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 ni – 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 |
