Расчет вероятности безотказной работы блока защиты

Рассчитать вероятность безотказной работы и срок службы блока защиты с учетом реальной загрузки элементов, если известны параметры надежности его элементов с учетом температуры окружающей среды.

Количество элементов, их типы и технические данные по вариантам приведены в таблицах 4.1 и 4.2. Зависимости увеличения частоты отказов от загрузки элементов показаны на рис. 4.2 – 4.5.

Таблица 4.1

Элементы блока защиты

Наименование элемента	Тип	Кол-во	Коэф. загрузки, к н	Поправо-чный коэф-т, α	Интенсивность отказов, 1/ч
при номинальной нагрузке, λ ном	при реальной нагрузке, λ р
Транзистор	КТ				0,5·10-6
Резистор	МЛТ				0,005·10-6
Диод	ИД				0,056·10-6
Конденсатор	МБМ				0,025·10-6
Трансформатор					0,009·10-6

Поправочный коэффициент α определяется из диаграмм рис. 4.2 – 4.5 в зависимости от температуры окружающей среды t ^оС и коэффициента нагрузки к _н, для трансформаторов принимается α = 1.

Интенсивность отказов при реальной загрузке λ _р определяется по формуле

.

Для расчета надежности принимается последовательная схема замещения (рис. 4.1), т.е. при отказе одного элемента вся система выходит из строя. Отказом может быть – изменение параметров сопротивления, емкости любого элемента за допустимые границы, ухудшение контактов в местах паек и изменения в связи с этим общих сопротивлений и т.д.

Рис. 4.1. Расчетная схема замещения

Интенсивность отказов системы λ _с

,

где n_i – количество элементов каждого типа (резисторов, диодов, конденсаторов и т.д.);

λ _{р i} – интенсивность отказов при реальной нагрузке каждого типа элементов;

j – порядковый номер типа элементов;

s – количество типов элементов, входящих в систему.

Вероятность безотказной работы блока защиты

,

где t – время работы за сутки, ч.

Время безотказной работы системы

.

Рис. 4.2 Зависимость a от t и к _н для кремниевых транзисторов

Рис. 4.3. Зависимость a от t и к _н для резисторов типа МЛТ и ОМЛТ

Рис. 4.4. Зависимость a от t и к _н для плоскостных кремниевых диодов

Рис. 4.5. Зависимость a от t и к _н для конденсаторов с металлобумажной изоляцией типов МБМ, БМТ, БМ, КБГ
Таблица 4.2

Варианты заданий

№ вар.	Транзистор Число элементов/ загрузка	Резистор Число/ загрузка	Диод Число/ загрузка	Конденса-тор Число/ загрузка	Трансфор-матор Число/ загрузка	Темпера-тура окр. среды	Время работы за сутки
1.	20/0,4	50/0,6	22/0,6	14/0,7	3/0,3
2.	23/0,3	52/0,7	21/0,6	13/0,4	3/0,5
3.	23/0,4	54/0,4	20/0,5	12/0,6	3/0,6
4.	25/0,3	56/0,3	19/0,4	11/0,2	3/0,5
5.	23/0,4	58/0,6	18/0,6	10/0,7	3/0,3
6.	20/0,3	60/0,7	17/0,6	9/0,4	3/0,5
7.	20/0,3	62/0,7	16/0,6	8/0,4	3/0,5
8.	26/0,4	64/0,4	15/0,5	9/0,6	3/0,6
9.	24/0,3	66/0,3	14/0,4	10/0,2	3/0,5
10.	23/0,4	65/0,6	15/0,6	11/0,7	3/0,3
11.	20/0,3	64/0,7	16/0,6	12/0,4	3/0,5
12.	20/0,4	63/0,6	17/0,6	13/0,7	3/0,3
13.	20/0,3	62/0,7	18/0,6	14/0,4	3/0,5
14.	27/0,3	61/0,7	19/0,6	15/0,4	3/0,5
15.	24/0,4	60/0,4	20/0,5	16/0,6	3/0,6
16.	23/0,3	59/0,3	21/0,4	17/0,2	3/0,5
17.	20/0,4	58/0,6	21/0,4	18/0,7	3/0,3
18.	24/0,3	57/0,7	22/0,6	19/0,4	2/0,5
19.	23/0,4	56/0,6	23/0,6	20/0,7	2/0,3
20.	20/0,3	55/0,7	24/0,6	21/0,4	2/0,5
21.	20/0,3	54/0,7	24/0,6	22/0,4	2/0,5
22.	27/0,4	53/0,4	25/0,6	23/0,6	2/0,6
23.	24/0,3	52/0,3	26/0,5	24/0,2	2/0,5
24.	23/0,4	51/0,6	27/0,4	25/0,7	2/0,3
25.	20/0,3	50/0,7	28/0,6	26/0,4	2/0,5
26.	26/0,4	53/0,4	29/0,6	27/0,6	2/0,6
27.	23/0,3	57/0,3	30/0,5	28/0,2	2/0,5
28.	24/0,4	60/0,6	29/0,4	29/0,7	2/0,3
29.	23/0,3	63/0,7	28/0,6	30/0,4	2/0,5
30.	24/0,4	66/0,6	27/0,6	29/0,7	2/0,3