Transformatorul Electric

1. Introducere

1.1.Noțiuni generale[1]

Evoluția echipamentelor electrotehnice din ultimile decenii s-a caracterizat prin miniaturizare, electronizare și informatizarea continuă.

Există concepții potrivit cărora tehnologia de vârf (high technology) este orientată funcțional, adică se dezvoltă, orientată spre îndeplinirea de noi funcțiuni, ceea ce semnifică o importantă schimbare de optică, mai vechea concepție a “aplicațiilor posibile’’.

Toate acestea derivă de la potențialul extraordinar al tehnologiei informației pe suport microelectronic, al cărei limite sunt deocamdată imposibil de prezis.

În efortul său continuu și obstinate de integrare in Comunitatea Economică Europeană și de preluare a Acquis-ului comunitar, România a aprobat, în anul 2001, Legea 608 privind “Evaluarea conformitații produselor’’, ridicând, astfel, problema aferentă calitații produselor la rangul de politică de stat.

Prin urmare, demersurile făcute pentru implementarea Sistemelor de Asigurare a Calitații, aplicarea conceptelor Managementului Calității Totale, sprijinirea organismelor de certificare și acreditare, precum și educația pentru calitate se înscriu în acest context.

Evaluarea conformității este activitatea al cărei obiect este determinarea în mod direct sau indirect a faptului că sunt îndeplinite condițiile specificate.

Inspecția este evaluarea conformității prin observare și raționament, însotițe, după caz, de măsurare, încercare sau comparare.

Încercarea este o operațiune tehnică care constă în determinarea uneia sau a mai multor caracteristici ale unui produs , în concordanță cu o procedura specificată.

Produsele care satisfac condițiile primesc marcajul de conformitate sub forma:

CE-marcaj European de conformitate;

CS-marcaj național de conformitate;

Necomformitatea reprezintă neîndeplinerea unei cerințe referitoare la o utilizare intenționată.

Defectul reprezintă neîndeplinirea unei cerințe referitoare la o utilizare prevazută. Spre deosebire de necomformitatea (care este, în esență, orice abatare), defectul împiedică utilizarea sa. Elementele referitoare la certificarea conformitații se referă la momentul fabricației sau al punerii în funcție a unui produs în timp, este nevoie însă de alte concept și de o abordare mai generoasă.

1.2.Calitate-Fiabilitate-Disponibilitate[1]

Calitatea reprezintă aptitudinea unui produs sau echipament de a satisface cerințe implicite sau impuse . Calitatea se referă deci la un ansamblu de caracteristici, fiind un concept integrativ.

Fiabilitatea reprezintă probabilitatea ca un produs sa funcționeze fără defectatere un interval de timp dat, în condiții impuse.

Produsele electrotehnice complexe, echipamentele și instalațiile sunt reparabile astfel încat este necesar a se considera înca două noțiuni:

mentenabilitatea -probabilitatea ca un produs defect să poate fi reparat (deci repus în funcționare) într-un timp dat;

disponibilitatea –aptitudinea (exprimată ca o probabilitate) de a-și indeplini funcția specificată la un moment dat.

Se observa usor că disponibilitatea este intrinsec legată de fiabilitatea și metenabilitate, fiindcă asigurarea funcțiuni se poate face dacă:

produsul nu s-a defectat (fiabilitatea);

produsul s-a defectat, dar a fost reparat (mentenabilitate);

Problematica complexă a produselor reparabile pune în evidență două concepte: defectul ca stare de nefuncționare; diagnoza ca proces de depistare a cauzei defecțiunii, ceea ce permite reparația eficientă.

În fazele specific procesului de producție sau la sfarșitul acestuia, se realizează inspecții sau încercarii pentru verificarea conformitații.

2. Diagnoză

2.1. Metode și tehnici de diagnoza

2.1.1.Metode bazate pe semnale[1]

Metodele bazate pe semnale sunt cele mai utilizate în practicǎ. Aceste constau în extragerea din clasa semnalelor măsurate din proces a semnalelor care permit obținerea informație maxime cu privire la funcționarea anormale a echipamentului. Pe baza acestor semnale, se construiește clasa de simptome posibile, se evidențiază locul și momentul apariției defectelor și se stabileste cauza posibilă a apariției fiecărui defect. Simptomele tipice folosite în detecție și localizarea defectelor pot fi considerate valorile variabile în timp ale semnalelor măsurate; valorile limite ale semnalelor; valorile statistice referitoare la amplitudinea și frecvența repartiției; coeficienți de corelație, covarianțele etc.

Metodele bazate pe semnale sunt utilizate la detecția timpurie a defecțiunilor ce pot să apară în dinamica echipamentelor electrotehnice, având o eficacitate limitata.

Metodele de recunoaștere a formelor constituie utilizarii pentru clasificarea semnăturilor externe asociate modurilor normal și anormal de funcționare a proceselor industriale. Ele sunt, în particular, atractive pentru clasificare automată a semnăturii vizuale, în general, interpretată de catre specialiștii în controlul materialelor.

Fiindcă exista o mare diversitate de interpretării în recunoașterea formei, abordarea acestei metode va fi adaptată diagnozei industriale.

Principiul metodei

Dintre toate interpretările posibile ale diagnozei, recunoașterea formelor oferă posibilitați interesante. Este o știință de definire a algoritmilor, care permit clasarea obiectelor al căror aspect variază în raport cu obiectele tip. Presupunând că trebuie să decidem între M forme tip, notând cele M clase ω1 , ω2 … ωM , problema recunoașterii formei este următoare: observarea unei forme și găsirea unei corelații între clasele căreia îi aparține.

Cunoașterea, prioritară necesară la toate sistemele de recunoașterea formelor, este deci o definire a formei și a claselor posibile.

Interesantă este recunoașterea statistica a formelor, mai exact aceea de comportare a datelor referitoare la zgomotele ce intervin într-un sistem.

În recunoașterea statistica a formelor, se definește forma printr-un ansamblu de parametri, destinat, de asemenea, caracteristicilor. Consideram un spațiu cu ajutorul unei baze de date din care câteva elemente sunt asociate unei caracteristici; acest spațiu este destinat spațiului de repezentare se noteaza cu R^d în cazul în care caracteristicile pot cuprinde toate valorile reale. O formă este reprezentată printr-un punct din spațiul de dimensiune d. În continuare este prezentată o formă printr-un vector cu d component notate cu x.

Modele sunt prezentate prin puncte reprezentative din acest spațiu și problema este de a asocia un punct oarecare din acest spațiu la unul din modele. Dacă nici o perturbație nu marchează o noua formă observată, aceasta se confundă cu R^d cu un model și problema recunoașterii devine comună. Din cauza perturbațiilor, la cateva forme tip este asociată o zonă geometrică.

Problema recunoașterii formei este deci obținerea frontierelor între clase fig.3. În continuare, poziția formei în raport cu ansamblul frontierelor i se va asocia un nou punct x unei clase ω1 , ω2 … ωM , ce reprezinta operația de separare pe clase de discriminare.

Fig.3 Principiul problemei de recunoaștere a formei asocierea unei clase cu observația X

Definirea acestor frontiere trebuie să se refere la un indice de performanța, care, în mod natural, trebuie să se bazeze pe rezultatele clasificarii. O problema de recunoaștere a formei cere îndeplinirea condițiilor: definirea exactă a M clase, dintre care se va decide, alegerea unui spațiu de reprezentare.

Există diverse metode de obținere a frontierelor, depinzând de gradul de cunoaștere a problemei: cunoașterea completă, parțială sau nulă a modelării probabiliste a claselor.

Legătura dintre recunoașterea formelor de diagnostic devine evident o dată ce problematica celor două domenii a fost pusă corect-vectorul de formă adună parametrii observați în sistem care vor fi utilizați pentru diagnoză . Acești parametri au fost aleși pentru modul corect în care problema se rezolvă cu ajutorul lor. Nu există nici o metoda algoritmică care să permită acuratețea alegerii; numai cunoașterea apriorică a sistemelor va permite alegerea unui element în pofida altuia.

Acest vector va fi notat, în general, cu x și va avea d componente, fiecare asociată unui parametru reprezentativ al stării sistemului. Modurile de funcționare sunt reprezentate de clase. Caracterizarea unui mod de funcționare devine caracteristica unei clase.

Metodele de recunoaștere a formelor pot fi atunci utilizate pentru detectare și în acest caz schema din fig.4 va fi întotdeauna valabilă. O dată cu determinarea frontierelor între clase, știm să asociem o decizie și o interpretare posibilă realizând construcția completă a unui sistem de diagnoză.

Totuși, în construirea unui sistem de diagnoză, nu sunt cunoscute aprioric toate metodele de funcționare: metodele uzuale de recunoaștere a formelor utilizate în descoperirea imaginilor, a caracterelor trebuie să fie adaptate acestei probleme caracteristice pentru diagnostic . Această problemă nu se pune acolo unde numarul de clase este în general fix.

Detectarea noilor clase va trebui să fie urmate de cunoașterea caracteristicilor lor înainte de a le include în sistemul de detecție .

Un sistem de diagnostic bazat pe recunoașterea îndeaproape a formelor este deci un sistem evolutiv, capabil să ia în calcul orice fenomen nou care s-ar declanșa în timpul procesului de diagnoză.

Conceperea unui sistem de diagnoză presupune trei faze:

faza analitică;

faza de alegere a unui sistem de detecție ;

faza de exploatare ;

Schema generală este prezentată în fig.3

Fig.4 Diferite faze ale unui sistem de diagnoză prin recunoașterea formei: A-analiză și alegerea sistemului de decizie; B-exploatarea sistemului

De-a lungul fazei de analiză, se studiază procesul de diagnoză. Întreaga experiență acumulată (numerică și umană) în proces trebuie exploatată.

În faza de analiză, se definește precis vectorul de formă, deci parametrii de observat și caracterizarea claselor cunoscute.

Dacă dispunem de o documentație corespunzatoare pentru mai multe moduri de funcționare sau pentru unu singur, acest ansamblu de fapte este deseori plin de informații: apelăm la ansamblul de antrenare E, un ansamblu de observații X1,…Xn din sistem. Acest ansamblu poate fi etichetat ca aparținând unui mod sau unei clase cunoscute. Spațiul de reprezentare de dimensiune d este selectat și toate observațiile noi din proces vor fi reprezentate printr-un punct în acest spațiu.

Cunoașterea claselor M, notate ω1, ω2…ωM, se află la baza sistemului de decizie.

2.1.2.Metode bazate pe modele[1]

Metodele bazate pe modele analitice folosesc cunoștintele despre procesul fizic reprezentate sub forma modelului său matematic. Aceste metode constău în compararea comportării actuale ale sistemului cu cea obținută pe baza modelului matematic al acestuia, dedus pentru situația unei funcționări normale. Abordarea bazată pe modele analitice este mai eficientă față de cea bazată pe semnale, însă un model analitic este greu obținut mai ales pentru sisteme cu grad ridicat de complexitate.

În continuare, vom prezenta o metodologie de modelare și un instrument software ce permite implementarea acesteia și care este capabil sa facă o analiza de testabilititate a unui sistem în cadrul fiecărui stadiu de proiectare. Acesta metodologie este bine să fie folosită la nivelul fiecarui stadiu al proiectării unui sistem, precum și la nivelul ciclului total de viața al acestuia după cum urmează:

în faza de concepție a proiectului, tehnicile de modelare permit proiectantului să efectueze analiza la nivelul PPT (Proiectare pentru Testabilitate) a sistemului prin folosirea unui model ierarhic dependet generalizat, care este foarte strans legat de scheme. Acest pas va permite, de aseamenea, proiectanților să aloce resurse de testabilitate pentru variantele subsisteme în vederea optimizării testabilitații pe ansamblu;

o dată ce proiectele subsistemelor devin disponibile, accesul direct la bazele de date, de exemplu CAD//CAE (descrierile EDIF sau VHDL ale subsistemelor), va permite verificarea testabilitații pe subsistemele individuale;

folosind modelul de dependență ierarhică, proiectantul poate integra modelele subsistemelor țntr-un model ierarhic al sistemului complet. Proiectantul poate realiza o analiză a testabilitații sistemului și poate determina dacă sunt îndeplinite scopurile principale propuse în ceea ce privește testabilitatea;

tehnicile de analiza identifica posibilitațile de îmbunatațire a sistemului în vederea creșterii testabilitații generale a acestuia;

algoritmii secvențiali de testare generează strategii optime de izolare a defectelor pentru un sistem, care se pot folosi de către personalul de întreținere în zonele de lucru ale echipamentelor. Aceasta ne asigură că testabilitatea calculată a produselor este cu adevarat atinsă și folositoare.

Sistemul Ingineresc de Mentenanța și Testabilitate, prescurtat TEAMS din fig.10 este un instrument care integrează metodologiile și algoritmii într-o interfață grafică de tipul ease-to-use. TEAMS a fost folosit pentru analiza testabilității sistemelor mari care conțin sau pot avea până la 50000 de defecte și până la 45000 de puncte de testare. TEAMS minimizează costul ciclului de viață al unui sistem prin ajutorul dat inginerului proiectant și inginerului de testare, prin caracteristici de testabilitate implementate în sistem din faza de proiectare și de producție, incluzând capacitate de tipul “built-in-test”, precum și ajutorul dat inginerului de mentenanță prin dezvoltarea unor strategii de mentenanță optime fig.10.

TEAMS se folosește la:

modelarea subsistemelor individuale și integrarea lor în cadrul modelelor sistemului final;

generarea procedurilor optime de diagnosticare pentru o varietate realistă de opțiuni;

analiza și cuantificarea testabilității sistemelor și a subsistemelor, precizarea deficiențelor de diagnosticare ale unui sistem și emiterea de recomandări în ceea ce privește sistemele complet testabile;

Prezentarea se face după cum urmează:

se prezintă metodologia de modelare directă multisemnal, care corepunde schemelor ierarhice ale sistemului;

se discută algoritmii de analiză statică care accesează testabilitatea inerentă a sistemului și deficiențele de testabilitate vizibile, sugerând îmbunătățirile respective prin analiza topologiei sistemului;

studiul algoritmilor de testare secvențială și al extensiilor necesare în cadrul algoritmului de testare pentru a exploata capacitațile modelelor multisemnal de a satisface cererile reale ale utilizătorilor direcți ai produselor.

Modelarea multisemnal

Dacă facem o retrospective a literaturii de specialitate, constatăm că există un spectru larg de studii privind modelarea defectelor pentru sisteme complexe, cum ar fi:

studii cantitative : simulări numerice, ecuații ordinare diferențiale;

modele cantitative;

modele structurale;

modele de dependență;

În figura 11 , este prezentată o diagramă ce ne arată modul de interconectare al modelelor amintite mai sus.

Fig.11 Spectrul aprofundǎrii modelǎrii pentru diagnoza defectelor sistemelor

Fig.10 Schema de proiectare a unui sistem testabil complet

Modelele cantitative necesită specificarea completă a componentelor sistemului, a variabilelor de stare cunoscute și asociate fiecărei component, precum și a relațiilor funcționale ale variabilelor de stare. De altfel, informațiile precise necesare pentru aceste modele de obicei nu sunt disponibile pentru sistemele complexe și chiar când sunt disponibile, se obțin cu costuri ridicate.

Modele calitative sunt modelele cantitative simplificate reprezintǎ sisteme fizice în termeni constrângerilor algebrice calitative simple și/sau ecuații calitative diferențiale, pentru a simula comportamentul lor din punct de vedere calitativ. Chiar simularile calitative sunt prea scumpe pentru sistemele complexe, dupǎ cum se aratǎ în tabelul 1.

Ambele tehnici necesitǎ eforturi extinse de modelare și au nevoie de informații, care nu sunt disponibile în mod obisnuit mai ales în stadiile primare ale proiectării.

Tabelul 1- Cerințe de calcul pentru modele calitative și de dependența-bazat pe studiul unui sistem cu 58 de componente, 400 de posibile defecte și în urma efectuarii a 660 teste.

Modele structurale reprezintǎ conectivitatea și propagarea defectelor în forma unui graf direcționat, care corespunde intim cu schema sistemului. Analiza bazatǎ pe modele structurale este simplǎ și rapidǎ și, în mod consecvent, poate fi folositǎ pentru sisteme foarte mari. Mai mult, existǎ o corespondențǎ directă între nodurile dintr-un model structural și modulele sistemului real, fǎcând mai ușoarǎ verificarea acestor modele. De altfel, structurile nu întotdeauna funcționeaza pur și simplu; în mod tipic, multe dependențe funcționale complexe sunt cuprinse în simple diagrame bloc. Astfel, analiza bazatǎ numai structurǎ este insuficientă și, de aceea, adesea duce la concluzii de diagnosticare greșite.

Modele de dependență reprezintǎ relațiile cauză-efect în forma unui graf direcționat, ele fiind, de fapt, tehnici de modelare primarǎ folosite în cadrul analizelor de testabilitate curente. În cadrul comunitații specialiștilor din acest domeniu, aceste tehnici se mai numesc modelări prin inferențǎ (deducție). De altfel, modelele de dependență pot devia semnificativ de la structura datǎ și aceasta în mǎsura în care dependențele modelate sunt din ce în ce mai complexe.

Cele patru tehnici de modelare descrise mai sus diferǎ în ceea ce privește modelarea acestor defecte. În cazul tehnicilor de modelare cantitative și calitative, funcționarea unui sistem este modelatǎ foarte amǎnunțit. Astfel, ele au capacitate excelentă în izolarea defectelor funcționale. Defectele generale sunt tratate ca și cazuri speciale ale defectelor funcționale. De altfel, deoarece raționamentul lor se bazează pe simularea sistemelor reale, acesta este extrem de lent și nu este potrivit pentru sistemele mari, complexe (tabelul 1). În scopul diagnozei, trebuie să modelăm modul în care se propagă un defect în diferitele puncte de monitorizare. Astfel, va fi suficient sǎ modelǎm un sistem în spațiul defectelor sale. În modelele structurale și de dependențǎ, sistemul este modelat în termeni de dependențǎ de prim-ordin cauzǎ-efect, dupǎ cum un nod de defect afectezǎ vecinǎtatea sa imediatǎ. Dependențele de ordin mai înalt pot fi sintetizate din dependențele de prim-ordin. Astfel, modelarea prin dependețe surprinde informația minimă necesară pentru analiza de testabilitate și este singura tehnică ce poate fi utilizată cu success la modelarea sistemelor foarte complexe.

Modele structurale prelucrează conectivitatea care duce la stabilirea dependențelor. Ele modelează doar defectele generale, ignorându-le total pe cele funcționale. Astfel, dacǎ o componentă A se defectezǎ, acest defect va afecta atributele tuturor componentelor care depind de ea. Acesta nu trebuie, evident, sǎ fie adevarǎt. Deci, modelele structurale sunt adesea numite “cel mai rǎu caz” și au o rezoluție slabă de diagnosticare.

Dependențele nespuse reprezintǎ o rafinare a studiului de modelare structurală, unde modurile de defect sunt adǎugate în cadrul efortului de modelare a defectelor funcționale. În cazul exemplului cu filtrul, modurile de defectare pot fi “în afara toleranței,” determinând un defect funcțional sau “scurtcircuit”, care determinǎ un defect general. De altfel, modurile de defectare sunt modelate astfel:

pe baza experienței utilizatorului;

pe baza informațiilor date de expert;

pe baza unor reguli euristice;

În mod consecvent, cele mai enumerate mai sus nu reprezintǎ lista completǎ a tipurilor posibile de caracterizări ale modurilor de defect.

Aceste moduri de defectare modelate dupǎ dependențe nu trebuie să fie confundate cu tipurile de defecte din cazul modelărilor multisemnal.

2.2. Diagnoza tehnica automatǎ[2]

La ora actualǎ înca nu există o definiție suficient de consistentă pentru termenul de diagnoză tehnică automată, probabil datorită faptului că termenul respectiv este specific domeniul tehnicii de calcul și automaticii, deci implicit de data mai recentă. În dicționarul de informatică se precizează: “Diagnosticul este un procedeu destinat localizării defecțiunilor hardware sau a erorilor dintr-un program. Diagnoza hardware este un program utilizat pentru a stabili dacǎ subsistemul hardware al unui sistem de calcul numeric funcționează corect și pentru a preciza componentele sau subansamblele care au defecțiuni, în cazul funcționării necorespunzatoare. Programul poate fi utilizat pentru localizarea defectelor, dacǎ subansamblele care permit executarea lui, numit nucleu, funcționează corect..’.

Termenul de “testare” este explicit prin măsurarea, verificare, încercare și definit ca termen specific metrologiei. Termenul de “testare” este definit ca și “orice probǎ pe baza cǎreia se pot trage concluzii într-un domeniu stiințific”. Între termenul de “testare” și “diagnoză tehnică “ există o anumită confuzie . În concordanță cu cele mentionațe se propun pentru cele doua noțiuni urmatoarele definiții:

Testarea tehnica este reprezentată de ansamblul de acțiuni procedural și experimentale necesare pentru măsurarea unor parametri caracteristici elementelor sau dispozitivelor, în scopul precizării gradului de încadrare a acestora într-un domeniu de funcționare anterior stabilit.

De obicei testarea tehnică presupune parcurgerea urmatoarelor etape:

generarea unor condiții de funcționare similar sau cât mai apropiate celor reale, specific unor stări concrete de funcționare;

mǎsurarea parametrilor caracteristici, în puncte (zone) considerate ca fiind cele mai semnificative pentru descrierea corectǎ a stǎrii de funcționare;

compararea rezultatelor acestor măsuri cu valori de referință calculate sau determinate experimental;

precizarea încadrării acestor valori într-un anumit domeniu de funcționare.

De cele mai multe ori rezultatul concret al testării, simple sau complexe, constă în stabilirea ca echipamentul analizat este funcțional (total sau parțial) sau defect fără a se putea preciza cauza defecțiunii.

Diagnoza tehnică automată reprezintă ansamblul de acțiuni procedural experimentale necesare în vederea localizarii elementelor defecte dintr-un sistem și precizarea cauzelor generatoare ale defecțiunilor respective.

În termini sintetici diagnozǎ tehnică reprezintă procesul de identificare a defectelor pe baza siptomelor generate de acestea. Asocierea termenului “automată” semnfică faptul că, specializat cu microprocesor. În consecință, sistemele de diagnoză tehnică automată nu sunt altceva decat sisteme de conducere cu calculator a proceselor.

Diagnoza tehnică automată, constituie – în particular – o componentă esentială în asigurarea disponibilități sistemelor de complexe de automatizare, fiind specifică activitaților de mentenanță. Un sistem este funcțional dacă parametri săi caracteristicii se găsesc în cadrul domeniului de funcționare stabilit în faza de proiectare. Pierderea funcționalității sistemului respective determină trecere acestuia în stare de defect.

Procedurile de identificare a elementelor defecte se desfasoarǎ în două moduri:

-manual: stabilirea elementului defect și a cauzei care l-a generat se efectuează după un algoritm prestabilit sau aleator, bazat pe experiență de catre operatorul uman;

-automat: urmarirea algoritmului de localizare a defecțiunii se realizează sub conducerea unui sistem de calcul. La elaborarea acestui algoritm se are în vedere, în primul rand, natura defecțiunilor:

simple sau complexe;

primare sau secundare;

bruște sau progresive;

independente sau dependente;

stabile sau instabile;

Interesează de asemenea și cauza apariției defecțiunilor:

generate de factori interni;

generate de factori externi;

Ansamblul verificărilor necesare pentru caracterizarea tuturor stărilor distincte ale sistemului reprezintă testul de diagnoză. Pentru stabilirea stării de funcționalitate sau de defect ale unui sistem se pot aplica urmatoarele tipuri de verificări:

verificarea elementelor, ce constă în controlarea fiecarui element în parte, procedura eficientă doar în cazul unui număr mic de elemente, în caz contrar este necesara o activitate de mentenanță de durată, mai ales pentru componentele de mare complexitate.

verificarea modulelor cu funcționalitate distinctǎ în cadrul sistemului a unui modul nu reprezintǎ, evident, sfârșitul acțiunii de mentenanțǎ, ci doar o fază intermediară ce trebuie continuată cu localizarea primară a defectului.

verificarea unor grupuri de elemente.

Precizarea finală a defecțiunii se realizează doar după controlul tuturor datelor obținute în urma verificărilor sistemului respectiv.

Diagnoza tehnnică presupune rezolvarea următoarelor două probleme de bază:

1.Analiza obiectelor concrete supuse diagnozei.

2.Construirea și analiza modelului matematic corespunzător acestora.

Referitor la primul obiectiv, se desprind urmatoarele elemente: analiza funcționării sistemului; determinarea elementelor sistemului și a legăturilor dintre ele; determinarea posibilelor stări ale sistemului, de asemeanea a posibilelor conbinații de defecte ale elementelor; analiza posibilităților de testare (accesabilitate, măsurabilitate) a parametrilor caracteristici; preluarea și prelucrarea deterministă sau statiscă a valorilor parametrilor măsurați.

În ceea ce privește al doilea obiectiv- construirea și analiza modelului matematic corespunzator-apar probleme de elaborarea metodelor de construcție a testelor optime de diagnoză și probleme de elaborare a programului optim de diagnoză în directă interacțiune cu rezultalele verificărilor intermediare.

2.3.2.Sisteme expert pentru diagnoza[1]

Unul dintre scopurile fundamentale ale cercetărilor în domeniul inteligenței artificiale este reproducerea de către calculator a raționamentelor umane.

Modalitățile de a reacționa la cele sau de a analiza situații complexe sunt numeroase. Se poate da un scurt rezumat al principalelor moduri de raționament. Exista două categorii de bază:

deducția, care permite să se obțină concluzii plecând de la reguli ale caror premise sunt verificate;

inducția, care conduce la reguli plecând de la observații parțiale determinate adesea de scheme predefinite;

Aceste două tipuri pot fi utilizate într-un mod analitic (se descompun raționamentele în submodule mai ușor de înteles) sau într-un mod sintetic (se reunesc elementele disparate).

O etapă importantă în dezvoltarea de aplicații software cu elemente de inteligență artificială o constituie sistemele expert sau sistemele bazate pe cunoștințe. Rolul unui astfel de sistem este de a suplini un expert uman într-un anumit domeniu, într-un dialog cu un utilizator care solicită expertiză, o analiză sau o decizie. Structural, un sistem expert dispune de o bază de date ( de fapte, de cunoștințe) și reguli de căutare sau de „raționament” cu ajutorul cărora, pornid de la date inițiale, să furnizeze soluții la problemele puse. Se prezintă elementele de bază ale construirii, utilizării și dezvoltării sistemelor expert, folosite în operații de diagnoza ce se desfașoară în cadrul mentenanței corective sau preventive.

Structura unui sistem expert

Un sistem expert este o aplicație software care utilizează tehnica de inteligență artificial pentru a realiza performanțele unui expert uman într-un anume domeniu. Este o abordare specifică în care se realizează o separație între cunoștiințe (fapte, date) și raționamente (decizie, căutare a soluție), astfel încat noi cunoștințe pot fi adaugate în mod incremental. Deseori, sintagma „sisteme expert” este folosită alternativ cu conceptul de „sisteme bazate pe cunoștințe” (knowledge based system).

Structural, un sistem expert cuprinde:

o bază de cunoștiințe (fapte), care reprezintă esența datelor acumulate în domeniul respectiv (cunoștințele și experiența expertului uman);

un motor inferențial, care asigură aplicarea regulilor de raționament asupra bazei de fapte, pentru a găsi o soluție;

o structura de control (inferență utilizator, editor, trasor), care corectează ansamblul software sub comanda operatorului.

O primă problemă este reprezentarea cunoștiințelor. Un mod foarte utilizat este acela al structurări pe rețea arborescentă. Nordurile reprezintă soluții parțiale, iar arcele relațiile dintre aceste soluții. O astfel de structură este utilă acolo unde problema este clar definită și deci și relațiile interne în domeniu.

Un alt tip de structură este acela bazat pe reguli de tip DACǍ-ATUNCI (IF-THEN), care leaga date sau fapte de concluzii parțiale, care, la rândul lor, devin noi fapte. Alte tipuri de structuri sunt cele bazate pe utilizarea de modele comportamentale (modele matematice ale caracterizării sistemului ce permit obținerea unor raspunsuri ținând cont de modificarea simultană a mai multor factori). În ultimi ani, tehnicile de inteligență artificială de tipul rețelelor neurale sau logicii fuzzy au asigurat noi posibilități de reprezentare a conoștințelor cu facilități de „învățare”, respectiv de decizie în situații în care logica YES-NO nu este suficientă. O a două problema o reprezintă motorul inferențial (mecanismul de inferență), adica procesul de parcurgere a bazei de fapte și de construirea unei soluții adecvate. În general, abordarea rezolvării unei probleme poate fi gândită ca un proces de căutare într-un spațiu multidimensional al soluțiilor.

Fig. 16 Ahitectura unui sistem expert

Strategiile de căutare cele mai utilizate într-o structură arborescentă sunt exploatate în adâncime și respectiv, exploatarea pe lățime, precum și alte variante conbinate. O altă categorie de strategie derivă din experiența anteriora acumulată de experți, deci există indicații de urmat anumite căi (rules of thumb), o metodă care nu garantează o soluție optima, dar asigura găsirea unor soluții. Procedeul se numește abordare euristică și asigura reducerea sensibilă a timpului de lucru. Așa cum s-a menționat, cea mai folosită reprezentare a cunoștințelor este cu utilizarea de reguli de tip DACǍ-ATUNCI. Astfel de reguli înlănțuite formeaza o linie de raționament.

Fig. 17 Structura arborescentă

3. Transformatorul electric[4]

3.1. Noțiuni teoretice

Transformatorul electric este un dispozitiv feromagnetic care funcționează pe baza legii inducției electromagnetice, fiind destinat să transfere puterea electromagnetică de la un circuit de curent variabil cu w1 spire, la un alt circuit de curent variabil cu w2 spire, transfer caracterizat prin schimbarea valorilor tensiunii și ale curentului u1, i1, la valorile tensiunii și curentului secundar u2, i2, frecvența rămânând constantă.

Fig.18. Schemă de principiu a transformatorului monofazat în gol[3]

Transformatoarele electrice se folosesc în sistemele energetice, rețele de distribuția a energiei electrice, în diferite instalații industriale, de comunicație, precum și în automatică, electronică, telemecanică, iluminat.

3.2. Elemente constructive ale transformatorului

În construcția unui transformator distingem 5 sisteme: sistemul magnetic, sistemul electric, sistemul de răcire, sistemul de reglare a tensiunii și de protecție, sistemul mecanic.

3.2.1. Sistemul magnetic

Pentru un transformator, sistemul magnetic este alcătuit din circuitul feromagnetic (miezul magnetic) prin care circulă fluxul magnetic. Miezul magnetic este format din coloane (porțiunile de miez pe care sun dispuse înfășurările) și juguri magnetice (porțiunile dintre coloane care servesc numai la închiderea fluxului magnetic). Miezul magnetic se confecționează, în cele mai multe cazuri, din tole de oțel electrotehnic aliat cu siliciu. Pentru transformatoarele de mică putere care funcționează în scheme alimentate cu tensiuni de frecvențe ridicate, miezurile magnetice se fac din ferite.

În cazul miezurilor magnetice din tole aceste au, în cele mai multe cazuri, grosimi între (0,28…0,35) mm și pot fi laminate la cald sau la rece (pentru reducerea pierderilor în fier). Tolele sunt izolate cu lacuri sau cu oxizi ceramici (carlit). În ultimul timp calitatea materialului din care se execută miezurile magnetice s-a înbunătățit foarte mult. În figura 19 se prezintă o comparație între pierderile la funcționarea în gol ale unui transformator de 300kVA, de construcție japoneză. Astfel, folosirea tablei laminate la rece construită la nivelul anilor 1970 conduce la pierderi în miez de 1600 W, folosirea table cu calități ridicate norma JEM 1392) reduce la jumătate pierderile în miez, utilizarea unor procedee tehnologice superioare (norma JEM !474) conduce la realizarea de oțeluri de înaltă eficiență, la care pierderile în miez au valoarea de 500 W. Folosirea miezurilor din oțel amorf conduce la reducerea și mai mare a pierderilor în miez până la 200 W.

Transformatoarele cu miez din oțel amorf (sticlă amorfă) se realizează uzual cu miezuri înfășurate. Metalul amorf se obține prin răcire extrem de rapidă a unui aliaj de fier, bor și siliciu, cu un gradient de răcire de un milion de grade pe secundă. Se obține o bandă foarte subțire 0,025 mm prin injectare, cu un debit constant, a aliajului topit pe un cilindru răcit intens, care se rotește cu turație constantă foarte rapide, ceea ce conduce la reducerea dimensiunilor ciclului de histerezis al tolei. Acest lucru, favorizat și de grosimea redusă a tolelor, conduce la reducerea pierderilor specifice în tole de 3 până la 5 ori în raport cu pierderile specifice din tolele clasice.

Miezurile magnetice din tole se construiesc ca miezuri magnetice cu coloane fig.19, putând fi atât monofazate cât și trifazate. Transformatoarele monofazate cu două coloane conțin, pe fiecare coloană, câte două jumătăți de înfășurare; de joasă tensiune și de înaltă tensiune , jumătăți dispuse concentric. Cele două jumătați de înfășurare de pe cele două coloane ale transformatorului se înseriază adițional. Transformatoarele trifazate de putere au miezurile cu trei coloane identice. Înfășurarile transformatoarelor trifazate cu coloane se dispun, de cele mai multe ori, concentric pe cele trei coloane, lângă miez găsindu-se înfășurarea de joasă tensiune.

Fig.19 Schema transformatorului electric cu coloane coplanare: a-monofazat; b-trifazat

Asamblarea miezului transformatorului, construit din tole, se face prin țesere juguri de coloane. Pentru tolele laminate la cald (folosite numai la puteri mici) țeserea se face la 90 de grade în sistem cu două cicluri sau în sistem cu trei cicluri. Tolele laminate la rece se țes, adesea la 45 de grade sau la 45-15. În cazul țeserii la 45 de grade, pierderile în colțurile miezului sunt mici, iar curentul de mers in gol al transformatorului este și el mic,

3.2.2. Sistemul electric

Sistemul electric al transformatorului este format din înfășurarile acestuia și toate conexiunile care-i permit racordarea atât la rețeaua primară (de alimentare), cât și la reșeaua secundară. Înfășurarile transformatorului sunt construite din conductor de cupru sau de aluminiu (mai rar); conductoarele sunt izolate electric între ele cu email, țesătura de sticlă sau bumbac. Înfășurarile sunt izolate unele față de atele precum și față de toate elementele cu care vin în contact. Transformatorul monofazat prezintă cel putin două înfășurari așezate pe miez. Una dintre înfășurari se conectează la o sursă de tensiune alternativă și se numește înfășurarea primară. Pe la bornele acestei înfășurari, transformatorul ia de la rețeaua de alimentare o putere electrică pe care o transmite, prin intermediul câmpului electromagnetic, circuitul secundar. La bornele celeilalte înfășurări, numită înfășurare secundară, se conectează circuitul receptor al transformatorului.

Din punct de vedere al dispunerii înfășurarilor pe coloană acestea pot fi împărțite în două categorii; înfășurări concentrice au forma unor bobine cilindrice sau dreptunghiulare de înălțime egale sau puțin diferite (înfășurarea de înaltă tensiune egală sau mai scundă decăt cea de joasă tensiune), care se așează coaxial pe coloană, lângă miez aflându-se înfășurarea de joasă tensiune. Înfășurarile alternate se cosntruies din galeți (discuri) de diametre și de grosimi egale, care sunt astfel dispuse, încât un galet al unei înfășurari să se găseasca între doi galeți ai celeilalte înfășurări.

Fig.20 Transformator monofazat: a) cu înfașurari concentrice; b) cu înfășurari pe coloane separate; c) în manta; [5]

Tipul constructiv al înfășurari se alege în funcție de valorile tensiunii și curentului pentru care se dimensionează înfășurarea. Transformatoare de mică putere se pot realiza cu miezuri și înfășurari toroidale, care asigură un cuplaj magnetic foarte bun al celor două înfășurări concomitent cu reducerea volumului total al transformatorului. De aseamenea, transformatoarele de mică putere monofazate se pot construi cu miez realizate din tole E+I (în manta).

3.2.3. Sistemul de răcire

Înfășurarile transformatorului fiind parcurse de curenți, în ele se produc pierderi sub formă de căldura care trebuie evacuată. După modul în care se face răcirea se deosebesc transformatoare uscate și transformatoare în ulei. Căldura se transmite de la părțile active la agentul de răcire prin conducție, iar mai departe, la mediul ambiant, prin convecție și radiație. La transformatoarele în ulei, sistemul de răcire este format din cuvă și elementele de răcire.

Fig.21. Transformatoare de distribuție, cu ulei, de la 25 la 2500 kVA,TUMETIC sau TUNORMA, fabricație SIEMENS[6]

1- Miez de oțel din tole de tablă laminată la rece, izolată pe ambele fețe

2- Înfășurari: pe partea de înaltă tensiune din conductor din cupru electrolitic cu secțiune rotundă; pe partea de joasă tensiune, până la 400 kVA din cupru electrolitic, iar peste 400 kVA din aluminiu.

3- Comutatorul de ploturi pentru modificarea raportului de transformare și adaptarea tensiunii la rețeaua locală; poate fi modificat din exterior doar în lipsa tensiunii.

4-Izolatori de trecere pentru conexiuni la înaltă sau joasă tensiune; pentru tensiuni înalte cu descărcător.

5- Cuva design robust cu înbinări sudate, pereți striați, elastici, ermetic închiși; permite o răcire suficientă a transformatoarelor chiar și a celor închise ermetic.

6-Capacul cuvei tecile pentru termometre, izolatoarele, acționarea comutatorului de ploturi și urechile de ridicare sunt fixate pe capac.

7- Role bidirecționale care permit deplasarea longitudinală sau transversală pe suprafețe plane orizontale; de la 400 kVA cu role plate, ajustabile pe lungime.

8- Releu Buchholz

3.2.4. Sistemul de reglare a tensiunii și de protecție

Toate transformatoarele de putere sunt prevzute cu un dispozitiv care permite reglajul tensiunii în gol, în anumite limite (uzual ±4% sau ±5%). Prizele de reglaj, în număr de trei, se prevăd pe partea de înaltă tensiune deoarece acestă înfășurare este plasată la exterior, are mai multe spire și conductoare sunt mai subțiri. Capetele prizelor de reglaj sunt duse la un comutator cu prize, care poate fi liniar sau circular. Majoritatea transformatoarelor cu cuvă se prevăd cu conservator de ulei, care este un cilindru, de volum aproximativ 8% din volumul total al uleiul din transformator. Conservatorul de ulei este așezat deasupra cuvei, pe latura ei scurtă și are rolul de a micșora suprafața de contact dintre ulei și aer de a prelua variațiile de volum ale uleiului datorate variației temperaturii mediului ambiant.

Releul de gaze (Releu Bucholtz) se montează între cuvă și conservatorul de ulei și are rolul de a întrerupe alimentarea transformatorului în două situații și anume: când în interiorul cuvei apar gaze ca urmare a unui arc electric, sau când cuva are pierderi de ulei, ca urmare a unor scurgeri necontrolate (releul rămâne fără ulei). Alte elemente care asigură protecția transformatorului sunt: supapa de siguranță, indicatoarele de temperatură și borna de legare la masă.

3.2.5. Sistemul mecanic

Sistemul mecanic este format din elemente care asigură compactizarea tuturor părților transformatorului, ridicarea cu tot echipamentul (inclusiv uleiul), deplasarea și transportul acestuia. La transformatoarele de putere, cel mai frecvent se folosesc construcți simple cu grinzi de strângere ale jugurilor magnetice sub forma unor profile U sau L îmbinate prin buloane de strângere și rigidizate de tiranți verticali, care servesc la ridicarea părți decuvabile și la presarea bobinajelor. La caperele bobinajelor, spre grinzile de strângere se pun, pentru presare, discuri izolante și discuri cu tacheți, care permit circulația naturală a uleiului din cuvă printre tacheți, prin canalul axial dintre înfășurari. Discurile acestea sunt presate de grinzile de strângere, cu ajutorul tirenților. Pentru transformatoarele în ulei, elementul principal al sistemului mecanic este cuva. Din punct de vedere mecanic, cuva trebuie să reziste, în afara solicitărilor apărute la ridicarea transformatorului, la o presiune internă de până la o atmosferă.

4. Descrierea simptomelor, defectelor și cauzelor la diagnoza transformatorului trifazat

4.1. Descrierea simptomelor, defectelor și cauzelor la diagnoza transformatorului trifazat[2]

S1 –Transformatorul nu funcționează (lipsa tensiunii)

D11 – Lipsa tensiunii la intrarea transformatorului

C111 –Contactele/conectorii dintre sursa de alimentare și cablul de alimentare nu sunt bine fixate sau sunt deteriorate;

C112 – Cablul (cablurile) de alimentare nu este conectat corespunzător;

C113 – Cablul (cablurile) de alimentare prezintă întreruperi;

C114 – Mufele de conectare prezintă deteriorări.

D12 – Lipsa tensiunii, pe una din faze, la ieșirea transformatorului

C121 – Una din înfășurarile fazei făra tensiune s-a defectat;

C122 – Unul din condensatoarele fazei făra tensiune s-a defectat;

C123 – Una dintre siguranțele fazei făra tensiune nu mai funcționează;

C124 – Una din legaturile ce unesc piesele transformatorului s-a deteriorat sau s-a distrus;

C125 –Una dintre lipiturile prin care au fost prinse elementele semiconductoare sau electronice s-a dezlipit.

C126 – Unul din elementele transformatorului nu a fost conectat corect sau nu face contact cu conductorul de legatură;

C127 – Dispozitivul de comandă funcționează eronat;

D13 – Lipsa tensiunii la ieșirea transformatorului

C131 – Izolația s-a distrus;

C132 – Scurtcircuit între spire;

C133 – O parte din circuit s-a distrus;

C134 –Producerea unui scurtcircuit, care a condus la arderea siguranțelor fuzibile ce asigura protecția transformatorului;

S2 – Transformatorul s-a încălzit excesiv

D21 – Conexiunile dintre transformator și sursa de alimentare sau consumator s-au încalzit excesiv

C211 – Izolația cablului de legătura s-a deteriorat;

C212 –Una din legaturile interioare alea transformatorului nu face bine contact cu mufa de conectare ;

C213 – Curentul care străbate circuitul respectiv este mai mare decât curentul nominal;

D22 – Circuitul transformatorului s-a încalzit excesiv

C221 – Sursa de răcire s-a defectat;

C222 – Apariția unui curent mărit datorat unui scurcircuit între spire;

C223 – Uleiul transformatorului s-a saponificat;

C224 –Curentul cerut de consumator este mai mare decât curentul nominal de funcționare al transformatorului;

C225 -Producerea unui scurtcircuit pe linia de alimentare a consumatorului, sau chiar în cadrul consumatorului montat la bornele transformatorului;

C226 – Contactele sunt slăbite;

D23 – Scurtcircuite locale

C231 – Contacte imperfecte;

C232 – Contacte uzate (dezlipite);

C233 – Depunerea prafului;

S3 – Transformatorul emană gaze sau scoate fum

D31 – Mufa de conexiune dintre transformator și sursă scoate fum

C311 – Izolația cablului de alimentare s-a topit;

C312 – Izolația cablului sau mufei de legătura s-a strapuns;

C313 –Producerea scânteilor datorită contactelor imperfecte (dintre elementele de conexiune ale transformatorului);

D32 – Mufa de conexiune dintre transformatorul și consumator miroase a încins

C321 – Izolația cablului sau a mufei de legătura s-a încins excesiv;

C322 –Datorită contactelor imperfecte dintre mufa invertorului și cea a consumatorului se produc scântei;

C323 – Curentul cerut de consumator este mai mare decât curentul nominal al cablurilor de legătura;

D33 – Interiorul transformatorului miroase a ars (scoate fum)

C331 – Curentul nominal al transformatorului a fost depășit;

C332 – Producerea unui scurtcircuit între spire;

C333 – Transformatorul funcționează în suprasarcină;

S4 – Transformatorul scoate zgomote anormale

D41 – Îmbinările prin șuruburi s-au slăbit

C411 – Vibrațiile datorate frecvenței;

C412 – Condiții de mediu extreme;

C413 –Montare defectoasă inițială, șuruburile nu au fost strănse corespunzător

D42 – Jugurile sunt asezate prost pe miezuri

C421 – Montarea inadecvată a transformatorului;

C422 – Proiectare necorespunzătoare;

D43 – Bobinele nu sunt bine fixate

C431 – Uzarea penelor de prindere;

C432 – Deterioararea izolației dintre bobine;

C433 – Bobinele nu au fost împănate cum trebuie;

D44 –Există aer în cuva sau pe bobine

C441 – Uzarea penelor de prindere;

C442 – La montare a ramas aer între piesele transformatorului;

D45 – Descărcări statice sau străpungeri ușoare

C451 – Datorită îmbătrânirii izolației;

C452 – Datorită prafului;

C453 – Datorită umidității exterioare.

S5 – Valorile tensiunii, curentului sau frecvenței obținute la ieșirea transformatorului nu corespund cu cele impuse

D51 – Transformatorul nu primește la intrare tensiune în parametrii ceruți

C511 – Sursa de alimentare funcționează defectuos;

C512 – Cablurile de legatură dintre sursa de alimentare și transformator nu sunt adecvate;

C513 –Conexiunea dintre sursa de alimentare și transformator nu a fost realizata cum trebuie;

D52 – Trasformatorul funcționeaza corect dar montat în punctul de lucru nu furnizează parametrii doriți

C521 – Trasformatorul nu este ecranat;

C522 – Exista o sursa perturbatoare în zonă;

C523 -Poluarea elecrtromagnetică din zona de lucru depașește limitele specificate de producător;

C524 –Ecranul de protecție (electromagnetică) al trasformatorului s-a deteriorat sau distrus local;

S6 –Transformatorul perturbă funcționarea celorlalți consumatori din rețea la care este conectat

D61 – Coeficientul de distorsiune totală (THD) depășește valorile normale

C611 – Circuitul de compensare a puterii reactive s-a defectat;

C612 –Legăturile/Conexiunile dintre dispozitivul de compensare a puterii reactive și transformator și/sau rețea s-au deteriorat/distrus;

C613 – Dispozitivul de comandă s-a defectat;

C614 –Degradarea ecranului de protecție electromagnetică sau distrugerea locală a acestuia.

D62 – Gradul de poluare electromagnetică emisă de transformator depășește valorile admisibile

C621 – Ecranul de protecție al transformatorului s-a deteriorat sau distrus parțial;

C622 – Izolația cablurilor de legătura s-a degradat;

S7– Declanșarea aparatelor de protectie

D71 – Scurtcircuite între spire

C711 – Consum suplimentar în rețea;

C712 – Îmbătrânirea izolației;

C713 – Concentrație mare de impurități în izolație;

D72 –Străpungeri la o bornă

C721- Strângerea defectuoasa a bornei;

C722-Presiunea în contact necorespunzătoare;

C723-Depunerilor de impurități;

D73 – Punere la masa în rețea

C731- Legatura galvanică accidental;

D74 – Scurtcircuite în rețea

C741- Un consum mai mare de energie din partea consumatorului;

C742 – Creștere locala a temperaturii;

C743- Deteriorare locală a izolației;

S8 – Supratensiuni ce depășesc valorile maxime admisibile

D81 – Supratensiuni repetitive

C811 – Variația curentului di/dt în inductanță L;

D82 – Supratensiuni aleatoare

C821 – Traznete, comutația sarcinilor paralele legate în paralel pe același sistem de distribuție sau, în cazul în care multe componente semiconductoare protejate individual prin câte o siguranță sunt conectate în paralel, datorită eliminării curentului de defect în una dintre componente prin funcționarea siguranței sale

S9 – Scurgeri de ulei

D91-Puncte de sudura neetanșe

D92-Defecte de etanșare

C921-Uzarea garniturilor ;

C922-Uzarea materilalului din care este confecționata cuva ;

C923-Creșterea presiunii în cuvă ;

4.2. Listă de intrări și ieșiri

4.3. Lista de defecte

4.4. Simptomele principale provocate de defecte și cauzele care produc respectivele defecte

4.5. Cerințe de proiectare

Se proiecteză un sistem expert de diagnoză și monitorizare a unei scheme de invertor trifazat. Pentru controlul și monitorizarea schemei se va utiliza un PLC, care poate afișa stările normale, respectiv de avarie. În cazul stărilor de avarie PLC-ul poate executa o anumită comandă automată de protecție, conform programului de diagnoză implemetat în memorie.

4.6. Prezentare PLC[7]

Figura 1. PLC Moeller din seria : easy721-DC-TC

PLC – Programmable Logic Controller, cunoscut în literatură ca și Automat Programabil – AP sau releu inteligent – este un aparat electronic care controleză regimurile de funcționare ale mașinilor și proceselor. PLC-ul recepționează semnale prin intermediul intrărilor sale, le prelucrează după un program și transmite semnale la ieșirile sale.

Programul se realizează cu ajutorul unui software dedicat de programare. Prin program se pot comanda intrările și ieșirile după dorință, se pot măsura timpii și efectua operații de calcul.

Caracteristicile principale ale unui automat programabil sunt :

– numărul maxim de intrări și ieșiri;

– capacitatea memoriei;

– viteza de calcul.

Automatele programabile pot fi compacte sau modulare .

Automatele programabile compacte pot fi echipate cu numeroase elemente cum sunt de exemplu potențiometre de setare valori impuse, intrări/ieșiri analogice sau extinderea memoriei.

Sunt definite prin următoarele caracteristici de sistem :

– gabarit compact;

– blocuri terminale detașabile;

– interfață integrată pentru comunicație;

– posibilitate de extindere locală și la distanță;

– programare cu pachet software.

Automate programabile modulare au următoarele caracteristici:

– construcție modulară;

– viteză mare de procesare;

– memorie cu capacitate ridicată;

– numeroase opțiuni de legare în rețea.

PLC-ul din Figura 1. este utilizat în acest proiect pentru diagnoza și controlul automat al schemei redresorului monofazat și are următoarele caracteristici:

– 12 intrări;

– 4 intrări analogice 0-10V, 10 biți;

– 6 ieșiri pe releu, a câte 8A;

– tensiune de alimentare 24VDC;

– 16 module afișare text.

4.7. Sisteme Expert

Tehnicile principale ale Inteligenței Artificiale sunt: Sistemele Expert, Arbori de decizie, Rețele neuronale artificiale, Logica Fuzzy și Algoritmii genetici.

Arhitectura sistemului expert cuprinde următoarele module:

Fig.22 Structura unui Sistem Expert

• Bazǎ de cunoștințe

• Motorul de inferențe

• Structura de control care cuprinde:

– Interfața de dialog

– Modulul de achiziție

– Modulul explicativ

Baza de cunoștințe a unui sistem expert constă în mod obișnuit dintr-o mulțime de așa-numite reguli de producție (sau reguli simple). În mod similar unei clauze, acestea sunt formate dintr-o mulțime de premize și concluzii. Aceste reguli de producție respectă următorul principiu: atunci când premizele sunt adevărate și concluzia va fi adevarată.

Baza de cunoștiințe poate fi realizata sub diverse forme:

– Regulile de productie. La baza sistemului de productie stă în conceptul de regula de producție a cărei structura este:

<parte de condiție> <parte de acțiune>

care poate fi interpretată de maniera că:

„DACĂ <partea de condiție> este îndeplinită

ATUNCI se poate executa <partea de acțiune>”

Principalele avantaje ale reprezentării cunoștiințelor sub forma de reguli de producție sunt urmatoarele:

– Modularitatea proprie fiecărei reguli.

– Modularitate în realizarea formalismului de rezolvare a problemei. Regulile pot fi asimilate cu un ansamblu de constituenți elementari, care se combină pentru a forma un raspuns la problema studiată. Ordinea în care sunt introduse în baza de cunoștiințe nu este importantă.

– Caracterul natural de exprimare, experții formulând în general cunoștiințele în acesta manieră.

-Accesibilitatea bazei de reguli care este dată de facilitatea și uniformitatea structurii utilizate.

Bibliografie

[1]. Sergiu Medar,Florin Ionescu “Editura Tehnica Bucuresti”,1986

[2].Arpad Ferdinand Kuzman “Echipamente hidropneumatice de automatizare” Institutul Politehnic “Traian Vuia” Timisoara 1986

[3].Virgil Marin,Rudolf Moscovici,Dumitru Teneslav, “Sisteme hidraulice de actionare si reglare automata.Probleme practice,proiectare,executie,exploatare”, Editura Termica Bucuresti,1981

[4].Sergiu Medar,Florin Ionescu “Editura Tehnica Bucuresti”,1986.

[5].Florin Ionescu,D.Catrina,Al.Dorin, “Mecanica fluidelor si Pedagogica”,Bucuresti 1980

[6].C.Raduti,E.Niculescu “Masini electrice rotative fabricate in Romania-Indreptar”

Editura Tehnica Bucuresti-1981

[7].Vlase,A.:”Regimuri de aschiere,adaosuri de prelucrare si normatehnice de timp”,Editura Tehnica Bucuresti 1984,1985

[8].Vsevold Radcenco,Niculae Alexandru “Calculul si proiectarea elementelor schemelor pneumatice de automatizari” ,Editura Tehnica Bucuresti,1985.

[9].V.Cosoraba,Gh.Georgescu Azuga,R.Visan “Actionari pneumatice”,Editura Tehnica Bucuresti,1974.

[10].Victor Balasoiu,Calin Razga “Actionari si comenzi hidropneumatice.Indrumator de proiectare.” Institutul Politehnic “Traian Vuia” Timisoara,1988

[11].”Balanta” Sibiu-catalog de produse

[12].G.Draghici “Tehnologia Fabricarii masinilor”,vol.I-II,Institutul Politehnic “Traian Vuia” ,Timisoara,1986.

[13].M.Popa “Desen tehnic-Indrumator,partea a II-a,Culegere de norme” ,Institutul Politehnic “Traian Vuia” ,Timisoara,1989.

[14].”Institutul standardelor de STAS 1987”,Editura Tehnica Bucuresti,1987