Tilfældet med den fejlfungerende medicoteknisk maskine er et klassisk eksempel på betydningen af en systematisk tilgang til fejlfinding af effektkvalitetsproblemer. Denne historie kommer fra Mike, en uafhængig entreprenør, der arbejder med flere højteknologiske produktionsanlæg.
Problemet
Mike havde et møde på stedet med en bygningschef, der var frustreret over sit elektriske system. Ifølge bygningschefen syntes intet elektrisk i hans bygning at virke korrekt korrekt, og ingen havde været i stand til at afgøre hvorfor eller komme med et løsningsforslag. Bygningschefen fortalte Mike, at tre af hans elektrikere havde sagt op, og at han nu var i store problemer.
Mike stillede spørgsmål for at få et mere detaljeret billede af problemet, selv om feedbacken ikke gav noget brugbart. Da han altid kan lide at følge princippet, “Hvis du er i tvivl, så start ved belastningen, der er ofret" bad Mike om at gå til det område af bygningen, hvor problemerne var værst.
Visuelle ledetråde
I det ene hjørne stod en stor medicoteknisk maskine, der udførte en vigtigt testprocedure. Maskinen var udstyret med en stor skærm, tastatur og kontrolpanel med flere kabler og slanger, der førte til andre dele af udstyret. Operatørdisplayet viste, at testproceduren var "Igangværende”.
Ved siden af maskinen var der opsat en arbejdsbænk til reparation af kredsløbskort. Arbejdsbænken havde loddekolbe, oplyst forstørrelsesglas og ventilator. Arbejdsbænkens strømskinne var tilsluttet den samme stikkontakt som den store medicotekniske maskine. Mike observerede personen på arbejdsbænken, der rakte ud og tændte for ventilatoren. I det samme øjeblik gik operatørens skærmbillede på den medicotekniske maskine øjeblikkeligt i sort og vendte derefter tilbage med ordene ”Program Reset” vist med store bogstaver.
Måling og evaluering
Mike målte spændingen ved den elektriske stikdåse, der forsynede begge belastninger. Hans Fluke 87 V industrielle multimeter målte 115 V. Bygningschefen gentog målingen med sit Fluke 27 II robuste digitale multimeter, som viste 118 V. Hvorfor forskellen?
Fluke 87 V, der giver sand-RMS målinger, vil give korrekte, men lavere visninger end middelværdi-responderende instrumenter, såsom Fluke 27 II, på firkantede kurver eller kurveformer, der ligner firkantede kurver. Mike tilsluttede sit Fluke 120B Industrielt ScopeMeter og viste spændingens kurveformen. Displayet viste, at kurveformen var hårdt klippet i toppen, hvilket betyder, at den mere ligner en firkantet kurveend en sinuskurve. Spidsværdien måltes til kun 135 V i stedet for de forventede 162 V.
Mike tegnede et en-linjediagram af systemet. En-linjediagrammet viste, at transformatoren, der forsynede testområdet, var i det modsatte hjørne af bygningen – omkring 150 meter væk. De fleste af belastningerne på denne transformer var ikke lineære og trak høje spidsbelastningsstrømme, når spændingen var højest. Kombinationen af høje spidsbelastningsstrømme og høj impedans af det lange forløb kombineredes til at producere markant spændingsklipning i enden af kredsløbet, lige hvor testområdet var.
Teori og analyse
Da den medicotekniske maskines interne kredsløb drives på lavspænding DC, vil den interne strømforsyning have et diode/kondensator indgangskredsløb, der kræver en vis minimal spidsspænding for korrekt drift. Typeskiltet på den medicotekniske maskine viste, at maskinen havde brug for en forsyningsspænding på mellem 100 og 135 V RMS AC. De ingeniører, der designede maskinen og specificerede typeskiltet, antog, at forsyningsspændingen ville være en sinuskurve, så den mindste spids ville være 141 V (100 x 1,41). Da den målte værdi af den maksimale indgangsspænding kun var 135 V, kørte maskinen på en spidsspænding, der allerede var 6 V under det absolutte minimum, der kræves. Da ventilatoren blev tændt, reducerede startstrømmen, der blev trukket af ventilatormotoren, spændingen yderligere til et punkt, hvor maskinens strømforsyning gik ud af regulering. Det var det, der var årsagen til, at maskinen blev nulstillet.
Løsning
Problemet med spidsspændingsklipning (flade toppe) er almindeligt i højteknologiske bygninger. Mange af de bygninger, der bruges i dag, blev ikke designet til at håndtere de mange forskellige computere og ikke-lineære belastninger, der er så typiske i dag.
I dette tilfælde vil en omfattende omlægning af ledninger være nødvendig for at reducere spændingsfaldet mellem transformatoren og belastningen. Alternativt kan man flytte de mest følsomme belastninger tættere på transformatoren.