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 lS в целом для БУ и З всю совокупность составляющих его элементов следует разбить на группы, включив в каждую элементы с одинаковой интенсивностью отказов lі. Значения lі выбираются из справочной литературы. В качестве примера значения lі 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 nj 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 (Тср) 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 ls.
Таблица ПБ.2 – К расчету интенсивности отказов ls 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 kэ, суммарно учитывающий остальные внешние условия эксплуатации;
коэффициент нагрузки элемента kн, 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 ljэ можно определить по формуле
(ПБ.5)
где lі - 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 ljэ определяется их суммарная интенсивность отказов Sljэ и интенсивность отказов всего БУ и З, с учетом условий эксплуатации lsэ, по формуле:
(ПБ.6)
Затем рассчитывается вероятность безотказной работы Рэ(t) и Тср.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
