电子电气设备设计复习(3)ppt课件

a.可靠性定义,b.“三个规定”的含义,可靠性：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。,规定条件是指使用时的环境条件和工作条件。环境条件越恶劣，工作条件越不正常，可靠性越低。,规定时间内是指产品可以完成规定动能的工作时间内所预定的寿命。这里的“时间”是广义的概念，除时间外，还包括：里程、次数等。可靠性是随时间的递减函数（不能理解为成反比）。,规定功能是指产品规格书中给出了正常工作的性能指标。,1,八.可靠度函数九.累计故障(失效)分布函数,可靠度：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。,可靠度是可靠性的度量指标，是随时间变化的函数，用R(t)来表示。可靠度函数的表达式：R（t）=P（Tt）T是产品发生故障（失效）时间，当产品失效时，T也称寿命。t为规定的时间。,R(t),t,可靠度函数,随时间递减的函数,2,累计故障（失效）分布函数是故障的度量指标，也是随时间变化的函数，通常用F（t）表示。累计故障（失效）分布函数数学表示为：F（t）=P（Tt）,累计故障（失效）分布函数,t,随时间递增的函数,F(t)不可靠度,假定产品要么处于正常工作状态，要么处于故障状态，可靠性与故障可以表述为两个对立的事件。可靠度函数与累计故障分布函数的关系为：R（t）+F（t）=1由于F(t)=1-R(t),因此，累积故障分布函数通常也成为不可靠度。,3,可靠度：,N0为产品总数，r(t)为工作到t时刻产品发生的故障数。,可靠度计算示例：例：设t=0时，投入工作的10000只灯泡，当t=365天时，发现有300只灯泡坏了，求一年时的工作可靠度。参考答案：R（年）=0.97F(t)=1-0.97=0.03,第一节可靠性的基本概念及常用度量可靠度,4,（二）故障（失效）率产品工作到某时刻尚未发生故障，在该时刻后一个单位时间发生故障的概率，称为产品故障（失效）率（或瞬时故障率）。产品故障率一般用(t)表示。,r(t)t时刻后，t时间内发生故障的产品数t所取时间间隔NS(t)在t时刻没有发生故障的产品数,第一节可靠性的基本概念及常用度量故障（失效）率,5,产品典型的故障率曲线,(t),使用寿命,规定的故障率,维护后故障率下降,偶然故障期,t,耗损故障期,早期故障期,A,B,1、早期故障降至最低，产品耗损期到来之前，是产品的主要使用期。2、故障率基本平稳，可近似看作一个常数。3、由偶然因素引起的。4、可以通过统计方法来预测。,1、产品使用很长时间以后。2、故障迅速上升，直至极度。3、主要由老化，废劳、磨损、腐蚀引起。4、可通过试验数据分析确定耗损起始点，并通过预防维修延长产品的寿命。,产品的使用寿命与产品规定条件和规定的可接受故障有关。规定的允许故障率越高，产品使用寿命越长，反之寿命越短。,1、产品使用初期，故障容易暴露出来。2、故障率较高，且呈迅速下降趋势。3、由设计和制造缺陷引起。如设计不当、材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等。4、可以通过加强质量管理及采取环境应力筛选加以减少。,高质量电子产品其故障率曲线在其寿命内基本是一条平稳的直线。质量低劣产品要么存在大量早期故障要么很快进入耗损故障阶段。,6,e.掌握可靠性串联模型和并联模型的计算,串联模型的数学模型（1）可靠度是产品各单元可靠度的积（2）故障率是产品各单元故障率的和,串联系统的可靠度是指所有单元都正常工作的概率。因此，系统总的可靠度等于各单元可靠度的积。应注意的是上述数学模型是基于各工作单元彼此相互独立（都是独立故障），若不独立，相关联单元的概率用条件概率表述。,7,产品服从指数分布情况下，若设计赋予各单元的故障率为i求：1）可靠度Rs(t)2）当工作时间t=MTBF（平均寿命），Rs(t)值计算：可靠度：t=MTBF时：可靠度：,8,串联模型计算示列：例1：已知振荡器的电感和电容故障率L=C=10-6/h,振荡器寿命服从指数分布，求振荡器的故障率S；MTBFS及可靠度RS（t）。参考答案：S=210-6/h；MTBFS=5105h；RS（t）=e-210-6t,串联模型计算示列：例2：假设一个产品是10个部件串联组成，寿命服从指数分布，若每个部件工作10000小时的可靠度为0.9，求产品工作到10000小时的可靠度。参考答案：RS（10000)=0.910=0.349,9,额定值,1.额定功率PN:电机轴上输出的机械功率。,2.额定电压UN：额定工作情况下的电枢上加的直流电压。（例：110V，220V，440V）,3.额定电流IN：额定电压下，轴上输出额定功率时的电流（并励应包括励磁电流和电枢电流）三者关系：PN=UNIN（：效率）,10,7.4电磁转矩,一、电磁转矩,单位：（韦伯），Ia（安培），T（牛顿米）,由转矩公式可知：(1)产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。(2)改变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者改变磁通的方向。,11,二、转矩平衡关系,电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须和外加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即,转矩平衡过程：当负载转矩（TL）发生变化时，通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩自动调整，以实现新的平衡。,12,由上式可知：（1）在U一定的情况下，改变可改变n；（2）在电枢回路中串电阻Ra1，可以调速；（3）改变U的大小，可以调速。,一、调速原理,其中：=KIf,13,旋转磁场的转速大小,一个电流周期，旋转磁场在空间转过360,电流频率为fHz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f圈。每分钟旋转：,n1称为同步转速,14,三相异步电动机的同步转速,极对数,每个电流周期磁场转过的空间角度,同步转速,15,五、三相异步电动机的调速,16,3.改变电源频率(变频调速)无级调速,此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。,17,以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行,思考,不能点动！,18,SB,KA,SB1,KA,SB2,FR,KM,KA,加中间继电器（KA）。,FR,19,电机的正反转控制加互锁,互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转时，SBF不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,M3,A,B,C,KMF,FU,QS,FR,20,如图，某产品一接口电路进行电压为500V的涌浪试验，接口工作不正常，测试后不能自行恢复，经检查，磁珠损坏。磁珠直流电阻为1.3,10MHz时10-20之间，100MHz时达到600。分析磁珠损坏原因，并改进电路，要求能通过涌浪试验。,21,磁珠能将高频信号转化成热能，从图中可以看出，TVS用来进行涌浪保护，磁珠与旁路电容形成LC滤波器，对高频进行抑制，当进行涌浪试验时，高频信号首先流过磁珠，然后经TVS泄放到地，从而使后一级芯片免受冲击。涌浪试验采用电流波形为8-20微秒，电压1.2-50微秒的综合波形。图中电路TVS所能承受的最大脉冲功率为500W，箝位电压为10V左右，可以承受数十安培的电流，但是磁珠额定电路为100mA，流过磁珠的电流大大超过这个值，造成损害。改进如图所示,22,23,例：抢答器的设计抢答器有三个输入，分别为I0.0、I0.1和I0.2，输出分别为Q4.0、Q4.1和Q4.2，复位输入是I0.4。要求：三人中任意抢答，谁先按按钮，谁的指示灯优先亮，且只能亮一盏灯，进行下一问题时主持人按复位按钮，抢答重新开始。,24,抢答器程序,25,定时器,使用定时器指令可创建编程的时间延迟，S7-1200PLC有4种定时器：TP：脉冲定时器可生成具有预设宽度时间的脉冲。TON：接通延迟定时器输出Q在预设的延时过后设置为ON。TOF：关断延迟定时器输出Q在预设的延时过后重置为OFF。TONR：保持型接通延迟定时器输出在预设的延时过后设置为ON。在使用R输入重置经过的时间之前，会跨越多个定时时段一直累加经过的时间。RT：通过清除存储在指定定时器背景数据块中的时间数据来重置定时器。每个定时器都使用一个存储在数据块中的结构来保存定时器数据。在编辑器中放置定时器指令时可分配该数据块。,练习,按下瞬时启动按钮I0.0，5秒后电动机启动，按下瞬时停止按钮I0.1，10秒后电动机停止。,27,28,29,两条运输带顺序相连，为避免运送的物料在1号运输带上堆积，按下起动按钮I0.3，1号带开始运行，8s后2号带自动起动。停机的顺序与起动的顺序相反，按了停止按钮I0.2后，先停2号带，8s后停1号带。Q1.1和Q0.6控制两台电动机M1和M2。,30,计数器指令计数器的输入输出参数,31,通过传送带电机KM1带动传送带传送物品，通过产品检测器PH检测产品通过的数量，传送带每传送24个产品机械手KM2动作1次，进行包装，机械手动作后，延时2秒，机械手的电磁铁切断。通过传送带起动按钮、传送带停机按钮控制传送带的运动。,