Количественная оценка надежности эксплуатируемых установок

Экспериментальным путем вероятность безотказной работы устройств, находящихся в эксплуатации, приближенно определяют

(7.1.)

где - число исправно работающих изделий на начало расчетного интервала времени;

n(t) - число отказавших изделий за определенный промежуток времени;

N_ср=0,5[N(t)+N(t+?t)] - среднее число изделий исправно работающих за рассматриваемый промежуток времени;

N(t+?t) - число исправно работающих изделий на конец расчетного периода времени;

?t - рассматриваемый промежуток времени.

Интенсивность отказов

(7.2.)

В таблице представлены значения интенсивности отказов для некоторых элементов и коэффициенты нагрузки Кн (отношение рабочих мощностей, токов или напряжений к их номинальным значениям).

Таблица. Интенсивность отказов и коэффициенты нагрузки Кн

Наименование изделий	Интенсивность отказов на 1 ч работы	Коэффициент нагрузки
Полупроводниковые диоды	0,00012...0,5	0,1...1
Транзисторы	0,0001...0,9	0,2...2
Резисторы	0,00001...0,015	0,5...1
Конденсаторы	0,00001...0,164	0,1...1
Трансформаторы	0,00002...0,064	0,1...1
Реле	0,0005...1,01	0,1...1
Штепсельные разъемы	0,00001...0,091	0,2...1
Соединения пайкой	0,0001...0,01	0,3...0,9

Среднее время исправной работы установки

(7.3.)

где - число образцов, вышедших из строя в интервале времени i;

L- число интервалов времени;

- длительность интервала времени;

t_i-1- время в начале интервала;

t_i - время в конце интервала;

N - число образцов.

При λ = const,

(7.4.)

Наработка на отказ, т.е. среднее число часов работы между двумя соседними отказами, То

(7.5.)

где n - число отказов при суммарном времени работы

где t_i - i -й интервал рабочего времени между соседними отказами.

Вероятность безотказной работы до первого отказа в течение времени t определяют

(7.6.)

Вероятность безотказной работы Р(t) и среднее время между двумя отказами Тср - одни из основных характеристик надежности систем.

Существующие методы расчета надежности электрооборудования дают ориентировочную оценку ожидаемой надежности узлов, блоков и системы на различных стадиях проектирования. Эта оценка дает возможность сопоставить полученные расчетным путем показатели с заданными и принять соответствующие решения. Как правило, расчет сводится к определению То и Р(t) по известным λ_i. Эти расчеты надежности выполняют приближенно (ориентировочно) или в полном (окончательном) объеме.

Для приближенного расчета достаточно знать усредненные данные по интенсивности отказов типовых элементов и число элементов определенного типа в каждой группе. Для полного же расчета надежности нужны данные о реальных режимах работы элементов устройств и о зависимостях интенсивности отказов этих элементов от электрических, температурных и других режимов и нагрузок.

Для системы из n_1, n₂,…, n_m - элементов соответствующего типа вероятность безотказной работы

где - интенсивность отказов системы.

Приближенный расчет надежности осуществляется по среднегрупповым интенсивностям отказов элементов. Исходными данными являются интенсивности отказов λ_i элементов различных групп и число N_i элементов каждой группы. Порядок расчета:

- разбивают по группам с примерно одинаковыми λ_i элементы проектируемой системы и определяют число элементов в каждой группе N_i;

- по таблицам (справочные данные) определяют значения λ_i элементов каждой группы; вычисляют произведение λ_i N_i, т.е. долю отказов, вносимых элементами каждой группы в интенсивность отказов системы; вычисляют общую интенсивность отказов системы.

Общая интенсивность отказов системы

(7.7.)

Наработка на отказ

T₀ = 1/λ_c (7.8.)

Вероятность безотказной работы системы

(7.9.)

Полный расчет надежности учитывает условия эксплуатации системы, режимы работы всех элементов, а также зависимости интенсивности их отказов от условий эксплуатации.

При проектировании устройств и систем рекомендуется применять следующие коэффициенты нагрузки Кн: для транзисторов и диодов 0,3...0,6; для резисторов 0,4...0,6; для конденсаторов 0,3...0,5; для реле, переключателей и выключателей 0,5...0,8. Условия эксплуатации учитываются эксплуатационным коэффициентом Кэ: для эксплуатации в лабораторных условиях Кэ=1; для производственных условий - на стационарных агрегатах Кэ=10...15; - на мобильных агрегатах Кэ=40.

Некоторые справочные материалы для определения основных показателей надежности даны в приложении.