 |
Классификация методов расчёта электрических аппаратов на надёжность
|
|
|
|
Расчеты ЭА на надежность занимают одно из центральных мест в теории и практике надежности ЭА. Рассчитать ЭА на надежность — значит определить одну или несколько характеристик надежности. Расчеты надежности производят на различных этапах разработки, создания и эксплуатации ЭА. Многочисленные цели расчетов привели к большому их разнообразию. Выбор метода расчета надежности ЭА зависит от ряда факторов. Основными из них являются:
§ этап разработки ЭА;
§ характер отказов элементов в ЭА;
§ способ соединения элементов в ЭА;
§ вид закона распределений времени безотказной работы;
§ режим работы элементов ЭА;
§ восстанавливаемость ЭА;
§ способ анализа ЭА;
§ класс ЭА и др.
На этапе проектирования расчет надежности производится с целью прогнозирования (предсказания) ожидаемой надежности проектируемого ЭА. Это необходимо для обоснования предполагаемого проекта ЭА, а также для решения организационно-технических вопросов: выбора оптимального варианта структуры; способа резервирования; глубины и методов контроля; периодичности и объема профилактики; количества запасных частей; обоснования требований к надежности элементов ЭА. Поэтому на этапе проектирования выполняют следующие расчеты надежности:
§ расчет норм надежности (распределение требований к надежности элементов ЭА);
§ ориентировочный расчет надежности;
§ окончательный (полный) расчет надежности.
Если на этапе проектирования изготавливают опытные экземпляры ЭА, то производится оценка надежности по результатам испытаний.
Надежность электрических аппаратов обусловлена уровнем проектирования их узлов. Основные из них:
§ контактная система, содержащая коммутационный орган;
|
|
|
§ дугогасительное устройство;
§ привод (электромагнитный механизм);
§ внешнее магнитное дутье (имеется не у всех аппаратов).
Оценка надежности аппарата иногда затруднена из-за отсутствия информации о характеристиках работы данного узла. В этом случае строится физическая модель узла и проводятся дополнительные испытания, отличные от испытания опытных образцов. Дополнительные испытания увеличивают экономические затраты, поэтому необходимо оценить их целесообразность. С целью снижения затрат на дополнительные испытания составляются математические модели, которые позволяют произвести анализ работы узла. Однако математическое моделирование узлов затруднено из-за сложности физических процессов, происходящих в электрических аппаратах. В качестве примера можно рассмотреть процессы, сопровождающие возникновение и гашение электрической дуги в сильноточных аппаратах. При гашении дуги в дугогасительных устройствах на надежность аппарата существенное влияние оказывают тепловые и газодинамические процессы. В дугогасительных камерах закрытого типа возникает область повышенного давления, которая волнообразно перемещается, создавая сопротивление движению дуги. Взаимодействие волн давления с дугой может отрицательно сказаться на износе контактов и изоляционного материала дугогасительной камеры. Следовательно, повышаются требования к магнитному дутью, перемещающему дугу, и к теплофизическим, механическим и электрическим свойствам материала контактно-дугогасительной системы.
Индукция внешнего и собственного магнитного поля, создающая магнитное дутье, должна способствовать быстрому сходу дуги с контактов при условии, особенно в последней фазе гашения дуги, что перенапряжения в цепи не должны превышать допустимые для обмотки возбуждения защищаемых электрических машин.
|
|
|
Таким образом, на этапе создания и эксплуатации расчеты надежности проводят по результатам испытаний и эксплуатации.
Указанные расчеты носят, как правило, характер констатации. Их результаты в этом случае демонстрируют, какой надежностью обладали ЭА, прошедшие испытания или используемые в некоторых условиях эксплуатации. На основании этих расчетов оценивают надежность и разрабатывают меры по ее повышению, определяют слабые места ЭА и влияние отдельных факторов.
По характеру отказов элементов ЭА различают методы расчета надежности при внезапных, постепенных и перемежающихся отказах, а по способу соединения элементов в ЭА — расчет надежности при основном и резервном соединении элементов.
В зависимости от вида закона распределения времени безотказной работы применяют расчеты надежности при экспоненциальном, нормальном, вейбулловском и других законах распределения.
Режим работы ЭА существенно влияет на выбор методов расчета надежности электроэнергетических систем, в которых они используются.
По признаку восстанавливаемости ЭА методы расчета можно разделить на методы расчета восстанавливаемых и невосстанавливаемых объектов. При этом может учитываться глубина и периодичность контроля объектов.
В зависимости от способа анализа ЭА рассматривают два больших класса методов расчета надежности:
§ при расчете структурной надежности осуществляется определение значений показателей надежности ЭА, обусловленное надежностью его элементов и разветвленностью связей между элементами;
§ расчет функциональной надежности — это определение показателей надежности выполнения ЭА заданных функций. Поскольку такие показатели надежности зависят от ряда действующих факторов (вида заданной функции, структурной надежности, математического и программного обеспечения, работы операторов), то, как правило, расчет функциональной надежности более сложен, чем структурной.
Характер сложности предопределяет расчет надежности простых и сложных ЭА. Выбор того или другого метода определяется заданием на расчет надежности. Естественно, имеют место как менее сложные, так и более трудоемкие. К наиболее простым методам относятся методы расчета структурной надежности простых ЭА, не резервированных, без учета восстановления работоспособности, при условии, что время работы до отказа подчинено экспоненциальному распределению. Более сложными являются методы расчета функциональной надежности сложных резервированных ЭА с учетом восстановления их работоспособности и различных законов распределения времени работы и времени восстановления.
6.3
|
|
|
