Файл: Монтажные провода для радиоэлектронной аппаратуры..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 0
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 |
1В |
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 (ги) = 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 |
<Р |
|
|
|
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