Файл: Монтажные провода для радиоэлектронной аппаратуры..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 114

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Для современных проводов с пластмассовой изоляцией и токолроводящими жилами из защищенной медной проволоки величины сопро­ тивления изоляции и сопротивления жил достаточно устойчивы при воздействии различных эксплуатационных факторов.

Так, на рис. 8-3 показана зависимость электрических параметров провода с полиэтиленовой изоляцией от времени пребывания при максимальной рабочей температуре с одновременным воздействием продавливающих нагрузок. Подобные же зависимости наблюдаются и при испытаниях проводов других типов. Все это дает основание считать, что основным параметром, подлежащим контролю при оцен­

ке

надежности

монтажных про­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водов,

является величина про­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бивного

напряжения.

Контроль

%

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уровня сопротивления

изоляции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

электрического

сопротивле­

99,87

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния

токопроводящих

жил

мо­

37,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жет

быть факультативным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким

образом, в

случае

ft

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

монтажных

проводов

 

налицо

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выполнение

первого

условия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

применимости

новой

методики

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

определения

надежности. Что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

касается

второго

условия,

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оно было подтверждено в ре­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зультате испытания ,на надеж­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t о

ность

230

образцов

провода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

изоляцией

из

кремнийорганн-

ПО

9

10

11

11

1J 14

15

кв

ческой

резины. Испытания

про­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водились при суммарном време­

Рис. 8-4. График полигона накоп­

ни

 

испытаний

/ и =

1 000

ч

(шесть

 

недельных

циклов

по

ленных

частот

значений

пробив­

168 ч). Последовательность экс­

ных напряжений проводов с изо­

плуатационных

воздействий и

ляцией

из

 

 

кремнийорганической

состав контролируемых параме­

резины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тров выбирались в

соответствии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с табл.

8-1. В результате

указанных испытаний

 

все 230 образцов вы­

держали

испытательное

напряжение

с / И с п = 2

кв,

 

а факультативно

измеряемые значения сопротивления изоляции и жилы оказались на требуемом уровне. Таким образом, приемочное число С (количесгро

отказов)

оказалось

равным нулю, и в соответствии с вероятностной

теорией

надежности

при достоверности а = 0 , 9

был подтвержден ми­

нимальный уровень

вероятности безотказной

работы Pa (^i)=0,99,

что при риске изготовителя у = 0 Л соответствует приемлемому зна­ чению вероятности безотказной работы Рп р=0,9995. Затем все об­ разцы были испытаны при плавном подъеме напряжения до пробоя. График полигона накопленных частот значений пробивных напря­ жений, построенный на вероятностной бумаге, показан на рис. 8-4. Данные, приведенные на рис. 8-4, говорят о том, что распределение значений пробивных напряжений испытанных проводов, близко к

нормальному закону с параметрами С/ П р= 14,08 кв

и 0=1,44 кв.

Тогда по приведенным выше формулам (при

а = 0

, 9 )

= 14,08-

1,44-1,652 =

13,84 кв;

 

1^229

 

 

187


Рп и) = Z (tp) = 0,9999999,

что, по-видимому, и соответствует истинному значению вероятности безотказной работы этих проводов. Поскольку требования но на­ дежности монтажных проводов обычно по уровню ниже значений,

полученных

в указанном примере, естественно, возникает

вопрос об

уменьшении

объема

выборки. В табл. 8-2 приведены

расчетные дан­

ные значений Р н ( т и )

для различных

объемов

выборок, случайно вы­

бранных из рассмотренной

совокупности (230 образцов).

 

Т а б л и ц а

8-2

 

 

 

 

 

 

п.

кв

 

to.

2

а

и

 

 

 

12

макс,

мин'

 

 

 

 

 

 

кв

кв

 

 

5

13,7

1,58

2,13

0,711

3,88

12,2

3,07

0,9979

10

13,7

1,71

1,833

3,22

2,9

12,72

4,3

0,99997

15

13,8

1,73

1,761

6,57

2,56

13,01

4,7

0,999998

25

13,85

1,76

1,711

13,85

2,31

13,25

5,31

0,999999

30

13,9

1,54

1,679

21,6

2,23

13,53

5,42

1 - Ы 0 - 1

Анализ данных, приведенных в табл. 8-2, говорит о том, что приемлемой величиной объема выборки для испытаний монтажных проводов на надежность по" предложенному методу является 25 об­ разцов.

Следует отметить, что при всей заманчивости и простоте указан­ ного метода оценки надежности монтажных проводов в нем имеется

одно весьма

существенное узкое

место — доказательство

близости

распределения

значений пробивного напряжения образцов

провода

к нормальному закону. В нашем

случае это доказательство

строится

на аппроксимации графика полигона накопленных частот, построен­

ного на вероятностной

бумаге, в прямую,

что, по-видимому,

недо­

статочно, особенно для области малых значений пробивного

напря­

жения. Поэтому значения

количественных

показателей

надежности,

полученных

по этому

методу, следует принимать

с осторожностью

в качестве ориентировочных

данных.

 

 

 

 

 

8-3. Сохраняемость

 

 

 

 

 

 

Как

указывалось

выше,

с о х р а н я е м о с т ь

— это

свойство

изделия

сохранять

заданные

эксплуатацион­

ные характеристики в течение, установленного

срока хра­

нения.

 

 

 

 

 

 

 

 

Принципиальными

вопросами

создания

методики

оценки сохраняемости монтажных проводов являются:

188


выбор критериев оценки сохраняемости и допустимой степени снижения исходных характеристик;

точное фиксирование условий хранения монтажных проводов и обобщение требований по срокам хранения; создание ускоренных методов испытаний, позволяю­ щих в сравнительно короткие сроки имитировать долго­

летнее хранение проводов; расчет оптимального объема выборки для этих испы­

таний, обеспечивающего требуемую надежность оценки и достоверность.

Как было показано' выше, в процессе хранения мон­ тажные провода подвергаются воздействию многих кли­ матических факторов, определяемых условиями хране­ ния. В результате воздействия этих факторов происходит естественное старение конструктивных элементов прово­ дов, т. е. определенное снижение исходных электрических и других характеристик. Учитывая, что, как правило, по­ сле хранения наступает период непосредственной экс­ плуатации проводов в рабочих режимах, это снижение характеристик должно быть минимальным, обеспечиваю­ щим гарантированное значение долговечности. В этом смысле весьма важным является вопрос о допустимой степени снижения основных характеристик монтажных проводов после длительного хранения. Исследование это­ го вопроса показано, что, по-видимому, основными пара­ метрами— критериями годности при оценке сохраняемо­ сти монтажных проводов разных типов следует принять электрическую прочность, сопротивление изоляции и мо­ розостойкость.

Условия хранения монтажных проводов и других элементов радиоэлектронной аппаратуры принципиаль­ но можно разделить на две категории: складское хране­ ние и хранение в полевых условиях. При складском хра­ нении в отапливаемых помещениях провода отдельно или в составе аппаратуры хранятся в наиболее благоприят­ ных условиях при температуре от + 5 до +35°С с отно­ сительной влажностью воздуха не более 80%- При этом провода защищаются от прямого воздействия солнечных лучей, от механических воздействий и воздействия паров, кислот, щелочей, нефтепродуктов и других агрессивных сред. Таким образом, в условиях складского хранения провода подвергаются длительному воздействию ком­ натной температуры и сравнительно невысокой, влажно­ сти.

189

Более жесткими являются условия полевого хранения монтажных проводов. При полезом хранении на провода могут воздействовать следующие факторы:

длительное воздействие повышенных (до +50°С) температур и влажности (до 98%);

сильное охлаждение (до —50°С) и сравнительно дли­ тельное воздействие пониженных температур;

значительный перепад температур при переходе от холодного времени года к теплому и сменах районов экс­ плуатации;

многократные суточные изменения температуры. Что касается гарантированных сроков хранения, то к на­ стоящему времени, как правило, требования по сохра­ няемости элементов радиоэлектронной аппаратуры вклю­ чают в 12 лет, из которых 9 лет провода должны храниться в складских условиях и 3 года — в полевых условиях.

Практически испытания монтажных проводов на со­ храняемость можно было бы проводить, точно имитируя

условия складского и полевого

хранения

в течение

12 лет, с последующей проверкой

параметров — крите­

риев годности. Однако сравнительно быстрый

моральный

износ радиоэлектронной аппаратуры, требующий непре­ рывного совершенствования всех применяемых в ней узлов и элементов, в том числе монтажных проводов, не дает возможности проводить столь длительные испыта­ ния. Поэтому особо важным является разработка мето­ дов ускоренных испытаний на сохраняемость, позволяю­ щих сократить их продолжительность и объем. Приме­ нительно к проводам и кабелям такие методы разработаны А. Н. Дудкевичем и Л. Н. Улановской. Эти методы основаны на моделировании в лабораторных условиях процессов, протекающих в конструктивных эле­

ментах кабелей

и проводов при их длительном

хранении.

Как указывалось выше, основной процесс, имеющий

место при складском хранении — это тепловое

старение

материалов, используемых в

проводах.

 

 

Длительность

испытания,

моделирующего одногодич­

ное старение при

хранении

может быть рассчитана по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8-41)

где т и — время

ускоренного

испытания

при повышенной

испытательной

температуре,

сутки; Ти

— моделирующее

190



годичное хранение, °К;

Т — эффективная

температура

хранения, °К; Е — условная энергия

активации материа­

ла

изоляции, кал/моль

(см. гл. 4);

R — универсальная

газовая постоянная.

 

 

 

Эффективная или эквивалентная температура хране­

ния

Т определяется для конкретных условий хранения

по

гистограмме температура — время с использованием

для

каждой ступени гистограммы уравнения

(8-41).

Энергия актибации, ктсал I моль

Рис. 8-5. Номограммы для определения длительно­ сти испытания, имитирующего одногодичное старение в отапливаемом складе (а) и в полевых усло­ виях (б).

т

Для планирования длительности испытаний т и необ­ ходимо знание величины Е для конкретной конструкции монтажного провода. Если величина Е неизвестна, то рекомендуется задаваться минимально возможным зна­ чением Е для кабельных материалов. Экспериментально установлено, что минимально возможное значение услов­ ной энергии активации для изоляционных материалов со­

ставляет

13,0

ккал/моль.

 

 

 

 

Продолжительность ускоренных испытаний на сохра­

няемость в складских и полевых условиях хранения

мож­

но определять

также по номограммам

Зоткина и Руден-

ко, построенным

по уравнению

(8-41)

и показанным на

рис.

8-5.

 

 

 

 

 

 

 

 

Из номограммы на рис. 8-5,а видно,

что старение

монтажных проводов при хранении их в складских

усло­

виях

на

территории

СССР в

течение

1 года

(Е =

= 13,0 ккал/моль)

эквивалентно

старению

при темпера­

туре

+ 70°С в течение

13 суток,

или 312 ч. Испытания,

имитирующие полевое хранение проводов в течение 1 го­

да, проводятся с учетом всех

описанных выше

воздейст­

 

вий. Продолжительность теплового старения определяет­

 

ся из номограммы на рис. 77. Для £ = 1 3 , 0

ккал/моль и

 

 

Г п = + 7 0 о

С

находим т и = 7

суток=168 ч.

Воздействие

 

пониженной температуры осуществляется путем выдерж-

 

Т а б л и ц а

8-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условия и пара-

 

 

 

Пониженная

Повышенная температура

Сезонные

 

 

 

температура

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

-

 

Пониженная

 

Вид испытаний

 

ость,

 

влаж

 

 

 

 

Продолжитель­ чность,

температура

 

 

 

 

 

Продолжительн

 

Относительная %ность,

 

 

 

 

Темпера­

Темпева-

 

Продолжитель­ чность,

 

 

 

тура, °С

 

тура, °С

 

 

Темпера­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тура. °С

 

 

Испытания,

имити­

 

 

+ 7 0 + 2

60 - 80

312

 

 

 

рующие 1 год

 

 

 

 

 

 

 

 

хранения в склад­

 

 

 

 

 

 

 

 

ских условиях

—50+2

8

+ 7 0 + 2

60—8

168 0—50+2

 

3

Испытания,

имити­

 

рующие 1 год

 

 

 

 

 

 

 

 

хранения

в

поле­

 

 

 

 

 

 

 

 

вых условиях

 

 

 

 

 

 

 

 

ки образцов проводов в камере холода при предельной минусовой температуре —50°С. Поскольку в области пониженных температур физико-химические процессы в полимерных материалах сильно замедляются, нет не­ обходимости имитировать полную продолжительность хранения проводов при отрицательных температурах. Основной задачей этих испытаний является проверка влияния значительного охлаждения и возникающего при этом напряженного состояния на целостность изоляции проводов. Поэтому время экспозиции при температуре —50 °С выбирается равным 8 ч.

Воздействие сезонных изменений температур при уско­ ренных испытаниях моделируется посредством разового изменения температур от —50 до +50°С . Суточные изменения в отличие от сезонных повторяются значительно чаще, но при меньших амплитудах колебаний температуры. Особенно важным здесь является многократность пере­ хода температуры и через нулевое значение, поскольку процесс образования и таяния льда в микропорах, тре­ щинах и воздушных включениях сопровождается значи­ тельным изменением объема, что может привести к ухуд­ шению • характеристик изоляции. Количество суточных циклов на один условный год полевого хранения принято равным 23 исходя из возможного числа переходов с су-

метры испытаний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изменения

 

 

 

 

Суточные изменения

 

 

 

 

Повышенная тем­

Количествос< онных циклов

Пониженная тем­

 

Относитель­ влаж­ная %ность,

Продолжи­ тельность,ч Количествоcj

циклов

Количествог<)дичных циклов

 

Продолжи­ тельность,ч

 

Продолжи­ тельность,ч

 

пература

 

пература

Повышенная температура

очных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f-

 

Темпера­

 

 

Темпера­

 

Темпера­

 

 

 

 

 

тура, °С

 

 

тура, "С

 

тура, °С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

* •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 5 0 + 2

3

1

—30+2

2

+30+ 2 95—98

2 23

3

13—27

 

 

 

 

 

 

193

 

 

 

192