б) Ориентировочный (приближенный) расчет показателей надежности проектируемых РЭУ

Существующие методы расчета показателей надежности РЭУ различаются степенью точности учета электрического режима и условий эксплуатации элементов.

При ориентировочном расчете этот учет выполняется приближенно, с помощью обобщенных эксплуатационных коэффициентов. Значения этих коэффициентов зависят от вида РЭУ и условий их эксплуатации.

Ориентировочный расчет выполняется на начальных стадиях проектирования РЭУ, когда еще не выбраны типы и эксплутационные характеристики элементов, не спроектирована конструкция и, естественно, отсутствуют результаты конструкторских расчетов (теплового режима, виброзащищенности и т.п.).

Исходными данными при ориентировочном расчете являются: электрическая схема РЭУ (принципиальная, а для цифровых РЭУ в ряд случаев функциональная), заданное время работы t_з, условия эксплуатации или вид РЭУ.

Ориентировочный расчет выполняют для периода нормальной эксплуатации РЭУ, т.е. для периода, когда общая интенсивность отказа устройства примерно постоянна во времени. В этом случае для определения интенсивности отказов РЭУ пользуются значениями интенсивностей отказов элементов. Общая интенсивность отказов РЭУ определяется путем простого суммирования последних.

При ориентировочном расчете пользуются следующими допущениями (предпосылками):

а) отказы элементов случайны и независимы;

б) для элементов РЭУ справедлив экспоненциальный закон надежности;

в) принимаются во внимание только внезапные отказы, т.е. вероятность с точки зрения отсутствия постепенных отказов равна единице;

г) учитываются только элементы электрической схемы, а так же монтажные соединения, если вид соединений заранее определен;

д) учет электрического режима и условий эксплуатации элементов выполняется приближенно.

Последовательность ориентировочного расчета:

1 На основе анализа электрической схемы РЭУ формируются группы однотипных элементов.

Признаком объединения элементов в одну группу является функциональное назначение элемента и, в определенной степени, эксплутационная электрическая характеристика. Например, маломощные транзисторы объединяют в одну группу, мощные – в другую и т.д.

Монтажные соединения составляют отдельную группу. Если вид монтажа (печатный, объемный) определен заранее, то отдельную группу составляют также несущие конструкции (печатная плата и т.д.). Отдельную группу составляют так же точки паек (в дальнейшем – пайки).

2 Для элементов каждой группы по справочникам (ТУ, каталогам и т.п.) определяют среднегрупповое значение интенсивности отказов. Если группу образуют элементы одного типа, то необходимость усреднять значения интенсивностей отказов отпадает.

3 Подсчитывают значение суммарной интенсивности отказов элементов устройства, используя выражение

(17)

где l_0j – среднегрупповое значение интенсивности отказов элементов j–й группы, найденное с использованием справочников, j=1, k;

n_j – количество элементов в j–й группе, j=1, k;

k – число сформированных групп однотипных элементов.

4 С использованием обобщенного эксплуатационного коэффициента выполняют приближенный учет электрического режима и условий эксплуатации элементов.

Суммарную интенсивность отказов элементов РЭУ с учетом электрического режима и условий эксплуатации определяют как

, (18)

где К_Э – обобщенный эксплуатационный коэффициент, выбираемый по таблицам в зависимости от типа РЭУ или условий его эксплуатации (таблица 2).

Таблица 2 – Значения обобщенного эксплуатационного коэффициента К_Э

В скобках в таблице 2 указаны значения, рекомендуемые для использования в расчетах

5 Подсчитываем другие показатели надежности РЭУ:

– наработку на отказ

; (19)

– вероятность безотказной работы за заданное время t_з

; (20)

– среднее время безотказной работы устройства (средняя наработка на отказ)

Т_ср=Т₀;

Гамма–процентная наработка до отказа Т_g определяется как решение уравнения

В случае экспоненциального распределения времени до отказа

(21)

Пример 3 Произвести ориентировочный расчет надежности Р(t_з), Т₀, Т_g при t_з=1300 часов работы РЭУ, предназначенного для эксплуатации в наземных передвижных условиях. Каскад будет изготовлен с использованием печатного монтажа. Гамма–процентную наработку на отказ определить при g=83%.

1 Сформулируем группы однотипных элементов согласно схемы электрической принципиальной (рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема электрическая принципиальная РЭУ

2 Для каждой группы по справочнику определяем среднегрупповое значение интенсивности отказов элементов.

Таблица 3 – Суммарная интенсивность отказов элементов РЭУ

№ группы	Наименование и тип элементов	Кол–во элементов в схеме ni, шт	Интенсивность отказа элемента lI·10–6 1/час	Произведение ni·lI
	Полупроводниковые цифровые ИС 2–ой степени интеграции		0,45	0,45
	Транзисторы кремневые малой мощности		0,35	1,75
	Транзисторы кремневые большой мощности		0,45	7,2
	Диоды высокочастотные кремневые		0,3	3,6
	Стабилитроны средней мощности Рном>5 Вт		1,25	3,75
	Резисторы постоянные непроволочные Рном= 0,5Вт		0,05	0,95
	Резисторы постоянные непроволочные Рном= 1,2Вт		0,08	0,32
	Резисторы постоянные проволочные Рном=10 Вт		0,40	2,4
	Резисторы переменные проволочные		1,20	2,25
	Конденсаторы танталовые		0,02	0,24
	Конденсаторы электролитические танталовые		0,25	0,5
	Катушка индуктивности dпров>0.1 мм		0,20	0,20
	Электродвигатели асинхронные		0,10	0,10
	Плата печатная		0,20	1,20
	Места паек		0,004	0,8
	Корпус		1,1	1,1
	26,81·10–6 1/час

3 Из таблицы 2 выбираем обобщенный эксплутационный коэффициент при эксплуатации РЭУ в наземных подвижных условиях К_Э=7,0.

4 Определяем суммарную интенсивность отказов элементов РЭУ с учетом электрического режима и условий эксплуатации.

5 Определяем вероятность безотказной работы

6 Определяем наработку РЭУ на отказ

7 Определяем гамма–процентную наработку до отказа при g=83%

Вывод. При вероятности безотказной работы 0,79 наработка на отказ 5000 часов.