Файл: Князев А.Д. Элементы теории надежности радиоэлектронной аппаратуры учеб. пособие.pdf

вйрованйя. Анализ такого случая й других случаев смешан­ ного резервирования выполняется на следующем принципе: отказ системы в целом рассматривается как сложное собы­ тие совмещения отказов отдельных частей системы (произ­ ведение вероятностей отказов). Затем величина вероятно­ сти каждого отказа заменяется разностью из общего равен-

ства P + Q — 1, после чего определяются величины надежно­ сти каждой части и системы в целом.

До сих пор рассматривались основные методы резерви­ рования. Теперь рассмотрим способы включения резерва и режимы работы резерва.

По способу включения следует различать:

постоянное резервирование, при котором резервное из­ делие подключено к основному постоянно на все. время работы изделия (рис. 31,а), и

резервирование замещением, при котором резервное из­ делие включается в работу только после отказа основного (рис. 31,6).

По режиму работы следует различать:

нагруженный (горячий) резерв, при котором на резерв­ ное изделие поданы те же питающие напряжения и сигна­ лы, что и на основное;

ненагруженный (холодный) резерв, при котором резерв­ ное изделие выключено до момента отказа основного, и

облегченный (теплый) резерв, при котором на резерв­ ное изделие питающее напряжение и сигналы поданы час­ тично.

Постоянно включенный резерв всегда является горячим. Его достоинства в простоте схемы включения и эксплуата­ ции. Он не требует контролирующих, управляющих и дру­ гих устройств, которые усложняют изделие. Однако он

имеет й существенные недостатки: расход питания и непре­ рывный износ резерва, а следовательно, снижение его на­ дежности с течением времени (рис. 32). Кроме того, не все элементы, узлы и блоки допускают постоянное вклю-

Рис. 32. Горячее резервирование однотипным изделием: а — надеж­ ность основного и резервного изделия по отдельности одинаково изменяется во времени; б — до момента т надежность системы оп­ ределяется формулой (4-3), а после — .надежностью иерезервиро- 'Ваимого изделия

вание замещением, при котором часто можно иметь холод­ ный режим работы резерва. Его достоинства в том, что на­ дежность резерва до момента отказа основного изделия ма­ ло изменяется со временем (рис. 33) и, следовательно, па­ раметры резерва практически сохраняются. Существенно также и то, что резерв в холодном состоянии не требует дополнительного расхода питания. Резервирование заме­ щением позволяет организовать ремонт вышедшего из строя изделия, если среднее время ремонта значительно меньше среднего времени безотказной работы изделия.

Эффективность холодного резерва замещением тем боль­ ше, чем меньше надежность основного изделия. В самом деле, чем больше за время т снизится надежность основного изделия, тем больше окажется разница между его надеж­ ностью и надежностью резерва, который находится как бы в режиме хранения за тот же промежуток времени х. Вслед­ ствие этого в процессе эксплуатации основное и резервное изделие нельзя считать равнонадежными. Особенно эффек-

66

для этого случая представлена на рис. 34, из которого сле­ дует, что наличие датчиков, управляющих элементов и ис­ полнительных механизмов (переключателей) значительно ус­ ложняют устройство.

Особенно Еелико усложнение при раздельном резерви­ ровании с автоматическим замещением резерва. Таким спо­ собом нецелесообразно резервировать отдельные элементы,

Оснобцой

Рис. 34. Блок-схема автоматического включения холод­ ного резерва: / — датчики отказа; 2 — управляющее

поскольку уже большие трудности возникают, когда резер­ вируются достаточно крупные узлы и блоки. При практи­ ческом осуществлении этого способа резервирования сле­ дует в максимальной степени упрощать схему контроля и тщательно определять узлы и блоки, подлежащие автома­ тическому резервированию.

Если время подключения резерва должно быть достаточ­ но малым и поддержание резерва в холодном состоянии по условиям эксплуатации неприемлемо, то автоматическое замещение можно осуществлять резервом, находящимся в облегченном (теплом) режиме, позволяющим предваритель­ но подготовить резерв, не нагружая его элементы настоль­ ко, чтобы заметно снижалась их надежность.

Очевидно, что надежность всех дополнительных элемен­ тов, обеспечивающих автоматическое включение резерва, должна быть высокой сравнительно с надежностью элемен­ тов основного изделия, поскольку по схеме надежности эле­ менты автоматики включены последовательно с основным изделием и его резервом. В частности, высокой надеж­ ностью должны обладать переключатели автоматических

68

устройств, иначе их выход из строя приведет к отказу всей системы изделий с резервированием.

Чтобы обеспечить высокую надежность переключающих элементов их тоже следует резервировать, руководствуясь при этом принципами резервирования элементов. Рассмот­ рим эти принципы, поскольку они могут находить широкое применение для резервирования также и резисторов, кон­ денсаторов, диодов и других элементов. Например, в целях повышения надежности резисторов их соединяют в парал­ лельную группу, в которой допускается возможность выхо­ да из строя одного и более резисторов.

Резервирование элементов часто осуществляется по спо­ собу постоянного горячего резерва путем электрического последовательного или параллельного их соединения или комбинированного последовательно-параллельного соедине­ ния. Это резервирование может дать различный эффект в зависимости от характеристик отказа элемента и схемы соединений элементов.

Внезапный отказ элемента может проявиться либо как короткое замыкание («к.з.»), либо как обрыв («обр.»). При этом для разных типов элементов существует различная ве­ роятность отказа из-за короткого замыкания qK 3 и вероят­ ность отказа из-за обрыва (/обрСоответственно надежность элемента по признаку возможности обрыва, т. е. вероят­ ность того, что у элемента не возникнет отказ типа «обрыв»

и по признаку возможности короткого замыкания, т. е. ве­ роятность того, что у элемента не возникнет отказ типа «к.з.».

Так, например, для конденсаторов постоянной емкости отказы типа «к.з.» возникают примерно в 80% случаев их выхода из строя (пробой диэлектрика), а типа «обрыв» (на­ рушение контакта с выводами или недопустимое по ТУ уменьшение емкости) — в остальных 20% случаев. Поэтому вероятность безотказной работы элемента является слож­ ным случайным событием и оценивается произведением ве­ роятностей более простых случайных событий, которые яв­ ляются совместными и независимыми друг от друга

69