Исследование управляемого тиристорного преобразователя

Задание на курсовую работу


Произвести расчет на надежность заданного устройства, обеспечив P(t)=0.99 за t=2400 ч. Найти t2 при P(t2)=0991. Рассчитать ЗИП при Pраб(T)=0,95 за T= 5 лет. Аппаратура наземная.


Аннотация


В данной работе рассмотрен расчет на надежность схемы усилителя. Устройство по условиям технического задания относится к наземной аппаратуре. Расчет на надежность состоит из средне-групповой интенсивности отказов, окончательного расчетов и расчета резервированного устройства. Для длительной эксплуатации РЭС, рассчитан комплект ЗИП, обеспечивающий заданную работоспособность в течение 5 лет.


Содержание


Введение

. Расчет на надежность

. Расчет надежности по средне-групповым интенсивностям отказов

. Окончательный расчет на надежность

. Резервирование

. Расчет запасных элементов

Выводы

Список литературы


Введение


Надежность РЭС является одним из свойств, определяющих качество объектов, наряду с такими свойствами, как тактико-технические характеристики, экономические и весогабаритные показатели, дизайн и т.д. Именно надежность «работает» непрерывно после выпуска изделия в эксплуатацию и определяет как долго и каких условиях будут поддерживаться достигнутые ранее (при конструировании и производстве) другие свойства качества объекта. Надежность является комплексным свойством и характеризуется безотказностью долговечностью ремонтопригодностью и сохраняемостью объектов. Однако безотказность - есть основное свойство надежности, так как именно она наиболее полно характеризует надежность объекта и является моделью для рассмотрения двух других свойств надежности-долговечности и сохранности.

Надежность РЭА можно повысить в процессе эксплуатации следующими способами:

1.Применение наиболее надежных и перспективных элементов

2.снижение уровня электрической нагрузки элементов, рациональным выбором номинальных значений, их точности.

.Защитой элементов и все конструкции от воздействия окружающей среды

.Резервированием

.Контролем качества проектирования и производства, прогнозирование отказов с последующим профилактическим воздействием.

электрический сеть резервирование

1. Расчет на надежность


На РЭА одновременно воздействуют как внешние так и внутренние факторы. Отказы подразделяются на внезапные и постепенные. Соответственно вероятность безотказной работы всей системы считается по формуле:


Pc(t)=PВ(t)*Pn(t),


где: PВ(t) - вероятность безотказной работы РЭС по отношению к внезапным отказам в течение времени t;

Pn(t) - вероятность безотказной работы РЭС по отношению к постепенным отказам за тоже время t, при условии, отсутствия внезапных отказов.

В нижеприведенных расчетах будут приняты следующие допущения:

. Отказ любого элемента приводит к отказу всей системы

. Отказы элементов системы являются случайными и независимыми, то есть: Pn(t) =1.

. Интенсивность отказов всех элементов системы не зависит от времени, то есть время работы до отказа элементов и всей системы распределено по экспоненциальному закону.

Существуют по средне-групповым интенсивностям отказа и окончательному расчету на надежность.


. Расчет надежности по средне-групповым интенсивностям отказов


Расчет надежности по средне-групповым интенсивностям отказов производится на этапе эскизного проектирования после разработки принципиальной электрической схемы. Он позволяет выявить слабые участки системы и наметить пути повышения надежности системы на этапе эскизного проектирования.

При предварительном расчете надежности целесообразно придерживаться определенного порядка:

1.Определяется количество и типы элементов устройства, а также их усредненные значения ?oi интенсивности отказов, полученные по результатам испытаний на надежность i-го типа элемента. Найденные значения ?oi, количестно и типы элементов устройства сведены в табл. 1.


Табл. 1. Статистические данные об отказах элементов для расчета надежности по средне-групповым интенсивностям отказов.

№Типы элементов?oi*106,1/чNi?oi*Ni*106,1/ч Резисторы: 1С2-33Р0,01290,292СП3-38Б0,01520,3 Конденсаторы: 3K50-160,1571,054К10-7В0,013100,13 Транзисторы: 5КТ815Г0,0610,66КТ3102Г0,03420,0687КТ3107К0,03420,0688КП303А0,2110,21 Диоды: 9КД522А0,01220,02410Д9Г0,0130,03Стабилитрон:11КС518А0,00410,004Микросхема:12КР1401УД20,910,9 Микрофон: 13МКЭ-3890,210,2Динамик:140,5ГДШ-8-250,210,215Плата тек.0,000110,000116Пайка0,00011620,0162Тумблер17ПТ1-80,0620,12

2.Вычислим количественные характеристики надежности системы:

1) Интенсивность отказов:



) Среднее время безотказной работы:



) Вероятность безотказной работы системы в течении времени t:



) Вероятность отказа системы:



) Частота отказов:


) Гарантийный срок службы:



. Результаты расчета сравниваются с заданным уровнем надежности





3. Окончательный расчет на надежность


Окончательный расчет надежности производится на этапе технического проектирования после испытания макета изделия всех его узлов, когда известны режимы работы всех элементов системы и условия их эксплуатации. Значения интенсивностей отказов элементов с учетом их режимов работы и условий эксплуатации определяются с помощью графиков, имеющихся в справочной литературе, либо с помощью поправочных коэффициентов или эмпирических формул.

В целях систематизации запишем наши данные в таблице 2.

При расчете теплового режима уточняется рабочая температура среды внутри корпуса устройства. По коэффициентам электрической нагрузки и температуре по соответствующим таблицам или графикам определяются поправочные коэффициенты, показывающие, насколько изменяется интенсивность отказов.

Интенсивность отказов считается по следующей формуле:


,

Где - поправочные коэффициенты в зависимости от и температуры

- обобщенные эксплуатационные коэффициенты для наиболее характерных условии эксплуатации РЭА

- поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов

- поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры окружающей среды

- поправочный коэффициент в зависимости от атмосферного давления

Поправочные коэффициенты находятся из соответствующих таблиц [1], [2].

Коэффициент нагрузки Кн необходимые для определения коэффициента a1, для различных элементов РЭС находятся из таблиц [2]. Для элементов не указанных в таблице Кн=0,95. Результаты вычислений реального значения интенсивности отказов ?i приведены в табл. 2.


Табл. 2. Статистические данные об отказах элементов для окончательного расчета

№Типы элементовt°?Кнaia1a2a3a4a5?0i*106?i=aia1a2a3a4a5?i0*106/чNiNi*?i*106qitср.в.iqi*tср.в.i Резисторы: 1С2-33Р200,60,55,7680,010,005768290,0130,02710,08330,00222СП3-38Б200,60,55,7680,0150,0432620,3570,00650,08330,0005 Конденсаторы:3K50-1620 0,5 0,45,768 0,15 0,346087 0,013 0,04560,08330,00414К10-7В200,50,45,7680,0130,34608102,768640,41990,08330,0349 Транзисторы:5КТ815Г200,60,645,7680,060,073830410,073830,01110,08330,00096КТ3102Г200,60,645,7680,0340,0110745620,011070,00160,08330,00017КТ3107К200,9 0,9 5,7680,0340,0121134 2 0,0159 0,00390,08330,00038КП303А200,90,95,7680,210,01297810,025960,00390,08330,0003 Диоды:9КД522А200,90,95,7680,0120,20764820,41530,06290,08330,005210Д9Г200,70,855,7680,010,09805630,392220,05940,08330,0049Стабилитрон: 11КС518А200,70,525,7680,0040,1019782410,203960,03090,08330,0025Микросхема:12КР1401УД2200,70,525,7680,90,179961610,539880,08180,08330,0068 Микрофон:13МКЭ-389200,70,525,7680,20,179961610,179960,02720,08330,0022Динамик:140,5ГДШ-8-25200,90,85,7680,20,2307210,230720,03490,08330,002915Плата тек.200,90,9 5,768 0,001 0,0051912 1 0,01620,004 0,08330,00006 16Пайка2010,95,7680,0010,00519121620,005190,00070,08330,00006Тумблер17ПТ1-82010,95,7680,00010,0005191220,000520,000070,08330,000007


Непосредственные расчеты


1.

.

. (полученная вероятность меньше заданной )

.

.

.

.

.

.

.




. Резервирование


Метод повышения надежности системы введением избыточных (резервных) элементов называется резервированием. Резервный элемент обеспечивает работоспособность устройства при отказе основного элемента. Резервирование может быть двух видов:

·постоянное, когда и основной, и все резервные элементы находятся в одинаковых условиях и одновременно выполняют одни и те же заданные функции;

·замещением, когда отказавший основной элемент заменяется с помощью переключателя, после чего резервный элемент начинает выполнять функции основного элемента. При замещении работоспособность системы с резервированием будет зависеть также и от надежности переключателя.

Вероятность безотказной работы системы при резервировании в течение времени t определяется по формуле:



Вероятность отказа:



Среднее время безотказной работы при резервировании системы:



Интенсивность отказов системы определяется по формуле:



Частота отказа системы:



Гарантийный срок службы при резервировании системы:



. Расчет запасных элементов


Для РЭА длительного использования часто время эксплуатации Т бывает значительно больше , т.е. Т >>

В этих случаях для обеспечения работоспособности РЭА необходимо иметь комплект ЗИПа. Расчет необходимого количества запасных элементов зависит от их надежности. Характеристикой надежности ЗИПе является работоспособность - свойство аппаратуры выполнять свои функции либо за счет безотказности, либо за счет соответствующих запасных элементов. Количественным критерием является вероятность работоспособности .

Расчет запасных элементов при наличии m типов номиналов проводиться в следующем порядке

.Определяем вероятность работоспособности i-ого типа элемента по формуле



.Определяем по формуле:

.Для найденных и определяем - число запасных элементов i-го типа, путем пересчета по формуле :



Результаты расчетов количества запасных элементов приведены в Табл. 3.


Табл. 3. Таблица данных для расчета запасных элементов

№Типы элементов?i*10х 1/чNiCi, руб.NiCi, руб.nср.iPраб(T)iNзэi Резисторы: 1С2-33Р0,00384533329103100,0059602670,98602СП3-38Б0,02884210100,0014420,9990 Конденсаторы:3K50-160,019226667710200,0019226670,99914К10-7В0,2307210201600,0922880,9931 Транзисторы:5КТ815Г0,0461441201600,01845760,99316КТ3102Г0,049220267220200,0024610130,99917КТ3107К0,00738304220200,0003691520,99908КП303А0,008652120400,00086520,9980 Диоды:9КД522А0,138432220400,01384320,998110Д9Г0,065370667310400,0130741330,9981Стабилитрон: 11КС518А0,067985493120400,0067985490,9981Микросхема:12КР1401УД20,1199744120600,017996160,9971 Микрофон:13МКЭ-3890,1199744120200,005998720,9991Динамик:140,5ГДШ-8-250,153813333150500,0076906670,998115Плата тек.0,153813333110100,0076906670,999116Пайка0,003460816210100,000173040,9990ТумблерПТ1-80,0034608210100,000173040,9990

Выводы


Задание РЭС с учетом ЗИПа удовлетворяет условиям задания.

Комплект ЗИП включает в себя довольно большое кол-во элементов. Это связано с низкой надежностью этих элементов, а также высокими требованиями к надежности РЭС в целом в течение длительного периода времени.


Список литературы


1. C.C. Князева Основы расчета надежности РЭА Казань, 1979 г.

. С.С. Князева, М.Ф. Тюхтин «Прогнозирование надежности гибридных интегральных схем» Казань, 1990 г.

. А.А Яшин «Теоретические основы конструирования, технологии и надежности ЭВА». Москва, 1983 г.

. Надежность радиоэлектронных средств под ред. Сайткулова В.Г.; сост. Князева С.С. Казань: изд-во КГТУ, 1999. 32с.


Теги: Исследование управляемого тиристорного преобразователя  Контрольная работа  Физика
Просмотров: 36311
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Исследование управляемого тиристорного преобразователя
Назад