книги / Надежность судовой электронной аппаратуры и систем автоматического управления
..pdfгде W — рабочая мощность рассеяния на любом из электродов; WQ— номинальная мощность рассеяния на том же электроде
(по ТУ)
4 . = ^ ’ |
<193> |
где UK— рабочее напряжение между катодом и подогревателем; UKQ— номинальное напряжение между катодом и подогрева
телем (по ТУ)
Кщ, =р-, |
(194) |
|
"н |
UHQ |
|
где Uu — рабочее напряжение |
накала; |
|
£/„0 — номинальное, напряжение накала (по ТУ).
Коэффициент нагрузки как функция рабочей и номинальной мощности имеет наиболее широкое применение при расчете надеж ности электронной аппаратуры, так как этот коэффициент является исходной величиной при определении опасности отказов. Для широкой номенклатуры ламп требуется определить суммарную мощность, которая представляет собой сумму мощностей рассея ния на аноде W&, на сетках Wc и номинальной мощности накала Wlu т. е. в данном случае
2 |
117 |
W„ + Wa+Wc |
(195) |
|
Кuw 2 |
г, |
■W'„,+ W'i,+ *4 • |
||
|
Коэффициент нагрузки как функция напряжения накала ис пользуется в качестве исходной величины для определения по правочных коэффициентов к опасности отказов ламп, обусловлен ных напряжением накала.
Зависимость |
опасности |
отказов приемо-усилйтельных ламп |
|||
от напряжения |
накала |
при |
ÜH> |
URQ можно выразить |
прибли |
женной эмпирической |
формулой |
|
|
||
|
X ({/„) = 0.4А.О + |
0,6Я„ 1-щ А 1'2. |
(196) |
где Я0 — опасность отказов при номинальном напряжении на кала;
Ua — рабочее напряжение накала; U„0 — номинальное напряжение накала.
Приведенная формула дает достаточную для практических целей точность, если напряжения накала, для которых опреде ляется надежность, отличаются при эксплуатации от номиналь ного не более чем на 5—10% в сторону понижения и не более чем на 10—15% в сторону повышения. Повышение напряжения накала приводит к резкому снижению надежности работы ламп.
Напряжение на аноде и экранной сетке также влияет на надеж ность ламп, но в меньшей степени, чем напряжение накала. При-
ближенная зависимость между опасностью отказов ламп с повы шенными анодно-экранными напряжениями £/а и опасностью от казов Я0 при номинальных значениях этих напряжений UaQвыра
жается следующим соотношением:
k(U a) = K (iT ^ )1'75- |
(197) |
Вредное влияние высокой температуры баллона электронных ламп наглядно иллюстрируется рис. 71—75.
Для повышения долговечности рекомендуют применять лампы в режимах, близких к номинальным, не допуская повышения тем
|
|
|
|
пературы баллона |
более |
||||||
|
|
|
|
100—150° С. |
|
Напряжение |
|||||
|
|
|
|
накала |
в случае |
хорошей |
|||||
|
|
|
|
его |
стабилизации |
можно |
|||||
|
|
|
|
брать на 2—3% |
ниже |
но |
|||||
|
|
|
|
минального. |
Облегченные |
||||||
|
|
|
|
режимы работы (при малом |
|||||||
|
|
|
|
потреблении |
тока) |
позво |
|||||
|
|
|
|
ляют несколько увеличить |
|||||||
|
|
|
|
срок |
службы |
ламп. |
На |
||||
|
|
|
|
пример, правильным режи |
|||||||
|
|
|
|
мом работы |
ламп в БЭСМ |
||||||
|
|
|
|
удалось получить |
сравни |
||||||
|
|
|
|
тельно высокую их надеж |
|||||||
|
|
|
|
ность: из рис. 76, а видно, |
|||||||
|
|
|
|
что за |
8000 |
час. |
работы |
||||
|
|
|
|
вышло |
из |
строя |
14,9% |
||||
|
|
|
|
ламп типа 6Н8С |
и |
19,4% |
|||||
|
|
т г, |
с |
типа |
6Н9С |
(рис. |
76, |
б). |
|||
|
|
|
|
Однако |
к |
выбору этих |
|||||
Рис. 71. Влияние температуры баллона на |
|
режимов нужно подходить |
|||||||||
вероятность исправной работы лампы в тече |
крайне |
осторожно. |
|
|
|||||||
ние 250 |
час. • |
|
|
Опасность |
|
отказов |
|||||
|
|
|
|
электронных ламп в зави- |
|||||||
симости от напряжения накала, коэффициента нагрузки |
и темпе |
||||||||||
ратуры окружающей |
среды может |
быть определена |
следующей |
||||||||
зависимостью: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
(1 "h |
а |
4“ Р)» |
|
|
|
|
|
(198) |
где Я0 — опасность отказа при номинальных режимах;
а— поправка, учитывающая влияние отклонения фактиче ского режима по накалу;
Р— поправка, учитывающая влияние температуры окружа ющей среды и коэффициента нагрузки (при поддержании номинального режима накала).
Если а = р = 0, т.-е. при сохранении номинального режима
по всем показателям, то |
— Я0. |
Графики поправок а и р |
приведены на рис. 77. На рис. 77, а |
показан график изменения |
абсолютного значения поправки а |
в зависимости от колебаний напряжения накала. На оси абсцисс отложено Кп — отношение
рабочего напряжения Uü p^80)t°/o
кноминальному £/„0.
Спомощью рис. 77, б МО
можно определить |
необхо |
|
|
|
- |
|||||||||
90 |
|
|
|
|||||||||||
димую |
поправку, р. |
Так, |
|
|
|
|||||||||
из |
рисунка |
можно |
уста |
|
|
|
|
|||||||
новить, |
что |
|
р = |
0 |
при |
80 |
|
-Личевой |
||||||
120° С только |
в том слу- ^ |
|
|
|||||||||||
79 |
|
тетрод |
||||||||||||
чае, |
если |
/Сн |
= 0 ,1 . |
|
|
|
|
|
||||||
|
Для иллюстрации опре |
ВО |
|
|
|
|||||||||
деления |
значения |
|
по |
|
|
Двойной |
||||||||
формуле (198) |
и |
рис. 77, |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
диод |
|||||||||||
приведем числовой пример. |
50 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
Пример. |
Электронная |
40 |
|
|
|
||||||||
лампа |
работает с /(„=0,8, |
|
\ |
Двойной |
||||||||||
температура |
внутри блока |
|
|
|||||||||||
t = |
70° С, напряжение на- |
30 |
|
4 |
триод |
|||||||||
• |
Г |
\ |
||||||||||||
кала |
|
повышено |
на |
.5% |
|
|||||||||
|
20 |
|
\ |
Пентод |
||||||||||
сверх номинального; зна- • |
|
|
|
|||||||||||
чение |
опасности |
отказов |
^ |
|
|
|
||||||||
при |
номинальном |
режиме |
|
~ т ч --------- |
||||||||||
Х0 = |
5 - 10гБ |
1/час. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
о |
|
|
Тетрод |
||||||||
• |
Определить |
опасность |
|
300 |
т т,°с |
|||||||||
отказов^ |
для этих |
усло |
100 |
200 |
||||||||||
вий. |
|
Решение |
|
|
|
Рис. 72. Влияние температуры баллона на |
||||||||
|
г-т |
|
пп |
~ |
вероятность исправной работы лампы в тече- |
|||||||||
|
|
, |
|
|
|
|
ние 500 |
час. |
|
|||||
|
По графику |
рис. 77, |
а |
|
|
|
|
|||||||
находим поправку |
а=0,5, |
|
|
|
|
по графику рис. 77, б определяем поправку р = 0,4. Вычисляем
интенсивность |
отказов при |
заданном режиме по формуле (198) |
V = |
5 .IO- 5 (1 + |
5 + 0,4) = 9,5-10~5 1/час. |
Р е л е является сравнительно сложным устройством, имеющим ряд характеристик и параметров (ток срабатывания, время сра батывания и отпускания и др.), которые должны поддерживаться в установленных техническими условиями пределах. Существует много типов реле, каждый из которых имеет свои характеристики и рекомендуется к применению в различных схемах. Отказы реле, как правило, происходят из-за неисправностей в контактных си стемах (56%), в обмотках (до 20%) и вследствие механических
гРj °//0
Рис. 73. Влияние температуры баллона на |
Рис. 74. Изменение вероятности исправной работы лампы . |
вероятность исправной работы лампы в тече |
при различной температуре балллона. |
ние 1000 час. |
|
повреждений. При оценке надежности реле, переключателей и других коммутирующих устройств часто вместо показателей,
Р.%
связанных со временем их работы, пользуются показателями, свя занными с числом срабатываний (циклов). В этом случае наработка
Рис. 76. Срок службы радиоламп, использованных в счетной ма шине БЭСМ АН СССР.
на отказ выражается средним числом срабатываний, приходящимся на один отказ, опасность отказов — числом отказов, приходя щимся на одно срабатывание, а вероятность безотказной работы
оценивается определенным числом срабатываний. Если известна средняя скорость срабатывания устройства, то легко перейти к временным параметрам. Например, для реле, имеющего нара ботку на отказ 100 000 циклов при средней скорости переключе ний 10 циклов в час, наработка на отказ составит 100 000 : 10 = = 10 000 час.
а) |
д) |
|
/3 |
Рис. 77. Зависимость опасности отказов электронных ламп от величины напряжения накала, температуры окружающей среды и коэффи циента нагрузки.
Для пересчета опасности отказа, выраженной числом срабаты
ваний, |
в значение величины опасности отказов, |
выражен |
||
ной |
в |
часах, |
следует использовать номограмму, приведенную |
|
на |
рис. |
78. |
|
плотности |
Надежность реле зависит от количества контактов, |
||||
тока и |
числа |
срабатываний. Зависимость опасности |
отказов от |
указанных характеристик реле определяется следующей формулой:
— |
h = К + А КПтпю |
- |
(199) |
где Я0 — основная |
доля опасности отказа, |
зависящая от |
кон |
струкции |
и назначения реле; |
|
|
АЯК— дополнительная доля опасности отказа одного контакта реле, зависящая от числа срабатываний в час и от уровня живучести реле, характеризуемого предельным числом срабатываний; •
% — поправочный коэффициент к дополнительной доле ДЯК, учитывающий фактическую плотность тока контакта и выраженый отношением рабочего тока контакта к но-
1 минальному его значению; пк — число действующих контактов (контактных пружин).
Зависимость дополнительной доли опасности отказов одной контактной группы от числа срабатываний в час и от предельного
числа срабатываний, на которое рассчитано реле, показана на рис. 79, а.
На рис. 79, б приведен график поправочного коэффициента, который используется в качестве множителядополнительной
доли опасности |
отказа. |
5 |
л |
ко |
~ \ |
6 |
В |
|
|
||
0.S |
: \ |
|
|
|
\ |
0,01-. |
|
|
\ |
||
|
\ |
|
: |
|
\ |
0,05-. |
|
о , г |
-Z |
\ 0,1 |
Л |
|
|
||
0,05 |
- |
\ {-0,005 |
|
|
|
0,5 |
|
|
|
Я L 0,01 |
|
|
|
1,0 |
\ 0,02 |
0,01 |
|
5 |
- т |
- |
Ю J ~ v \ |
||
9 |
i . |
||
|
|
|
0,2 |
0,005- |
50 |
г 0.5 |
|
|
|
г 0,7 |
|
|
|
100 |
1,0 |
|
|
-4\-2 |
|
|
|
500 |
-■-5 |
|
|
- г 7 |
|
0,001 - |
|
1000 |
1-10 |
|
~ 7 20 |
||
0.0005- |
|
'.-50 |
|
5000 |
-'-70 |
||
|
|
|
^ -1 0 0 |
7 0,0005
- 0,001
: 0,005
т
'-0,01
- 0,1
\
\
V : 0,5
NF
- 1,0
L5.0
Рис. 78. Номограмма для преобразования опасности отказов, выраженной в % на 1000 срабатываний, в опасность отказов, выраженную в процентах на 1000 час. работы. А — опасность отказов в % на 1000 срабатываний; Б — число сра батываний в час; В — число срабатываний в мин.; Д — опасность отказов в % на 1000 час. работы.
Пример. Определить опасность отказа чувствитель ного реле (рис. 80), если известно, что оно имеет 4 контакт ные группы, рассчитанные на номинальную величину
12 И . М . М аликов 1208 |
177 |
тока / н = 1 а, через которые протекает ток / р |
100 ма. |
Предельное число срабатываний реле 50 000. Рабочая ча стота замыканий контактов 6 срабатываний в час.
Решение Вычислим опасность отказа. Согласно типу реле; Я0 =
= 0,40% на 1000 час. работы. Дополнительная доля ДЯК равна 0,2% на 1000 час. работы (см. пунктирные линии на рис. 79). Поправочный коэффициент взят по рис. 79
û) «) V
T
Рис. 79. Графики к формуле (199): а — зависимость добавочной доли опасности отказа ДЯК одной контактной группы реле от числа срабатываний в час; б — график поправочного коэффициента т)х, зависящего от величины Кн — отноше ния рабочего тока контакта / р [к номинальному его значению / н.
равным rij. = 0,25, так как Ки .= i 2- = 0,1. Произведе-
* Н
ние АЛкт]г множим на пк = 4. Следовательно, Я* = 0,40 + + 0,20*0,25*4 = 0,60% на 1000 час. работы.
Рис. 80. Схема чувствительного реле.
Реле подразделяются на классы по степени сложности и назна чению, отличающиеся значением величины Я0Так, например, чувствительные реле имеют основную долю опасности отказа Я0, равную 0,40% на 1000 час. работы; реле общего назначения 0,25% на 1000 час. работы; мощные реле 0,04% на 1000 час. работы и тер мореле 0,40% на 1000 час. работы 127].
2
Р а з д е л Ш Ш Ш
Инженерные методы____
расчета___
надежности