2. Подбор элементов силовой схемы

Для конструирования системы импульсного регулирования напряжения используем следующие элементы:

• коммутирующие конденсаторы РСТ – 4 – 4 ёмкостью С_{к ном} = 4 мкФ

Количество коммутирующих конденсаторов в одном преобразователе:

n_Cк , ^{принимаем n}_Cк ^{= 2}

• фильтровые конденсаторы ФСТ – 4 – 40 ёмкостью С_{ф ном} = 40 мкФ

Количество фильтрующих конденсаторов в одном звене фильтра:

n_Cф , ^{принимаем n}_Cф ^{= 9}

• ^{реакторы сглаживающие РСТ – 20 индуктивностью L}_{сг ном} ^{= 15 мГн}

^{Количество сглаживающих реакторов в цепи двух тяговых электродвигателей (одной моторной тележки):}

n_Lсг , ^{принимаем n}_Lсг ^{= 3}

• ^{реактор входного фильтра индуктивностью L}_{ф ном} ^{= 12 мГн}

^{Количество фильтрующих реакторов в одном звене фильтра:}

n_Lф , ^{принимаем n}_Lф ^{= 1}

• ^{реактор коммутирующий индуктивностью L}_{к ном} ^{= 100 мкГн}

^{Количество коммутирующих реакторов в одном преобразователе:}

n_Lк , ^{принимаем n}_Lк ^{= 2}

^{Электрическая принципиальная схема силовой цепи моторного вагона электропоезда с импульсным регулированием напряжения приведена на рис.1.}

3. Расчёт надёжности системы импульсного регулирования напряжения при основном соединении элементов

Если отказ системы наступает при отказе одного из её элементов, то считается, что такая система имеет основное соединение элементов.

Расчет позволяет оценить надежность системы при приня­той элементной базе и наметить пути повышения надеж­ности. Расчет основан на следующих допущениях:

- все элементы данного типа равнонадежны, т.е. величины интенсивности отказов λ_i для этих элементов одинаковы;

- все элементы работают в номинальном режиме_, предусмотренном техническими условиями;

- интенсивность отказов элементов не зависит от времени λ_i(t) = const;

- отказы элементов системы являются событиями случайными и независимыми;

- все элементы системы работают одновременно.

Для выполнения расчета необходимо знать:

- типы элементов, входящих в систему, и число элементов каждого типа;

- величины интенсивности отказов элементов, входящих в данную систему.

Расчет выполняется по следующим формулам:

,

где λ_с - интенсивность отказов системы;

N_i - число элементов i-гo типа;

r - число типов элементов.

Р_с(t)_осн = Р₁(t) · Р₂(t) ·…· Р_N(t) = е ^{– λс · t} ,

где Р_с(t)_осн - вероятность безотказной ра­боты системы за время t;

Р₁(t), Р₂(t),…, Р_N(t) - вероятность безотказной ра­боты элементов системы.

Средний срок службы до первого отказа системы:

№	Наименование элементов	Ni	λi , 1/ч	Ni · λi
1	Тяговые двигатели	4	2,5 · 10-6	10 · 10-6
2	Тиристоры	20	2,0 · 10-5	40 · 10-5
3	Диоды	40	3,0 · 10-5	120 · 10-5
4	Реакторы: фильтровые, коммутирующие, сглаживающие, дроссели насыщения	19	0,5 · 10-5	9,5 · 10-5
5	Конденсаторы: фильтровые, коммутирующие, R – C цепей	71	0,25 · 10-5	17,75 · 10-5
6	Резисторы: Rш , R – C цепей	80	0,4 · 10-5	32 · 10-5
7	Соединения	254	0,04 · 10-6	10,16 · 10-6
Σ Ni · λi				2312,7 · 10-6

λ_с = 2312,7 · 10^-6 1/ч

Р_с(t)_осн = е ^{– 0,0023127 · 0} = 1

t , час	0	1000	2000	3000	4000
Pc(t)	1	0,09899	0,0098	0,00097	9,6E-05

t , час	5000	6000	7000	8000	9000	10000
Pc(t)	9,5E-06	9,4E-07	9,3E-08	9,2E-09	9,1E-10	9,04E-11

^{Вывод: полученный результат надёжности не приемлем. Для повышения надежности будем использовать высоконадёжные элементы.}

№	Наименование элементов	Ni	λi , 1/ч	Ni · λi
1	Тяговые двигатели	4	2,5 · 10-7	10 · 10-7
2	Тиристоры	20	2,0 · 10-6	40 · 10-6
3	Диоды	40	3,0 · 10-6	120 · 10-6
4	Реакторы: фильтровые, коммутирующие, сглаживающие, дроссели насыщения	19	0,5 · 10-6	9,5 · 10-6
5	Конденсаторы: фильтровые, коммутирующие, R – C цепей	71	0,25 · 10-6	17,75 · 10-6
6	Резисторы: Rш , R – C цепей	80	0,4 · 10-6	32 · 10-6
7	Соединения	254	0,04 · 10-7	10,16 · 10-7
Σ Ni · λi				2312,7 · 10-7

λ_с = 231,27 · 10^-6 1/ч

Р_с(t)_осн = е ^{– 0,00023127 · 0} = 1

t , час	0	1000	2000	3000	4000
Pc(t)	1	0,79352	0,62968	0,49967	0,39656

t , час	5000	6000	7000	8000	9000	10000
Pc(t)	0,31463	0,24967	0,19812	0,15721	0,12475	0,09899