Надежность электротехники и энергетики

В настоящее время быстрыми темпами развиваются все отрасли электротехники, создаются новые высокопроизводительные и дорогостоящие электрические машины и электропривода. Растут требования к качеству электротехнических изделий. Важнейшим показателем качества является надежность изделий, от которой в значительной степени зависит эффективность использования электротехнических изделий.

Электротехнические изделия работают в определенной среде, обслуживаются и управляются человеком, поэтому целесообразна системная оценка надежности элементов электротехники и энергетики. При формальной оценке надежности электротехнических изделий рассматривается как система, переходящая из одного состояния в другое, что позволяет применить теорию массового обслуживания к определению различных характеристик надежности. При прогнозировании надежности на стадии проектирования рассматривается система человекэлектротехническое изделие  окружающая среда.

Факторы, влияющие на надежность электротехнических изделий, носят случайный характер. Надежность электротехнических изделий зависят от их несущей способности и нагрузок. Несущая способность электротехнических изделий рассматривается как случайная величина. Нагрузки на эти элементы рассматриваются как случайные величины и случайные процессы.

В связи с этим основной метод изучения надежности  статистический. Для решения теоретических вопросов используется теория вероятностей. При изучении и расчете эксплуатационных нагрузок применяется теория случайных процессов, а при решении задач прочности  теория случайных выбросов.

Важными вопросами в теории надежности электротехнических изделий являются определение показателей надежности изделий в эксплуатацион­ных условиях, расчет показателей надежности элементов электротехнических изделий при проектировании, разработка мероприятий по повышению надежности этих изделий, машин и электроприводов.

При определении надежности изделий в процессе эксплуатации рассматриваются потоки отказов и восстановлений элементов изделий.

При расчете надежности элементов изделий в процессе проектирования определяются средний ресурс и вероятность безотказной работы по условию обеспечения циклической и статической прочности, а также по условию изнашивания.

Важнейшее значение при этом имеет определение эксплуатационных нагрузок. Известны экспериментальные, аналитические и имитационные методы определения нагрузок и напряжений в механизмах и металлоконструкциях. Для расчета надежности необходимо определение несущей способности деталей с учетом ее естественного разброса.

Использование вероятностных методов расчета, учитывающих статистический характер нагрузок и несущей способности элементов, способствует созданию новых электротехнических изделий высокой надежности при заданных удельных показателях.

Повышение надежности электротехнических изделий сводится к снижению уровня нагрузок и напряжений на узлы и детали, повышению несущей способности и износостойкости деталей, упрощению конструктивных схем машин, применению резервирования, улучшению технической эксплуатации машин и других мероприятий.

Первые работы в области надежности деталей электрических машин и элементов металлоконструкций принадлежат советским инженерам и ученым (Н. Ф. Хоциалов 1929 г., Н. С. Стрелецкий  1935 г.). Теоретические основы надежности систем разрабатывались многими исследователями, среди которых наиболее существенные результаты принадлежат Б. В. Тнеденко, В. В. Болотину, Р. Барлоу и другим ученым.

В работах С. В. Серенсена и В. П. Когаева рассмотрены вопросы статистической оценки циклической прочности. Исследованиями В. Вейбулла создана статистическая модель хрупкого разрушения. Общие вопросы надежности машин и их элементов рассмотрены в работах А. С. Пронникова и Д. Н. Решетова.