15.03.2013

Параметрические отказы(продолжение)

Внезапные отказы РЭС, вызванные изменением температуры, обусловлены:

- нарушением целостности элементов конструкции вследствие различия температуры её материалов

- обрывом проводников

- растрескиванием металлических, стекло-волоконных сплавов (спаев)

- расслаиванием и растрескиванием подложек

- явление внутренних напряжений, приводящих к нарушению паяных, сварных и клеевых соединений

- растрескиванием компаундов

- заклиниванием кинематических пар

- замерзание влаги

- появление микротрещин в подложках

- отслаиванием печатных проводников

- конденсацией влаги, создающей закорачивающие перемычки и условия для возникновения электрохимической коррозии

- затвердеванием или размягчением резины

- изменением вязкости смазок

- выделением газообразных составляющих из диэлектрических материалов конструкций, что ведет к уменьшению электрической прочности и образованием агрессивных сред

- старением припоя, т.е. перекристаллизация.

Все элементы РЭС характеризуются термостойкостью, под которой понимают способность материала и компонентов кратковременно удерживать воздействие высоких и низких температур, а также резкие изменения температуры (термоудар). Термостойкость определяется по температуре, соответствующей началу существенного изменения свойств или параметров компонентов, обусловленные различными физико-химическими процессами. В тех случаях, когда конструкция не обеспечивает нормального теплового режима, могут быть использованы элементы, работающие в широком диапазоне температур, благодаря введению устройств термокомпенсации. Это усложняет электросхему и конструкцию, ухудшает энергетические и массогабаритные параметры , стоимость РЭС и не всегда обеспечивает требуемую надежность.

Системы обеспечения теплового режима рэс Общие сведения.

Для обеспечения теплового режима РЭС используют системы СОТР, каждая из которых характеризует особенность структуры, интенсивность теплоотвода, технические показатели (масса, габариты, потребляемая мощность, стоимость, надежность и т.д.). Особенности структуры СОТР определяются:

- режимом работы, зависящем от соотношения температуры внешней среды и температуры РЭС

- характером связи хладагента с внешней средой

- режимом работы РЭС ( непрерывный и периодический )

- способом передачи теплоты ( конвекция, теплопроводность, излучение, комбинированный)

- способом поглощения теплоты, за счет термоаккумулирующих свойств окружающей среды и материала конструкции за счет термоэлектрического эффекта. Кроме того структура СОТР определяется областью использования с учетом условий, в которых работает система( на земле, в атмосфере и т.д.), уровнем разукрупнения системы, видом аппаратуры и т.д.

Способы приведения рэс к нормальной температуре.

Если средняя температура окружающей среды близка к нормальной , то система должна обеспечивать изоляцию от влияния быстрого изменения температуры внешней среды. Это достигается применением пассивных ( теплоизоляция и отряжающие покрытия) и активных (нагрев, охлаждение, реверс) систем термостатирования. Ели средняя температура окружающей среды значительно отличается от нормальной для РЭС, то использование систем для устранения разности температур применяют за счет дополнительного нагрева или охлаждения. Охлаждение используют в тех случаях, когда необходимо уменьшить влияние выделяющейся в аппаратуре теплоты и отвести от нее тепловой поток, а затем рассеять. Это осуществляется с помощью различных систем охлаждения, для которых имеет значение такие факторы как способ передачи теплоты, тип хладагента и его связь с окружной средой, режим работы аппаратуры и способам поглощения теплоты.

18.03.2013

В тех случаях, когда объект не содержит нестабильных источников теплоты и мала теплопроводность внешних электрических связей, защита объекта от быстрых тепловых воздействий можно осуществлять с помощью теплоизоляции. Это вакуумная сосуд Дьюара? К простейшим пассивным термостатом является сосуд Дьюара, который применяют для термостатирования малогабаритных узлов. Сосуды с диаметром внутренней полости ~25мм и внешним диаметром 40мм при длине 90мм устойчивы к воздействию вибраций в диапазоне частот от 10-200Гц при ускорении 15g и к ударным перегрузкам с ускорением до 150g.

Изменение теплопроводности Способы изменения теплопроводности

Сосуд Дьюара имеет теплопроводность значительно меньше теплопроводности пористой изоляции при равной толщине. Если волокнистая, порошковая или ячеистая изоляция расположена в вакууме так между стенками сосуда Дьюара, то коэффициент теплопроводности λ уменьшается примерно в 2 порядка. Достоинствами изоляции теплоизоляционных материалов является сравнительно низкая стоимость, низкий коэффициент теплопроводности и высокая эффективность. Дальнейшее уменьшение коэффициента теплопроводности можно достичь, используя для объекта экранно-вакуумную изоляцию, который представляет собой чередующиеся слои тонкой, обычно Al фольги, и изолирующих прослоек из стеклобумаги, капроновой сетки, сетки мальворо(?) и других материалов. Высокая эффективность теплоизоляции достигается благодаря как высокой экранирующей способности, так и низкой теплопроводности между слоями. Для уменьшения потерь на теплопроводность расстояние между слоями должно быть в 10 раз больше толщины диэлектрических прокладок. Для уменьшения λ пленки могут золотиться. Al фольга имеет высокую отражающую способность, малую массу и низкую стоимость. Обычно для экранов используют мягкую фольгу, которая обжигается при температуре 400-450℃. Для уменьшения степени черноты содержание примесей в Al фольге не должно быть более 0,5%. Обычно в качестве межслойных прокладок используют пленку толщиной 0,01мм. При конструировании массивных термостатов надо учитывать, что увеличение теплового сопротивления теплоизоляции целесообразно лишь до величины, равной тепловому сопротивлению электровыводов и термостатируемого объема. Если колебания температуры внутри камеры термостатирования превышает допустимое значение, то между камерой и объектом термостатирования должен быть размещен тепловой демпфер, либо материала с хорошей термопроводностью.