Кафедра электротехники и электрических машин Лекция № 4 по дисциплине «Надежность электрооборудования»

для студентов направления подготовки:

13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Тема № 4 «Повышение надежности и эффективности работы

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 3».

Учебные вопросы

Вводная часть.

Основная часть:

4.1. Повышение надежности электрооборудования

4.2. Повышение эксплуатационной 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.

4.1.Повышение надежности электрооборудования

Конструктивные методы — выбор запасов прочности

Выбор статистических запасов прочности различных конст­рукций основан на использовании параметрической модели «прочность — нагрузка». Методы этой группы являются старей­шими методами теории надежности.

В основу расчетов надежности с использованием данной мо­дели заложено то, что каждый элемент конструкции обладает оп­ределенной прочностью по отношению к действующим на него нагрузкам. При этом под нагрузкой понимают любые факторы, влияющие на эффективность функционирования изделия, такие как механические воздействия, температура, вибрация, колеба­ния напряжения питания и др., а прочность характеризует спо­собность изделия сохранять свои свойства при воздействии этих нагрузок.

Исходными данными при расчетах безотказности являются: - плотности вероятности распределения соответст­венно прочности и нагрузки; - векторы параметров, харак­теризующих прочность и соответственно нагрузку.

Безотказная работа изделия определяется условием или , а общее выражение вероятности безотказной работы имеет вид

В одномерном случае имеем выражение

В табл. 1 приведены расчетные формулы вероятности безот­казной работы для различных законов распределения прочности и нагрузки.

Таблица 1- Расчетные формулы вероятности распределения безотказной работы для различных законов распределения прочности и нагрузки

На рис. 1 приведена блок-схема процедуры расчета безот­казности данным методом.

Как следует из приведенных расчетных соотношений и рис. 1, метод расчета безотказности с использованием модели «проч­ность-нагрузка» базируется на большом объеме статистических данных.

Рисунок 1. Блок-схема процедуры расчета безотказности

Для приближенных расчетов часто бывает достаточно опреде­лить нижнюю гарантированную границу вероятности безотказной работы. На основе использования неравенства Чебышева может быть получено выражение такой гарантированной границы:

(1)

где математическое ожидание коэффициента безо­пасности; коэффициент вариации.

В практических приложениях чаще задают средние значения прочности, нагрузки и их дисперсии. В этом случае в качестве нижней гарантированной границы можно рекомендовать выра­жение

(2)

В табл. 2 приведены выражения математических ожиданий и дисперсий некоторых типовых распределений.

Пусть, например, прочность и нагрузка описываются экспо­ненциальными распределениями с параметрами и .

Тогда, согласно формуле табл. 2, имеем точное выражение ве­роятности безотказной работы

По формуле (2) получим приближенную оценку . Таким образом, в данном случае точная и прибли­женная оценки совпадают.

Таблица 2- Математическое ожидание и дисперсия типовых распределений

Вид распределения	Математическое описание	Дисперсия
Нормальное
Логарифмически нормальное
Экспоненциальное
Гамма- распределение
Распределение Вей­булла
Распределение наи­больших значений	S0 + 0,5776	1,645 2
Распределение наи­меньших значений	S0 - 0,5776	1,645 2

Использование приближенных формул (1), (2) и накопле­ние статистического материала о законах распределения и значе­ниях их параметров для типовых элементов конструкций и мате­риалов позволило перейти от статистических к детерминирован­ным запасам прочности и широко их табулировать.