ПРОГНОЗНЫЙ РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ПРИМЕРЕ БЛОКА СОГЛАСОВАНИЯ КАНАЛОВ, Расчет прогнозной интенсивности отказов электрической схемы БСКЛ - Расчет надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующие расчеты)

Расчет прогнозной интенсивности отказов электрической схемы БСКЛ

Эксплуатационная интенсивность отказов резисторов постоянного сопротивления

ЛЭRпост = л*Кпр*Кр*Кэ*Кr*Км*Кстаб

Для резисторов типа МЛТ:

Кпр = 1для резисторов с приемкой 5;

Кэ = 1,7 для данного типа изделия по таблице из автоматизированного справочника;

Кстаб= 1 так как погрешность составляет 10 %;

Кr =1 для постоянных непроволочных металлодиэлектрических и металлизированных резисторов номиналом не более 1 кОм (R5,R19,R6,R20,R7,R21,R8,R22,R9,R23,R11,R25,R12,R26,R13,R14,R27,R28,R29,R30)

Кr =0,7 для резисторов того же типа номиналом от 1 до 100 кОм

(R1, R15,R2,R16,R3,R4,R17,R18);

Км = 0,7 для резисторов номинальной мощностью от 0,062-0,5 Вт

Значения коэффициента режима Кр могут быть рассчитаны с помощью математической модели (3.4.1.1) с параметрами, приведенными в таблице 3.1.1.

Математическая модель для расчета Кр имеет вид:

Кр = А * ( е В* ( ( t + 273 ) / Nt ) G ) * ( е [ P / P н / Ns* ( ( t + 273 ) / 273) J ] H) , (3.1.1)

Где t - температура окружающей среды, С;

Р - рабочая мощность рассеяния резисторов, Вт

Рн - номинальная мощность рассеяния резисторов, Вт;

P / Pн = [0,1;1], в данном случае P / Pн = 1;

А, В, G, Nт, Ns, J, H - постоянные коэффициенты.

Таблица 3.1.1

Коэффициент

А

В

Nt

G

Ns

J

H

Значение

0,26

0,5078

343

9,278

0,878

1

0,886

9,278 0,886

Кр = 0,26 * ( е 0,5078 * ( ( 8 + 273 ) / 343) )* ( е [ 1 / 0,878 * ( ( 8 + 273 ) / 273) 1] ) = 0,8367

ЛЭR1 = 4*10-8 *1*0,8367*1,7* 0,7*0,7*1 = 2,7879*10-8 1/ч;

ЛЭR11 = лЭR25= 4*10-8 *1*0,8367*1,7* 1*0,7*1 = 3,9827*10-8 1/ч;

Эксплуатационная интенсивность отказов резисторов переменного сопротивления

ЛЭRпер = л* Кпр * Кр * Кэ * Кr

Для резистора типа ПП:

Кпр = 1для резисторов с приемкой 5;

Кэ = 1,7 для данного типа изделия по таблице из автоматизированного справочника;

Кr =1,9 для переменных проволочных подстроечных резисторов номиналом не более 1 кОм

Значения коэффициента режима Кр могут быть рассчитаны с помощью математической модели (3.1.1) с параметрами, приведенными в таблице 3.1.2.

Таблица 3.1.2

Коэффициент

А

В

Nt

G

Ns

J

H

Значение

0,202

1,14

343

21,7

0,529

1

0,599

Кр = 0,202 * ( е 1,14 * ( ( 8 + 273 ) / 343) )* ( е [ 1 / 0,529 * ( ( 8 + 273 ) / 273) 1] ) = 0,9958

ЛЭR10 = 4*10-9*1*0,9958*1,7*1,9 = 1,2866*10-8 1/ч;

Эксплуатационная интенсивность отказов полиэтилентерефталатных высоковольтных конденсаторов типа МБГО:

ЛЭ С, МБГО = л * Кпр * Кр * Кэ * Кс

Кпр = 1для конденсаторов с приемкой 5;

Кэ = 1,3 для данного типа изделия по таблице из автоматизированного справочника;

Кс= 1, так как емкость конденсаторов меньше 1000 мкФ ;

Значения коэффициента режима Кр для конденсаторов могут быть рассчитаны с помощью математической модели (3.1.1) с параметрами, указанными в таблице 3.1.3.

Математическая модель для расчета Кр имеет вид:

Кр = А * е В* ( ( t + 273 ) / Nt ) * [( И /Ин / Ns)+1] , (3.1.1)

Где U/Uн - отношение рабочего к номинальному напряжению, условно принимаем равным 0,5.

Значения постоянных коэффициентов моделей для конденсаторов С1, С2,С4,С5,С6,С8 приведены в таблице 3.1.3.

Таблица 3.1.3

Коэффициент

Диапазон температур, оС

А

В

Nt

G

Ns

H

Значение

25-85

0,0359

4,09

358

5,9

0,55

3

КрС1,С2,С4,С5,С6,С8 = 0,0359*е 4,09 * ( ( 25 + 273 ) / 358) *[ 0,5/0,55) +1 ] = 0,0055*1,25 = 0,4065

ЛЭ С1 = 4,4*10-8 *1*0,4065*1,3*1 = 2,3252*10-8 1/ч;

Поскольку коэффициенты табл.3.1.3 не рассчитаны на эксплуатацию при =80С, то интенсивность отказов необходимо домножить на коэффициент 1,25 ( из автоматизированного справочника) , соответствующий увеличению количества отказов конденсаторов при выходе параметров эксплуатации за нормы ТУ.

Окончательно получаем

ЛЭ С1 = 1,25* 2,3252*10-8 =2,9065*10-8 1/ч;

Эксплуатационная интенсивность отказов тонкопленочных конденсаторов с неорганическим диэлектриком типа БМ:

ЛЭ С, БМ = л * Кпр * Кр * Кэ

Кпр = 1для конденсаторов с приемкой 5;

Кэ = 1,3 для данного типа изделия по таблице из автоматизированного справочника;

Значения коэффициента режима Кр для конденсаторов С3, С7 могут быть рассчитаны с помощью математической модели (3.1.1) с параметрами, указанными в таблице 3.1.4.

Таблица 3.1.4

Коэффициент

Диапазон температур, оС

А

В

Nt

G

Ns

H

Значение

25-85

5,909*10-7

14,3

398

1

0,3

3

КрС3,С7= 5,909*10-7*е 14,3 * ( ( 25 + 273 ) / 398) *[ 0,5/0,3) +1 ] = 5,909*10-7 * 170316,64 = 0,1006

ЛЭ С3 = 3*10-9 *1*0,1006*1,3 = 3,9234*10-101/ч;

Поскольку коэффициенты табл. 3.1.4 не рассчитаны на эксплуатацию при =80С, то интенсивность отказов необходимо домножить на коэффициент 1,25 ( из автоматизированного справочника) , соответствующий увеличению количества отказов конденсаторов при выходе параметров эксплуатации за нормы ТУ.

Окончательно получаем

ЛЭ С3 = 1,25* 3,9234*10-10 =4,9042*10-10 1/ч;

Эксплуатационная интенсивность отказов низкочастотных соединителей:

= л * Кпр * Кэ * Кк. к * Кк. с *КР

Кпр = 1для соединителей с приемкой 5;

Кэ = 1,3 для данного типа изделия по таблице из автоматизированного справочника;

Значения коэффициента Кр рассчитываются по модели:

(3.1.2)

Где - температура перегрева контактов по ТУ при максимальной токовой нагрузке, град. С

T-температура окружающей среды, град. С.

- величина токовой нагрузки ( I - рабочий ток, А, IMax - максимально допустимый ток по ТУ, А

Для розеток Гн1 - Гн10

=500С

T=80С

=1

= 1

Из автоматизированного справочника в зависимости от количества контактов розетки N=2 получаем значение Кк. к=1,36

Из автоматизированного справочника в зависимости от количества сочленений-расчленений n=500 и более получаем значение Кк. с=1.

Тогда эксплуатационная интенсивность отказов соединителей Гн равна

= 2,4*10-9 * 1 * 1,3 * 1,36 * 1 *1= 4,2432*10-9 1/ч

Для колодки штепсельной Ш

=500С

T=80С

=1

= 1

Из автоматизированного справочника в зависимости от количества контактов розетки N=22 получаем значение Кк. к=4,5

Из автоматизированного справочника в зависимости от количества сочленений-расчленений n=500 и более получаем значение Кк. с=1.

Тогда эксплуатационная интенсивность отказов колодки штепсельной Ш равна

= 5,2*10-10 * 1 * 1,3 * 4,5* 1 *1= 3,042*10-9 1/ч

Эксплуатационная интенсивность отказов стабилитронов

ЛЭVD= л*Кпр*Кр*Кэ

Кпр = 1для стабилитронов с приемкой 5;

Кэ = 1,4 для данного типа изделия по таблице из автоматизированного справочника;

Значение коэффициента режима Кр для кремниевых стабилитронов определяется по модели (3.1.3) с параметрами, указанными в таблице 3.1.5:

Кр = А * (еNt / (273 + t +^ t * K эл))* (е (273 + t + ^t * Kэл ) / Тм) ) (3.1.3)

Таблица 3.1.5

Коэффициент

А

Тм

Nt

^t

L

Значение

2,1935

448

- 800

150

14,0

Кэл = I ст. раб/ I ст. макс (3.4.4.2)

Принимаем Iст. раб равным 50% от Iст. макс., тогда Кэл = Iст. раб/ Iст. макс = 0,5

Кр = 2,1935*(е -800 / (273 + 8 + 150 * 0,5))*(е((273 + 8 + 150 * 0,5) / 448) ) = 2,1935*0,004*1,0408 = 0,0092

ЛЭVD1 = 1,9*10-7*1*0,0092*1,4 = 2,4472*10-91/ч.

ЛЭVD2 = 2,5*10-91*0,0092*1,4 = 3,22*10-11 1/ч.

Эксплуатационная интенсивность отказов транзисторов лЭVТ

ЛЭVТ = л*Кпр*Кр*Кэ*Кд. н*Кф*Кs1*Кf

Кпр = 1для транзисторов с приемкой 5;

Кэ = 1,5 для данного типа изделия по таблице из автоматизированного справочника;

Кд. н = 0,5 , так как максимально допустимая рассеиваемая мощность КТ203Б =0,15 Вт, а максимально допустимая рассеиваемая мощность П306А =0,25 Вт;

Кф = 1,5 (транзисторы аналогового сигнала);

Кs1 = 0,8 (считаем, что нагрузка по напряжению S1 не превышает 60%).

Кf= 1, так как транзисторы работают в области низких частот.

Значение коэффициента режима Кр для транзистора определяется по модели (3.1.4) с параметрами, представленными в таблице 3.1.6:

Кр = А * (еNt / (273 + t + ^ t * K эл))* (е (273 + t + ^t * Kэл ) / Тм) ) (3.1.4)

Таблица 3.1.6

Коэффициент

А

Тм

Nt

^t

L

Значение

5,2

448

- 1162

150

13,8

Кэл = Рраб/ Рмакс (3.1.5)

Примем Кэл равным 0,5. Тогда коэффициент режима Кр примет следующий вид:

Кр = 5,2*(е -1162 / (273 + 8 + 150 * 0,5))*(е((273 + 8 + 150 * 0,5) / 448) ) = 5,2*0,0382*1,0428 = 0,2073

ЛЭVТ1 = лЭVТ3= 1,0*10-8 *1*0,2073*1,5*0,5*1,5*0,8*1 = 1,8657*10--9 1/ч;

ЛЭVТ2 = лЭVТ4= 5,7*10-8 *1*0,2073*1,5*0,5*1,5*0,8*1 = 1,0634*10--8 1/ч;

Эксплуатационная интенсивность отказов трансформаторов

ЛЭ ТV= л*Кт*Кпр*Кэ

Кпр = 1для трансформаторов с приемкой 5;

Кэ = 2,0 для данного типа изделия по таблице из автоматизированного справочника.

Значение коэффициента Кт для трансформатора определяется по модели (31.6) с параметрами, приведенными в таблице 3.1.7:

Кт = А * е((Tm+273)/N) , (3.1.6)

Где Tm - температура максимально нагретой точки обмотки, трансформаторов, характеризующихся различными максимально допустимыми температурами (классами изоляции). Для данного типа трансформатора:

Тm = tокр + tп, (3.1.7)

Где tокр - температура окружающей среды (8ОС);

Tп - температура перегрева, значения которой могут быть рассчитаны по следующей формуле: tп = 0,25*tпту*((Р/Рмакс)2+1) , где tпту - максимальная температура перегрева по ТУ (считаем, что класс изоляции - В, tпту = 100ОС);

Р/Рмакс - отношение рабочей к максимально допустимой мощности (считаем, что Р/Рмакс = = 0,5).

Tп = 0,25*100*(0,52+1) = 31,25ОС.

Тогда Тm =8+31,25 = 39,25ОС.

Таблица 3.1.7

Коэффициент

А

N

G

Значение

0,891

352

14

Кт = 0,891* е ((39,25+273) /352) = 0,891*1,2054 = 1,074

ЛЭТV1 = 1,5*10-9 *1,074*1*2 = 3,222*10-9 1/ч.

ЛЭТV2 = 2*10-9 *1,074*1*2 = 4,296*10-9 1/ч.

ЛЭТV3 = 1,0*10-9 *1,074*1*2 = 2,148*10-9 1/ч.

Интенсивность отказов для пайки ЭРИ волной припоя л = 7 * 10 -11 1/ч

Общее число соединений в схеме N = 67 соединений.

Лсоед = 67*7 * е -11 = 4,69*10 -9 1/ч.

Общая суммарная эксплуатационная интенсивность отказов системы лЭС:

ЛЭС = = =

+

+=1,3035*10-6 1/ч

Наработка на отказ за время T=1 год= 8760 ч. равна

=1,3035*10-6*8760=0,0114 1/ч (3.1.8)

Вероятность безотказной работы схемы БСКЛ за год равна:

0,9886 (3.1.9)

Вероятность отказа схемы БСКЛ за год равна

0,0114 (3.1.10)

Выводы: полученное значение вероятности безотказной работы, близкое к 1, свидетельствует о достаточной надежности схемы БСКЛ.

Похожие статьи




ПРОГНОЗНЫЙ РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ПРИМЕРЕ БЛОКА СОГЛАСОВАНИЯ КАНАЛОВ, Расчет прогнозной интенсивности отказов электрической схемы БСКЛ - Расчет надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующие расчеты)

Предыдущая | Следующая