في اتجاه واحد فقط. ذات مرة كانت تستخدم الثنائيات المصباح... ولكن الآن يتم استخدام الثنائيات شبه الموصلة في الغالب. على عكس أنابيب المصابيح ، فهي أصغر حجمًا ولا تتطلب دوائر تسخين ومن السهل جدًا توصيلها بطرق مختلفة.
رمز
الصمام الثنائي على الرسم التخطيطي
يظهر الشكل رمز الصمام الثنائي على الرسم التخطيطي... تم تعيين الحرفين A و K على التوالي الصمام الثنائي الأنودو الصمام الثنائي الكاثود... أنود الصمام الثنائي هو سلك يتصل بالرصاص الموجب ، إما بشكل مباشر أو من خلال عناصر الدائرة. كاثود الصمام الثنائي هو الناتج الذي يخرج منه التيار الموجب الكامن ومن ثم يدخل من خلال عناصر الدائرة في القطب السالب للمصدر الحالي. أولئك. تيار الصمام الثنائيينتقل من القطب الموجب إلى الكاثود. وفي الاتجاه المعاكس ، لا يمر الصمام الثنائي التيار. إذا كان الصمام الثنائي متصلاً بأحد أطرافه ، فسيتم الحصول على جهد ثابت عند الطرف الآخر بقطبية اعتمادًا على كيفية توصيل الصمام الثنائي. إذا تم توصيله بواسطة الأنود بجهد متناوب ، فسنحصل على جهد موجب من الكاثود. إذا كان متصلاً بالكاثود ، فسيتم استقبال الجهد السالب المقابل من الأنود.
كيفية فحص الصمام الثنائي بمقياس متعدد أو جهاز اختبار- ينشأ هذا السؤال عند الشك في وجود خلل في الصمام الثنائي. لكن الإجابة على هذا السؤال تعطي إجابة أخرى ، أين يوجد أنود الصمام الثنائي ، وأين هو الكاثود. أولئك. إذا كنا في البداية لا نعرف دبوس الصمام الثنائي ، فإننا ببساطة نضع مقياسًا متعددًا أو جهاز اختبار على استمرارية الثنائيات (أو لقياس المقاومة) ، وبالتالي نرن الصمام الثنائي في كلا الاتجاهين. إذا كان الصمام الثنائي يعمل بشكل صحيح ، فسيعرض جهازنا مرور التيار في أحد الخيارات فقط. إذا كان الصمام الثنائي يمر حاليًا في كلا الإصدارين ، فإن الصمام الثنائي ينكسر. إذا لم يمر بأي شكل من الأشكال ، فإن الصمام الثنائي يحترق ويكون معيبًا أيضًا. في حالة الصمام الثنائي العامل ، عندما يجري التيار ، فإننا ننظر إلى أطراف الجهاز ، وهذا الناتج من الصمام الثنائي المتصل بالطرف الموجب للمختبر هو أنود الصمام الثنائي ، وهو أنود السالب هو كاثود الصمام الثنائي. اختبار الصمام الثنائي مشابه جدًا لـ
عدد المحاضرة 3
الموضوع رقم 1. مؤشرات موثوقية EMC
مؤشرات الموثوقية تميز الخصائص الهامة للأنظمة مثل الموثوقية, حيوية, التسامح مع الخطأ, قابلية الصيانة, الحفظ, متانةوهي عبارة عن تقييم كمي لحالتهم الفنية والبيئة التي يعملون فيها ويعملون فيها. يتم استخدام تقييم مؤشرات الموثوقية للأنظمة التقنية المعقدة في مراحل مختلفة من دورة الحياة لتحديد هيكل النظام من مجموعة متنوعة من الخيارات البديلة ، وتعيين فترات الضمان للتشغيل ، وتحديد استراتيجية وتكتيكات الصيانة ، وتحليل العواقب من فشل عناصر النظام.
تعتمد الطرق التحليلية لتقييم مؤشرات الموثوقية لأنظمة التحكم الفنية المعقدة واتخاذ القرار على أحكام نظرية الاحتمالية. بسبب الطبيعة الاحتمالية للفشل ، يعتمد تقييم المؤشرات على استخدام طرق الإحصاء الرياضي. في هذه الحالة ، يتم إجراء التحليل الإحصائي ، كقاعدة عامة ، في ظل ظروف عدم اليقين المسبق بشأن قوانين توزيع القيم العشوائية لوقت تشغيل النظام ، وكذلك على عينات من حجم محدود يحتوي على بيانات عن لحظات فشل عناصر النظام أثناء الاختبار أو تحت ظروف التشغيل.
احتمالية عدم فشل العملية (FBR) هو احتمال عدم حدوث فشل واحد في ظل ظروف تشغيل معينة في فترة زمنية معينة. احتمالا ص(ر) - تناقص الوظيفة انظر الشكل 1 و ،
يتم تقدير FBG وفقًا لإحصاءات حالات الرفض بالتعبير
(1)
أين هو التقدير الإحصائي لمجموعة البنك الدولي ؛ - عدد المنتجات في بداية الاختبار ، مع وجود عدد كبير من المنتجات ، يتطابق التقييم الإحصائي عمليا مع الاحتمالية ص(ر) ؛ - عدد المنتجات الفاشلة بمرور الوقت ر.
الشكل 1. احتمال الجهوزية واحتمال منحنيات الفشل
احتمالية الفشل س ( ر ) هو احتمال حدوث فشل واحد على الأقل في ظل ظروف تشغيل معينة في فترة زمنية معينة. يعد الفشل ووقت التشغيل حدثين متعارضين وغير متوافقين
(2)
معدل الفشل أ ( ر ) - توجد نسبة المنتجات الفاشلة لكل وحدة زمنية إلى العدد الأولي للمنتجات المختبرة
(3)
أين هو عدد المنتجات الفاشلة في الفترة الزمنية D ر.
يمكن تعريف معدل الفشل أو كثافة احتمالية الفشل على أنه مشتق زمني لاحتمال الفشل
تحدد العلامة (-) معدل الانخفاض في الموثوقية بمرور الوقت.
يعني وقت الفشل - متوسط قيمة مدة تشغيل الجهاز غير القابل للإصلاح حتى الفشل الأول:
أين هي مدة العمل (وقت التشغيل) حتى الانهيار أناجهاز -Go - عدد الأجهزة المراقبة.
مثال.أظهرت ملاحظات تشغيل 10 محركات كهربائية أن الأول عمل معطلاً لمدة 800 ساعة ، والثاني - 1200 وما بعده ، على التوالي ؛ 900 ، 1400 ، 700 ، 950 ، 750 ، 1300 ، 850 و 1500 ساعة تحديد وقت تشغيل المحركات في حالة حدوث عطل مفاجئ ،
المحلول... ب (5) لدينا
معدل الفشل ل ( ر ) - الكثافة الشرطية لاحتمال الفشل ، والتي يتم تعريفها على أنها نسبة عدد المنتجات الفاشلة لكل وحدة زمنية إلى متوسط عدد المنتجات التي تعمل بشكل صحيح في فترة زمنية معينة
, (6)
أين هو عدد الأجهزة التي فشلت خلال فترة زمنية ؛ - متوسط عدد الأجهزة التي تعمل بشكل صحيح خلال فترة المراقبة ؛ - فترة المراقبة.
احتمال الجهوزية ف (ر)من خلال صريح
. (8)
مثال 1.أثناء تشغيل 100 محول لمدة 10 سنوات ، حدث عطلان ، وفي كل مرة فشل محول جديد. تحديد معدل فشل المحول خلال فترة المراقبة.
المحلول.بنسبة (6) لدينا 
مفتوح / سنة.
مثال 2... يتم عرض التغيير في عدد حالات فشل BJI بسبب أنشطة الإنتاج لمنظمات الجهات الخارجية حسب شهر السنة على النحو التالي:
تحديد متوسط معدل الفشل الشهري.
المحلول. 
; 
مفتوح / شهر
الشدة المحسوبة المتوقعة هي l = 7.0.
متوسط الوقت بين الفشل -القيمة المتوسطة لوقت تشغيل الجهاز الذي يتم إصلاحه بين حالات الفشل ، والمُعرَّفة بالمتوسط الحسابي:
, (9)
أين وقت التشغيل قبل الأول والثاني نالرفض ن- عدد حالات الفشل من بداية العملية حتى نهاية الملاحظة. MTBF ، أو MTBF ، هو التوقع الرياضي:
. (10)
مثال.المحول فشل بعد حوالي عام. بعد القضاء على سبب الفشل ، عمل لمدة ثلاث سنوات أخرى وفشل مرة أخرى. تحديد متوسط MTBF للمحول.
المحلول... بواسطة (1.7) ، نحسب 
من السنة.
معلمة تدفق الفشل -متوسط عدد حالات فشل الجهاز الذي تم إصلاحه لكل وحدة زمنية ، مأخوذًا في الوقت المناسب:
(11)
أين هو عدد حالات الفشل أنا- الجهاز اعتبارًا من اللحظات الزمنية المدروسة - و رعلى التوالى؛ ن- عدد الأجهزة - مدة العمل المدروسة.
نسبة متوسط عدد حالات فشل الكائن المستعاد لوقت التشغيل الصغير التعسفي إلى قيمة وقت التشغيل هذا
مثال... يتكون الجهاز الكهربائي من ثلاثة عناصر. خلال السنة الأولى من التشغيل ، حدث إخفاقان في العنصر الأول ، واحد في الثاني ، ولم يحدث إخفاق في العنصر الثالث. تحديد معلمة تدفق حالات الفشل.
المحلول
من حيث حسب (1.8) 
متوسط قيمة الموارد محسوبة من بيانات التشغيل أو الاختبار باستخدام التعبير المعروف بالفعل لوقت التشغيل:
.
متوسط وقت الشفاء - متوسط وقت التعطل القسري أو المنظم الناتج عن اكتشاف عطل واحد والقضاء عليه:
أين هو الرقم التسلسلي للرفض ؛ هو متوسط الوقت لاكتشاف الفشل والقضاء عليه.
نسبة التوفر - احتمالية تشغيل الجهاز في وقت محدد عشوائيًا في الفترات الفاصلة بين الصيانة المجدولة. مع قانون التوزيع الأسي لوقت الجهوزية ووقت الاسترداد ، يكون عامل التوفر
.
نسبة التعطل القسري هي نسبة وقت التعطل القسري إلى مجموع وقت التشغيل ووقت التعطل القسري.
معدل الاستخدام الفني هي نسبة وقت تشغيل المعدات في الوحدات الزمنية لفترة معينة من التشغيل إلى مجموع وقت التشغيل هذا ووقت كل التعطل الناجم عن الصيانة والإصلاحات خلال نفس فترة التشغيل:
.
بالإضافة إلى ذلك ، يحدد [GOST 27.002-83] مؤشرات المتانة، من حيث نوع الإجراءات التي يجب الإشارة إليها بعد بداية الحالة المقيدة للكائن (على سبيل المثال ، متوسط المورد قبل الإصلاح ؛ مورد نسبة جاما قبل الإصلاح المتوسط ، إلخ). إذا حددت الحالة المقيدة إيقاف التشغيل النهائي للكائن ، فسيتم استدعاء مؤشرات المتانة: مورد متوسط كامل (عمر خدمة) ، مورد نسبة جاما الكاملة (عمر خدمة) ، مورد مخصص بالكامل (عمر خدمة).
متوسط المواردهو التوقع الرياضي للمورد.
مصدر النسبة المئوية لجاما- وقت التشغيل الذي لا يصل خلاله الكائن إلى حالة الحد مع احتمال معين g ، معبرًا عنه كنسبة مئوية.
المورد المعين- إجمالي وقت التشغيل للعنصر ، عند بلوغه يجب إنهاء الاستخدام المقصود.
متوسط عمر الخدمة- توقع رياضي لعمر الخدمة.
الحياة النسبية جاما- مدة التقويم من بداية تشغيل الكائن ، والتي لن يصل خلالها إلى حالة الحد مع احتمال معين g ، معبرًا عنه كنسبة مئوية.
عمر الخدمة المعين- المدة التقويمية لتشغيل الكائن ، عند بلوغها يجب إنهاء الاستخدام المقصود.
يتم تحديد مؤشرات الصيانة والحفظ على النحو التالي.
احتمالية استعادة حالة التشغيل- هذا هو احتمال ألا يتجاوز وقت الاسترداد للحالة التشغيلية للكائن الوقت المحدد.
متوسط وقت الشفاء Yaniya هو التوقع الرياضي لوقت الاسترداد.
متوسط العمر الافتراضيهو التوقع الرياضي لعمر التخزين.
العمر الافتراضي لنسبة جاماهي مدة الصلاحية التي حققها كائن باحتمالية معينة معبر عنها كنسبة مئوية.
تم تخصيص عدد كبير من المقالات لمفاهيم MTTF (متوسط وقت الفشل) ومصطلحات أخرى لنظرية الموثوقية ، بما في ذلك حول Habré (انظر ، على سبيل المثال ،). في الوقت نفسه ، تتطرق المنشورات النادرة "لمجموعة واسعة من القراء" إلى قضايا الإحصاء الرياضي ، بل وأكثر من ذلك فهي لا تقدم إجابة على السؤال حول مبادئ حساب موثوقية المعدات الإلكترونية وفقًا لما هو معروف. خصائص العناصر المكونة لها.
في الآونة الأخيرة ، يجب أن أعمل كثيرًا مع الموثوقية وحسابات المخاطر ، وفي هذه المقالة سأحاول سد هذه الفجوة ، بدءًا من عملي (من دورة التعلم الآلي) حول عملية Poisson العشوائية ودعم النص بالحسابات في ، والذي يمكنك تكراره عن طريق تنزيل هذا المحرر (بالتفصيل حوله هنا ، يرجى ملاحظة أنك بحاجة إلى أحدث إصدار 3.1 ، وكذلك لدورة التعلم الآلي). حسابات ماتكادوفسكي لأنفسهم هي (مع نسخة XPS).
1. النظرية: الخصائص الرئيسية للتسامح مع الخطأ
يبدو أن معناه واضحًا من التعريف نفسه (متوسط وقت الفشل): كم (بالطبع ، في المتوسط ، نظرًا لأن النهج احتمالي) سيخدم المنتج. لكن في الممارسة العملية ، هذه المعلمة ليست مفيدة للغاية. في الواقع ، قد يكون من المربك معرفة أن متوسط الوقت اللازم لفشل محرك الأقراص الثابتة هو نصف مليون ساعة. هناك معلمة أخرى أكثر إفادة: احتمال الانهيار أو احتمال حدوث عملية عدم فشل (FBR) لفترة معينة (على سبيل المثال ، لمدة عام).
من أجل فهم كيفية ارتباط هذه المعلمات ، وكيفية معرفة MTTF ، لحساب FBR واحتمالات الفشل ، دعونا نتذكر بعض المعلومات من الإحصائيات الرياضية.
المفهوم الرئيسي لنظرية الموثوقية هو مفهوم الفشل ، مقاسا ، على التوالي ، بمؤشر الفاصل
Q (t) = احتمال فشل المنتج بمرور الوقت t.
وفقًا لذلك ، فإن احتمال التشغيل الخالي من الفشل (VBR ، في المصطلحات الإنجليزية "الموثوقية"):
P (t) = احتمال أن المنتج سيعمل بدون فشل من الوقت t 0 = 0 إلى الوقت t.
بحكم التعريف ، في الوقت الحالي t 0 = 0 المنتج في حالة صالحة للعمل ، أي س (0) = 0 ، ف (0) = 1.
كلا المعلمتين هما خصائص الفاصل الزمني للتسامح مع الخطأ ، منذ ذلك الحين نحن نتحدث عن احتمال الفشل (أو العكس ، عملية خالية من الفشل) على الفاصل الزمني (0 ، تي). إذا اعتبر الرفض حدثًا عشوائيًا ، فمن الواضح أن Q (t) هي ، بحكم التعريف ، وظيفة التوزيع الخاصة به. ويمكن تعريف الخاصية النقطية على أنها
p (t) = dQ (t) / dt = كثافة الاحتمال ، أي القيمة p (t) dt تساوي احتمال حدوث فشل في حي صغير dt من الوقت t.
وأخيرًا ، أهم خاصية (من وجهة نظر عملية) هي: λ (t) = p (t) / P (t) = معدل الفشل.
هذه (انتباه!) كثافة الاحتمال الشرطي ، أي كثافة احتمال حدوث فشل في لحظة الزمن t ، بشرط أنه قبل هذه اللحظة الزمنية المحددة ، كان المنتج يعمل دون فشل.
يمكن قياس المعلمة λ (t) بشكل تجريبي عن طريق اختبار مجموعة من المنتجات. إذا كانت منتجات t N لا تزال قيد التشغيل في الوقت الحالي ، فيمكن اعتبار التقدير λ (t) كنسبة مئوية للفشل لكل وحدة زمنية تحدث بالقرب من t. بتعبير أدق ، إذا فشلت n من المنتجات خلال الفترة من t إلى t + dt ، فسيكون معدل الفشل مساويًا تقريبًا لـ
λ (ر) = ن / (N * دت).
غالبًا ما يتم تقديم هذه الخاصية λ (إهمال اعتمادها على الوقت) في بيانات جواز السفر للمكونات الإلكترونية المختلفة ومجموعة متنوعة من المنتجات. فقط السؤال الذي يطرح نفسه على الفور: كيف نحسب احتمال عدم الفشل وما علاقة متوسط الوقت حتى الفشل (MTTF) به.
لكن في ماذا.
2. التوزيع الأسي
في المصطلحات التي استخدمناها للتو ، لم تكن هناك حتى الآن أي افتراضات حول خصائص متغير عشوائي - النقطة الزمنية التي يفشل فيها المنتج. دعونا الآن نحدد دالة التوزيع لقيمة الرفض ، ونختار كما لو كانت دالة أسية بمعامل واحد λ = const (التي سيتضح معناها في بضع جمل).
عند التفريق بين Q (t) ، نحصل على تعبير لكثافة احتمالية التوزيع الأسي: 
,
ومنه - وظيفة معدل الفشل: λ (t) = p (t) / P (t) = const =.
ما الذي حصلنا عليه؟ بالنسبة للتوزيع الأسي ، يكون معدل الفشل قيمة ثابتة ، ويتزامن مع معلمة التوزيع. هذه المعلمة هي المؤشر الرئيسي للتسامح مع الخطأ وغالبًا ما تسمى الخاصية λ.
هذه كلها خصائص رائعة للتوزيع الأسي. لماذا اخترناه وصفًا للفشل؟ لأن هذا هو أبسط نموذج - نموذج تيار بواسون للأحداث ، والذي درسناه بالفعل. لذلك ، في نظرية الموثوقية ، غالبًا ما يتم استخدام التوزيع الأسي (الأسي) ، والذي ، كما اكتشفنا:
لكن هذا ليس كل شيء ، لأنه بالنسبة للتوزيع الأسي ، من السهل بشكل خاص حساب الأنظمة التي تتكون من العديد من العناصر. لكن المزيد عن ذلك في المقال التالي (يتبع).
1. الموثوقية: المفاهيم الأساسية والتعاريفعند تحليل وتقييم الموثوقية ، بما في ذلك في صناعة الطاقة الكهربائية ، يشار إلى الأجهزة التقنية المحددة على أنها المفهوم العام "للكائن". الكائن هو كائن لغرض معين ، يتم النظر فيه خلال فترات التصميم والإنتاج والتشغيل والدراسة والبحث واختبار الموثوقية. يمكن أن تكون الكائنات أنظمة وعناصرها ، ولا سيما المنتجات التقنية ، والأجهزة ، والأجهزة ، والأدوات ، ومكوناتها ، والأجزاء الفردية ، إلخ.
وفقًا لـ GOST 27.002-89 "الموثوقية في التكنولوجيا. المفاهيم الأساسية. المصطلحات والتعريفات" يتم تفسير الموثوقية على أنها خاصية لكائن يجب الاحتفاظ به في الوقت المحدد ضمن الحدود المحددة لقيم جميع المعلمات التي تميز القدرة على أداء المطلوب الوظائف في أوضاع وشروط محددة للاستخدام والصيانة والإصلاح والتخزين والنقل. كما يتضح من التعريف ، الموثوقية هي خاصية معقدة ، والتي ، اعتمادًا على الغرض من الكائن وظروف إقامته ، قد تشمل الموثوقية والمتانة وقابلية الصيانة والحفظ ، أو مجموعة معينة من هذه الخصائص.
الموثوقية - خاصية كائن للحفاظ بشكل مستمر على حالة التشغيل لبعض الوقت أو وقت التشغيل.
متانة - خاصية كائن للحفاظ على حالة قابلة للتشغيل مع تثبيت نظام الصيانة والإصلاح.
قابلية الصيانة - خاصية الكائن ، والتي تتمثل في قدرته على التكيف للحفاظ على حالة قابلة للتشغيل واستعادتها من خلال الصيانة والإصلاح.
إصرار - خاصية كائن للاحتفاظ ضمن الحدود المحددة بقيم المعلمات التي تميز قدرة الكائن على أداء الوظائف المطلوبة ، أثناء وبعد التخزين و (أو) النقل.
تميز أهم خصائص الموثوقية المشار إليها بعض الشروط الفنية للكائن. هناك خمسة أنواع رئيسية من الشروط الفنية للأشياء.
ظرف العمل ... حالة الكائن ، التي يلبي فيها جميع متطلبات الوثائق المعيارية والتقنية و (أو) وثائق التصميم (المشروع).
حالة معيبة. حالة الكائن التي لا يفي فيها بواحد على الأقل من متطلبات التوثيق المعياري والتقني و (أو) وثائق التصميم (المشروع).
ظرف العمل. حالة الكائن ، حيث تفي قيم جميع المعلمات التي تميز القدرة على أداء الوظائف المحددة بمتطلبات التوثيق المعياري التقني و (أو) وثائق التصميم (المشروع).
حالة غير صالحة للعمل. حالة الكائن ، التي لا تفي فيها قيم معلمة واحدة على الأقل بالقدرة على أداء الوظائف المحددة بمتطلبات التوثيق المعياري التقني و (أو) وثائق التصميم (المشروع).
حالة الحد. حالة الكائن التي يكون فيها تشغيله الإضافي غير مقبول أو غير عملي ، أو استعادة حالته التشغيلية مستحيلة أو غير عملية.
عادةً ما يحدث انتقال عنصر (منتج) من حالة فنية عالية المستوى إلى حالة ذات مستوى أدنى نتيجة للأحداث: تلف أو الرفض ... يغطي إجمالي الحالات الفعلية لجسم ما ، على سبيل المثال ، التركيبات الكهربائية ، والأحداث الناشئة التي تساهم في الانتقال إلى حالة جديدة ، ما يسمى بدورة حياة الكائن ، والتي تتدفق في الوقت المناسب ولديها أنماط معينة تمت دراستها في نظرية الموثوقية.
وفقًا لـ GOST 27.002-89 رفض - هذا حدث يتكون من انتهاك للحالة التشغيلية للكائن.
تلف - حدث يمثل انتهاكًا للحالة الصحية لجسم ما مع الحفاظ على الحالة الصحية.
لا يرتبط انتقال الكائن من حالة صحية إلى حالة معيبة بالفشل.
في GOST 15467-79 ، تم تقديم مفهوم آخر يعكس حالة كائن - عيب. العيب هو عدم امتثال كل فرد لجسم ما بالمعايير أو المتطلبات المعمول بها. يعكس الخلل حالة أخرى غير الفشل. وفقًا لتعريف الفشل كحدث يتكون من عطل ، يُفترض أن الكائن كان قابلاً للتشغيل قبل حدوث الفشل. قد يكون الفشل ناتجًا عن حدوث ضرر غير مُصلح أو وجود عيوب: الخدوش ؛ عزل مبلل تشوهات صغيرة.
في نظرية الموثوقية ، كقاعدة عامة ، يفترض الفشل المفاجئ ، والذي يتميز بتغيير مفاجئ في قيم واحد أو عدة معلمات من الكائن. في الممارسة العملية ، من الضروري تحليل حالات الفشل الأخرى ، على سبيل المثال ، فشل المورد ، ونتيجة لذلك يكتسب الكائن حالة تقييد ، أو فشل تشغيلي ناجم عن سبب مرتبط بانتهاك القواعد المعمول بها أو شروط التشغيل.
في حسابات الموثوقية والتحليلات ، يتم استخدام المصطلحين "عنصر" و "نظام" على نطاق واسع. يُفهم العنصر على أنه جزء من كائن معقد له خاصية مستقلة للموثوقية المستخدمة في العمليات الحسابية ويؤدي وظيفة خاصة معينة لصالح كائن معقد ، والذي يعتبر نظامًا فيما يتعلق بالعنصر.
على سبيل المثال ، يعمل عازل في سلسلة من العوازل كعنصر ، وسلسلة العوازل هي نظام. في محطة المحولات الفرعية ، والمفاتيح ، والعوازل ، والمفصلات ، ومحولات الطاقة ، إلخ. هي عناصر والمحطة الفرعية نفسها عبارة عن نظام. يمكن أن نرى من الأمثلة المقدمة أنه ، اعتمادًا على مستوى المشكلة التي يتم حلها ودرجة تكامل الأجهزة والأجهزة التي تم تحليلها ، يمكن أن يكون كائن معين في إحدى الحالات نظامًا ، وفي الحالة الأخرى - عنصر. لذلك ، عند تحليل موثوقية المحولات ، يمكن "تحللها" إلى العديد من العناصر: لفات الجهد العالي والمنخفض ، البطانات ذات الجهد العالي والمنخفض ، الدائرة المغناطيسية ، خزان المحولات ، إلخ. من ناحية أخرى ، بالنسبة لمحطة فرعية للمحول ، من الأنسب تخيل المحول كعنصر له خصائصه الخاصة من الموثوقية والتوثيق التنظيمي والتقني ومتطلبات التشغيل.
2. مؤشرات الموثوقية
وفقًا لـ GOST 27.002-89 ، من أجل التقييم الكمي للموثوقية ، يتم استخدام المؤشرات الكمية لتقييم خصائصها الفردية: الموثوقية والمتانة وقابلية الصيانة والحفظ ، بالإضافة إلى المؤشرات المعقدة التي تميز الجاهزية والكفاءة في استخدام الأشياء التقنية (على وجه الخصوص ، تركيبات كهربائية).
تتيح هذه المؤشرات إمكانية إجراء تقييم حسابي وتحليلي للخصائص الكمية للخصائص الفردية عند اختيار خيارات الدوائر والتصميم المختلفة للمعدات (الأشياء) أثناء تطويرها واختبارها وتحت ظروف التشغيل. تُستخدم مؤشرات الموثوقية الشاملة بشكل أساسي في مراحل الاختبار والتشغيل في تقييم وتحليل امتثال الخصائص التشغيلية والتقنية للأشياء التقنية (الأجهزة) مع المتطلبات المحددة.
في مراحل التطوير التجريبي والاختبار والتشغيل ، كقاعدة عامة ، يتم تنفيذ دور مؤشرات الموثوقية من خلال التقييمات الإحصائية للخصائص الاحتمالية المقابلة. من أجل التوحيد ، يتم تعريف جميع مؤشرات الموثوقية ، وفقًا لـ GOST 27.002-89 ، على أنها خصائص احتمالية. في هذا الدليل ، يُعتبر فشل الكائن حدثًا عشوائيًا ، أي أن البنية المحددة للكائن وشروط تشغيله لا تحدد بالضبط لحظة ومكان الفشل. إن قبول هذا المفهوم ، الأكثر انتشارًا ، يحدد مسبقًا الاستخدام الواسع النطاق لنظرية الاحتمال.
2.1. المؤشرات الرئيسية لموثوقية الأشياء
2.1.1. احتمال الجهوزية
إن احتمال العملية الخالية من الأعطال هو احتمال عدم حدوث أي عطل في الكائن خلال مهام وقت التشغيل. في الممارسة العملية ، يتم تحديد هذا المؤشر من خلال تقدير إحصائي
(2.1)
حيث N o - عدد العناصر (العناصر) من نفس النوع ، الموضوعة للاختبار (تحت السيطرة) ؛ أثناء الاختبارات ، لا تتم استعادة الكائن الفاشل ولا يتم استبداله بآخر صالح للخدمة ؛ n (t) هو عدد الأشياء الفاشلة خلال الوقت t.
من تعريف احتمال عملية عدم الفشل ، يمكن ملاحظة أن هذه الخاصية هي دالة للوقت ، وهي وظيفة متناقصة ويمكن أن تأخذ قيمًا من 1 إلى 0.
يظهر الرسم البياني لاحتمال عدم فشل عملية المنشأة في الشكل. 2.1.
كما يتضح من الرسم البياني ، فإن الوظيفة P (t) تميز التغيير في الموثوقية بمرور الوقت وهي تقدير مرئي إلى حد ما. على سبيل المثال ، تم تسليم 1000 عينة من نفس النوع من العناصر للاختبار ، أي N o = 1000 عازل.
أثناء الاختبار ، لم يتم استبدال العناصر الفاشلة بأخرى صالحة للاستعمال. خلال الوقت t ، فشلت 10 عوازل. لذلك ، P (t) = 0.99 وثقتنا هي أن أي معزل من العينة المعينة لن يفشل في الوقت t مع احتمال P (t) = 0.99.
في بعض الأحيان ، يُنصح عمليًا بعدم استخدام احتمال عدم فشل العملية ، ولكن احتمال الفشل Q (t). نظرًا لأن قابلية التشغيل والفشل غير متوافقين وحالات معاكسة ، فإن احتمالاتهما مرتبطة بالتبعية:
الفوسفور (ر) + س (ر) = 1 ، (2.2)
بالتالي:
س (ر) = 1 - ف (ر).
إذا قمنا بتعيين الوقت T ، والذي يحدد وقت تشغيل الكائن للفشل ، فإن P (t) = P (Tі t) ، أي أن احتمال التشغيل الخالي من الفشل هو احتمال أن يكون الوقت T من لحظة تشغيل الكائن حتى فشله أكبر من أو يساوي الوقت t ، والذي يكون خلاله احتمال خلو من الفشل يتم تحديد العملية. مما سبق يتبع ذلك. احتمالية الفشل هي دالة توزيع لوقت التشغيل T إلى الفشل :. التقييم الإحصائي لاحتمال الفشل:
; . (2.3)
من المعلوم أن مشتق احتمال الفشل في الوقت المناسب هو كثافة الاحتمال أو القانون التفاضلي لتوزيع وقت تشغيل الكائن على الفشل
. (2.4)
الاتصال الرياضي الذي تم الحصول عليه يسمح لنا بالكتابة
وبالتالي معرفة كثافة الاحتمال¦ (t) ، من السهل العثور على القيمة المطلوبة P (t).
من الناحية العملية ، من الضروري في كثير من الأحيان تحديد الاحتمال الشرطي لعملية خالية من الفشل لجسم ما في فترة زمنية معينة P (t 1، t 2) ، بشرط أن يكون الكائن في الوقت t 1 جاهزًا للعمل و P (t 1) و P (t 2) معروفان. استنادًا إلى صيغة احتمال حدوث مشترك لحدثين تابعين ، يتم تحديدهما بواسطة ناتج احتمال أحدهما بواسطة الاحتمال الشرطي للآخر ، محسوبًا بشرط وقوع الحدث الأول بالفعل ، نكتب
أين
. (2.5)
حسب المعطيات الإحصائية المعروفة يمكنك كتابة:
حيث N (t 1) ، N (t 2) هو عدد الكائنات القابلة للتشغيل ، على التوالي ، في الأوقات t 1 و t 2:
لاحظ أن الوقت (بالساعات والسنوات) لا يُستخدم دائمًا كوقت للتشغيل. على سبيل المثال ، لتقييم احتمالية التشغيل الخالي من الأعطال لأجهزة التحويل مع عدد كبير من المحولات (قاطع الدائرة الفراغية) ، يُنصح بأخذ عدد دورات "التشغيل" - "الإيقاف" كوقت تشغيل متغير. عند تقييم موثوقية جهات الاتصال المنزلقة ، يكون من الأنسب أخذ عدد المجاميع الحالية التي تمر عبر جهة الاتصال هذه على أنها وقت التشغيل ، وعند تقييم موثوقية الأجسام المتحركة ، يُنصح بأخذ وقت التشغيل بالكيلومترات. يبقى جوهر التعبيرات الرياضية لتقييم P (t) و Q (t) و f (t) دون تغيير.
2.1.2. يعني وقت الفشل
متوسط الوقت حتى الفشل هو التوقع الرياضي لوقت تشغيل كائن ما إلى الفشل الأول T 1.
يتم التعبير عن التعريف الاحتمالي لمتوسط الوقت حتى الفشل على النحو التالي:
باستخدام الاتصال المعروف بين f (t) و Q (t) و P (t) ، نكتب، ومعرفة ذلك ، نحصل على:
+ .
بافتراض ذلك ومراعاة أن P (o) = 1 ، نحصل على:
. (2.6)
وبالتالي ، فإن متوسط وقت الفشل يساوي المساحة التي شكلها منحنى احتمال الجهوزية P (t) ومحاور الإحداثيات. يتم تحديد التقدير الإحصائي لمتوسط الوقت حتى الفشل بواسطة الصيغة
(2.7) حيث N o هو عدد الكائنات العملية غير القابلة للاسترداد من نفس النوع في ر = 0 (في بداية الاختبار) ؛ tj - وقت فشل الكائن j. لاحظ أنه ، كما هو الحال مع تعريف P (t) ، يمكن تقدير متوسط الوقت للفشل ليس فقط بالساعات (بالسنوات) ، ولكن أيضًا بالدورات ، والكيلومترات ، والحجج الأخرى.
2.1.3. معدل الفشل
معدل الفشل هو الكثافة الشرطية لاحتمال فشل الكائن ، ويتم تحديدها بشرط أن الفشل لم يحدث قبل اللحظة الزمنية المحددة. ويترتب على ذلك من التعريف الاحتمالي
. (2.8)
التقدير الإحصائي لمعدل الفشل كالتالي:
, (2.9)
أين هو عدد حالات فشل الكائنات من نفس النوع في الفاصل الزمني الذي تم تحديده من أجله ؛ - عدد الأشياء القابلة للتشغيل في منتصف الفترة الزمنية (انظر الشكل 2.2).
حيث N i هو عدد العناصر القابلة للتشغيل في بداية الفاصل الزمني ؛
- عدد الأشياء الصحية في نهاية الفترة.
إذا انخفض الفاصل الزمني إلى صفر () ، إذن
,
(2.10)
حيث N - عدد الأشياء الموضوعة للاختبار ؛ - فترة تمديد الوقت t ؛ - عدد حالات الفشل في الفاصل الزمني.
الضرب والقسمة في الصيغة (2.10) على الجانب الأيمن بواسطة N وتمريره إلى القيمة الصغيرة للغايةد t ، بدلاً من التعبير (2.9) ، نحصل على
اين ا
لذلك،
الذي هو مكتوب في التعريف الاحتماليل (ر) ، انظر التعبير (2.8).
يعطي حل التعبير (2.8):
أو . (2.11)
يوضح التعبير (2.11) الاتصالل (ر) و ف (ر). من هذا الصدد ، يتضح أنه من أجل وظيفة محددة تحليليًال (ر) من السهل تحديد P (t) و T 1:
. (2.12)
إذا تم تقسيم وقت التجربة ، في التقييم الإحصائي ، إلى عدد كبير بما فيه الكفاية من الفواصل الزمنية المتساويةد خلال فترة طويلة ، ستكون نتيجة معالجة البيانات التجريبية هي الرسم البياني الموضح في الشكل. 2.3
كما يتضح من العديد من البيانات من تحليل موثوقية معظم كائنات المعدات ، بما في ذلك التركيبات الكهربائية ، والاعتماد الخطي المعممل (t) هو منحنى معقد ذو ثلاث فترات مميزة (I ، II ، III). على الفاصل الزمني II (ر 2 - ر 1)ل = ثابت. يمكن أن يكون هذا الفاصل الزمني أكثر من 10 سنوات ، ويرتبط بالتشغيل العادي للمرافق. غالبًا ما يُطلق على الفاصل الزمني I (t 1 - 0) فترة تشغيل العناصر. يمكن أن يزيد أو ينقص اعتمادًا على مستوى تنظيم رفض العناصر في مصنع التصنيع ، حيث تتم إزالة العناصر ذات العيوب الداخلية على الفور من مجموعة المنتجات المصنعة. يعتمد حجم معدل الفشل في هذه الفترة الزمنية إلى حد كبير على جودة تجميع دوائر الأجهزة المعقدة ، والامتثال لمتطلبات التثبيت ، إلخ. يؤدي تشغيل الدوائر المجمعة تحت الحمل إلى "احتراق" سريع للعناصر المعيبة وبعد مرور بعض الوقت ، تظل العناصر الصالحة للخدمة فقط في الدائرة ، ويرتبط تشغيلها بـل = ثابت. في الفاصل الزمني III (t> t 2) ، بسبب العمليات الطبيعية للشيخوخة ، والتآكل ، والتآكل ، وما إلى ذلك ، يزداد معدل الفشل بشكل حاد ، ويزداد عدد حالات فشل التدهور. من أجل تقديمل = const ، من الضروري استبدال العناصر غير القابلة للإصلاح بأخرى صالحة للخدمة أو قابلة للخدمة والتي عملت في الوقت t<<
t 2 . Интервал
ل = const تتوافق مع النموذج الأسي لاحتمال عملية خالية من الفشل. تم تحليل هذا النموذج بالتفصيل في القسم الفرعي 3.2. هنا نلاحظ ذلك من أجلل = const يبسط إلى حد كبير حساب الموثوقية ول غالبًا ما يستخدم كمؤشر أساسي لموثوقية عنصر ما.
2.1.4. متوسط الوقت بين الفشل
يشير هذا المؤشر إلى الكائنات القابلة للاسترداد ، والتي يُسمح خلالها بالأعطال المتكررة. يمكن وصف تشغيل هذه الكائنات على النحو التالي: في اللحظة الأولى من الوقت ، يبدأ الكائن في العمل ويستمر في العمل حتى الفشل الأول ؛ بعد الفشل ، تتم استعادة قابلية التشغيل ، ويعود الكائن مرة أخرى إلى الفشل ، وما إلى ذلك. على المحور الزمني ، تشكل لحظات الفشل تدفق الإخفاقات ، وتشكل لحظات الترميم تدفق عمليات الترميم.
يتم تعريف متوسط الوقت بين حالات الفشل (متوسط الوقت بين حالات الفشل) لكائن (متوسط الوقت بين حالات الفشل) على أنه نسبة إجمالي وقت التشغيل للكائن المستعاد إلى عدد حالات الفشل التي حدثت خلال الوقت الإجمالي:
, (2.13)
حيث t i - وقت التشغيل بين حالات الفشل i-1 و i-th ، h ؛ n (t) هو العدد الإجمالي لحالات الفشل خلال الوقت t.
2.1.5. معلمة تدفق الفشل
يميز هذا المؤشر أيضًا الكائن المستعاد ، ووفقًا للبيانات الإحصائية ، يتم تحديده باستخدام الصيغة:
, (2.14)
حيث n (t 1) و n (t 2) هما عدد حالات فشل الكائن المسجلة ، على التوالي ، بعد الوقت t 1 و t 2.
إذا تم استخدام بيانات عن حالات الفشل لعدد معين من الكائنات القابلة للاسترداد ، فحينئذٍ
, (2.15)
أين هو عدد حالات الفشل لكل الكائنات خلال الفترة الزمنية ؛ N о - عدد الكائنات من نفس النوع المشاركة في التجربة (يتم استعادة الكائن الفاشل ، N = مرة واحدة). من السهل رؤية أن التعبير (2.14) مشابه للتعبير (2.8) مع الاختلاف الوحيد الذي يفترضه التعريف الاستعادة الفورية لكائن فاشل أو استبدال كائن فاشل بآخر عملي من نوع واحد ، أي لا = ثابت.
معلمة تدفق الفشل هي كثافة احتمال فشل الكائن المستعاد. تحدث حالات فشل الكائنات في أوقات عشوائية وخلال فترة معينة من التشغيل ، لوحظ تدفق الفشل. هناك العديد من النماذج الرياضية لتيارات الفشل. في أغلب الأحيان ، عند حل مشكلات موثوقية التركيبات الكهربائية ، يتم استخدام أبسط تدفق للفشل - تدفق بواسون. أبسط تدفق للرفض يفي في نفس الوقت بثلاثة شروط: الثبات ، الاعتيادية ، غياب العواقب.لا تعتمد على عدد حالات الفشل وكيف تم توزيعها قبل هذا الفاصل الزمني. وبالتالي ، فإن حقيقة فشل أي عنصر في النظام لن تؤدي إلى تغيير في خصائص (الأداء) لعناصر أخرى في النظام ، حتى لو فشل النظام بسبب بعض العناصر.
تُظهر تجربة تشغيل الأنظمة التقنية المعقدة أن فشل العناصر يحدث على الفور وإذا لم يكن هناك تقادم للعناصر (ل = const) ، فيمكن اعتبار تدفق الإخفاقات في النظام هو الأبسط.
يتم توزيع الأحداث العشوائية التي تشكل أبسط تدفق وفقًا لقانون بواسون:
لـ n і 0 (2.16)
حيث Рn (t) هو احتمال الحدوث خلال الوقت t من الأحداث n بالضبط (الفشل) ؛ل - معلمة التوزيع التي تتطابق مع معلمة تدفق الحدث.
إذا أخذنا n = 0 في التعبير (2.16) ، فإننا نحصل على - احتمال تشغيل الكائن بدون فشل للوقت t عند معدل الفشلل = ثابت. من السهل إثبات أنه إذا كان الكائن المستعاد في حالة عدم وجود استعادة له الخاصيةل = const ، إذن ، لإعطاء الكائن قابلية الاسترداد ، يجب أن نكتبث (ر) = ثوابت ؛ ل = ث ... تُستخدم هذه الخاصية على نطاق واسع في حساب موثوقية الأجهزة التي تم إصلاحها. على وجه الخصوص ، يتم إعطاء أهم مؤشرات موثوقية المعدات للتركيبات الكهربائية على افتراض أبسط تدفقات للفشل والترميم ، متى وعلى التوالي.
