КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему: “Определение безотказности РЭУ при наличии резервирования замещением (резерв ненагруженный)”
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Уточнение и анализ исходных данных
2. Определение показателей безотказности
3. Обоснование метода резервирования для функционального узла РЭУ
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Целью данного курсового проектирования является получение (расчетным способом и моделированием отказов на ЭВМ) и сравнение показателей безотказности РЭУ при наличии резервирования замещением (резерв ненагруженный) при определении этих показателей на примере УНЧ мощностью 35 Вт на биполярных транзисторах КТ802.
Безотказность – это свойство изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течении определённого времени или наработки. Безотказность работы РЭА напрямую связана с надёжностью.
Надёжность характеризуется и другими показателями, в их число входят: долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость и т.д. Так же для описания надёжности используют сочетания этих показателей.
Резервирование – это способ обеспечения надежности изделия за счет введения в структуру устройства дополнительного числа элементов, цепей. Существует три вида резервирования:
· Постоянное
· Скользящее
· Замещением
При резервировании замещением функции основного элемента передаются резервному элементу только после отказа основного.
Также различают несколько режимов резервирования или, другими словами, резерв может быть:
· Нагруженным
· Ненагруженным
· Облегченным
При ненагруженном резерве резервные элементы находятся в ненагруженном режиме и вероятностью отказа резервных элементов пренебрегают.
В данном курсовом проекте используется резервирование замещением в ненагруженном режиме.
1. Уточнение и анализ исходных данных
Усилитель НЧ предназначен для совместной работы с радиоприемником, телевизором, магнитофоном, электропроигрывающим устройством и низкоомным микрофоном. Максимальная выходная мощность усилителя 35 Вт. Чувствительность со всех входов, кроме микрофонного, , 200 мВ, чувствительность с микрофонного входа 3 мВ. Диапазон рабочих частот 20 - 20000 Гц. Нелинейные искажения не превышают 1% во всем диапазоне рабочих частот. Динамический диапазон 50 дБ. Входное сопротивление усилителя 300 кОм, с микрофонного входа 2 кОм. Выходное сопротивление усилителя 0,3 Ом. Сопротивление нагрузки 4 Ом. Каскады предварительного усиления выполнены на транзисторах VТ1 - VТ4. Усилитель мощности выполнен на транзисторах VТ6 - VТ10 по двухтактной бестрансформаторной схеме с положительной обратной связью по питанию. Максимальный ток, потребляемый усилителем, не превышает 1,25 А.
К выданной схеме электрической принципиальной, приведённой в Приложении 1, произведём уточнение параметров элементов. Параметры будем приводить только максимальные. Отразим эти данные в таблице:
Таблица 1.1– Уточнение параметров элементов схемы
| Тип элемента | Позиционное обозначение | Наименование | Параметры и характеристики |
| Транзисторы биполярные | VT1 | КТ315Г | Uкб=10В,Iэ=1мА,Iк=100мА, Uкэнас=0,4В |
| VT2 | ГТ311А | Uкб=12В,Iэ=15мА,Iк=300мА, Uкэ нас=0,3В | |
| VT3-VT5 | КТ315А | Uкб=10В, Iэ=1мА, Iк=100мА, Uкэ нас=0,4В | |
| VT6,VT10 | МП20 | Uкб=5В,Iэ=25мА,Iк=100мА, Uкэнас=0,3В | |
| VT7 | КТ602А | Uкб=10В,Iэ=0,01мА, Iк=0,075А Uкэнас=3В | |
| VT8 | П215 | Uкб=5В, Iэ=0,2А, Iк=5А, Uкэ нас=0,9В | |
| VT9 | П4БЭ | Uкб=10В, Iэ=2А, Iк=5А,Uкэ нас=0,5В | |
| VT11 | П701А | Uкб=10В, Iк=100мА, Uкэ нас=0,2В | |
| VT12 | П609А | Uкб=3В,Iэ=0,25А,Iк=0,3А, Uкэнас=2В | |
| VT13,VT14 | КТ802 | Uкб=10В, Iк=5А,Uкэ нас=2В | |
| Диоды и стабилитроны | |||
| VD1 | Д810 | Uст=10В, Iст=5мА, P=340мВт, диапазон рабочих температур -60…+125°С | |
| VD6,VD7 | Д237Б | Iобр=500мкА, Uобр=400В, Uпр=1В, Iпр=0,3А, диапазон рабочих температур -60…+125°С | |
| VD8,VD9 | Д813 | Uст=13В, Iст=5мА, P=340мВт, диапазон рабочих температур -60…+125°С | |
| VD2-VD5 (диодный мост) | Д214 | Iобр=300мкА,Uобр=100В, пр=1,2В, Iпр=10А,диапазон рабочих температур-60…+125°С, рабочая частота 1,1кГц | |
| Предохранители | FU1 | Iср=0,5А | |
| FU2 | |||
| Резисторы типа МЛТ постоянного мощностью 0,25Вт, 0,5Вт и переменного сопротивления | |||
| Конденсаторы электролитические алюминиевые полярные и неполярные | |||
Остальные необходимые сведения по элементной базе приведены на схеме ( Приложение А).
2 Определение показателей безотказности
Основные показатели надежности
При проектировании РЭС необходима оценка ориентировочной надежности. Эта оценка позволит сопоставить расчеты с техническим заданием.
Как уже говорилось, надежность – способность изделия выполнять определенные задачи в определенных условиях за требуемое время эксплуатации; комплексное свойство, которое в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств, как изделия, так и его частей.
Отказ – утрата работоспособности, наступающей внезапно или постепенно.
Работоспособность – состояние изделия, при котором оно соответствует требованиям, предъявляемым к его основным параметрам.
Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени.
Долговечность – свойство изделия длительно сохранять работоспособность в определенных условиях эксплуатации до полного выхода его из строя.
Ремонтопригодность – свойство объекта, которое заключается в его пригодности к ремонту и техническому обслуживанию.
Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям технического задания.
Сохраняемость – свойство изделия непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение хранения, а также после транспортировки.
Вероятность безотказной работы – вероятность того, что за заданный период времени не произойдет ни одного отказа.
Для количественного описания различных сторон надежности используют несколько групп показателей.
Первая группа – показатели безотказности. К основным показателям этой группы относятся:
1. вероятность безотказной работы P(t) в течение заданного времени t;
2. вероятность отказа q(t) в течение заданного времени t;
3. интенсивность отказов λ;
4. средняя наработка до отказа (среднее время безотказной работы, в случае если наработка выражается временем) Тср;
5. гамма-процентная наработка до отказа.
Под интенсивностью отказов λ понимают условную плотность времени до отказа изделия, определяемую при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник.
Под гамма-процентной наработкой до отказа понимают наработку, в течение которой отказ в изделии не возникает с вероятностью γ, выраженной в процентах, т.е. это есть такая минимальная наработка до отказа, которую будут иметь гамма процентов изделий данного вида. [1, стр. 138 -139]
Ориентировочный расчет показателей надежности
Существующие методы расчета показателей надежности РЭУ различаются степенью точности учета электрического режима и условий эксплуатации. При ориентировочном расчете этот учет выполняется приближенно, с помощью обобщенных эксплуатационных коэффициентов. Значения этих коэффициентов зависят от вида РЭУ и условий их эксплуатации. Исходными данными при ориентировочном расчете являются: электрическая принципиальная схема РЭУ, заданное время работы tз, условия эксплуатации или вид РЭУ.
Для элементов каждой группы по справочникам определяют среднегрупповое значение интенсивности отказов. Значения среднегрупповых интенсивностей отказов для моей схемы приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1
| Наименование | Позиционное обозначение на Э3 | Количество, nj | λi0·10-6, 1/ч | λi0·10-6 nj, 1/ч |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Конденсаторы алюминиевые электролитические | C1,C3,C4,С5, C6,C8,С9,С10, С13,C16,C17,C18, С19,С20,С22,C23, C24, С25, С28, С29,С30, С31 C2,C7,С11,C12 C14,С15,С21, С26,С27 | 31 | 0,55 | 17,05 |
| Резисторы постоянные непроволочные | R1,R2,R4,R5, R6,R8,R9,R11, R12R13,R14,R15, R16,R17,R18, R19,R20,R21,R23, R24,R26,R27,R28, R29,R30,R31,R32, R33,R34,R35,R36, R37,R39,R40,R41, R42,R43,R44,R45, R46,R47,R49,R50 | 44 | 0,05 | 2,20 |
| Резисторы переменные непроволочные | R3,R7,R10,R22, R25,R38,R48 | 7 | 0,5 | 3,50 |
| Диоды выпрямительные маломощные I ср.выпр<300 мА | VD6,VD7, | 2 | 0,2 | 0,40 |
| Диодный мост выпрямительный I ср.выпр<400 мА | VD2-VD5 | 1 | 0,4 | 0,40 |
| Стабилитроны маломощные | VD1,VD8,VD9 | 3 | 0,9 | 2,70 |
| Предохранители | FU1,FU2 | 2 | 5 | 10,00 |
| Транзисторы кремниевые малой мощности | VT1,VT3-T5,VT6, VT8-VT10 | 8 | 0,4 | 3,20 |
| Транзисторы кремниевые большой мощности | VT13, VT14 | 2 | 0,5 | 1,00 |
| Транзисторы кремниевые средней мощности | VT7,VT11,VT12 | 3 | 0,35 | 1,05 |
| Транзисторы германиевые малой мощности | VT2 | 1 | 0,45 | 0,45 |
| Трансформатор питания | Т1 | 1 | 0,90 | 0,90 |
| Σ | 105 | 44,20 |
Значение суммарной интенсивности отказов элементов определяется по следующей формуле: