РЕГУЛЬОВАНИЙ СТАБІЛІЗАТОР СТРУМУ/НАПРУГИ

 

, (4.3)

 

де  – різниця між встановленим і номінальним значенням визначаючого параметру для кожного з чотирьох елементів;

 

 – різниця між отриманим значенням при зміні параметру та його номінальним значенням кожного з чотирьох елементів.

Для кожного елементу його номінальне значення будемо збільшувати  на 5%. Тобто для елементів R4, R6, C11 та R10 будуть наступними відповідно:

 Ом, Ом, Ф та Ом. При зміні кожного з перших трьох параметрів у схемі моделювання (додаток Б) коефіцієнт передачі змінювався на невелику величину, приблизно однакову для всіх трьох елементів , а при зміні номінального параметру четвертого елементу коефіцієнт передачі змінився з y₀=0,82 до y=0,73, тобто зменшився. Тоді згідно з (4.2) та (4.3) значення А_i для кожного елементу будуть наступні:

- для R4 А₁=0,00029·10^-6;

- R6 А₂=-0,00012·10^-5;

- C11 А₃=0,0053·10^-6;

- для R10 А₄= -4,7·10^-4.

Розрахуємо коефіцієнти впливу для кожного з чотирьох елементів за формулою

 

, (4.4)

 

де x_i – значення параметру елементу, який змінився.

Згідно з отриманими значеннями коефіцієнтів А та (4.4) маємо такі коефіцієнти впливу:

- для R4 K_B1=0,000035;

- для R6 K_B2=-0,0005;

- для C11 K_B3=0,00071;

- для R10 K_B4= -2,83.

Для розрахунку значення поля допуску на відносну похибку первинного параметру скористаємося формулою

 

  , (4.5)

 

де  та – нижнє та верхнє допустимі значення на відносні похибки, які рівні згідно -5% та +10%.

Згідно з (4.5) 2,5 %.

Визначимо середнє значення поля допуску на відносну похибку визначаючого параметру за наступною формулою

 

. (4.6)

 

Згідно з (4.6) -7,075%.

Визначимо половину поля допуску на відносну похибку визначаючого параметру за формулами

 

, (4.7)

 

згідно з (4.7) -7,5%;

 

, (4.8)

 

де γ=0,587 для вірогідності P=0,99 (γ – коефіцієнт гарантованої надійності).

Згідно з (4.8) та 17%.

Розрахуємо граничні значення поля допуску на відносну похибку визначаючого параметру за формулами

 

, (4.9)

 

. (4.10)

 

Згідно з (4.9) та (4.10) -24,1%, а 10%.

Розрахуємо граничні значення визначаючого параметру по наступним формулам

 

, (4.11)

 

. (4.12)

 

Згідно з (4.11) і (4.12) 0,62 та 1,018.

На цьому етапі були розраховані нижня та верхня границя визначаючого параметру. На значення цих границь впливає кількість коефіцієнтів впливу та їх величина. Тобто більша кількість впливових коефіцієнтів призведе до розширень цих границь.

 

5 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРИЧНОЇ НАДІЙНОСТІ  ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛА

 

Метою даного етапу є  розрахунок оцінки вірогідності безвідмовної роботи ФВ, який був обраний для аналізу на попередньому етапі. Початковими даними для розрахунку є:

1. Значення допусків  на визначаючий параметр [y_H, y_B];

2. Значення коефіцієнта впливу K_Bi на попередньому етапі;

3. Довідкові дані по інтенсивностях відмов.

Аналізуючи коефіцієнти  впливу, отримані на попередньому етапі, робимо висновок про те, що найвпливовішим є елемент R10, тобто його коефіцієнт впливу найбільший з усіх чотирьох. Для цього елементу визначаємо коефіцієнт чутливості по формулі

 

. (5.1)

 

Тоді згідно з (5.1) А₄=-0,494. Далі необхідно визначити параметричну інтенсивність відмов

 

, (5.2)

 

де чисельник дробі  – параметрична відмова для впливового елементу у процентах, тобто для резистору R10, який є недротяним змінним резистором – 72%.

Згідно з (5.2) 0,14·10^-6 1/год. Користуючись графіком 3.2, та прийнявши t_H=2·10⁴ для 0,14·10^-6 1/год маємо T_{0п R10}=3,2·10⁵ годин.

Розрахуємо швидкість дрейфу параметрів елемента як

 

, (5.3)

 

 

де  =4,935 кОм, =4,7 кОм, T_{0п R10}=3,2·10⁵ годин.

Згідно з (5.3) маємо  0,734·10^-6. Визначимо середню швидкість зміни визначаючого параметру

 

. (5.4)

 

Згідно з (5.4) a=-0,363·10^-6. Коефіцієнт варіації приймемо рівним ν=1. Знаходимо вираз для розрахунку вірогідності безвідмовної роботи при параметричній надійності

 

. (5.5)

 

Графік безвідмовної роботи згідно з (5.5) зображений на рисунку 5.1.

Вірогідність безвідмовної роботи при параметричній надійності .

 

Рисунок 5.1 – Графік вірогідності безвідмовної роботи по параметричній відмові

 

Був проведений розрахунок параметричної надійності функціонального  вузла, та отримання вірогідності безвідмовної роботи ФВ при параметричній надійності. Були вибрані найбільш впливові коефіцієнти впливу, отримані на попередньому етапі, та на їх основі розраховано значення вірогідності безвідмовної роботи при значенні t_б.р..

 

6 АНАЛІЗ НАДІЙНОСТІ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО  ВУЗЛА

 

Побудуємо графік залежності ймовірності безвідмовної роботи всього функціонального вузла

 

. (6.1)

 

Згідно з (6.1) .

Графік залежності (6.1) приведений на рисунку 6.1.

 

Рисунок 6.1 – Графік вірогідності безвідмовної роботи всього ФВ №5

 

Визначимо середнє напрацювання на відмову за наступною формулою

 

. (6.2)

 

Згідно з (6.2) 3,2·10⁵ годин.

 

Побудуємо залежність інтенсивності  відмови всього функціонального  вузлу від часу

 

, (6.3)

 

де  .

Графік  представлений на рисунку 6.2.

 

Рисунок 3.2 – Графік залежності інтенсивності відмови

від часу для всього функціонального вузлу

 

Гамма-процентне напрацювання на відмову визначимо користуючись рисунком 3.1. Це значення приблизно рівне t_γ=2·10⁵ годин.

Згідно з пунктом 1.2 та табл. 3.2 [1],

 

. 

 

 

Останній етап, на якому були отриманні значення вірогідності безвідмовної роботи всього функціонального вузла, яка враховує раптові та параметричні відмови. Значення цієї вірогідності розраховано вище та рівняється . Порівнюючи це значення з заданим значенням у пункті 2, робимо висновок, що отримане більше, тобто даний розрахунок забезпечує необхідну надійність та безвідмовність для даного ФВ. Отримані графіки вірогідності безвідмовної роботи та інтенсивності відмови для ФВ.

 

7 РОЗРОБКА ЗАХОДІВ ЩОДО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАДІЙНОСТІ ВИРОБУ

 

Даний стабілізатор напруги/току відноситься до наземної РЕА, групи використання – група 1 – апаратура, що працює в житлових приміщеннях. Стабілізатор призначений для експлуатації в закритому приміщенні, як з природною вентиляцією, так і з кондиціюванням. Згідно до району припущеної експлуатації обраний варіант виконання даного приладу У (згідно стандартів), тобто для районів з помірним кліматом з середньовіковими температурами +45ºС, -45ºС. Об’єкт виконання У знаходиться в робочому стані при температурі +28ºС і відносній вологості 98%.

До кліматичних норм впливу на даний виріб треба віднести теплостійкість, холодостійкість та вологостійкість:

Теплостійкість:

робоча температура, ºС – +40;

гранична температура, ºС – +50.

Холодостійкість:

робоча температура, ºС – -5;

гранична температура, ºС – -40 (-50).

Вологостійкість:

вологостійкість, % – 80;

температура, ºС – 25.

До механічних норм впливу на даний виріб відносять – відсутність резонансу в конструкції та міцність при транспортуванні (в упакованому вигляді):

Відсутність резонансу в конструкції:

діапазон частот, Гц – 10-30;

амплітуда віброзміщення, мм – 0.5-0.8.

Міцність при  транспортуванні (в упакованому  вигляді):

тривалість  ударного імпульсу, мс – 5-10;

прискорення пікове, g – 5, 10, 25;

число ударів в  хвилину – 40-80;

 

загальне число ударів, не менше – 13000.

Способи охолодження  стабілізатору напруги/струму:

– природний спосіб охолодження (герметизований та перфорований);

– примусове повітряне охолодження за допомогою вентиляторів та радіаторів.

Захист металізованих деталей від корозії:

– за допомогою нанесення антикорозійних покриттів (металічних, неметалічних, плівкових).

Забезпечення герметизації даного виду РЕА – забезпечення практичної непроникності корпусу РЕА з метою захисту її елементів та компонентів від проникнення пилу, піску, бруду та механічних пошкоджень. Для стабілізатору напруги струму найбільш ефективною буде загальна герметизація, яка припускає розміщення плати з установленими ЕРЕ на неї в герметизований корпус.

Так як даний виріб  відноситься до наземного класу РЕА, який буде використовуватись в приміщеннях, мери захисту від деяких механічних дій будуть наступними:

– забезпечення механічними системами амортизації потрібної гнучкості закріпленої плати у герметизованому корпусі;

Захист від дій електромагнітних полів:

– екранування електростатичних, магнітостатичних та електромагнітних полів одним або декількома відомими способами.

 

ВИСНОВКИ

 

В даній курсовій роботі був проведений аналіз стабілізатору  напруги/току на надійність та безвідмовність. В результаті аналізу виробу були проведені наступні розрахунки:

– орієнтовний розрахунок на надійність та безвідмовність при умові однотипності ЕРЕ, та при умові різних ЕРЕ (за типономіналами);

– уточнюючий розрахунок надійності та безвідмовності одного функціонального вузла;

– розрахунок полів допуску на визначаючий параметр функціонального вузла;

– розрахунок полів допуску на визначаючий параметр функціонального вузла;

– розрахунок параметричної надійності функціонального вузла.

На кожному з етапів були розраховані показники надійності та безвідмовності згідно з завданням цього етапу, а також вірогідності безвідмовної роботи при значенні .

Проведений орієнтовний  розрахунок по надійності та безвідмовності ФВ показав, що значення цих параметрів, загалом, максимально не відрізняються від заданих у технічному завданні. Уточнюючий розрахунок одного з ФВ підтвердив вірність попередніх орієнтовних розрахунків, тому вважаємо, що інші ФВ відповідають необхідній надійності і безвідмовності.

Після проведення розрахунків  на надійність та безвідмовність можемо зробити висновок, згідно з отриманими даними, що даний розрахунок забезпечує необхідну надійність даного виробу. Також були розроблені заходи щодо забезпечення надійності та безвідмовної роботи пристрою у пункті 7.

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Аналіз і забезпечення надійності електронної апаратури при проектуванні/М. Ф. Бабаков. - Учбов. посібник. - Харків: Нац. аерокосмічний ун-т "Харьк. авіац. ін-т", 2002. - 90 с.

2. Надежность электронных систем/Пацюра И. В., Корнейчук В. И., Довбыш Л. В. – Справочник. – Киев, 1999. – 123 стр.

3. Практическое пособие по учебному конструирование РЭА/В. Т. Белинский, В. П. Гондюл, А. Б. Грозин и др.; Под ред. К. Б. Круковского-Синевича, Ю. Л. Мазора. – К.: Вища шк., 1992. – 494 с.: ил.