Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический
университет»
Кафедра электротехники и электрических машин
-
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
электротехники и электрических машин
к.т.н., доцент
ЯЯ.М. Кашин
____ _______ 2015 г.
Конспект лекций по дисциплине «Надежность электрооборудования»
для студентов направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Программа «Электрооборудование»
Разработал:
к.т.н., доц. С.А. Попов
Обсужден на заседании кафедры
электротехники и электрических машин
25 августа 2015 г. (протокол № 1)
Секретарь кафедры
к.т.н., доц. С.А. Попов
2015 г.
Кафедра электротехники и электрических машин
Лекция № 1
по дисциплине «Надежность электрооборудования»
для студентов направления подготовки:
13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Тема № 1 «Основы теории надежности электрооборудования»
Краснодар 2015 г.
Цели: 1. Формирование следующих компетенций:
1.ОК-1 Способность к абстрактному мышлению, обобщению, анализу, систематизации и прогнозированию
2.ПКД-5 Способность к выявлению узких мест в системах эксплуатируемого электрооборудования и решения задач повышения надежности и эффективности
2. Формирование уровня обученности:
должны знать основы теории надежности электрооборудования;
Материальное обеспечение:
Проектор, ПК, комплект слайдов «Надежность электрооборудования, тема 1».
Учебные вопросы
Вводная часть.
Основная часть:
Основные понятия и определения.
Вопросы прогнозирования и повышения надежности электрооборудования.
Заключение.
Литература
1. Шишмарев, В.Ю. Надежность технических систем [Текст]: учеб. для вузов / В.Ю. Шишмарев. – М.: Академия, 2010. – 304 с. 2. Александровская, Л.Н. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем: Учебник / Л.Н. Александровская, А.П. Афанасьев, А.А. Лисов. – М.: Логос, 2013. –208 с.: ил.
1.1. Основные понятия тeоpии надежности.
Как указывалось во введении, вопросы надежности разнообразных технических устройств и изделий приобрели сейчас для практики весьма важное технико-экономическое значение. Они определяют степень эффективности экономической эффективности использования всевозможных изделий народном хозяйстве. Анализом и исследованием этих вопросов занимается новая наука, которую называют теорией надежности. Основной задачей данной науки является изучение закономерностей возникновения отказов технических устройств. Эта наука базируется на теории вероятностей и метода электрически математической статистики. Поэтому все расчеты надежности электрических машин и любых других технических устройств всегда носят вероятностный характер. В связи с рассмотрением в последующих главах вопросов теории надежности применительно к анализу надежности различных типов электрических машин возникает необходимость в определении ряда общих понятий и терминов в этой области в соответствии с действующим ГОСТ 13377-67«Надежность в технике. Термины», которые широко встречаются в опубликованной литературе по вопросам надежности.
К этим общим понятиям и терминам относятся следующие
Надежность - свойство технического устройства или изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в установленных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Работоспособность - состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации..
Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Неисправность - состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований технической документации.
Наработка - продолжительность работы изделия, измеряемая в часах, километрах, циклах или других единицах
Безотказность – свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов
Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов
Показателями долговечности изделия могут служить, например «ресурс», «срок службы».
Ремонтопригодность – свойство изделия, заключающееся в его способности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Ресурс – наработка изделия до предельного состояния, оговоренного в технической документации.
Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделия до момента возникновения предельного состояния, оговоренного в технической документации.
Наработка на отказ – среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами. Может применяться также термин «среднее время безотказной работы».
Средняя наработка до первого отказа – среднее значение наработки изделий из партии до первого отказа. Для неремонтируемых изделий этот термин равнозначен термину «средняя наработка до отказа».
Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в заданном интервале времени не возникает отказа изделия.
Интенсивность отказов – вероятность того неремонтируемого изделия в единицу времени после данного момента времени при условии, что отказ до этого момента не возник.
Неремонтируемыми или невосстанавливаемыми изделиями называемы такие, которые в процессе выполнений своих функции не допускают ремонта. К ним относятся все изделия однократного действия, как, например, ракеты, управляемые снаряды и др., а также некоторые изделия многократного действия, используемые обычно в специальных областях техники.
Ремонтируемыми ил восстанавливаемыми изделиями называют такие, которые в процессе выполнения своих функции допускают ремонт. Если происходит отказ такого изделия, то функционирование его прекращается только на период устранения отказа или ремонта изделия.
Приведенные выше краткие определения ряда понятий и терминов, используемых теории надежности, ниже даются в определенной математической трактовке при количественной оценке вопросов надежности какого-либо изделия ил технического устройства – электрической машины, механизма, прибора и т.д.
Следует иметь в виду, что истинная надежность любого технического устройства точно не известна, так как неизвестно численное значение его вероятности безотказной работы , удовлетворяющее данным условиям его применения.
Для количественной характеристики качества работы устройства требуется опытное измерение всех его важнейших параметров. Пока эти параметры остаются в допустимых пределах - техническое устройство работает удовлетворительно.
Если же они выходят за пределы допусков, устройство считается неисправным или отказавшим. Следовательно, по теории вероятностей удовлетворительное качество работы какого либо технического устройства связано непосредственно с понятием отказа. При этом отказы в работе данного устройства могут представлять собой не только механические или электрические повреждения, но также и уход его параметров за допустимые пределы. В связи с этим отказы в работе могут быть внезапными и постепенными. Последние вызываются по степенным изменением параметров отдельных элементов технического устройства по причине старения материалов или износом, что приводит к ухудшению выходных параметров устройства с последующим уходом их за допустимые пределы.
Внезапные отказы технического устройства приводят к полному нарушению его работоспособности. К этим отказам относятся: обрывы и короткие замыкания обмоток электрических машин и трансформаторов, изломы, деформации и заедания механических деталей машин и др.
Возникновения внезапных отказов в устройстве из-за внутренних его повреждений или других причин являются его событиями случайными. При этом эти отказы как случайные события могут быть независимыми - когда отказ кого либо в устройстве не сопровождается отказом других элементов, и зависимыми - когда они появляются в результате отказа других элементов.
Однако подразделение отказов на внезапные и постепенные имеет условный характер, так как любой отказ является одним из проявлений неисправности технического устройства Интенсивность отказов устройства в единицу времен используется ниже как количественная характеристика для математического определения надежности. Эта величина измеряется в среднем обычно числом отказов за один час. Обратная величина интенсивности отказов называется средней наработкой до первого отказа и измеряется в часах. Чем больше последняя величина, тем выше надежность данного технического устройства. Наработка на отказ есть отношение общего времени испытания устройства к общему числу отказов.