電子電氣設(shè)備設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)(3)

1、a.可靠性定義,b.“三個(gè)規(guī)定”的含義,可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。,規(guī)定條件是指使用時(shí)的環(huán)境條件和工作條件。環(huán)境條件越惡劣，工作條件越不正常，可靠性越低。,規(guī)定時(shí)間內(nèi)是指產(chǎn)品可以完成規(guī)定動(dòng)能的工作時(shí)間內(nèi)所預(yù)定的壽命。這里的“時(shí)間”是廣義的概念，除時(shí)間外，還包括：里程、次數(shù)等。 可靠性是隨時(shí)間的遞減函數(shù)（不能理解為成反比）。,規(guī)定功能是指產(chǎn)品規(guī)格書中給出了正常工作的性能指標(biāo)。,八.可靠度函數(shù) 九.累計(jì)故障(失效)分布函數(shù),可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。,可靠度是可靠性的度量指標(biāo)，是隨時(shí)間變化的函數(shù)，用R(t)來(lái)表示?？煽慷群瘮?shù)的表達(dá)式：

2、R（t）= P（Tt） T 是產(chǎn)品發(fā)生故障（失效）時(shí)間，當(dāng)產(chǎn)品失效時(shí)，T 也稱壽命。 t 為規(guī)定的時(shí)間。,R(t),t,可靠度函數(shù),隨時(shí)間遞減的函數(shù),累計(jì)故障（失效）分布函數(shù)是 故障的度量指標(biāo)，也是隨時(shí)間變化 的函數(shù)，通常用F（t）表示。 累計(jì)故障（失效）分布函數(shù)數(shù) 學(xué)表示為： F（t）= P（Tt）,累計(jì)故障（失效）分布函數(shù),t,隨時(shí)間遞增的函數(shù),F(t) 不可靠度,假定產(chǎn)品要么處于正常工作狀態(tài)，要么處于故障狀態(tài)，可靠性與故 障可以表述為兩個(gè)對(duì)立的事件。 可靠度函數(shù)與累計(jì)故障分布函數(shù)的關(guān)系為： R（t）+ F（t）=1 由于F(t)=1-R(t),因此，累積故障分布函數(shù)通常也成為不可靠度。,

3、可靠度：,N0為產(chǎn)品總數(shù)，r(t)為工作到t時(shí)刻產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)。,可靠度計(jì)算示例： 例：設(shè)t=0時(shí)，投入工作的10000只燈泡，當(dāng)t=365天時(shí)，發(fā)現(xiàn)有300只燈泡壞了，求一年時(shí)的工作可靠度。 參考答案：R（年）=0.97 F(t)=1-0.97=0.03,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量可靠度,（二）故障（失效）率 產(chǎn)品工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障，在該時(shí)刻后一個(gè)單位時(shí)間發(fā)生故 障的概率，稱為產(chǎn)品故障（失效）率（或瞬時(shí)故障率） 。 產(chǎn)品故障率一般用(t)表示。,r(t) t 時(shí)刻后，t 時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù) t所取時(shí)間間隔 NS(t)在t 時(shí)刻沒有發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù),第一節(jié) 可靠性的基本概念

4、及常用度量故障（失效）率,產(chǎn)品典型的故障率曲線,(t),使用壽命,規(guī)定的故障率,維護(hù)后故障率下降,偶然故障期,t,耗損故障期,早 期 故障期,A,B,1、早期故障降至最低，產(chǎn)品耗損期到來(lái)之前，是產(chǎn)品的主要使用期。 2、故障率基本平穩(wěn)，可近似看作一個(gè)常數(shù)。 3、由偶然因素引起的。 4、可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法來(lái)預(yù)測(cè)。,1、產(chǎn)品使用很長(zhǎng)時(shí)間以后。 2、故障迅速上升，直至極度。 3、主要由老化，廢勞、磨損、腐蝕引起。 4、可通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析確定耗損起始點(diǎn)，并通過(guò)預(yù)防維修延長(zhǎng)產(chǎn)品的壽命。,產(chǎn)品的使用壽命與產(chǎn)品規(guī)定條件和規(guī)定的可接受故障有關(guān)。 規(guī)定的允許故障率越高，產(chǎn)品使用壽命越長(zhǎng)，反之壽命越短。,1、產(chǎn)品使用

5、初期，故障容易暴露出來(lái)。 2、故障率較高，且呈迅速下降趨勢(shì)。 3、由設(shè)計(jì)和制造缺陷引起。如設(shè)計(jì)不當(dāng)、材料缺陷、加工缺陷、安裝調(diào)整不當(dāng)?shù)取?4、可以通過(guò)加強(qiáng)質(zhì)量管理及采取環(huán)境應(yīng)力篩選加以減少。,高質(zhì)量電子產(chǎn)品其故障率曲線在其壽命內(nèi)基本是一條平穩(wěn)的直線。 質(zhì)量低劣產(chǎn)品要么存在大量早期故障要么很快進(jìn)入耗損故障階段。,e.掌握可靠性串聯(lián)模型和并聯(lián)模型的計(jì)算,串聯(lián)模型的數(shù)學(xué)模型 （1）可靠度是產(chǎn)品各單元可靠度的積 （2）故障率是產(chǎn)品各單元故障率的和,串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度是指所有單元都正常工作的概率。因此，系統(tǒng)總的可靠度等于各單元可靠度的積。應(yīng)注意的是上述數(shù)學(xué)模型是基于各工作單元彼此相互獨(dú)立（都是獨(dú)立故障），

6、若不獨(dú)立，相關(guān)聯(lián)單元的概率用條件概率表述。,產(chǎn)品服從指數(shù)分布情況下，若設(shè)計(jì)賦予各單元的故障率為i 求：1）可靠度Rs(t) 2）當(dāng)工作時(shí)間 t= MTBF（平均壽命），Rs(t)值 計(jì)算： 可靠度： t= MTBF時(shí)： 可靠度：,串聯(lián)模型計(jì)算示列： 例1：已知振蕩器的電感和電容故障率L = C= 10-6/h,振蕩器壽命 服從指數(shù)分布，求振蕩器的故障率S；MTBF S及可靠度R S（t）。 參考答案：S =210-6/h；MTBFS =510 5 h；RS（t） =e -210-6 t,串聯(lián)模型計(jì)算示列： 例2：假設(shè)一個(gè)產(chǎn)品是10個(gè)部件串聯(lián)組成，壽命服從指數(shù)分布，若 每個(gè)部件工作10000小時(shí)

7、的可靠度為0.9，求產(chǎn)品工作到10000小時(shí)的可 靠度。 參考答案： R S（10000) =0.910 =0.349,額定值,1. 額定功率PN :電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。,2. 額定電壓UN ：額定工作情況下的電樞上加的直流電壓。（例：110V，220V，440V）,3. 額定電流IN ： 額定電壓下，軸上輸出額定功率時(shí)的電流（并勵(lì)應(yīng)包括勵(lì)磁電流和電樞電流）三者關(guān)系：PN=UNIN （ ：效率）,7.4 電磁轉(zhuǎn)矩,一、電磁轉(zhuǎn)矩,單位： （韋伯），Ia（安培），T（牛頓米）,由轉(zhuǎn)矩公式可知： (1)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的條件：必須有勵(lì)磁磁通和電樞電流。 (2)改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向：改變電樞電流的方向或者

8、改變磁通的方向。,二、 轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系,電磁轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須和外 加負(fù)載和空載損耗的阻轉(zhuǎn)矩相平衡，即,轉(zhuǎn)矩平衡過(guò)程：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩（TL）發(fā)生變化時(shí)， 通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)勢(shì)、電樞電流的變化，電磁 轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)新的平衡。,由上式可知： （1）在 U 一定的情況下，改變 可改變 n； （2）在電樞回路中串電阻Ra1，可以調(diào)速； （3）改變U的大小，可以調(diào)速。,一、調(diào)速原理,其中： =K If,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速大小,一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)360,電流頻率為 f Hz，則磁場(chǎng)1/f秒旋轉(zhuǎn)1圈，每秒旋轉(zhuǎn)f圈。每分鐘旋轉(zhuǎn)：,n1稱為同步轉(zhuǎn)速,三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,極對(duì)數(shù),

9、每個(gè)電流周期 磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度,同步轉(zhuǎn)速,五、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,3. 改變電源頻率 (變頻調(diào)速) 無(wú)級(jí)調(diào)速,此種調(diào)速方法發(fā)展很快，且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。,18,以下控制電路能否實(shí)現(xiàn)即能點(diǎn)動(dòng)、 又能連續(xù)運(yùn)行,思考,不能點(diǎn)動(dòng)！,19,SB,KA,SB1,KA,SB2,FR,KM,KA,加中間繼電器（KA）。,FR,20,電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 加互鎖,互鎖作用：正轉(zhuǎn)時(shí)，SBR不起作用；反轉(zhuǎn) 時(shí)，SBF不起作用。從而避免兩觸發(fā)器 同時(shí)工作造成主回路短路。,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,M 3,A,B,C,KMF,FU,Q S,F

10、R,如圖，某產(chǎn)品一接口電路進(jìn)行電壓為 500V的涌浪試驗(yàn)，接口工作不正常，測(cè)試后不能自行恢復(fù)，經(jīng)檢查，磁珠損壞。磁珠直流電阻為1.3 ,10MHz時(shí)10-20 之間，100MHz時(shí)達(dá)到600 。分析磁珠損壞原因，并改進(jìn)電路，要求能通過(guò)涌浪試驗(yàn)。,磁珠能將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成熱能，從圖中可以看出，TVS用來(lái)進(jìn)行涌浪保護(hù)，磁珠與旁路電容形成LC濾波器，對(duì)高頻進(jìn)行抑制，當(dāng)進(jìn)行涌浪試驗(yàn)時(shí)，高頻信號(hào)首先流過(guò)磁珠，然后經(jīng)TVS泄放到地，從而使后一級(jí)芯片免受沖擊。 涌浪試驗(yàn)采用電流波形為8-20微秒，電壓1.2-50微秒的綜合波形。圖中電路TVS所能承受的最大脈沖功率為500W，箝位電壓為10V左右，可以承受數(shù)十

11、安培的電流，但是磁珠額定電路為100mA，流過(guò)磁珠的電流大大超過(guò)這個(gè)值，造成損害。改進(jìn)如圖所示,例：搶答器的設(shè)計(jì) 搶答器有三個(gè)輸入，分別為I0.0、I0.1和I0.2，輸出分別為Q4.0、Q4.1和Q4.2，復(fù)位輸入是I0.4。要求：三人中任意搶答，誰(shuí)先按按鈕，誰(shuí)的指示燈優(yōu)先亮，且只能亮一盞燈，進(jìn)行下一問題時(shí)主持人按復(fù)位按鈕，搶答重新開始。,搶答器程序,定時(shí)器,使用定時(shí)器指令可創(chuàng)建編程的時(shí)間延遲，S7-1200 PLC有4種定時(shí)器： TP： 脈沖定時(shí)器可生成具有預(yù)設(shè)寬度時(shí)間的脈沖。 TON：接通延遲定時(shí)器輸出Q在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后設(shè)置為 ON。 TOF：關(guān)斷延遲定時(shí)器輸出 Q 在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后重置

12、為 OFF。 TONR：保持型接通延遲定時(shí)器輸出在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后設(shè)置為ON。在使用 R 輸入重置經(jīng)過(guò)的時(shí)間之前，會(huì)跨越多個(gè)定時(shí)時(shí)段一直累加經(jīng)過(guò)的時(shí)間。 RT：通過(guò)清除存儲(chǔ)在指定定時(shí)器背景數(shù)據(jù)塊中的時(shí)間數(shù)據(jù)來(lái)重置定時(shí)器。 每個(gè)定時(shí)器都使用一個(gè)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)塊中的結(jié)構(gòu)來(lái)保存定時(shí)器數(shù)據(jù)。 在編輯器中放置定時(shí)器指令時(shí)可分配該數(shù)據(jù)塊。,練習(xí),按下瞬時(shí)啟動(dòng)按鈕I0.0，5秒后電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，按下瞬時(shí)停止按鈕I0.1，10秒后電動(dòng)機(jī)停止。,兩條運(yùn)輸帶順序相連，為避免運(yùn)送的物料在1號(hào)運(yùn)輸帶上堆積，按下起動(dòng)按鈕I0.3，1號(hào)帶開始運(yùn)行，8s后2號(hào)帶自動(dòng)起動(dòng)。停機(jī)的順序與起動(dòng)的順序相反，按了停止按鈕I0.2后，先停2號(hào)帶，8s后停1號(hào)帶。Q1.1和Q0.6控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1和M2。,計(jì)數(shù)器指令計(jì)數(shù)器的輸入輸出 參數(shù),通過(guò)傳送帶電機(jī)KM1帶動(dòng)傳送帶傳送物品，通過(guò)產(chǎn)品檢測(cè)器PH檢測(cè)產(chǎn)品通過(guò)的數(shù)量，傳送帶每傳送24個(gè)產(chǎn)品機(jī)械手KM2動(dòng)作1次，進(jìn)行包裝，機(jī)械手動(dòng)作后，延時(shí)2秒，機(jī)械手的電磁鐵切斷。通過(guò)傳送帶起動(dòng)按鈕、傳送帶停