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電器可靠性是評價電器產品質量的一個重要指標

1 電器可靠性 -電器可靠性

 

2 電器可靠性 -正文

  電器產品在規定的條件下和規定的時間內(對頻繁操作的電器產品則是規定的操作次數)完成規定功能的能力。電器可靠性是評價電器產品質量的一個重要指標。電器產品是組成各種自動控制系統的重要元件之一,電器產品的可靠性不高,將導致整個系統經常發生故障。對於大型系統來說,其造成的經濟損失遠遠高於電器產品本身的價格。
  可靠性特徵參數  為了定量評價電器產品可靠性的高低,規定了產品的可靠性特徵參數。電器產品可分為可修復產品和不可修復產品兩大類。可修復產品指產品發生故障后,可以修復並能繼續使用;不可修復產品指產品發生故障后,不能修復或不值得修復。電器中的斷路器、容量較大的接觸器等通常為可修復產品;小容量接觸器、控制繼電器、小型繼電器等通常為不可修復產品。產品的可靠性特徵參數隨產品是否可修復而有所不同。不可修復產品的可靠性特徵參數有:①可靠度:產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的概率。②累積失效概率:產品在規定條件下和規定的時間內喪失規定功能的概率。③失效率:已工作到t時刻的產品在該時刻后的單位時間內失效(指喪失規定的功能)的概率,它近似等於t時間后單位時間內的產品失效數與t時刻尚在工作的產品數之比。④平均壽命:產品發生失效前的平均工作時間,通常記作MTTF。⑤可靠壽命:產品可靠度減小到給定值R 時所需的工作時間。⑥中位壽命:產品可靠度減到 0.5時所需的工作時間。可修復產品的可靠性特徵參數有:①可靠度:產品在規定的條件下和規定的時間內不發生故障的概率。②平均壽命(即平均無故障工作時間):相鄰兩次故障間工作時間的平均值,通常記作MTBF。③故障率:已工作到t時刻的產品在該時刻后的單位時間內發生故障的概率。④平均修復時間:每次故障后所需維修時間的平均值,通常記作MTTR。⑤維修度:產品在規定的條件下和規定的時間內完成維修的概率。⑥修復率:修理時間已達到τ的產品在該時間后的單位時間內完成修復的概率。⑦時間有效度:產品的可工作時間與其不能工作時間之和的比值。
  可靠性指標和可靠性等級  電器產品常以某一個可靠性特徵參數應達到的數值作為其可靠性指標。例如,小型電磁繼電器常以失效率的大小作為它的可靠性指標,並劃分其可靠性等級(失效率等級)。中國標準GJB65-85「有可靠性指標的電磁繼電器總規範」中將繼電器的失效率等級分為Y、W、L、Q等4級(見表)。

電器可靠性電器可靠性

  為確定產品的失效率等級而進行的壽命試驗稱為失效率試驗。繼電器的失效率試驗可分為:①繼電器失效率等級定級試驗:首次確定產品的失效率等級而進行的試驗,或在某一失效率等級的維持試驗失敗后,對產品重新確定其失效率等級而進行的試驗。試驗時首先要選定產品的失效率等級及允許失效數C,並根據選定的失效率等級及允許失效數,由繼電器失效率等級定級試驗抽樣表查出所需的試品累積動作次數,從而確定試驗樣品數。然後在規定的負載條件下,對樣品進行壽命試驗,直到試品總試驗次數等於由抽樣表中所查出的試品累積動作次數為止。若試驗中出現的失效試品數r小於所選定的允許失效數C(即rC),則失效率定級試驗通過;若rC,則試驗不通過。②繼電器失效率等級維持試驗:證明產品的失效率等級仍不低於定級試驗或升級試驗所確定的失效率等級而進行的試驗。當產品轉入批量生產後,為鑒定其能否保持所定的失效率等級,需要定期進行失效率等級維持試驗。例如,中國標準GJB65-85規定,失效率等級為Y級或W級的繼電器,每6個月進行一次失效率等級維持試驗;L級的繼電器每12個月進行一次;Q級繼電器每24個月進行一次,試驗時根據已定的產品失效率等級和選定的允許失效數C,由繼電器失效率等級維持試驗抽樣表查出所需的試驗累積動作次數,從而確定試驗樣品數。然後,在規定的負載條件下對樣品進行壽命試驗,直到試品總試驗次數等於由抽樣表查出的試品累積動作次數為止。若rC,則維持試驗通過;若rC,則試驗不通過。③繼電器失效率等級升級試驗:為證明產品的失效率等級比原定的失效率等級更高而進行的試驗。其試品累積動作次數可以從定級試驗和維持試驗的試品以及為升級試驗而投入的試品的壽命試驗數據進行累積。升級試驗的方法步驟與定級試驗相似。
  繼電器失效率試驗的失效判據為:在試驗過程中應對試品的所有觸點進行監測,如果任一試品的任一個觸點在閉合時的接觸壓降高於規定數值或在打開時的觸點間開路電壓低於規定數值,則判定該試品失效,試品失效后的動作次數不得計入用於失效率等級計算的試品累積動作次數中;在失效率試驗結束后,應對各試品的觸點接觸電阻、介質耐壓、絕緣電阻、吸合時間、釋放時間、吸合電壓、釋放電壓以及觸點回跳時間等項目進行測試,如果有任一項目的測試結果不符合產品標準規定,則判定該試品失敗,但該試品的試驗次數有效,可以計入用於失效率等級計算的試品總試驗次數中。
  繼電器失效率試驗的方法基本上適用於頻繁操作的各種電器產品。對於控制繼電器和接觸器來說,其壽命包括電壽命和機械壽命,所以除了以失效率或平均壽命的大小作為其電壽命的可靠性指標外,還要規定其機械壽命的可靠性指標。
  電器可靠性工作內容  電器產品的可靠性工作可用框圖表示。由圖可知,電器可靠性工作內容包括可靠性製造、可靠性設計、可靠性篩選、可靠性試驗和失效分析。

電器可靠性電器可靠性

  可靠性製造  在產品製造中考慮產品的可靠性。主要包括產品製造過程中的質量管理、原材料和外購件的質量控制、電器生產的環境控制等。
  可靠性設計  事先考慮可靠性的一種設計方法。是保證產品可靠性的一個重要環節。對於繼電器、小容量接觸器等不可修復的電器產品,其可靠性設計方式主要有以下兩種:①事先未規定產品的可靠性指標,先採用常規設計方法設計幾種能滿足性能和費用要求的方案,然後根據產品零部件的可靠性數據預測各種設計方案的可靠性,擇優定案。②事先規定了產品的可靠性指標,首先進行可靠性分配,再進行可靠性技術設計,並同時考慮性能及費用要求,然後進行產品的可靠性預測。如果預測出的產品可靠性未達到事先規定的指標,則要進行可靠性分析,找出產品可靠性的薄弱環節並加以改進,使之達到預先規定的可靠性指標。
  不可修複電器產品的可靠性設計內容主要有:①產品的可靠性技術設計,包括結構簡單化、盡量採用標準化零部件、電子元器件的降額使用、選用高可靠零部件、採用冗餘設計(也稱儲備設計,指把若干功能相同的單元作為備份,以提高整個產品可靠性的一種設計方法)、進行人-機工程設計(盡量減小人的因素造成產品故障的一種設計方法)、進行耐環境設計以及機械構件的可靠性設計。②可靠性預測。在產品的設計階段,根據產品所選用零部件的可靠性數據來計算產品的可靠性參數。③可靠性分配。根據事先規定的產品可靠性指標,制訂出產品各組成單元(元件或零部件)的可靠性指標。④可靠性分析。目前廣泛使用的分析方法有故障樹分析法、故障模式和後果分析法、故障模式後果和危險度分析法。故障樹分析法,簡稱FTA法。它把產品最不希望發生的故障狀態稱為頂端事件,將其作為故障分析的目標,然後找出導致頂端事件出現的次級事件以及導致次級事件出現的各種更小的事件,並以頂端事件為樹根、各個次級事件為樹榦、各個更小的事件為樹枝,按頂端事件與各次級事件及各更小的事件的邏輯關係畫成一個樹狀的圖形。這種圖形稱為故障樹,用它可進行可靠性的定性分析,找出產品可靠性的薄弱環節,也可用它對產品可靠性作定量計算。故障模式和後果分析法,簡稱FMEA法。它通過列舉每個組成單元可能的故障模式來查清其對產品的影響,是一種歸納方法。FMEA法與危險度分析相結合稱為故障模式後果和危險度分析法,簡稱FMECA法。FMECA法也是一種歸納方法。
  可靠性篩選  選擇具有一定特性的產品或剔除早期失效產品而進行的試驗。是提高整批產品可靠性的一項有效措施。
  可靠性試驗  為了評價分析產品可靠性而進行的試驗。包括環境試驗、壽命試驗以及參數和性能試驗等(見高壓電器試驗、低壓電器試驗)。
  失效分析  對失效產品進行的物理、化學分析。通過失效分析可以找出產品的失效模式(失效的宏觀表現形式)與失效機理(失效的內在原因)。
  參考書目
 陸儉國主編:《低壓電器可靠性技術》,機械工業出版社,北京,1986。

 

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