprowadzenie do urządzenia ciał obcych takich jak gwoździe, śruby czy piasek przedłużona ekspozycja na działanie warunków środowiskowych podłączenie urządzenia do nieodpowiedniego napięcia nieuprawnione modyfikacje elektronarzędzia korzystanie z nieodpowiednich akcesoriów lub akumulatorów nieprzeprowadzanie przeglądów serwisowych zastosowanie nieodpowiedniego środka smarnego smarowanie urządzeń, które nie wymagają takich czynności Podczas użytkowania elektronarzędzi najczęstszemu zużyciu ulegają szczotki silnika. To zużycie powstaje z reguły w wyniku nagromadzenia się zanieczyszczeń, jakie przedostają się z zewnątrz do urządzenia podczas jego normalnej pracy. Bardzo często zdarza się też tak, że użytkownicy wymieniają szczotki samodzielnie, stosując niejednokrotnie nieoryginalne szczotki, a w celu ich odpowiedniego dopasowania doszlifowane ręcznie. Tego typu zachowanie najczęściej prowadzi do zawieszania się szczotek elektronarzędzi, co w konsekwencji może doprowadzić do uszkodzenia silnika. Należy pamiętać, że oryginalne szczotki węglowe są projektowane pod kątem konkretnych zastosowań dla kon 7

8 kretnych elektronarzędzi i gwarantują ich niezawodną pracę. Szczotka złej jakości może powodować silne iskrzenie grążące uszkodzeniem innych podzespołów elektronarzędzia i jego przedwczesną awarią. Użytkowanie elektronarzędzi w sposób niewłaściwy i niezgodny z ich przeznaczeniem powoduje, że w wyniku powstania poważnej awarii sprzęt może się już nie nadawać do naprawy. Do typowych objawów mogących wskazywać na możliwe wystąpienie usterek elektronarzędzi wyposażonych w silniki komutatorowe można zaliczyć: nadmierne iskrzenie szczotek: o spowodowane złym stanem szczotek, o zbyt słabym lub zbyt mocnym dociskiem szczotek o szczotkotrzymacze są ustawione nieprawidłowo lub zbyt słabo umocowane o nieodpowiedni gatunek szczotek o zabrudzony komutator o komutator jest porysowany o brak izolacji pomiędzy wycinkami komutatora o zwarcia międzyzwojowe w cewce lub cewkach twornika o przerwa w połączeniu uzwojenia z wycinkiem o zwarcie w obwodzie zewnętrznym o wystająca izolacja międzywycinkowa szczotki szybko się zużywają: o nieodpowiedni gatunek szczotek o zbyt mocno dociśnięte szczotki o wystająca izolacja międzywycinkowa o bicie komutatora lub jego nierównomierna powierzchnia prędkość obrotowa silnika jest inna niż jej wartość znamionowa: o możliwe wystąpienie zwarcia w cewkach biegunów głównych o przerwa w uzwojeniu twornika silnik elektronarzędzia zbyt mocno się nagrzewa: o zbyt duże obciążenie o urządzenie przeznaczone do pracy krótkotrwałej lub dorywczej pracuje zbyt długo o szczotki silnika są w złym stanie o szczotki są nieprawidłowo umieszczone o szczotkotrzymacze są ustawione nieprawidłowo lub zbyt słabo umocowane o pogorszyły się warunki chłodzenia o zwarcia międzyzwojowe lub zwarcia w cewkach uzwojenia twornika o zwarcia międzywycinkowe Oprócz wyżej wymienionych uszkodzeń elektronarzędzi podczas eksploatacji mogą zdarzyć się również uszkodzenia mechaniczne. Można do nich zaliczyć np. nadmierny hałas podczas pracy urządzenia, którego przyczyną może być ocieranie się wentylatora o osłonę wentylacyjną lub hałas spowodowany zbyt dużym tarciem w łożyskach. Nadmierne bicie lub zbyt duże wibracje podczas pracy mogą być spowodowane skrzywieniem się wału. Inną dość częstą przyczyną awarii elektronarzędzia jest mechaniczne uszkodzenie przewodu zasilającego. Należy tutaj pamiętać, że uszkodzone przewody 8

9 zasilające nie powinny być naprawiane powinno się je wymienić na nowe i dokonać tego powinna osoba posiadająca odpowiednie kwalifikacje. Przy wymianie przewodu zasilającego na nowy należy również zwrócić uwagę na rodzaj wtyczki, jaką powinno się zainstalować na nowym przewodzie. Jeżeli elektronarzędzie jest przeznaczone do prac w warunkach ciężkich np. na placach budowy, wówczas najlepszym rozwiązaniem będą wtyczki gumowane o stopniu ochrony IP44. Awarii ulegać mogą również wyłączniki elektronarzędzi, które oprócz standardowej roli włącz/wyłącz mogą mieć wbudowane pokrętło do regulacji prędkości obrotowej. Główną przyczyną ich uszkodzeń jest zapylenie wpływające na jakość styków. 9

10 4. Lokalizacja uszkodzeń w powstałych w trakcie eksploatacji elektronarzędzi Elektronarzędzia ręczne poddawane są badaniom bieżącym i okresowym. Badania bieżące wykonuje się każdorazowo przed wydaniem elektronarzędzia do eksploatacji. Badanie takie przeprowadza się zazwyczaj na początku dnia, przed przejęciem narzędzia od innego pracownika, przed wydaniem z wypożyczalni oraz w przypadku elektronarzędzi zaliczanych do II i III kategorii użytkowania, przed rozpoczęciem pracy na danej zmianie. Badania bieżące powinny być przeprowadzane jak najczęściej i zawsze przed przystąpieniem do użytkowania elektronarzędzia. Zakres badań bieżących obejmuje oględziny zewnętrzne i sprawdzenie urządzenia na biegu jałowym. Jest to badanie proste i krótkie. Badania okresowe powinny być wykonywane nie rzadziej jak: co 6 miesięcy dla elektronarzędzi I kategorii użytkowania co 4 miesiące dla elektronarzędzi II klasy użytkowania co 2 miesiące dla elektronarzędzi III klasy użytkowania lub po każdym zdarzeniu lub wystąpieniu sytuacji mogących wpłynąć na bezpieczne użytkowanie elektronarzędzia np. zawilgocenie lub upadek badania takie należy również przeprowadzać dla magazynowanych elektronarzędzi np. w wypożyczalni. Do czynności wchodzących w skład badań okresowych zaliczamy: oględziny zewnętrzne oględziny wewnętrzne wymagające częściowego demontażu sprawdzenie biegu jałowego pomiar rezystancji izolacji pomiar obwodu ochronnego (przewodu PE) Przed przystąpieniem do prac związanych z lokalizacją i naprawą usterek elektronarzędzi na leży pamiętać o tym, że wszystkie prace powinno wykonywać się po wcześniejszym odłączeniu urządzenia spod napięcia. Bez wyłączania napięcia mogą być wykonywane: pomiary i przeprowadzanie prób zgodnie z instrukcją eksploatacji, wymiana bezpieczników (wkładek bezpiecznikowych) w obwodach o napięciu znamionowym do 1 kv, inne prace przewidziane w instrukcji eksploatacji po zastosowaniu odpowiednich środków ostrożności. Podczas użytkowania elektronarzędzi najczęściej zużyciu ulegają szczotki silnika. Lokalizację uszkodzeń narzędzi wynikłych w trakcie ich eksploatacji można usystematyzować w następujący sposób: iskrzenie szczotek należy sprawdzić przede wszystkim: o stan zainstalowanych szczotek, w momencie stwierdzenia zużycia się bądź uszkodzenia szczotki, należy dokonać ich wymiany o wymiary szczotek, może zdarzyć się, że zainstalowane szczotki nie będą oryginalne i mogą mieć zbyt duże luzy w szczotkotrzymaczach o jeżeli szczotki są ustawione pod kątem, wówczas należy sprawdzić kierunek wirowania wirnika o gatunek szczotek nieodpowiednio dobrane szczotki mogą być właśnie przyczyną iskrzenia i w skrajnych przypadkach doprowadzić do uszkodzenia komutatora, jeśli nie ma możliwości wymiany 10

11 szczotek na oryginalne wówczas należy wymienić je na inne zalecane przez producenta o stan gładkości komutatora ocenia się wzrokowo i w przypadku stwierdzenia nieprawidłowości należy komutator przeszlifować lub wymienić cały wirnik na nowy o stan izolacji międzywycinkowej i ją ewentualnie oczyścić Jeżeli stwierdzi się zaczernienie komutatora występujące na niektórych wycinkach, wówczas należy obtoczyć komutator, sprawdzić łączenia i przerwy, luzy na łożyskach, szczelinę powietrzną. Przyczyną zaczernienia może być również spowodowane nieprawidłowym obsadzeniem lub złym stanem szczotek. Szczotki szybko się zużywają, a dodatkowo możemy zaobserwować drżenie szczotek zaś na ich brzegach wyraźnie widać uszczerbienia zainstalowano zbyt miękkie szczotki silnik elektronarzędzia grzeje się zbyt mocno w tym przypadku należy ustalić, w jakich warunkach pracuje urządzenie i przede wszystkim, czy jest przystosowane do pracy w takich warunkach. Grzanie się urządzenia może być również przyczyną nadmiernego iskrzenia szczotek, wówczas należy sprawdzić: o stan gładkości komutatora o stan połączeń cewek z wycinkami komutatora o stan izolacji międzywycinkowej i ewentualnie ją przeczyścić Oprócz zidentyfikowanych uszkodzeń elektrycznych, elektronarzędzia mogą ulegać awariom mechanicznym. Do najczęściej występujących objawów można zaliczyć: nadmierne drgania i hałas podczas pracy możliwe uszkodzenie łożysk, które należy wymienić na nowe lub możliwe skręcenie wałka silnika. To ostatnie może być przyczyną niewłaściwego użytkowania elektronarzędzia. Inną przyczyną wibracji i hałasu mogą być poluzowane śruby obudowy. Zlokalizowanie tego typu usterki nie jest problematyczne, ponieważ przed każdą naprawą urządzenia przeprowadza się oględziny, na podstawie których można to stwierdzić. Hałas i nadmierne drgania mogą być również powodowane ocieraniem się wentylatora o obudowę. Należy wówczas rozkręcić korpus narzędzia i sprawdzić stan łopatek wentylatora lokalizując źródło tarcia. Do zakresu badań i metod pomiarowych elektronarzędzi mogących stwierdzić i zlokalizować ewentualne usterki zaliczamy: oględziny zewnętrzne do podstawowych czynności zalicza się sprawdzenie: o stanu obudowy o stanu przewodu zasilającego i wtyczki o działania wyłącznika, blokad, regulatora obrotów, o stanu osłon z tworzywa, uszczelnień gumowych o śrub obudowy, czy są kompletne i nie poluzowane o drożność otworów wentylacyjnych oględziny wewnętrzne wymagające częściowego rozebrania elektronarzędzia i fachowej oceny stanu technicznego do których zalicza się: o sprawdzenie mechanicznych mocowań przewodu zasilającego, trwałości styków łączeniowych wewnątrz elektronarzędzia i wtyczki 11

12 o sprawdzenie stanu przewodu ochronnego PE i wszystkich jego połączeń o sprawdzenie zamocowań i styków łączeniowych wszystkich elementów urządzenia takich jak wyłącznik, kondensator, regulator itp. o Sprawdzenie komutatora i szczotek a w szczególności, czy nie widać przegrzanych uzwojeń o Sprawdzenie iskrzenia szczotek w czasie pracy o Sprawdzenie łożysk oraz stanu przekładni obrotów o Odkurzenie i dokładne przeczyszczenie otworów wentylacyjnych o Przesmarowanie odpowiednich elementów mechanicznych o Dokładne sprawdzenie i skręcenie wszystkich elementów wewnętrznych oraz obudowy Sprawdzenie biegu jałowego polegające na uruchomieniu elektronarzędzia na czas od kilku do kilkunastu sekund. W czasie próby zwraca się uwagę na głośność pracy łożysk i przekładni mechanicznych, sprawdzić zmianę obrotów, iskrzenie szczotek komutatora itp. Pomiar rezystancji izolacji to najważniejszy element w ochronie przeciwporażeniowej. W elektronarzędziach rezystancję izolacji mierzy się wraz z przewodem zasilającym. W przypadku elektronarzędzia, w którym przewód zasilający można odłączyć np. podczas transportu lub magazynowania, podczas badań rezystancji izolacji należy go podłączyć. Pomiar rezystancji izolacji uzwojeń dokonuje się miernikiem o napięciu probierczym 500 V przy prądzie pomiarowym 1 ma. Wynik pomiaru może być odczytany z miernika w czasie nie krótszym jak 60 sek. od chwili rozpoczęcia pomiaru. Obudowy elektronarzędzi lub ich części, wykonane z materiałów izolacyjnych należy obłożyć folią aluminiową na całej powierzchni elektronarzędzia, dociskając ją we wszystkich zagłębieniach obudowy. W celu zapewnienia lepszego przewodzenia pomiędzy folią a obudową umieszcza się wilgotny, odsączony z wody kawałek cienkiego materiału. Wyniki pomiarów powinny spełniać następujące wymagania: o Przy pomiarze dokonywanym między częściami pod napięciem a dostępnymi dla dotyku częściami metalowymi 2 MΩ dla I i II kategorii użytkowania o Przy pomiarze dokonywanym między częściami pod napięciem a częściami metalowymi oddzielonymi od części będących pod napięciem tylko izolacją podstawową 2 MΩ dla II kategorii użytkowania o Przy pomiarze dokonywanym między częściami pod napięciem a dostępnymi dla dotyku częściami metalowymi 7 MΩ dla II kategorii użytkowania o Przy pomiarze dokonywanym między częściami metalowymi oddzielonymi od części pod napięciem tylko izolacją podstawową a dostępnymi dla dotyku częściami metalowymi 5 MΩ dla II kategorii użytkowania Pomiar obwodu ochronnego dotyczy elektronarzędzi I klasy ochronności. Należy sprawdzić, czy przewód ochronny jest zabezpieczony przed wyrwaniem z badanego narzędzia i czy posiada odpowiedni zapas, po 12

13 winien on być na tyle dłuższy od przewodów roboczych, aby w momencie wyrwania najpierw odpięły się przewody robocze, a przewód ochronny na końcu. Pomiar należy wykonać napięciem nieprzekraczającym 12 V, prądem o wartości 1,5 prądu znamionowego, jednak nie mniejszym jak 25 A. Wynik pomiaru można uznać jako pozytywny, jeżeli rezystancja przewodu ochronnego nie przekracza 0,1 Ω. W przeciwnym wypadku należy przewód zasilający wymienić na nowy o większym przekroju 4. 4 J. Strojny, Elektronarzędzia, bezpieczne użytkowanie i zasady badania, Akademia GórniczoHutnicza, 13

14 5. Typowe uszkodzenia urządzeń elektrycznych wykorzystywanych w przemyśle Najczęstszą przyczyną uszkodzeń urządzeń elektrycznych wykorzystywanych w przemyśle są uszkodzenia silników. Jest to spowodowane ciężkimi warunkami pracy, podczas której uzwojenia narażone są na działanie naprężeń elektrycznych i mechanicznych. Oprócz tego uzwojenia podlegają wpływom termicznym. Powyższe czynniki działają niszcząco na izolację i są główną przyczyną tzw. efektu starzenia się. Cechą charakterystyczną zjawiska starzenia się izolacji jest zmniejszenie rezystancji i wytrzymałości mechanicznej. Izolacja pęka, staje się szorstka, krucha i niejednolita. Przez powstałe w izolacji pory przenika wilgoć, która jest przyczyną zmniejszenia się wytrzymałości elektrycznej izolacji. Często prowadzi to do powstania uszkodzeń w postaci przebić i zwarć. W takim przypadku silnik maszyny elektrycznej powinien zostać całkowicie przezwojony, zaś izolacja wymieniona na nową. Częstą przyczyną uszkodzeń uzwojeń jest zawilgocenie izolacji, która pomimo zabezpieczeń w postaci lakieru pozostaje higroskopijna i wchłania wilgoć z powietrza. Powoduje to zmniejszenie się rezystancji izolacji poniżej wartości dopuszczalnej, co z kolei może być przyczyną jej uszkodzenia pod wpływem naprężeń elektrycznych. Najbardziej typowe uszkodzenia silników urządzeń elektrycznych w przemyśle można podzielić w następujący sposób: przebicie do masy jest to metaliczne połączenie przewodu z rdzeniem stalowym lub kadłubem silnika, spowodowane uszkodzeniem izolacji przewodu oraz izolacji między uzwojeniem a rdzeniem. Przebicie występuje najczęściej w żłobkach lub na wyjściu przewodów ze żłobków; zwarcie zwojowe polega na metalicznym połączeniu przewodów wewnątrz zezwoju wskutek uszkodzenia izolacji przewodów. Połączone zwoje tworzą zamknięty obwód wewnątrz zezwoju. Nie biorą one czynnego udziału w pracy uzwojenia. Może w nich powstawać znaczny prąd, który spowoduje duży wzrost temperatury niszczący izolację zwartych zwojów; zwarcie między zezwojami jest podobne do zwarcia między zwojami z tą tylko różnicą, że przy tym zwarciu zwierają się przewody należące do różnych zezwojów tej samej fazy lub różnych faz. Zwarcie między zezwojami często występuję na połączeniach czołowych uzwojeń. przerwa w obwodzie powstaje najczęściej w skutek rozłączenia się przewodów w miejscach lutowania przy dużych przeciążeniach prądowych, nadmiernych drganiach lub wadliwym wykonaniu złącz. Poza tym przerwy mogą występować na połączeniach czołowych i przy zaciskach wskutek uszkodzeń mechanicznych podczas montażu lub w skutek korozji w miejscach styków; niewłaściwe połączenie uzwojenia zdarzają się najczęściej przy łączeniu grup uzwojenia przez pomylenie ich końców i np. odwrócenie części uzwojenia w przeciwnym kierunku. Polegają również na odwróceniu poszczególnych zezwojów lub całych faz przy łączeniu uzwojeń z tabliczką zaciskową. 14

15 Częstą przyczyną zakłóceń urządzeń elektrycznych stosowanych w przemyśle są: uszkodzenia linii zasilającej objawiające się np. brakiem napięcia jednej fazy, zwarciem jedno lub wielofazowym uszkodzenia wyłączników bądź przycisków sterowniczych przepalenie się cewki stycznika przepalenie się bezpieczników w obwodach sterujących lub zasilających upalenia się przewodów spowodowane luźnymi stykami połączeń upalenie się przewodu neutralnego w wyniku pracy urządzenia w warunkach obciążenia powyżej wartości znamionowych lub zwarć Gama stosowanych w urządzeniach przemysłowych silników jest ogromna, można tu wymienić silniki indukcyjne trójfazowe, silniki komutatorowe jednofazowe i silniki prądu stałego. Typowe uszkodzenia w maszynach elektrycznych prądu zmiennego mogą doprowadzić do następujących awarii: utrudniony rozruch silnika: o silnik nie rusza po załączeniu do sieci o przepalają się bezpieczniki lub działa samoczynne zabezpieczenie po załączeniu silnika do sieci o gwałtowne ruszanie silnika pierścieniowego po częściowym zwarciu rozrusznika o ruszanie silnika pierścieniowego przy otwartym rozruszniku o pełzanie silnika klatkowego podczas rozruchu (prędkość obrotowa nie przekracza połowy prędkości znamionowej) zakłócenia biegu jałowego silnika o nieodpowiedni kierunek wirowania o przeciążenie prądowe silnika przy biegu jałowym zakłócenia w pracy silnika obciążonego o zbyt mała prędkość obrotowa silnika obciążonego o nadmierne iskrzenie szczotek na pierścieniach o nadmierny hałas silnika podczas pracy nadmierne nagrzewanie się silnika o z silnika wydobywa się dym o nadmierne nagrzewanie się wirnika o nadmierne nagrzewanie się pierścieni, szczotek lub styków mechanizmu zwierającego (w silnikach pierścieniowych) Typowe uszkodzenia w maszynach elektrycznych prądu stałego mogą doprowadzić do następujących awarii: utrudniony rozruch silnika: o silnik nie rusza po załączeniu do sieci, o po załączeniu silnika do sieci przepala się bezpiecznik lub działa samoczynne zabezpieczenie nadmiarowe, o silnik początkowo nie rusza, a po częściowym zwarciu rozrusznika rusza zbyt gwałtownie. niewłaściwa prędkość obrotowa: o zbyt mała prędkość obrotowa silnika przy biegu jałowym; o zbyt mała prędkość obrotowa silnika przy obciążeniu; o zbyt duża prędkość obrotowa silnika; 15

16 o nierówny bieg silnika, drgania i wibracje; o nagłe rozbieganie się silnika bocznikowego podczas normalnej pracy i spowodowane nim przepalenie się bezpieczników lub zadziałanie wyłącznika samoczynnego; o odwrotny kierunek wirowania silnika. nadmierne nagrzewanie się silnika: o nadmierne nagrzewanie się twornika podczas pracy; o nadmierne nagrzewanie się bocznikowego uzwojenia wzbudzenia; o nadmierne nagrzewanie się szeregowego uzwojenia wzbudzenia i uzwojenia biegunów zwrotnych; o nadmierne nagrzewanie się komutatora. nadmierne iskrzenie szczotek: o przyczyny iskrzenia wynikające z wad szczotek i opraw szczotkowych; o przyczyny wynikające z wad komutatora; o przyczyny wynikające z wad uzwojeń; o przyczyny wynikające z nieodpowiednich warunków pracy; o powstawanie ognia na obwodzie komutatora; o szybkie zużywanie się lub porysowanie komutatora; o nierównomierne lub zbyt szybkie zużywanie się szczotek Do wymienionych uszkodzeń silników elektrycznych można zaliczyć również uszkodzenia mechaniczne, takie jak: nadmierne nagrzewanie się łożysk spowodowane brakiem smaru w łożysku, zastosowaniem niewłaściwego rodzaju smaru lub jego zanieczyszczeniem, uszkodzonym łożyskiem lub zbyt silnym naciągiem pasa napędzającego; wyciekanie smaru z łożysk spowodowane zbyt obfitym smarowaniem, wadliwym działaniem uszczelnień lub różnicą ciśnień po obu stronach łożyska wskutek wentylacyjnego działania wirnika i pracy wentylatorów; drgania i wibracje spowodowane wadliwym sprzęgnięciem maszyny napędzanej z silnikiem napędzającym, nieprawidłowym wyważeniem wirnika, skrzywieniem wału, nadmiernym luzem w łożyskach ślizgowych lub asymetrią magnetyczną wywołaną nierównościami szczeliny powietrznej lub zwarciem w uzwojeniu. 16

17 6. Zasady konserwacji urządzeń elektrycznych Konserwacja to wszystkie czynności związane z utrzymywaniem urządzeń elektrycznych, przynależnych do niego maszyn oraz instalacji w stanie zdatnym do eksploatacji. Zaniedbania w tej kwestii i niskie standardy są bardzo często przyczynami chorób zawodowych i wypadków przy pracy. Sam proces konserwacji i napraw powinien rozpoczynać się od ich właściwego zaplanowania i wykonania. Wyróżnić można dwa aspekty konserwacji: konserwacja prewencyjna wszelkie kontrole i ewentualne naprawy są przeprowadzane bez oczywistej potrzeby, a tego typu działania są zazwyczaj zaplanowane zgodnie z instrukcjami producenta bądź też polityką zarządzania; konserwacja naprawcza przeprowadzanie nieprzewidzianych napraw urządzeń lub sprzętu w miejscu pracy po zaistniałym uszkodzeniu lub awarii. Do zadań związanych z konserwacją urządzeń elektrycznych należy zaliczyć: kontrolę, testowanie, naprawę, wymianę, pomiary, regulację, wykrycie usterki, usunięcie usterki, serwis Należy pamiętać, że za prace konserwacyjne nie są zadaniem tylko elektromonterów czy mechaników specjalnie do tego celu wytypowanych, ale także wszystkich pracowników obsługujących dane urządzenie. Niektóre prace konserwatorskie mogą nieść ze sobą pewne niebezpieczeństwo. Każdy pracownik wykonujący zadania związane z konserwacją może być narażony na wyższy poziom ryzyka, w porównaniu do pracownika wykonującego inne prace. Do zagrożeń związanych z konserwacją zaliczamy: zagrożenia fizyczne hałas, wibracje, ekstremalne temperatury, promieniowanie duże obciążenie pracą fizyczną, urazy fizyczne zagrożenia chemiczne narażenie podczas prac na działanie niebezpiecznych substancji, szczególnie podczas pracy w zamkniętej przestrzeni zagrożenia biologiczne narażenie na kontakt z bakteriami i wirusami, szczególnie podczas prac wykonywanych w szpitalach zagrożenia psychospołeczne niekorzystne efekty złej organizacji pracy lub długich bądź niesprzyjających życiu prywatnemu godzin pracy 5. Właściwa obsługa i regularna konserwacja jest nie tylko dobrą praktyką, dzięki której zapewnia się poprzez niezawodną pracę urządzeń odpowiednią ochronę pracownikom, wynika też bezpośrednio z przepisów prawa i stanowi że: maszyny powinny spełniać wymagania bezpieczeństwa i higieny pracy, określone w odrębnych przepisach, przez cały okres ich użytkowania 5 stan na dzień

18 montaż, demontaż i eksploatacja maszyn, w tym ich obsługa, powinny odbywać się przy zachowaniu wymagań bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ergonomii miejsce i sposób zainstalowania oraz użytkowania maszyn powinny uwzględniać minimalizację ryzyka zawodowego Do zakresu prac konserwacyjnych zalicza się badania urządzeń elektrycznych. Wiele przedsiębiorstw posiada wdrożony system jakości, w którym zawarta jest procedura związana z ewidencją i badaniem bezpieczeństwa elektrycznego urządzeń. Częste wykonywanie badań zwiększa bezpieczeństwo ich użytkowania. Rozróżnia się dwa rodzaje badań: badania bieżące należy wykonywać każdorazowo przed wydaniem elektronarzędzia do eksploatacji oraz w przypadku elektronarzędzi zaliczanych do II i III kategorii użytkowania, prze rozpoczęciem pracy na danej zmianie. Zakres badania bieżącego obejmuje oględziny zewnętrzne oraz sprawdzenie biegu jałowego. Badania okresowe należy wykonywać nie rzadziej niż: o Co 6 miesięcy dla elektronarzędzi I kategorii użytkowania o Co 4 miesiące dla elektronarzędzi II kategorii użytkowania o Co 2 miesiące dla elektronarzędzi III kategorii użytkowania o Po każdym zdarzeniu mogącym mieć wpływ na użytkowanie. Czasookresy badań ustalone przez IEE (Institution of Electrical Engineers) wyglądają następująco: Tabela 1.Klasyfikacja urządzeń elektrycznych oraz terminy badań opracowana przez IEE Źródło:The Institution of Engineering and Technology, Sprawdzenie przez użytkownika *Nota 2 Co tydzień Co tydzień Przed użyciem Przed użyciem Przed użyciem *Nota 6+ *Nota 6+ *Nota 6+ *Nota 6+ *Nota 6+ Co tydzień+ Co tydzień+ Co tydzień+ Co tydzień+ Przed użyciem Co tydzień Co tydzień Przed użyciem Co tydzień Przemysł, obiekty komercyjne, kuchnie Sprzęt użytkowany publicznie Szkoły Hotele Biura i sklepy Typ urzą dzeń S IT M P H S IT M P H S IT M P H S IT M P H S IT M Miejsce użytkowania Klasa I Oględziny *Nota 3 co miesiąc co miesiąc co miesiąc co miesiąc co miesiąc co tydzień co tydzień co tydzień co 4 mce co 4 mce co 4 mce Sprawdzenie i pomiary *Nota 5 Co 4 lata Co 4 lata Co 4 lata Co 4 lata Klasa II Oględziny *Nota 3 Co kwartał Co kwartał Co kwartał Co kwartał Co kwartał co miesiąc co miesiąc co miesiąc co 4 mce co 4 mce co 4 mce sprawdzenie i pomiary *Nota 5 Co 4 lata Co 4 lata Co 4 lata Co 4 lata Co 4 lata 18

19 * P H Co tydzień Przed użyciem 1. S sprzęt stacjonarny IT sprzęt informacyjny M urządzenia podłączone na stałe do 18 kg, np. spawarka P przenośny sprzęt do 18 kg, np. toster, czajnik H narzędzia ręczne, np. wiertarka, suszarka 2. Wyniki oględzin nie są notowane, chyba że wystąpiło uszkodzenie 3. Oględziny powinny wchodzić w skład badań, a wyniki oględzin i pomiarów powinny być zanotowane 4. Jeżeli klasa urządzenia jest nieznana, urządzenie należy testować jak urządzenie w klasie I 5. Wyniki sprawdzenia i pomiarów powinny być zapisane 6. Dla niektórych urządzeń niezbędne są codzienne sprawdzenia + kontrolujący/nauczyciel/członek Bibliografia: 1. Maszyny elektryczne, E. Goźlińska, WSIP, 2013r. 2. Aparaty i urządzenia elektryczne, W. Kotlarski, J. Grad, WSIP, 2012r. 3. Uszkodzenia i naprawa silników elektrycznych, J. Zembrzuski, WNT, 1992r. 4. Poradnik inżyniera elektryka, Praca zbiorowa, WNT, 1995r. 5. Maszyny elektryczne w pytaniach i odpowiedziach, W. Latek, WNT, 1994r. 6. Zagrożenia i ochrona od porażeń w instalacjach elektrycznych, H. Markiewicz, WNT, 2000r. Netografia: Katalogi części zamiennych maszyn i urządzeń elektrycznych (zasoby internetowe):