Как показали исследования, положение на рынке шнуров армированных вилкой иначе, чем катастрофическим назвать нельзя. Если рассматривать рынок стран бывшего СССР, то на этом рынке представлено несколько сотен предприятий, которые на оборудовании 30-летней давности производят сетевые шнуры. В большинстве случаев эти изделия не соответствуют не только мировым, но и отечественным стандартам. Трудоемкость и энергоемкость этих производств, в десятки раз превышает аналогичные показатели ведущих производителей. В результате в последние годы шнуры отечественного производства постепенно вытесняются дешевыми низкокачественными импортными изделиями.
Статистика пожаров, аварий и электротравм показывает, что положение становится нетерпимым, а продолжение использования шнуров только по соображениям низкой цены, грозит серьезными экономическими потерями для производителей бытовой техники.
Ежедневно в сводках происшествий сообщается о сотнях пожаров, о десятках жертв этих происшествий. Очень часто в качестве источника возгораний указывается неисправная проводка. При этом под проводкой подразумевается вся электрическая цепь от распределителя электроэнергии до ввода провода в электроприбор. Наиболее пожароопасным элементом электропроводки является ее внешняя часть: розеточный узел, удлинитель и сетевой шнур. Сама электророзетка без сетевого шнура также безопасна, как и динамит без бикфордова шнура, но подключение некачественного сетевого шнура делает любую розетку потенциальным источником пожара и электротравм.
Недавно мир облетело сенсационное сообщение:Microsoft отзывает 14.000.000 пожароопасных электрошнуров.
"17 февраля 2005 года корпорация Microsoft объявила о замене более 14 млн. шнуров электропитания в игровых приставках Xbox. Специалисты выяснили, что дефектные кабели могут приводить к возникновению коротких замыканий и самопроизвольных возгораний. Кто из поставщиков подвел компанию Билла Гейтса, Microsoft не признается. Концерн взял ответственность на себя. Любой из пользователей вышеуказанной продукции теперь может заказать шнур электропитания бесплатно. Как сообщает Reuters, Microsoft получила около 30 сообщений о том, что некачественные кабели питания привели к телесным повреждениям или нанесли ущерб собственности пользователей. Главным образом, речь идет о задымлении и оплавлении кабелей и вызванных этим легких ожогах рук и повреждениях окружающих предметов, в частности, ковров. Замена шнуров электропитания затрагивает почти три четверти приставок Xbox, проданных по всему миру с момента их выпуска в 2001 году. Это уже второй случай масштабного отзыва Xbox.
Кстати, ранее уже другая фирма Hewlett-Packard объявляла о кампании по замене сетевых шнуров к различным моделям своих струйных принтеров. Как выяснилось, разъемы этих шнуров могут сломаться, что способно привести к поражению электрическим током". http://lenta.ru/news/2005/02/18/xbox/.
Общеизвестно, что правовая культура населения стран бывшего СССР находится на низком уровне, и вряд ли стоит опасаться, что покупатель, у которого в руках загорится вилка электроприбора побежит в суд за компенсацией. Однако, по мере насыщения рынка бытовой техникой, качество сетевого шнура становится одним из ключевых элементов конкурентной борьбы. Применяя некачественный сетевой шнур, производители рискуют своей торговой маркой и имеют все предпосылки к серьезным экономическим потерям.
Оценка качества шнуров армированных вилкой.
На современном оборудовании с использованием современных методик контроля качества шнуров армированных вилкой были произведены исследования шнуров, случайно отобранных на рынке (в том числе проверялись шнуры, снятые с электроприборов). При этом проверялось качество провода, качество примененных материалов, качество контактных соединений и выполнение требований безопасности.
Качество провода.
Наиболее часто в шнурах армированных вилкой используются плоский двухжильный провод марки ШВВП и круглый двух- и трехжильный провод марки ПВС. Качество этих проводов в основном вполне удовлетворительное, но при детальном исследовании обнаружено значительное число образцов, в которых сечение жилы медного провода было значительно ниже (на 5 - 20%) чем требуют стандарты для данной марки шнура. Кроме того, попадались образцы, в которых часть жил была изготовлена из стального омедненного провода?! Тема качества провода давно обсуждается, но ситуация пока не меняется.
Ниже приведен пример такого обсуждения (сайт ОАО "Электрокабель" Кольчугинский завод" http://www.elcable.ru/quality/problem/):
05.11.2004
Вопрос:"… ХХХ дает такие красивые цены, процентов на 5-10 ниже стоимости комплекта материалов необходимого на данное изделие. Откуда?"
Комментарий ОАО "ЭКЗ":
На сайте www.Ruscable.ru в Кабельном форуме в разделе "Обсуждение организаций и событий" 5 ноября 2004 года обсуждалось предприятие ХХХ. Задавались разные вопросы, каждый высказывал свою точку зрения. Но один вопрос и ответ привлек наиболее пристальное внимание, поскольку именно они отражают положение, сложившееся в кабельной отрасли (хотя на наш взгляд оно еще драматичнее).
Ответ:
Автор: не зарегистрирован
Дата: 05.11.2004.
"Цены такие возникают следующим образом:
- Сознательно занижается диаметр проволоки и радиальной толщины изоляции и оболочки - экономия до 5%;
- Покупаются не очень качественные материалы и кроме того в процессе опрессования в пластикат добавляется до 30% переработанных отходов - экономия 2-3%;
- Покупают медную скальпированную проволоку от бывших в употреблении нефтепогружных кабелей - экономия по меди до 7%!".
Комментарий завода "Электрокабель":
Хотим добавить еще несколько моментов, обеспечивающих на наш взгляд низкие цены такой продукции:
- производство кабеля осуществляется на старом изношенном оборудовании, которое ремонтируют от поломки к поломке;
- работники подобных предприятий - гастарбайтеры - не обучены и не заинтересованы в конечном результате, получающие мизерную зарплату;
- на подобных предприятиях может применяться схема оптимизации налогов.
Примечание автора. ХХХ - название завода, которое мы по соображениям этики не указывается, да он и не единственный и дело не в конкретном заводе, а в существовании проблемы, которая требует немедленного решения, поскольку под угрозу ставится жизнь и здоровье людей.
Качество применяемых материалов.
В соответствии с требованиями п. 28 ГОСТ 51322.1-2002 "Соединители электрические штепсельные бытового и аналогичного назначения" все части вилки выполненные из изолирующего материала после прикладывания раскаленной проволоки должны угасать в течение 30 секунд после удаления проволоки. Однако при проверке оказалось, что если для внешней ПВХ заливки это требование выполняется, то для внутренних частей вилки, в которых закреплены токоведущие штыри, в большинстве случаев используется обычный (как правило, вторичный) пластик, поддерживающий горение (рис. 1):
Рис. 1. Горение внутренних частей вилки после 30-секундного прикладывания раскаленной проволоки
Инцидент с такой вилкой развивается по стандартной схеме: тление и возгорание внутренней части, проплавление наружной заливки пластиката, возгорание декоративных элементов розетки, стекание горящего пластика на горючие окружающие предметы…
Такие вилки, в совокупности с обнаруженными контактными проблемами (смотри ниже), - прямой источник возгорания, и если даже возгорания не происходит, они являются источником постоянного отравления газами, выделяемыми при нагреве вилки. Применение некачественных материалов приводит к короблению материала, штыри вилок расшатываются после первых месяцев эксплуатации, и в результате вилка становится смертельно опасным предметом.
Не выдерживают критики и материалы, применяемые для изготовления контактов и штырей. Контакты обеспечивающие заземление, как правило, не обладают необходимой упругостью, а покрытие нарушается уже после нескольких соединений. Мало того, третья часть присутствующих на рынке вилок имеет штыри из "осветленной" латуни (читай без защитного покрытия). "Осветленные" штыри через небольшое время приобретают черно-зеленый цвет, про качество такого контакта говорить не имеет смысла.
Качество контактных соединений.
Для соединения провода со штырями вилки в подавляющем большинстве конструкций используется метод обжатия провода в гнезде, высверленном в торце штыря. При этом стандарты строго нормируют усилие по натяжению провода, при котором не должно происходить нарушение контакта. Однако используемые на большинстве производств технологии не могут обеспечить нормированное обжатие. В результате в исследованных шнурах отмечается либо пережатие проводов, приводящее к деформации или обрезке части проводов, либо недостаточный обжим. В обоих случаях возрастает переходное сопротивление и опасность перегрева вилки. На снимках (рис. 2) показаны микрошлифы обследованных шнуров в местах обжатия провода в штыре вилки.
Рис. 2. Микрошлифы обследованных шнуров в местах обжатия провода в штыре вилки
Следует отметить, что большинство обследованных шнуров не потребовало детального исследования, поскольку после вскрытия вилки было обнаружено, что провода при натяжении выходили из гнезда при усилиях 10-20 Н вместо положенных 50-60 Н, а у значительной части шнуров часть проводов вообще не была вставлена в гнездо.
Как видно на снимках микрошлифов мест обжатия провода в вилке, площадь контакта в соединении является случайной величиной и не превышает 30-40% от номинального сечения провода. Часть проводов не обжата и в процессе эксплуатации может периодически входить в контакт или размыкаться со штырем. Соответственно не приходится говорить о нормировании переходного сопротивления. Плотность тока в показанном контакте может в 5-8 раз превышать допустимую, вследствие чего переходное сопротивление со временем будет увеличиваться, что может привести как к перегреву и возгоранию вилки, так и отказам электроприбора в целом.
К сожалению, отечественные стандарты не предусматривают проведение микроскопического исследования места соединения в шнурах армированных вилкой, хотя для западных стандартов - это обязательная аттестационная процедура.
Но проблема не ограничивается повышенной плотностью тока. Как видно на снимках микрошлифов, проводники не обжаты и находятся в соприкосновении со средой существующей внутри гнезда. В состав этой среды входят и воздух, и остатки реактивов использованных при нанесении защитного покрытия штырей. Все это с вероятностью 50 на 50 со временем приводит к образованию окисных пленок и химическому разрушению контакта. Результат - выход из строя не только шнура, но и основных элементов питаемого прибора.
Несмотря на то, что приведенные проблемы сетевых шнуров кажутся очевидными, большинство производителей электро- и радиоаппаратуры считает, что случаев отказа сетевых шнуров практически не наблюдается. Отчасти они правы: ненадежный контакт в шнуре выявить достаточно трудно и отказывает при этом не шнур, а элементы прибора: конденсаторы, двигатели, источники питания.
Если у отказавшего электроприбора заменить вышедший из строя узел, то, скорее всего он будет какое-то время работать и без замены шнура. Но немало житейских историй о "несчастливых" холодильниках, стиральных машинах и телевизорах, в которых по несколько раз в год меняют один и тот же узел, а он через некоторое время снова выходит из строя. Мы с полной ответственностью рекомендуем: если вышел из строя блок питания телевизора или компрессор холодильника, не рискуйте больше и одновременно замените сетевой шнур.
Для подтверждения, приведенного выше совета, дана следующая иллюстрация:
Рис. 3. Осциллограммы переходных процессов
На осциллограмме, полученной при помощи осциллографа фирмы Tectronix, зафиксированы переходные процессы, возникающие в индуктивной нагрузке (на двигателе холодильника) при использовании сетевого шнура с обжимом провода подобным показанному выше. В качестве объекта испытания был выбран сетевой шнур, рассчитанный на номинальную токовую нагрузку 10 А. Перед началом измерения шнур подвергся искусственному старению путем многократного включения-отключения нагрузки при токе 12,5 А.
После тренировки шнур прошел типовые испытания согласно требованиям ГОСТ 28244-96 с положительным результатом. Однако, как видно из осциллограммы, в месте контакта провода и штыря вилки произошли необратимые изменения, которые привели к появлению дребезга появляющегося при легком изгибе провода в месте его выхода из вилки. При этом амплитуда выбросов, измеренная на нагрузке, превышала 3000 вольт! При периодическом повторении дребезга выход из строя элементов прибора практически неизбежен.
Уникальные возможности осциллографа Tectronix позволили получить еще одну осциллограмму, иллюстрирующую влияние нестабильного переходного сопротивления на характер переходных процессов в плохом контакте вилки:
Рис. 4. Осциллограмма, иллюстрирующая влияние нестабильного переходного сопротивления на характер переходных процессов в плохом контакте вилки
При снятии этой осциллограммы с помощью контактора производилось периодическое включение и отключение индуктивной нагрузки, подключенной к источнику напряжения 110В через сетевой шнур, использованный в вышеописанном эксперименте. При этом были зафиксированы редкие кратковременные нарушения контакта на отдельных пиках нагрузки, приводящие к появлению выбросов амплитудой до 3000В с последующим срезанием полуволны синусоидального напряжения. Затем контакт восстанавливался, но периодически, после коммутации выбросы появлялись снова. На развернутой осциллограмме видны чрезвычайно опасные для питаемого прибора выбросы, которые создают мощные помехи и могут вызвать нарушение работы рядом расположенных электронных устройств.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что сетевой шнур ненадлежащего качества можно считать причиной значительного числа отказов возникающих в процессе эксплуатации электро- радиоаппаратуры. А все деньги, потраченные на повышение качества и надежности изделий можно считать выброшенными на ветер, если не позаботиться об установке в изделии сетевого шнура гарантированного качества.
Рассматривая сетевой шнур в общей схеме передачи электроэнергии на силовые цепи прибора, можно увидеть, что в нем сосредоточена большая часть проблем связанных с качеством питающего напряжения.
Цепи до контактного зажима розетки оказывают существенное влияние на качество питающего напряжения, но хорошо нормированы и при соблюдении норм и правил монтажа достаточно стабильны и не являются предметом рассмотрения данной статьи. Необходимо только помнить, что не зависимо от номинального тока, любой шнур должен выдерживать перегрузку 25А в течение времени срабатывания автоматического предохранителя. При невыполнении этого условия возможно возгорание шнура в случае короткого замыкания в питаемом приборе.
Ведущие производители электро- и радиоприборов в обязательном порядке проводят испытания сетевых шнуров на соответствие данному требованию.
Качество электророзеток вопрос самостоятельный, но конструктивные особенности шнура помогают в некоторой степени снизить его влияние на качество питающего напряжения.
Таким образом, эквивалентная схема цепи передачи питающего напряжения будет иметь следующий вид:
Рис. 5. Эквивалентная схема цепи передачи питающего напряжения
Например, суммарное сопротивление идеального сетевого шнура телевизора (провод 2х0,75 мм кв. длиной 2 м) составляет:
2 х 0,003ом + 2 х 0,003ом + 0,03ом/м х 4м + 2 х 0,003 + 2 х 0,003 =0,144 ом.
В обследованных сетевых шнурах это сопротивление составляло от 0,25 до 2,2 ом. То есть возможное падение напряжения на сетевом шнуре могло составить 5,5 В при номинальном токе нагрузки 2,5А.
Обращает на себя внимание то обстоятельство, что в некоторых моделях теле- и радиоаппаратуры используется сетевой шнур с проводом, имеющим сечение 0,5 мм кв., хотя известно, что при таком сечении не может быть обеспечено высокое качество воспроизведения звука и изображения.
Приведенная эквивалентная схема позволяет определить подходы к созданию технологической линии для производства сетевых шнуров близких к идеальному. Но это уже тема следующей статьи.
Автор:Башура М.В.
Башура Михаил Викторович,
гл. редактор журнала "Электроника инфо",
г. Минск, Беларусь