книги / Надежность судовой электронной аппаратуры и систем автоматического управления

Из этих распределений видно, что до 10% ламп и около 5% конденсаторов работают на предельных режимах, а у некоторой части конденсаторов Кп больше единицы. Слишком малые значе­ ния Кн (0,1—0,2) обеспечивают большой запас.прочности, но при­ водят к увеличению габаритов и веса аппаратуры. Поэтому ре­ комендуется выбирать /(„ в пределах 0,4—0,8.

В процессе эксплуатации элементы могут изменять величину своего основного параметра. Это может привести к изменению

Рис. 56. Изменение величины сопротивления в зависимости от срока

служ бы .

коэффициента нагрузки самого элемента и сопряженных с ним звеньев системы. Если изменение параметров вызовет увеличение коэффициента нагрузки, то надежность такой системы понизится. Поэтому для некоторых элементов возможное изменение пара­ метров в процессе эксплуатации необходимо учитывать уже при проектировании. Постоянные композиционные сопротивления, на­ пример в процессе работы, увеличивают свой номинал.

На рис. 56 показана плотность распределения величин сопро­ тивлений в зависимости от времени их работы и изменение мате­ матического ожидания величин сопротивления. Как видно из ри­ сунка, величина сопротивления за два года изменилась примерно на 3 %. При выборе коэффициента нагрузки такое изменение пара­ метров необходимо учитывать.

§ 52. Надежность типовых элементов

Рассмотрим влияние режимов работы на характеристики на­ дежности некоторых элементов радиоэлектронного оборудования.

С о п р о т и в л е н и я являются наиболее массовыми типч выми элементами радиоэлектронной аппаратуры и систем управ­ ления. Их надежность по сравнению с другими элементами отно­ сительно велика. Однако отказы аппаратуры, вызываемые выхо­ дом из строя сопротивлений, наблюдаются довольно часто в связи

с тем, что в аппаратуре их в несколько раз больше, чем’ остальных элементов..

Поэтому снижение, опасности отказов сопротивлений даже на небольшую величину существенно влияет на повышение надеж­ ности радиоэлектронной аппаратуры. Необходимо особенно тща­ тельно анализировать режимы и условия, в которых они работают, не допускать превышения предельно Допустимых значений мощ­ ностей, использовать сопротивления в условиях, на которые они

рассчитаны.

На рис. 57—61 приведены зависимости опасности отка­ зов сопротивлений от темпе­ ратуры окружающей среды и коэффициентов нагрузки.

Коэффициент нагрузки сопротивлений определяется по формуле

При работе в условиях повышенной температуры следует сни­ жать рассеиваемую мощность. Графики зависимости предельно допустимой нагрузки пленочных и проволочных сопротивлений от температуры окружающей среды представлены на рис. 62 и 63.

К о н д е н с а т о р ы , как и сопротивления, имеют достаточно большую надежность по сравнению с другими элементами радио­ электронной аппаратуры. Но так как они используются в аппа­ ратуре в большом количестве, отказы из-за них достаточно часты. Поэтому для повышения надежности аппаратуры в целом необ­ ходимо принять все меры к увеличению срока службы конденса­ торов.

Опыт эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры показал, что наиболее надежными являются слюдяные конденсаторы; наи­ менее надежны конденсаторы переменной емкости с воздушным диэлектриком и электролитические конденсаторы. Установлено, что опасность отказов зависит от назначения конденсатора в схеме.

Наибольшая опасность отказов наблюдается у разделительных и блокировочных конденсаторов, наименьшая — у контурных и накопительных. Это объясняется различием режимов работы. Наи­ более частым видом отказа конденсаторов является пробой ди­ электрика, перекрытие между обкладками по поверхности (по-

км

Рис. 63. Зависимость предельно допустимой нагрузки проволоч­ ных сопротивлений от температуры окружающей среды.

верхностный разряд) и обрыв выводов. У конденсаторов некото­ рых типов, особенно у электролитических, в зависимости от вре­ мени работы значительно уменьшается емкость.

Анализ причин выхода из строя кондёнсаторов показывает, что около 80% отказов обусловлено пробоем, перекрытием и обры­ вом выводов, 15% — уменьшением емкости ниже допустимого предела и 5 % — уменьшением сопротивления изоляции между обкладками.

Срок службы конденсаторов зависит от температуры окружаю­ щей среды и от коэффициента нагрузки, под которым понимают

отношение напряжения, приложенного к конденсатору, к номи­ нальному напряжению, т. е.

(186)

где Up — напряжение, приложенное к конденсатору; Ц0 — номинальное напряжение.

Зависимость опасности отказов конденсаторов от коэффициента нагрузки показана на рис. 64.

Зависимость опасности отказов некоторых типов конденсаторов

. от температуры окружающей среды при различных коэффициен­ тах нагрузки изображена на рис. 65—68. Как видно из рисунков, срок службы конденсаторов с понижением коэффициента нагрузки

тепловое сопротивление между переходом и окружающей средой

© = 0,25° С!мет.

Опасность отказов полупроводниковых приборов зависит от температуры окружающей среды и коэффициента нагрузки.

Опасность отказов транзисторов выше, чем диодов, поскольку

W0 — номинальная мощность рассеяния (по ТУ).

При определении /(„ транзисторов обычно принимают мощность рассеяния на коллекторе. Если в переходе эмиттер—база имеет место высокое рассеяние мощности, то нужно принимать ее среднее значение.

При применении триодов в переключающих схемах может по­ требоваться расчет мощности, рассеиваемой на . те части цикла, в течение которых происходит запирание и отпирание транзи­ стора. В этом случае, чтобы получить общую среднюю мощность рассеяния, нужно к мощности, рассеиваемой при. запирании и от­ пирании транзистора, прибавить мощность, рассеиваемую при

*ц — *1 + *2 "Ъ

При определении Ка детекторных диодов за рабочую мощность принимается средняя или пиковая мощность высокой частоты, подаваемая на диод. За номинальную мощность принимается сред­ няя или пиковая мощность выгорания. Как номинальная, так и рабочая мощности должны выражаться либо в средних значениях, либо в пиковых. Для определения импульсного режима также берется отношение рабочей мощности к номинальной.

В некоторых случаях коэффициент нагрузки полупроводнико­ вых приборов, определяемый отношением реально рассеиваемой

мощности к максимально допустимой по ТУ, особенно сильно влияет на опасность отказов после достижения некоторого крити­ ческого значения /<„кр, связанного с температурой окружающей

среды следующим экспериментально найденным сотношением:

^пах — максимально допустимое значение температуры окру­ жающей среды, оговоренное ТУ.

На основе оценки опасности отказов по результатам испытаний точечных триодов установлено, что влияние температуры и мощ-*

На рис. 69 представлена расчетная зависимость опасности от­ казов точечных триодов от температуры и мощности рассеивания.

Э л е к т р о в а к у у м н ы е п р и б о р ы также широко применяются в электронной аппаратуре и в системах управления. Надежность ЭВП определяется не только их конструкцией и уров­ нем технологии производства, но также режимами и условиями их эксплуатации.

Наиболее часто наблюдаются отказы СВЧ приборов (магнетро­ нов, клистронов, резонансных разрядников), а также модулятор­ ных и мощных генераторных ламп. В большинстве случаев это

объясняется использованием этих приборов в тяжелых тепловых и предельных электрических режимах эксплуатации.

Причины выхода из строя электровакуумных приборов можно разбить на две группы:

1)определяющие внезапный выход ламп;

2)ускоряющие потерю работоспособности ламп.

Причины первой группы кроются главным образом в недоста­

степени влияет на срок службы и опас­ ность отказов ламп. При повышении коэффициента нагрузки про­

На рис. 70 показана зависимость относительного изменения среднего срока службы т сверхминиатюрных ламп от вели­

чины Кн- Если /Сн больше единицы, средний срок службы резко сни­

жается и составляет единицы процентов от его значения при