2.2 Ориентировочная оценка теплового режима

Под заданным тепловым режимом в РЭА понимают такой тепловой режим , при котором температура каждого из элементов изделия равна заданной или не выходит за пределы, указанные для этого момента.

УстроистваРЭА могут выделять внутри блоков различную мощность и в зависимости от этого конструктивно обеспечивают тот или иной режим охлаждения. Выбор режима охлаждения зависит от элементной базы и значит от допустимой температуры перегрева.

Рисунок 5

Кривые А и В яваляются пограничными для горизонтально расположенной платы или блока , А и В расположенной платы как в нашем случае.

Удельная мощность тепловыделения определяется по формуле

, (2)

где - мощность тепловыделяющих составляющих;

S-площадь нагретой зоны.

Считается, что площадь нагретой зоны определяется как площадь поверхнсти параллелепипеда, охватывающего эту зону. Площадь поверхности параллелепипеда определяется по формуле:

S=2( + · + · ),

где - длина параллелепипеда,

- ширина параллелепипеда,

- высота параллелепипеда,

Тогда объем корпуса составит:

S=2(330·240+240·110+330·110)=280200

Суммарная мощность,выделяемая составляющими элементами, определяется с помощью таблицы , путем сложения мощностей выделяемых каждым типом элементов.

Таблица2

КУ208Г К561ЛА7 К10-17 К50-35 КР142ЕН8Б С2-23 С2-23 КТ315 КЦ405Е КУ208Г	1 1 5 3 1 13 1 3 1 1	20 0,3 0,125 0,125 0,3 0,125 0,5 0,125 375 20	20 0,3 0,625 0,375 0,3 1,625 0,5 0,373 375 20
			419,1

Таким образом, удельная мощность тепловыделения будет равна

=66,9

Затем необходимо рассчитать допустимую температуру перегрева внутри блока, которая определяется по формуле:

Q= - (3)

где - максимально допустимая рабочая температура самого термочувствительного элемента;

-температура окружающей среды.

Температура нагрева будет равна:

Q=60-25=35

Т.как точка попала выше кривой то теплоотвод осуществляется за счет естественной конвекции внутри геометрического корпуса при вертикальном положении платы.

2.3 Расчет надежности

Надежность это свойство изделия сохранять работоспособность в течении заданного времени в заданных условиях эксплуатации. Надежность обуславливается безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Рассмотренное определение дает качественную характеристику надежности. Чтобы сравнить различные типы изделий или экземпляры изделий одного типа необходимо иметь количественную характеристику надежности, которую включают в техническое задание на разработку изделия. Надежность является одним из основных параметров изделия, проектируя аппаратуру ее оценивают наряду с другими параметрами на основе этих расчетов делают вывод о правильности выбранной схемы и конструкции изделия.

Окончательный расчет надежности проводится на этапе технического проектирования, когда точно известна схема, выбранные типы элементов, рабочие режимы элементов и при этом учитывают степень недогруженности элементов и вводится поправочный коэффициент учитывающий условия эксплуатации изделия. [4]

Для расчета надежности делают два допущения:

- имеется основное соединение элементов, т.е. при выходе из строя хотя бы одного элемента, наступает отказ всего изделия

- отказы носят случайный и независимый характер, поэтому интенсивность отказов определяется по формуле

(4)

где - поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации изделия;

- поправочный коэффициент, учитывающий режим работы и температуры внутри блока;

- интенсивность отказа элементов, работающих в номинальном режиме при нормальном условии эксплуатации;

– количество однотипных элементов, работающих в одинаковом режиме при одинаковой температуре.

Исходные данные для расчета интенсивности отказов приведены в таблице 3

Таблица 3

Наименование ЭРЭ	Количество шт.		Интенсивность отказов номинальная 1/ч	Режим работы		Поправочный коэффициент	Интенсивность отказов действительная
					Темпер
1	2		3	4	5	6	7	8
С2-23-0.125		13	0,02	0,6	40	0.52	0,104	1,352
С2-23-0.5		1	0,04	0,6	40	0,52	0,0208	0,208
К50-35		3	0,24	0,7	40	1	0,24	0,72
К10-17		5	0,14	0,4	40	0,05	0,007	0,035
К561ЛА7		1	0,1	-	40	1	0,1	0,1
КР142ЕН8Б		1	0,1	-	40	1	0,1	0,1
КУ208Г		1	0,7	-	40	1	0,7	0,7
АЛ307БМ		2	0,5	-	40	0,83	0,415	0,83

Продолжение таблицы 3

1	2			3	4		5	6	7		8
КТ315Г		3	0,26			0,6	40	0,5		0,13		0,39
КТ361Е		1	0,26			0,6	40	0,5		0,13		0,13
КЦ405Е		1	0,5			1	40	0,81		0,405		0,405
ЗП-3		1	0,2			-	40	0,1		0,02		0,02
МОС3052		1	0,7			-	40	0,87		0,609		0,609
ТТП-30		1	0,3			1	40	1		0,3		0,3
ВП-1		1	0,8			-	40	1		0,8		0,8
Пайка:		110	0,004			-	40	1		0,004		0,44

По условиям эксплуатации устройство является стационарным, следовательно поправочный коэффициент, учитывающий эти условия равен 2.7, таким образом интенсивность отказов равна

= 2,7 · 7,139 = 19,27 ·

Средняя наработка до отказа определяется по формуле

= (5)

Средняя наработка до первого отказа будет равна

= =0,5

Вероятность безотказной работы равна

P(t)= (6)

Если 0,1 то с достаточной степенью точности вероятность безотказной работы может быть определена по формуле

P(t)=1- · t (7)

Результат расчета вероятности безотказной работы от времени сведен в таблицу 4

Таблица 4

t	10	100	1000	10000	20000	50000	0,5
t	0,0001927	0,001927	0,01927	0,1927	0,3854	0,9635	1
P(t)	0,9998073	0,998073	0,98073	0,8073	0,6146	0,0365	0

По результатам строится график зависимости безотказной работы от времени, показанный на рисунке 5

Рисунок

Гарантийный срок службы изделия определяется на уровне определяется на уровне 0,7. В этом случае:

· = 19,27· х 25000=0,49

Отсюда гарантийный срок службы равен:

= =2,54 ·

Исходя из 24 часового рабочего дня и 365 дней в году, гарантийный срок службы составит

= =2,9 лет

В схеме самыми ненадежными элементами являются симистор, оптосимистор и предохранитель, так как их интенсивность отказов самая большая. Для повышения надежности следует предусмотреть наличие запасных элементов.

Требуемая надежность обеспечивается разработкой принципиальной схемы и конструкции, правильным выбором ЭРЭ, выбором оптимального технологического процесса и соблюдением инструкции по эксплуатации.

Методы повышения надежности делятся на общие и специальные. В свою очередь общие методы рассматриваются на этапе проектирования и на этапе производства.

На этапе проектирования повысить надежность можно следующим образом:

- максимальным упрощением принципиальной схемы, сокращением числа ЭРЭ, но с сохранением заданного функционирования и выходных параметров устройства;

- применением комплектующих изделий с высокой надёжностью;

- применением унифицированных узлов, проверенных и отработанных в условиях массового производства и имеющих высокую надёжность;

- обеспечение высокой ремонтопригодности изделия.

На этапе производства:

- точное соблюдение требований технологии, чертежей и технической документации;

- тщательным контролем материалов и комплектующих изделий, применяемых в изделии;

- внедрением технологии, обеспечивающей высокое качество производственных процессов;

- автоматизацией и механизацией производственных процессов;

- повышением общей культуры производства.

К специальным методам повышения надёжности можно отнести:

- использование элементов в облегченном режиме;

- электротренировку

Электротренировка – это установка ЭРЭ в номинальный режим и какое-то время они работают. Она сокращает время приработки.