Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 110
Текст из файла (страница 110)
Подвижная аппаратура. корабельная автомобильная . 5. 8 10...15 40...60 50...70 б0...80 авиационная Работоспособность элементов радиопередатчиков наиболее существенно зависит от температуры и электрического режима. Электрический режим каждого элемента можно характеризовать коэффициентом нагрузки /с„, означающим отношение напряжений, токов или мощностей в рабочем режиме к соответствующим номинальным или допустимым значениям, для которых и приводятся значения номинальных интенсивностей отказов Х . Например, для резистора /с„определяется рассеиваемой мощностью (/св ж Р,/Р„,„), для конденсатора — напряжением (/с„ж (/.
/с/„,„). Для более сложных элементов необходимо учесть несколько ограничивающих факторов: для транзисторов определяют /с„ по рассеиваемой мощности, напряжениям на переходах и току коллектора, а для вакуумного тетрода /с„— соответственно по мощностям, рассеиваемым на аноде, первой и второй сетках, а также по мощности канала. Это может быть учтено введением дополнительных эксплуатационных коэффициентов интенсивности отказов, отражающих влияние температуры а, и нагрузки Ь„: )сз = /сва,Ь„. (11.
13) В расчет принимают наибольшие значения /с„; зависимости а,(1,/си), Ь„(А„) для различных элементов приведены в (51, 55 и др./. Применение облегченных режимов (/си < 0,5) позволяет снизить интенсивность отказов элементов в 2...10 раз, тогда как форсированные режимы резко снижают надежность. 11.4. ОСНОВЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ 542 Располагая информацией о надежности элементов и деталей, из которых состоит передатчик, можно рассчитать надежность передатчика в целом. При этом обычно передатчик разделяют на основные функционально и конструктивно самостоятельные блоки, отказ которых приводит к отказу всего передатчика (возбудитель, предварительный усилитель, усилитель мощности, модулятор, блоки питания и т.п.), и рассчитывают отдельно надежность каждого блока, а затем и всего передатчика.
В каждом отдельном блоке также следует выделить те элементы, отказ которых приводит к отказу блока, тогда для анализа надежности сложной системы (блока) будет приемлема последовательная схема надежности (см. рис. 11.2). Параметры потока отказов передатчика Х„~ или отдельного его блока Хе„определяются по соотношению (11.9) через интенсивности отказов отдельных элементов Х„, При этом следует по возможности учесть влияние условий эксплуатации, температуры н рабочего режима (коэффициента нагрузки) на интенсивность отказа для каждого конкретного элемента [см.з 11.4 и соотношения (11.2), (11.13)).
Наработка на отказ передатчика Т„или его отдельного блока Т„определяется по (11.9). Разделение передатчика на блоки позволяет отдельно определить показатели надежности каждого блока и на этапе разработки выявить наиболее слабые в отношении надежности блоки передатчика. Это дает возможность принять соответствующие меры, чтобы показатели надежности отдельных блоков не были существенно различными. Более подробно вопросы расчета надежности передатчиков рассмотрены в 1481. Анализ причин отказов эксплуатируемых РП позволяет выявить наиболее слабые в отношении надежности блоки и узлы передатчика и на основе этого выбрать правильные направления повышения надежности при модернизации существующих и разработке новых передатчиков. В табл. 11.1 приведены проценты отказов отдельных блоков и систем некоторых мощных связных и вещательных передатчиков, а также усредненные значения их наработки на отказ.
Большинство экс* плуатируемых в настоящее время передатчиков обеспечивает наработку на отказ Т, = 200...500 ч, а лучшие образцы — до 2000 ч. Подобные результаты не удовлетворяют современным требованиям к надежности, а в ближайшем будущем передатчики должны обеспечивать наработку на отказ до 10 000 ч 15з1. Такое повышение почти на порядок надежности передатчиков представляет сложную научно-техническую проблему. Наиболее достоверные показатели надежности могут быть получены по статистическим данным об отказах и неисправностях при эксплуатации или специальных испытаниях на надежность.
Степень достоверности получаемых результатов возрастает с увеличением числа испытуемых экземпляров и продолжительности времени эксплуатации или испытаний. В ряде случаев число производимых радиопередатчиков весьма ограничено, а иногда они являются уникальными образцами (например, вещательные передатчики мощностью 1000 кВт и более); поэтому приходится пользоваться ограниченными данными о работе нескольких десятков, а иногда и единиц образцов. Специальные испытания на надежность целесообразны для аппаратуры массового производства и 543 небольшой стоимости, хотя в особо ответственных случаях подобным испытаниям подвергают и уникальную аппаратуру (например, передатчик спутникового ретранслятора). При эксплуатации передатчиков фиксируются интервалы времени работы между двумя соседними отказами го причины отказа и время, затраченное на восстановление, см. Если за йекоторый интервал времени эксплуатации получена информация для однотипных передатчиков, в которых произошло л отказов, то наработка на отказ и Т 1 (1! .! 4) ! 3 а среднее время восстановления (время вынужденного простоя) Т, — ~"1„., 1 (!!.! Я Затем рассчитывают коэффициенты готовности (11.10) и простоя (11.! 1).
Из-за ограниченности статистической информации полученные по (11.14) и (!! .15) результаты содержат ошибку, т. е. действительные зйачення Т, (или Ть) находятся в пределах некоторого доверительного интервала с„Т,...г,Т, с вероятностью р„с!, называемой доверительной вероятностью. Значения коэффициентов нижней г„< 1 и верхней с, > 1 границ доверительного интервала зависят от числа испытаний (отказов), доверительной вероятности ря и табулированы для определенных законов распределения вероятности безотказной работы !48!.
Например, при экспоненциальном законе (!!.4) для и = 20 при р„= 0,9 доверительный интервал составляет (0,77...1,35) Т„а при р = 0,99 расширяется до (0,83...1,81)Т,. 544 таблица!!л 11.5. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ Повышение надежности радиопередатчиков всегда сопровождается увеличением затрат средств и рабочего времени на стадиях разработки и производства, тогда как эксплуатационные расходы обычно снижаются.
Аппаратура с низкой надежностью требует больших затрат в процессе эксплуатации (необходимы квалифнцированный обслуживающий персонал, частые ремонты, наблюдаются значительные про-. сток и т.п.), но затраты на ее разработку н производство невелики. Поэтому существует некоторая оптимальная надежность, при которой общие затраты на разработку, производство и эксплуатацию оказываются минимальными.
При разработке новых или модернизации существующих передатчиков требования к показателям надежности должны быть достаточно четко обоснованы с учетом как технических, так и экономических аспектов этой проблемы. Из (11.7) — (11.9) следует вывод: надежность передатчика (без резервирования) определяется надежностью самих элементов)~ . и их числом т. Число элементов определяется главным образом техническими показателями передатчика (мощность, частота, вид модуляции, характеристики надежности и т.п.) и не может быть значительно уменьшено даже при самом рациональном проектировании. Распределение отказов по основным видам элементов РП приведено в табл.
11.2. Из таблицы видно, что наибольшее число отказов возникает по вине электровакуумных приборов (ЭВП), злектромехаиических устройств (реле, контакторы и др.), РЧ конденсаторов, тогда как относительное число элементов двух первых типов в передатчике невелико. Поэтому существенно повысить надежность РП можно, заменяя, где это возможно, ЗВП более надежными элементами — транзисторами и полупроводниковыми диодами, а электромеханические реле — бесконтакт- ными электронными схемами коммутации илн управляемыми вентилямн. Таблица Ыд Надежность элементов Х определяется в основном уровнем техники и технологии промышленности, производящей элементы, усдовиямн эксплуатации аппаратуры и режимом работы элементов (см. 9 11.3).
Например, наименее надежные элементы мощных радиопередатчиков — генераторные лампы — 'имеют срок службы 500..2000 ч. С помощью облегчения режима удается увеличить его в 2...3 раза (снижая коэффициенты нагрузки до 0,3...0,5 и несколько понижая накал, что, с другой стороны, приводит к необходимости использовать в 2...3 раза большее число ламп или применять лампы большей номинальной мощности), За последние годы достигнуты определенные результаты в совершенствовании конструкций катодов новых генераторных ламп н правил их эксплуатации, позволяющие увеличить срок службы новых ламп в 3...5 раз, а безотказность — в 1О раз [16, 54], Прн использовании элементов с определенным ограниченным уровнем надежности можно улучшить надежность передатчика, применяя резервирование.
Резеряироеание — это методы повышения надежности за счет введения избыточности, т. е. дополнительных средств и возможностей сверх минимально необходимых для выполнения объектом заданных функций [48, 49, 911. Рассмотрим один из простейших вариантов резервирования (рис. 11.4,а). Пусть работоспособность передатчика обеспечивается при нормальном функционировании основного элемента(ОЭ), например блока усиления мощности РЧ. При отказе ОЭ в работу вступает резервный элемент РЭг Резервных элементов может быль несколько; отношение их числа к числу резервируемых основных элементов называют кратностью Резервирования й . При отказе РЭ, в работу вступает второй резервный элемент РЭз й т. д.
Если вероятности безотказной работы элементов р,(!) известны, то вероятность отказа системы определится как /с +! (11.16) При одинаковой надежности элементов ОЭ и РЭ вероятность безотказной работы системы с резервированием определяется соотношением Р(!)м1 Р(!)=1 !! Рс(гИс (11.1Л ! СеЯ а) рнс.
! !хь Резервнрованне заменсеннем: ю 2 да 46' д 8 Р;й) и — схвма: Š— емасрмш по нааежнастп Ж 547 На рис. 11.4,6 приведены графики функции (11.17), иллюстрирующие выигрыш в надежности при использовании резервирования, причем увеличение )е обеспечивает больший выигрыш. Таким образом, резервирование — это путь построения систем с заданной высокой надежностью из недостаточно надежных элементов. Резервирование может обеспечить гораздо большее увеличение надежности, чем применение облегченных режимов работы'. При реализации систем резервирования обычно требуются дополнительные устройства коммутации для отключения отказавшего элемента и подключения резервного (на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
