Список рекомендованой литературы

1 Котеленец Н.Ф., Кузнецов Н.Л. Испытания и надежность электрических машин: Учебное пособие для вузов по спец. «Электромеханика».-М.: Высш. шк., 1988.-232 с., ил.

2 Cборник задач по теории надежности /А.Н. Половко, И.М. Маликов.-М: Сов. Радио, 1972.-408 с., ил.

3 Певзнер Л.Д. Надежность горного электрооборудования и технических средств шахтной автоматики. – М.: Недра, 1983. – 198 с., ил.

Приложение А

Методические указания к решению задачи №1

    Учитывая заданный закон распределения времени до отказа, вероятность безотказной работы можно вычислять по формуле:

                                       ,                                       (ПА.1)

где - нормированная функция нормального распределения или функция Лапласа (значение определяется по [2, табл. П. 7.16];

- нормирующий множитель, учитывающий усечение нормального распределения (значение определяется по [2, табл. П. 7.16];

 и s - параметры, определяющие расположение распределения на числовой оси и его масштаб, час;

t – время работы изделия, час.

    Частота отказов в данном случае определяется зависимостью:

                       ,                   (ПА.2)

    Вычисления удобно производить, используя табл. П.7.17 [2] функции . В нашем случае . Тогда  может быть расчитана по упрощенной формуле:         

                                          .                          (ПА.3)

    Интенсивность отказов l(t) может быть найдена по полученным значениям   и P(t) по формуле:

                                                                     (ПА.4)

    Среднюю наработку до первого отказа следует вычислять по формуле:

                                              (ПА.5)

    Зависимости   и l(t) целесообразно строить в одной координат-ной системе.

 

Приложение Б

Методические рекомендации к решению задачи №2

        

    При проведении ориентированных расчетов надежности без учета условий эксплуатации необходимо считать, что анализируемый блок управления и защиты (БУ и З) структурно является последовательным, отказы элементов независимы и отказ одного элемента приводит к отказу всего БУ и З в целом. В этом случае математическая модель отказов будет иметь экспоненциальный вид.

    Для определения интенсивности отказов l_S в целом для БУ и З всю совокупность составляющих его элементов следует разбить на группы, включив в каждую элементы с одинаковой интенсивностью отказов l_і. Значения l_і выбираются из справочной литературы. В качестве примера значения l_і для некоторых элементов электротехнических устройств приведены в таблице ПБ.1.

Таблица ПБ.1 – Интенсивности отказов элементов при температуре окружающей среды 20°С и относительной влажности 50-70 %

Наименование элемента	l і × 10-6, ч-1.	Наименование элемента	l і × 10-6, ч-1.
Выключатели типа «тумблер» на один контакт Диоды:     германиевые     кремниевые Кабели Контакторы (на один контакт) Муфты электромагнитные Предохранители Переключатели (на одну контактную группу) Провода соединительные Разъемы штепсельные:   на один штырек	0,09   0,36 0,2 0,5   2,5 0,6 0,5   0,2 0,02   0,3	Двигатели:   асинхронные    шаговые Дроссели Интегральные микросхемы Конденсаторы:    бумажные и металлобумажные Конденсаторы:   керамические   слюдяные   электролитические Потенциометры:    проволочные     угольные	8,6 4,0 0,35 0,25     0,3   0,15 0,25 0,35   1,2 0,25

Продолжение таблицы ПБ.1

 

на одну контактную группу Реле (на одну контактную группу):   электромагнитные   времени Транзисторы:   германиевые   кремниевые Трансформаторы:   силовые   импульсные

1,2   0,3 1,2   0,3 0,5   1,0 0,15

Резисторы:    металлопленочные,      композиционные, углеродистые    проволочные    переменные Сельсины, вращающиеся трансформаторы Сервомеханизмы Соединения:    паяные     крученые Фильтры электрические

0,04 0,1 0,2   1,0 2,0   0,01 0,002 0,35

 

Для каждой группы, состоящей из n_j элементов, следует определить групповое значение интенсивности отказов:

                                                                   (ПБ.1)

Интенсивность отказов БУ и З в целом определяется суммой интенсивностей отказов всех групп составляющих элементов:

                                                              (ПБ.2)

Для рассматриваемого случая вероятность безотказной работы определяется по формуле:

                                        ,                       (ПБ.3)

где t – время работы БУ и З, за которое определяется вероятность безотказной работы, час.

Среднее время безотказной работы БУ и З (Т_ср) без учета условий эксплуатации определяется по формуле:

                                                                     (ПБ.4)

В качестве примера приведем в табл. ПБ.2 разбивку некоторого аппарата на группы элементов с целью определения l_s.

 

Таблица ПБ.2 – К расчету интенсивности отказов l_s электрического аппарата

Группы элементов	Число элементов	l і × 10-6, ч-1.	l j × 10-6, ч-1.
Резисторы ПЭВ-100 Резисторы МЛТ -1 Конденсаторы МБГО Силовой трансформатор Дроссель Диоды Д 205 Транзисторы кремниевые КТ 203	2 24 2 1 1 24 26	0,1 0,04 0,3 1,0 0,35 0,2 0,5	0,2 0,96 0,6 1,0 0,35 4,8 13,0
, ч-1

 

    При проведении ориентировочных расчетов надежности с учетом условий эксплуатации необходимо учитывать воздействия внешней среды, в которой функционирует БУ и З (температура, влажность, давление, вибрация, запыленность и т.п.), а также особенности энергетического режима работы самого БУ и З (выделяемой элементами БУ и З тепловой энергии, величин электромагнитных нагрузок, механических напряжений и т.п.). Степень влияния различных факторов условий эксплуатации на показатели надежности различна. При приближенных расчетах учет влияния условий эксплуатации на надежность работы БУ и З производят путем введения следующих показателей:

    температура поверхности элемента t°;

    коэффициент внешних условий k_э, суммарно учитывающий остальные внешние условия эксплуатации;

    коэффициент нагрузки элемента k_н, представляющий отношение фактических значений нагрузки к номинальным.

    Параметры электрических нагрузок для различных элементов БУ и З различны. Так, для резисторов параметром нагрузки является мощность рассеивания; для конденсаторов – рабочее напряжение; для полупроводниковых диодов - выпрямленный ток и обратное напряжение; для транзисторов – суммарная мощность рассеивания на переходах в непрерывном и импульсном режимах; для трансформаторов – мощность первичной обмотки; для дросселей – плотность тока в обмотках; для электрических машин – рабочая мощность; для пускателей, переключателей, штепсельных разъемов – ток, протекающий через контакты; для реле – ток через контакты и время нахождения обмотки под напряжением. Поэтому при расчете показателей надежности БУ и З с учетом условий эксплуатации следует различать коэффициент нагрузки по току , коэффициент нагрузки по напряжению и коэффициент нагрузки по мощности .

    Групповое значение интенсивности отказов элементов БУ и З с учетом условий эксплуатации l_jэ можно определить по формуле

                                                               (ПБ.5)

где l_і  - интенсивность отказов элементов без учета условий эксплуатации;

- коэффициент, учитывающий условия эксплуатации (температуру поверхности элемента, коэффициент нагрузки).

    Значение коэффициентов  для основных элементов БУ и З показаны на рис. ПБ.1 – рис. ПБ.10.

    Параметры электрических нагрузок для различных элементов БУ и З различны, поэтому различна и природа коэффициента нагрузки. Для обеспечения надежной работы БУ и З при его проектировании подбирают мощности элементов таким образом, чтобы при номинальном режиме работы элементы работали с коэффициентом нагрузки, меньшим единицы.

    В табл. ПБ.3 приведены, в качестве примера, значения коэффициентов нагрузки некоторых элементов электротехнических устройств.

Рисунок ПБ.1 - Cемейство кривых  для слюдяных конденсаторов

 

Рисунок ПБ.2 – Cемейство кривых  для электролити-ческих конденсаторов

 

 

Рисунок ПБ.3 – Семейство кривых  для трансформаторов и дросселей

 

      

 

Рисунок ПБ.4 - Семейство кривых  для штепсельных          разъемов

 

 

Рисунок ПБ.5 - Семейство кривых  для магнитных пускателей, контакторов, мощных реле

Рисунок ПБ.6 - Семейство кривых  для металлопленочных резисторов

Рисунок ПБ.7 - Семейство кривых  для проволочных резисторов

Рисунок ПБ.8 - Семейство кривых  для кремниевых диодов

 

 

Рисунок ПБ.9 - Семейство кривых  для кремниевых транзисторов

Рисунок ПБ.10 - Семейство кривых  для интегральных микросхем и германиевых транзисторов

 

Таблица ПБ.3 – Коэффициенты нагрузки некоторых элементов электротехнических устройств

Наименование элемента	Коэффициент нагрузки	Рекомендуемое значение
Диоды Дроссели Конденсаторы Коммутационные элементы Резисторы Реле, конденсаторы, магнитные пускатели Транзисторы, интегральные микросхемы Трансформаторы силовые Трансформаторы вращающиеся Электрические машины	kнi, kнv kнi kнv kнi kнw   kнi   kнw kнw kнv kнw	0,7 0,9 0,85 0,9 0,8   0,8   0,85 0,9 0,95 0,9

 

После определения групповых интенсивностей отказов l_jэ определяется их суммарная интенсивность отказов Sl_jэ и интенсивность отказов всего БУ и З, с учетом условий эксплуатации l_sэ, по формуле:

 

                                                               (ПБ.6)

 

Затем рассчитывается вероятность безотказной работы Р_э(t) и Т_ср.э- среднее время безотказной работы БУ и З по формулам:

 

                                                      (ПБ.7)

и

                                                                            (ПБ.8)

 

Данные расчетов целесообразно свести в таблицу, образец которой проводится ниже.

Таблица Х.Х – Данные расчета показателей надежности БУ и З

Группы элементов	Число элемен-тов, nj	Коэффици-ент нагруз-ки, K н	Темпера-тура, ° С	l і × 10-6, ч-1.		l jэ × 10-6, ч-1.
1. 2. 3.
Итого: Sljэ=

 

Результаты расчетов сравниваются между собой, делаются выводы, предлагаются рекомендации по повышению надежности системы.

 

 

Приложение В

Методические указания к решению задачи №3

Учитывая заданный закон распределения времени до отказа вероят-ность безотказной работы P(t) определяется по формуле, [2, табл.1.1]:

   

                                                              (ПВ.1)

 

Частота отказов а(t) определяется по формуле:

 

, 1/час      (ПВ.2)

 

Интенсивность отказов λ(t) определяется по формуле:

 

                            , 1/час                                  (ПВ.3)

 

Средняя наработка до первого отказа определяется по формуле:

 

                                   , час                           (ПВ.4)

 

Приложение Г

Образец титульного листа

Министерство образования и науки ЛНР

ГОУ ВПО «Донбасский государственный технический университет»

Кафедра «Электрические машины и аппараты»

 

Практическое задание №2

По дисциплине «Надежность электрооборудования»

для студентов направления подготовки

13.03.02 – «Электроэнергетика и электротехника»

Вариант №_______

 

 

Выполнил: студент гр.__________

_____________________________

                                                             (Ф.И.О.)

 

                                                                                                                                                              Проверил:___________________

                                                                                 (должн. препод.)

                                                       ____________________________

                                                             (Ф.И.О.)

 

Алчевск 2018