Разработка схемы устройства для контроля цепи в действующей схеме энергоснабжения

дипломная работа

2.4 Предварительный расчет надежности устройства. Полный расчет элемента схемы.

Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Надежность - один из важнейших показателей качества изделия.

Расчет надежности сводится в основном к определению вероятности безотказной работы, средней наработки до отказа и интенсивностью отказов.

Отказ - это событие, после появления, которого изделие теряет работоспособность, т.е. какой-либо один или несколько основных параметров не соответствует требованиям, установленных в КД.

Интенсивность отказов показывает, какое число изделий (элементов) по отнесению к числу работающих, выходит из строя за единицу времени (обычно за 1 час). Интенсивность отказов - это отношение числа отказавших элементов за промежуток времени t к среднему числу исправно работающих элементов на продолжительность рассматриваемого отрезка времени.

Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в определенных условиях эксплуатации в пределах заданной продолжительности времени отказа не произойдет.

Средняя наработка до отказа - это время работы изделия до первого отказа.

При расчете надежности системы определяются следующие показатели:

· интенсивность отказов изделий л(t) или системы,

· вероятность P(t) безотказной работы системы за время проверок подготовки и заключительного этапа использования аппаратуры.

· среднее время Тср наработки на отказ системы.

Исходными данными при расчете надежности являются:

· принципиальные блок-схемы и входящих в нее устройств с параметрами функционирования:

· принципиальные схемы всех функциональных узлов с указанием типов изделий, входящих в узлы;

· режимы работы резервных устройств (нагруженный, ненагруженный, облегченный),

· электрические режимы работы изделий коэффициенты их нагрузки;

· величины интенсивности отказов изделий;

· непрерывное время работы;

· температура окружающей среды;

· условия эксплуатации.

Этапы выполнения расчета надежности:

1. Проведение структурного анализа, влияние каждого элемента на работоспособность системы и характер их взаимосвязи, состав и число элементов, которые должны быть учтены при расчете.

2. Составление структурной схемы расчета надежности. Сложная система расчленяется на отдельные части - элементы.

З. Проведение расчета надежности.

4. Оформление расчета-надежности.

Расчет производится по известным интенсивностям отказов элементов, входящих в блок. На различных стадиях проектирования выполняются два вида расчета надежности:

· предварительный,

· окончательный.

Предварительный расчет выполняется на ранних стадиях проектирования с целью определения принципиальной возможности обеспечения заданной надежности, и для сравнительного анализа различных вариантов решения с точки зрения надежности.

Окончательный расчет производится, когда изделие уже полностью спроектировано с целью определения его надежности в реальных условиях эксплуатации

Для расчета надежности принципиальной схемы проектируемого изделия воспользуемся предварительным расчетом.

Предварительную надежность изделия определяем по формуле:

P(t) = е-t*Л

P(t) =e-6,966*10-6*103= 0,993034

Средняя наработка до отказа - время работы изделия до первого отказа - определяем по формуле:

Tср = 1/ л*10-6

Tср = 1/6,966*10-6 = 143554,407 (час.)

Находим вероятное число отказавших приборов (Х) за промежуток времени равный 1000 часам:

P(t) = (No - N)/t , где

No - число исправных изделий к концу нормального периода работы или к какому-то времени t.

N - число изделий поставленных на испытание.

0,993034 = (1000-X)/1000

X = 1000 - 993 = 7

Вывод: вероятность безотказной работы проектируемого изделия Р(t) = 0,993034 за промежуток времени равный 1000 часов работы. Это означает, что из 1000 изделий безотказно будут работать 993, а 7 могут отказать.

Время безотказной работы Тср = 143554,407 часов.

Таблица 2. 9 - Предварительный расчет надежности.

Наименование ЭРЭ

N

лi*10-6

1/ч

Ni * лi * 10-6

1/ч

Лi * 10-6

1/ч

T

ч.

P(t)

Тcр.

ч.

1.Конденсатор К50-68

3

0,05

0,15

6,966

1000

0,993034

143554,407

2.Транзистор КТ815А

1

0,50

0,5

3.Симмистор

ТС161-160

1

0,08

0,08

4.Переключатель ПТ73-2-3

1

0,3

0,3

5.Светодиод АЛ310Б

1

0,70

0,7

6.Микросхема

К155ЛА3

1

0,21

0,21

7.Микросхема

К155ИЕ1

2

0,21

0,42

8.Диод КД106А

4

0,15

0,6

9.Диод КД108

5

0,15

0,75

10.Трансформатор

ТП154-3-1

1

0,90

0,9

11.Трансформатор

ТП1-2

2

0,90

1,8

12.Резистор МЛТ

9

0,05

0,45

13. Пайки

106

0,001

0,106

Всего ЭРЭ

31

Рассчитаем эксплуатационную интенсивность отказов микросхемы К155ЛА3 входящей в схему:

Математическая модель для расчета интенсивности отказов микросхемы:

лэ = л0(осг) * Kэ * Ксл * Кпопр * Кр , где

лэ - интенсивность отказа

л0(осг) - интенсивность отказов при групповом ожидаемом среднем значении.

Кэ - коэффициент эксплуатации для наземной стационарной аппаратуры;

К сл - коэффициент сложности (зависит от количества элементов)

Ксл=1*10-6;

л0(осг)= 0,24*10-6(1/ч.);

Кпопр= 0,4*10-6;

Кр=1;

Kэ=1,7*10-6;

л э =0,24*10-6 * 1,7*10-6 * 1*10-6 * 0,4*10-6 * 1 = 0,1632*10-6 (1/ч.)

P(t) = е-Лt = 0,99984

Тср = 1000000/ 0,1632*10-6 = 6127450980,39 (час.)

Электрический расчет выходного каскада (ключа) на транзисторе VT1.

Исходные данные для расчета:

· На транзисторе КТ815А.

Iк мах.=1,5 А;

Iб=0,75 А;

Uк э=40 В;

h2 1=40-70;

Uк э нас.=0,8.

Рисунок 2.26 - Схема выходного каскада (ключа) на транзисторе VT1

· На микросхеме К155ЛА3

Uвых??2,4 B;

Uвых0=0,4 В;

Iпр=16 мА.

Iб на границе насыщения

Делись добром ;)