Предварительный усилитель мощности коротковолнового передатчика мощностью 40 Вт (стр. 4 из 5)

Расчёт с учётом условий эксплуатации.

Расчёт безотказности конструируемого объекта с учётом условий эксплуатации аппаратуры, т.е. влияние механических воздействий, высотности и климатических факторов производится с помощью поправочных коэффициентов для интенсивностей отказов по одной из следующих формул:

;

где _оэ – интенсивность отказов j-го элемента в номинальном режиме ( температура окружающей элемент среды 20С, коэффициент нагрузки равен 1);

- поправочные коэффициенты, учитывающие соответственно воздействия вибрации, ударных нагрузок, климатических факторов (влажности и температуры) и высоты; k1,2,j- коэффициент, учитывающий одновременно воздействие вибрации и ударных нагрузок.

Значения интенсивностей оj и поправочных коэффициентов k,j берутся из научно-технической литературы по надёжности РЭА. Для наиболее распространённых элементов и условий эксплуатации эти значения приведены в приложении [2].

Обозначим произведение поправочных коэффициентов для j-го элемента через

, тогда

Исходные данные интенсивности отказов

для расчёта электрической схемы с учетом условий эксплуатации заносятся в таблицу 2. Если в объекте имеется nj однотипных элементов, имеющих одинаковые значения и , то для всей электрической схемы интенсивность определяется по формуле На основе этого значения определяются другие показатели с учётом условий эксплуатации:

Таблица 3. Исходные данные для уточненного расчета с учетом условий эксплуатации

Номер и наименование элемента	Кол-. элем.j-го типа	Интенс. отказов оj 10-6,1/час	Поправочные коэффициенты						Интен. отказов с учетом усл.экспл,njkэ
			k1j	k2j	k1,2j	k3j	k4j
1. Резисторы	47	0,5	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	84,6
2. Переменный резистор	2	1,65	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	11,88
3. Конденсатор	42	0,31	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	46,87
4. Переменный конденсатор	4	0,02	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	0,29
5. Диод	4	0,439	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	6,32
6. Транзистор	9	0,740	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	23,98
7. Индуктивность	12	0,50	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	21,6
8. Трансформатор	6	1,090	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	23,54
9, Разъем	4	0,15	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	2,16
10. Основание ПП	1	0,008	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	0,029
11. Пайка	315	0,117	1,04	1,03	1,07	1	1	3,6	132,68

Из таблицы 2 получаем, что

Уточнённый расчёт.

Уточнённый расчёт показателей безотказности производится, когда конструкция объекта в основном определена. Здесь, прежде всего, учитывается отклонение электрической нагрузки ЭЭС и окружающей их температуры от номинальных значений, кроме того, анализируется изменение ПН при используемой системе обслуживания. Интенсивности отказов элемента j-го типа уточнённая

и всей схемы рассчитываются по формулам:

где a_j – поправочный коэффициент, определяемый как функция коэффициента к_н,j, учитывающего электрическую нагрузку, и температуры Т_jдля элемента j-го типа. Значения коэффициента Т_j для элементов с учетом их температуры приведены в приложении 2 в таблице П 4.1, П 4.2, П 4.3, П4.4.

Для удобства расчёта заполняется таблица 3. Коэффициенты нагрузки для резисторов и конденсаторов определяются соответственно по формулам:

где W_доп , W – допустимая и средняя мощности рассеяния на резисторе; U_ном ,U_П – номинальное и постоянное напряжение на конденсаторе; U_им – амплитуда импульсного напряжения.

Для транзисторов в качестве Кн берётся максимальный из следующих коэффициентов:

U_кэ/U_кэ,д ; U_кб/U_кб,д ; U_эб/U_эб,д ; W/W_д,

где U_кэ, U_кб, U_эб – прямое напряжение между коллектором и эмиттером, коллектором и базой, эмиттером и базой; U_кэ,д , U_{кб, д,}U_эб,д – прямое допустимое напряжение между коллектором и эмиттером, коллектором и базой, эмиттером и базой; W_д , W – допустимая и рассеиваемая на транзисторе мощности.

Для диодов коэффициент нагрузки берётся с учётом коэффициентов по прямому току (I_пр), обратному току и напряжению (U), т. е.

К_н = max{ I_{обр.раб}./I_{обр.ном}.; I_{обр.раб}./I_{обр.ном}.; U_раб/U_ном }.

Рекомендуемые значения коэффициентов нагрузки различных ЭЭС приведены в приложении 4 [2].

Таблица 4. Исходные данные для уточненного расчета.

Номер и наименование элемента	Кол-во элементовj-го типа	Интенсивность отказов с учетом усл.экспл,эj	Поправочные коэффициенты			Уточненная интенсивность отказов эjaj	Уточненная интенсивность отказов элементовnj jaj 1/ч
			Kнj	Тj°C	aj
1. Резисторы	47	84,6	0,2	30	0,27	23,4	1099,8
2.Переменный резистор	2	11,88	0,3	40	0,33	3,6	7,2
3. Конденсатор	42	46,87	0,4	40	0,42	18,7	876,47
4.Переменный конденсатор	4	0,29	0,2	40	0,34	0,099	0,4
5. Диод	4	6,32	0,6	40	0,41	2,59	10,36
6. Транзистор	9	23,98	0,3	60	0,19	4,56	41,04
7.Индуктивность	12	21,6	0,5	40	0,2	4,32	51,84
8.Трансформатор	6	23,54	0,4	60	0,3	7,06	42,36
9. Разъем	4	2,16	0,6	20	0,5	1,08	4,32
10.Основание ПП	1	0,029	0,75	20	0,72	0,02	0,02
11. Пайка	315	132,68	0,45	20	0,43	57,05	17970,75

Уточним значение :

1/час,

ч.

Расчёт надёжности с учётом других видов отказов.

Примем к расчёту, что отказы родственных РЭА показывают, что 60 % всех отказов вызвано нарушениями ЭРЭ принципиальной схемы, 30 % - ошибками конструкции и 10 % - нарушениями технологии изготовления и сборки. В этом случае _сх К_к К_т,

где К_к и К_т– поправочные коэффициенты, учитывающие увеличение интенсивности за счёт ошибок в конструкции и нарушений технологии соответственно. Коэффициенты К_к и К_т:

;