Порядок визначення несправностей електроустаткування

Загальний алгоритм пошуку та усунення несправностей

Наступний алгоритм універсальний і з незначною адаптацією може бути застосований до будь-якої електричної системи. У разі виникнення будь-яких сумнівів зверніться до рекомендацій виробника.

Електричні ланцюги автомобілів і тракторів поділяють на дві частини (сторони): та сторона ланцюга, по якій проводиться подача електричної енергії до споживача, названа «ізольованою стороною» (insulated side), оскільки всі провідники повинні бути ізольовані від контакту з другою стороною ланцюга, яка отримала назву «сторона заземлення» (ground side). По стороні заземлення електричний струм повертається до джерела електричної енергії.

Випробування ланцюга на відсутність провідності (обрив)

Обрив ланцюга (англ. open circuit) – це ланцюг, в якому існує перешкода безперервному руху струму. Обрив ланцюга може знаходитися на ізольованій стороні ланцюга або на стороні заземлення.

Випробування ланцюга на відсутність провідності може проводитись за допомогою вольтметра, цифрового осцилоскопа, тестової лампи, тестової лампи з автономним джерелом живлення, омметра або дротової перемички. Вибір тестового обладнання буде залежати від виду ланцюга, що перевіряється, та доступності приладів.

Фахівець має визначити умови нормального функціонування системи, перш ніж він приступить до пошуку несправності у її роботі. Нижче зображені показання приладів, які мають бути при нормальному функціонуванні паралельного ланцюга.

Найпростіший метод випробування ланцюга - почати перевірку в найбільш доступному місці, і рухатись від цієї точки. Якщо основний споживач електричної енергії доступний, почніть з вимірювання напруги на вході у споживач.

Для пошуку відкритої (розімкнутої) ділянки ланцюга використовуйте наступну процедуру:

1. Перевірте напругу в точці A. Якщо напруга 10,5 Вольт і вище, перевірте сторону заземлення (точка B). Якщо в точці A напруга нижче 10,5 В, є додатковий опір на ізольованій стороні або на стороні заземлення акумуляторної батареї. Якщо напруга в точці A нижче 10,5 В, продовжуємо випробування ланцюга.

2. Продовжуємо перевірки у напрямку акумуляторної батареї. Перевіряємо всі з'єднання, вимірюючи в них напругу. Якщо напруга в з'єднанні, що знаходиться ближче до акумуляторної батареї, присутня, припускаємо, що розрив ланцюга розташований між споживачем (точка A) та сполукою що перевіряється. Використайте дротяну перемичку, обходячи ділянку ланцюга, що перевіряється, для того, щоб підтвердити припущення.

3. Якщо напруга в точці B дорівнює напрузі джерела струму, існує розрив ланцюга на заземленій стороні. Використовуйте дротяну перемичку для з'єднання споживача з надійним заземленням. Потім виконайте додаткову перевірку компонента.

Відкритим (розімкненим) ланцюгом вважається той ланцюг, який втратив провідність не внаслідок перегорання запобіжника.

У складніших ланцюгах можуть виникнути різні результати вимірювань, виконаних у паралельних ланцюгах. У справно працюючому ланцюзі напруга, виміряна в контрольних точках ланцюга, має дорівнювати значенню, яке наведено рисунку нижче.

Якщо розрив ланцюга стався на боці заземлення, частина споживачів працюють як увімкнені в послідовний ланцюг.

Цей тип дефекту в ланцюзі є формою реакції у відповідь, яка виражається в тому, що починають світитися ті лампи, вмикання яких не передбачено перемикачем, що активується. Якщо струм не знаходить шляху до передбачуваного заземлення, він почне пошук альтернативного шляху до заземлення. Це може призвести до увімкнення компонентів, які будуть знаходитись на знайденому струмом шляху. Нормальний рівень напруги надходитиме лише на лампу 3, однак лампи 1, 2 та 4, що опинилися в послідовному ланцюзі, світяться тьмяніше ніж зазвичай. Вольтметр буде показувати 12 Вольт у тих точках ланцюга, які показані на рисунку 5. Однак вольтметр не буде показувати 0 Вольт, якщо його приєднати до сторони заземлення лампи 1.

Випробування ланцюга на коротке замикання

Коротке замикання зменшує електричний опір ланцюга. Коротке замикання виникає в результаті замикання з провідниками інших ланцюгів, або в результаті замикання провідників ізольованої сторони з елементами сторони заземлення. Якщо існує коротке замикання між проводами сусідніх ланцюгів, перемикач одного з ланцюгів керує споживачами іншого ланцюга. Це відбувається через те, що при замиканні між проводами сусідніх ланцюгів виникає паралельний ланцюг, за допомогою якого виконується управління споживачами обох ланцюгів. У разі виникнення такої несправності з ланцюгами можуть відбуватися непередбачувані речі. Коли ізольована сторона ланцюга замикається із заземленням, утворюється нова гілка, що дозволяє струму текти паралельно штатному з'єднанню із заземленням. Якщо коротке замикання із заземленням є паралельною гілкою, що має низкий опір, наявність низькоомної гілки в ланцюзі дозволяє електричному струму безперервно збільшуватись до надмірно високої величини.

Багато сучасних ланцюгів оснащені приладами керування споживачем електричної енергії, встановленим на боці заземлення. Коротке замикання на землю, що сталося на стороні заземлення, змусить працювати споживач безперервно.

Перегорання запобіжника не завжди викликане коротким замиканням, оскільки його пошкодження пов'язане виключно з підвищеним значенням сили струму в ланцюзі.

Пошук несправностей, спричинених коротким замиканням струмопровідних жил двох провідників (copper-to-copper short – замикання мідь до міді) є найбільш складним завданням, яке належить вирішувати спеціалісту. Якщо коротке замикання відбулося всередині компонента, компонент працюватиме не в оптимальному режимі, чи не працюватиме зовсім. Для перевірки опору компонента можна використовувати омметр. Якщо в компоненті відбулося коротке замикання, величина опору буде нижче зазначеного в специфікації (технічних умовах) значення. Якщо у Вас немає доступу до специфікації (технічних умов), можна вдатися до заміни підозрілого компонента на компонент, у надійності якого Ви впевнені. Однак виконувати будь-які заміни слід тільки після проведення випробувань, та твердої впевненості, що на ізольованій стороні, як і на стороні заземлення, відсутні несправності.

Якщо коротке замикання відбулося між двома ланцюгами, компоненти можуть працювати зовсім не тоді, коли це потрібно оператору.

Виконайте візуальну перевірку проводів ланцюгів на предмет обвуглювання або оплавлення ізоляції, які вказують на місце контакту між струмопровідними жилами проводів. Перевірте також штекерні з'єднання, які є спільними для двох уражених несправністю ланцюгів. Корозія може сформувати провідність між двома наконечниками сусідніх дротів у штекерному з'єднанні, внаслідок чого може статися коротке замикання між двома сусідніми проводами.

Якщо візуальна перевірка не виявила пошкодження ізоляції та короткого замикання між оголеними жилами двох проводів, видаліть запобіжник одного з уражених несправністю ланцюгів. Якщо уражені несправністю ланцюги мають загальний запобіжник, видаліть його. Підключіть зумер або лампу до гнізд видаленого запобіжника.

Активуйте той ланцюг, якому Ви встановили зумер. На рисунку вище зумер, встановлений замість запобіжника B починає подавати звуковий сигнал, коли Ви увімкнете перемикач 2. Вимкніть споживач, який повинен активуватись цим перемикачем (лампа 1). Від'єднайте штекер того дроту, який з'єднує споживач із перемикачем. Якщо зумер припиняє звучати після від'єднання штекерного роз'єму, коротке замикання в цій частині ланцюга.

Випробовування ланцюга на коротке замикання на масу (заземлення)

Якщо запобіжник після його повторної установки згоряє, це означає, що на ізольованій стороні ланцюга існує коротке замикання із заземленням. Коротке замикання ізольованої сторони із заземленням означає, що в ланцюзі є альтернативний шлях, який дозволяє струму досягти сторони заземлення до того, як він надійде на споживач електричної енергії (компонент навантаження). Якщо ланцюг не захищений запобіжником, коротке замикання на заземлення призведе до розплавлення ізоляції та струмопровідного матеріалу дроту. Тим не менш, не кожне коротке замикання на заземлення викликає згоряння запобіжника. Якщо коротке замикання на заземлення відбулося на боці заземлення, і перед альтернативним шляхом струму, що утворився, знаходиться навантаження, запобіжник не згорятиме, однак вимикання споживача стане неможливим.

Якщо провід заземлюючої сторони отримає «додаткове» альтернативне заземлення після перемикача, розташованого на боці заземлення, це не вплине на роботу ланцюга. Щоб переконатися, що замикання на заземлення знаходиться на ізольованій стороні перед навантаженням, слід видалити запобіжник, та встановити в гнізда запобіжника щупи тестової лампи. Якщо тестова лампа світиться, ізольована частина ланцюга має коротке замикання із заземлінням.

Складність пошуку короткого замикання ізольованого боку ланцюга із заземленням полягає в тому, що ланцюг стає знеструмленим, оскільки запобіжник ланцюга згоряє відразу ж після його встановлення. Застосування тестової лампи або вольтметра стає неможливим. Тим не менш, встановивши щупи вольтметра або щупи тестової лампи в гнізда запобіжника, можна виявити ту частину ланцюга, яка має коротке замикання із заземленням.

Якщо коротке замикання знаходиться в точці A (між замком запалювання та запобіжником), плавка вставка згорятиме, як тільки Ви увімкнете замок запалювання. В цьому випадку треба демонтувати блок запобіжників, та усунути несправність у ньому.

При вимкненому запаленні встановіть вольтметр у гнізда запобіжника, попередньо видаливши його, вийміть лампу світильника, і переконайтеся, що вимикач світильника знаходиться в позиції «OFF».

Якщо коротке замикання із заземленням знаходиться в точці B, то вмикання замку запалювання буде супроводжуватися реєстрацією вольтметром напруги джерела струму. 

Якщо ж коротке замикання із заземленням знаходиться у точці C, то вмикання замка запалювання не супроводжуватиметься реєстрацією напруги джерела струму, однак переведення вимикача лампи супроводжуватиметься реєстрацією вольтметром напруги джерела живлення. У цьому випадку замикання із заземленням може бути в патроні лампи, і, перш ніж шукати несправність дроту, демонтуйте патрон і ретельно перевірте його стан.

Аналогічно можна провести локалізацію точки короткого замикання, якщо замість вольтметра підключити тестову лампу або зумер.

Розглянемо пошук несправності за допомогою розмикача ланцюга, оснащеного проводами з штекерами, що підходять для установки в гнізда запобіжника. Переривач ланцюга дозволить отримати в ланцюзі повторювані стани «ON»/«OFF», які дозволять отримати в ланцюгу необхідну для перевірки напругу.

Перевірка ланцюгів на коротке замикання із заземленням стає складним завданням, якщо один запобіжник захищає декілька паралельних ланцюгів, або дроти перебувають у недоступному для проведення огляду та перевірки місці. Існує кілька методів, які дозволять локалізувати несправність.

Перший метод полягає в тому, що для проведення перевірки у ланцюг послідовно підключені переривник ланцюга та тестова лампа.

Ретельно вивчіть електричну схему і визначте, які ланцюги захищені згорілим запобіжником. Переведіть перемикачі цих ланцюгів на позицію «OFF». Якщо тестова лампа світиться при відключених перемикачах ланцюгів, коротке замикання знаходиться на ізольованій стороні одного з ланцюгів, що захищені цим запобіжником. Спостерігаючи за тестовою лампою, послідовно відключайте ті ланцюги, які захищені запобіжником, що згорів. Припинення світіння тестової лампи вкаже, який із підключених до цього запобіжнику ланцюгів має замикання із заземленням. Якщо ж коротке замикання із заземленням знаходиться між перемикачем і споживачем одного з ланцюгів, що обслуговуються цим запобіжником, при встановленні перемикачів у позицію «OFF» тестова лампа світитися не буде.

Другий метод полягає у використанні кабель-трекера або компаса для локалізації точки замикання ізольованого боку ланцюга із заземленням.

Принцип дії кабель-трекера (трасошукача) або стрілки компаса заснований на реакції магнітного поля постійного магніту з магнітним полем, що формується струмом при його протіканні по дроту. Встановлений в обхід згорілого запобіжника переривник ланцюга дозволяє отримувати пульсуючий струм у випробуваному ланцюгу, при цьому сила струму не досягає величини, що дозволяє завдати шкоди дротам і пристроям випробуваного ланцюга. Сигнал трекера буде лунати, а стрілка компаса коливатись, доки датчик (компас) буде знаходитись над провідником. Сигнал трекера перестане лунати (стрілка перестане коливатись), як тільки датчик (компас) опиниться над точкою замикання провідника ізольованої сторони ланцюга із заземленням.

Цей метод буде діяти навіть у тому випадку, якщо провідники закриті пластиковими деталями кузова. Необхідно досліджувати всі ланцюги, що захищені цим запобіжником. Для цього слід ретельно вивчити електричну схему автомобіля, та визначити розташування компонентів та джгутів проводів в автомобілі.

Випробування ланцюга на падіння напруги

Високий опір в електричному ланцюзі може з'явитися будь-де, проте ефект від появи ділянки з високим опором, однаковий, незалежно від його місцезнаходження. Додатковий (незапланований) опір, підключений послідовно зі споживачем електричної енергії, знизить силу струму в ланцюгу, та призведе до зменшення (падіння) напруги на споживачеві електричної енергії. Це змусить працювати компонент із неповною віддачею.

Несправність, пов'язана з падінням напруги, означає, що в ланцюзі є дефект, пов'язаний з появою в ланцюзі незапланованого опору, що викликає падіння напруги, тому частина енергії, що досягла споживача, не дозволяє йому працювати із заданою ефективністю. Надмірний опір може з'явитися як на ізольованій стороні електричного ланцюга, так і на стороні заземлення. 

Для перевірки падіння напруги в ланцюзі він повинен бути активним, тобто по ланцюгу повинен протікати електричний струм.

Перед вимірюванням падіння напруги необхідно з'ясувати данні специфікації (технічні умови), яке дійсне падіння напруги повинно бути на споживачеві електричної енергії. Щоразу, коли рівень падіння напруги на споживачеві не відповідає технічним умовам, необхідно буде перевірити обидві сторони ланцюга.

Зовнішніми ознаками надмірного падіння напруги в ланцюзі є тьмяне світіння або мерехтіння ламп, не функціонуючі споживачі електричної енергії, повільна, у порівнянні зі звичайною, швидкість обертання валів електричних моторів. Надмірний опір не викликає перегорання запобіжника.

Для виконання вимірювання падіння напруги на ділянці ланцюга позитивний щуп вольтметра повинен бути приєднаний до точки, в якій напруга більш висока ніж в другій точці ланцюга, до якої слід підключити негативний щуп вольтметра.  При перевірці сторони заземлення електричного кола найбільш позитивною точкою буде негативний вивід (корпус) на споживачеві електричної енергії, а негативний полюсний вивід акумуляторної батареї - найбільш негативною точкою сторони заземлення.

Знайдіть відповідний розділ сервісної інформації про максимальний рівень падіння напруги на окремих ділянках ланцюга, що перевіряється. Якщо на споживачеві електричної енергії падіння напруги виявиться менше, ніж запропоноване значення – в ланцюзі є незапланований опір, що викликає падіння напруги.

Як правило, падіння напруги більше ніж 0,1 В вказує на наявність надмірного опору. Більшість настанов наводить наступний критерій оцінки дієздатності електричного ланцюга: падіння напруги у всьому ланцюгу, за винятком падіння напруги на споживачеві електричної енергії, не повинно перевищувати 10% від напруги джерела струму. Але 1,2 В сумарного падіння напруги на всіх ділянках ланцюга – занадто великі втрати електричної енергії, тому більшість досвідчених фахівців, стверджують, що слід дотримуватися іншого критерію – 0,5 В максимального падіння напруги в 12-Вольтовому електричному ланцюзі. При цьому падіння напруги вище 0,1 В на будь-якому провіднику електричної енергії, перемикачі або з'єднанні вважати несправністю.

Можна розрахувати падіння напруги, якщо перевірити напругу у кількох точках електричного кола. Використовуйте закон Ома для розрахунку падіння на споживачеві електричної енергії. Потім проведіть вимірювання напруги з обох сторін від навантаження (рисунок нижче). Відніміть отримані показання напруги від напруги джерела електричної енергії, щоб отримати повне падіння напруги на всіх ділянках ланцюга.