Режимные методы обеспечения надежности РЭА

Сущность параметрических (режимных) методов обеспечения надежности сводится к созданию щадящих (облегченных) режимов работы элементов.

Предположение о наличии щадящих режимов нагрузки или условии работы базируется на гипотезе о том, что интенсивность отказов элементов зависит от интенсивности воздействий (температура, влаж­ность и др.) или нагрузок. Эта зависимость может проявляться в определенных диапазонах воздействий. Ограничивая уровень интенсив­ности воздействий, очевидно, можно получить существенный выигрыш в надежности. Однако для различных элементов и различных по физической природе отказов одних и тех же элементов щадящие условия могут быть различными. При этом можно выделить две главные цели использования элементов в щадящих режимах:

1. Уменьшить интенсивность старения элементов, если при наложении на элемент воздействия данного типа в принципе возникает ста­рение, ухудшаются характеристики и параметры. В этой связи могут возникнуть преждевременные отказы элементов, не имеющих до начала их использования потенциальных дефектов или недостатков.

2. Снизить интенсивность развития потенциальных дефектов, если они уже имеются в элементе, но не достигли еще такого уровня, при котором может возникнуть отказ. Степень снижения интенсивности раз­вития дефекта должна быть такой, чтобы обеспечивалась безотказная работа элементов в течение всего срока службы аппаратуры.

Для выполнения обеих этих задач необходим различный подход к определению целесообразных режимов работы и нагрузки элементов. Предположим, что наблюдаемые экспериментально зависимости интен­сивности отказов от интенсивности воздействия имеют вид, представ­ленный на рис. 3.1-3.3. В первом случае (рис. 3.1) щадящим режимом нагрузки будет любой режим с интенсивностью воздействия ниже П, причем понижение интенсивности воздействия по сравнению с этим уровнем выигрыша в надежности для элементов этого типа не дает.

Во втором случае (рис. 3.2) уменьшение интенсивности воздействия всегда приводит к уменьшению (в среднем) интенсивности отказов. Поэтому щадящими для таких элементов будут те режимы, при которых уровень интенсивности нагрузок будет возможно более низким.

Ряд воздействий (таких, как температура и др.) может влиять по-разному на причины возникновения отказов разного типа. Например, повышение температуры может увеличивать вероятность появления одного вида отказов и уменьшать вероятность появления другого вида отказов. В этой связи зависимость интенсивности отказов от температуры будет иметь вид, показанный на рис. 3.3. Очевидно, что щадящими в этом случае будут режимы, лежащие в зоне, соответствующей минимуму интенсивности отказов. Следует отметить, что щадящий режим может быть оптимальным по отношению к наиболее вероятным причинам отказов, а не к любым видам отказов одновременно. Выбор режимов, учитывающих специфические особенности работы различных типов элементов, строго индивидуален. Неправильный выбор режимов может увеличить габариты элементов или их массу, может привести к тому, что будет увеличено число элементов (будут включены последовательно или параллельно либо через развязывающие звенья дополнительные элементы), но не даст выигрыша в надежности.

Для иллюстрации возможности повышения надежности за счет щадящих режимов рассмотрим следующий пример.

Рис. 3.1. Зависимость интенсивности отказов элементов от интенсивности воздействия 1-го типа

Рис. 3.2. Зависимость интенсивности отказов элементов от интенсивности воздействия 2-го типа

Рис. 3.3. Зависимость интенсивности отказов элементов от интенсивности воздействия 3-го типа

Рис. 3.4. RC-четырехполюсник

Для RC -фильтра (рис. 3.4) определим его интенсивности отказов в двух режимах. Первый режим: коэффициенты нагрузки всех элементов K_I = 1,0; температура окружающей среды . Второй режим - облегченный, у которого K_II = 0,5 и . Значения интенсивностей отказов элементов (резистор - углеродистый, конденсаторы - слюдяные) приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Элементы	Кол-во	РЕЖИМ I	РЕЖИМ II
K			K
Резистор		1,0		0,2	0,5		0,09
Конденсаторы		1,0		0,6	0,5		0,025

Исходя из (2), получим

1/ч,

1/ч

Как видим, применение облегченного электрического режима и лучшего теплоотвода и вентиляции привело к падению интенсивности отказов в 10 раз. Вероятность исправной работы к моменту t=1000ч составит

,

Надежность РЭА может быть повышена применением потенциально более надежных режимов элементов. Например, используя реле с одинаковыми коммутационными возможностями, но при более низком напряжении питания обмоток, можно при одной и той же потребляемой мощности использовать реле с обмотками из провода большего диаметра. Известно, что вероятность обрыва обмоток в среднем снижается пропорционально квадрату увеличения диаметра. Следовательно, снижая напряжение питания реле, можно резко повысить надежность его обмоток.