Курс лекций по дисциплине "Основы автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте"

Элементтердің параметрлері белгеле дәрежеде температураға тәуелді болады. Температураға тәуелді конденсаторлардың диэлектрлік жоғалуы, оқшаулағыш кедергісі және диэлектрлік беріктілік өзгереді. Темір жол автоматика және телемеханика аппаратураларында қолданылатын резисторлар температура өзгерісіне өте тәуелді және олардың кедергісі - 60-тан +60 оС дейінгі интервалда 15-25 % өзгеруі мүмкін.

Температура өзгерген кезде деталдардың жылулық және материалдардың электрлік қасиеттерінің өзгеруінде  индуктивтілік  орамасының параметрлері өзгереді, яғни контурдың резонанстық жиілігін бұзады. Көп жағдайда температураның әсерінен жартылай өткізгішті диодтар мен триодтар бұзылады.

Ылғалдылық әсері істен шығулардың белгілі пайызы қолданылатын аппаратуралардағы материалдармен элементтердің ылғал әсерінен пайда болады.

Сонымен қатар, қоршаған ортада ұсақ бөлшектер түрінде болатын су булары да әсер етуі мүмкін; Аппаратура элементтері су буларының конденсациясы кезінде су тамшыларымен немесе сумен беттесуі мүмкін.

          Сонымен қатар қоршаған ортада  ұсақ бөлшектер түрінде болатын  су булары да әсер етуі мүмкін. Аппаратура элементтері су буларының конденсация кезінде су тамшылары немесе сумен беттесуі мүмкін.

Ылғал материалдардың электрлік сипаттамаларын өзгертіп, гидролизге әкеліп соғады және ескіру процесін үдетіп, материалдардың интенсивті коррозиясын тудырады. Әртүрлі географиялық аймақтарда ылғалдық кең ауқымда өзгереді (5-95%).

Егер ылғалдық әсерін пайда болатын коррозия құбылысын болдырмайтын болсақ, онда металдардың механикалық және электрлік қасиеттеріне ау ылғалдығы мен конденсацияның өзгеруі іс жүзінде әсерін тигізбейді. Бірақ диэлектрлік материалдарда ылғал әсерінен механикалық және электрлік сипаттамалары өзгереді.

Ылғалдың болуы аппаратура элементтерінің параметрлерінің келесі сипаттық өзгеруіне әкеліп соғады: конденсаторлар үшін – сыйымдылықтың, тесілу шоғының, жоғалу бұрышының тангенсінің өсуі, электрлік беріктіктің төмендеуі; тұрақты сымсыз резистор үшін – кедергінің артуына; контурлар үшін – диэлектрлік өтімділіктің, өзіндік сыйымдылық пен жоғалудың артуы; кабелдер мен сымдар үшін – электрлік беріктіліктің төмендеуі, изоляция кедергісінің төмендеуі, өткізгіштер арасындағы байланыс сыйымдылығының артуына:

- трансформаторлар және  дроссель үшін – изоляция кедергісінің  төмендеуі және диэлектрлік жоғалудың  өсуі, жылулық тесілу, орамдар мен  шығыстар арасындағы кернеудің  азаюы, коррозияның артуы;

- реле үшін – коррозия  және электролиз нәтижесінде  ораманың үзілуімен істен шығулардың  артуы, түйіспелер арасындағы тесілу  мен изоляция кедергісінің азаюы, қышқылдану нәтижесінде түйіспенің  бұзылуы.

Аппаратура элементтері мен материалдарының ылғалға тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін келесі шаралар ұсынылуы мүмкін: гигроскопсыз изоляциялық материалдарды қолдану, деталдар мен түйіндерді гигроскопсыз және гидрофобты материалдармен қаптау (пластмассалар, лактар, краскалар және тағы басқалар), металл беттерін гальваникалық немесе лакты бояулы қаптау; аппаратураларыдың жеке элементерін герметизациялау (трансформаторлар, реле, дроссельдер, релелік шкафтар және тағыда басқалар), детальдар мен түйіндерді гиграскопсыз материалдармен толтыру.

Атмосфералық коррозия. Аппаратуралардың жұмысына атмосфералық коррозия әсер етуі мүмкін, яғни олардың қатарына жатады; 100% жақын немесе аппаратура элементеріне су тамшылары түсу кезіндегі салыстырмалы ылғалдықта пайда болатын өте ылғал; 100% аз емес салыстырмалы ылғалдықта пайда болған көрінбейтін жіңішке буымен өтетін ылғал; бетке конденсациясыз өтетін құрғақ.

Коррозия жылдамдығы ауаның салыстырмалы ылғалдылығына, сонымен қатар ауаның және аппаратура элементерінің бетінің кірлеу дәрежесіне тәуелді болады. Коррозия элементтердің бетінде ылғал қабатының пайда болуымен байланысты. Бұл қабаттың тұз, қышқыл сияқты әртүрлі химиялық элементтермен бүлінуі кезінде ол аппаратура элементерінің бүліну процесін үдететін электролитке айналады.

Коррозиядан қорғану антикоррозиялық металдық немесе лак бояулы қабақтарда, герметизацияны қолданумен жүзеге асырылады.

Түйіспелік коррозия. Түйіспелік немесе электролиттік коррозия әртүрлі электрохимиялы потенциалды элементтердің арасында су қабығының болуымен металдардың түйісуі болып табылады.

Коррозия эффектісі салыстырмалы ауа ылдығы артқан кезде ұлғаяды. Түіспелік коррозия әр түрлі металдардың түйісу беті арқылы электр тоғы өткен кезде артады. Реле түйіспелерінде электрлік бұзылу эффектісі эрозиямен нашарлайды – түйіспелердің физикалық бұзылуы.

Электролиттік коррозиямен күресу үшін ең алдымен конструктивті материалдарды дұрыс таңдау қажет. Бұл кезде әр қашан аз потенциалдар айырмасы бар жұп алу қажет. Орташа ендік кезінде потенциалдар айырмасының рұқсат етілген мәні 0,5В болып саналып, теңіздік және тропиктік климат кезінде жұмыс үшін арналған аппаратуралар үшін 0,25В.

 

Бақылау сұрақтары.

 

1. Эксплуатация кезінде сенімділікке қандай факторлар әсер етеді?
2. Объективтік факторлар қандай құрамға бөлінеді?
3. Ішкі факторлар қандай құрамға бөлінеді?
4. Сыртқы факторлар қандай құрамға бөлінеді?
5. Ішкі факторлар неге әсер етеді?

 

Әдебиеттер.

 

1. В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников, В.И. Шаманов «Надежность устройств автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте» Москва, Маршрут – 2003г

2.А.С.Переборов и др. «Теоретические основы автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте» Москва, Транспорт – 1988г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дәріс 6

 Сұлбалар мен түйіндер көрсеткіштерінің есебі

 

Құрылғыларды жасауда, дамудың алғашқы кезеңінде жүйенің ең әлсіз элементтерін анықтауға мүмкіндік беретін маңызды кезеңде талап қойылатын сенімділікті қамтамасыз ету іс-шаралары дамытылып, беріктік, салмақ, мөлшермен құны жағынан құрылғының тиімді түрі таңдалады.

Құрылғы (элемент, бөлім,түйін, жүйе) беріктігін есептеу - белгілі бір не бірнеше сандық көрсеткіштерді анықтау деген сөз.

Сенімділікті есептеуде төмендегідей нәрселер анықталады:тоқтаусыз жұмыс мүмкінділігі-R(t), Q-жарамсыздық мүмкіндігі,V-жарамсыздық әсерлілігі, Тср.- тоқтаусыз жұмыстың орташа уақыт,Тср в.- қалпына келудің орташа уақыты, Кг-дайындық коэффициенті.

Сенімділік көрсеткіштерін таңдау құрылғы түріне, оның жағдайы мен пайдалану мен жабдықталу ерекшеліктеріне байланысты болады.

Сенімділік көрсеткіштерінің көбісі бір-бірімен жарамсыздық ағымына тәуелді белгілі қатынас бойынша байланысқан (таралу заңы). Сол үшін бір не бірнеше сандық көрсеткіштерді біле отырып, басқаларын да анықтауға болады.

Жабдықталу кезеңінде элементтермен жүйелерді тексергенде се-німділіктің экспоненциальді заңы пайдаланады, мұнда жарамсыздық  ағымының параметрлері уақыт шеңберінде өзгермейді, яғни w(t)= const пен сенімділік көрсеткіштерінің есептері қарапайымданады.

Жүйе сенімділігі оған кіретін элементтер мен сенімділік деңгейімен анықталады, құрылғының тоқтаусыз жұмысының мүмкінділігін есептеу үшін оның элементтерінің жұмыстың белгілі жағдайларында жарамсыз болуын есептеу керек, сонымен қатар элементтерде өтетін физикалық  процестерге әсер ететін факторлар мен электрлік ауырлық , қоршаған орта, соққы, т.б. құбылыстары және олардың жарамсыздыққа әкелуін есептеу керек. Техникалық диагностикалау құрылғысы бақылау объектісінің автоматты бақылануын және жұмыс қабілеттілігі дер кезінде бағалауды қамтамасыз ететін белгілі пайдалану мүмкіндігіне ие. Автоматика және телемеханика құрылғыларын техникалық диагностикалау ерекшелігі бақылау объектілері үлкен қашықтықты темір жол бойында орналасқандығымен тұрады, бұдан басқа олар үздіксіз пайдалану режимінде болып, жұмыста кіші үзілістерге жол бермейді. Бұл құрылғыларды техникалық диагностикалау кезінде құрылымы бойынша әр түрлі және әр түрлі функцияларды орындайтын өзіндік жүйешенің толық кешеніне күрделі климаттық жағдайларда пайдаланылады, олар әр түрлі элементтік база негізінде құрылған. Автоматика және телемеханика құрылғыларының жұмыс қабілеттілік функциясын бақылауды орындаудан басқа, техникалық диагностикалық жүйесіне пойыздар  қозғалысының диспетчерлік реттеу жүйесіне пойыздық жағдайды бақылау сияқты қажетті талаптар қойылады.

Олай болса, мәселені шешу үшін пайдаланылатын құрылғылардың қабілеттілігін анықтаудың тиімді әдістері мен тәсілдерін өңдеуге автоматты техникалық диагностикалау құруға тура келеді. Есептеулер шындығы қабылдаған қасиеттерге, әсер ететін факторларды есептеу толықтығынан, жарамсыздық сипаты (жартылай немесе толық) барлық жүйелердің жарамсыздығына әкелмейтін элементтер, олардың арасындағы қызметтік байланыс, мұнда бір элементтердің жартылай не толық жарамай қалуы басқалардың сенімділігін өзгертпейді, қоршаған ортаның жағдайлары, бөлек элементтердің жұмысы өзгеріссіз қалады.Осы факторларды есептеу дәрежесіне байланысты сенімділіктің келесі түрлері ерекшеленеді.

Сенімділіктің сәйкестік есебі. Жүйенің барлық элементтері бірдей, яғни есептеу кезінде жарамсыздық әсерлігінің орташа көлемін есептеуге негізделген: элементтер жарамсыздығының әсері уақытқа байланысты емес, яғни k=const; кез-келген элемент жарамсыздығы барлық жүйе жарамсыздығына алып келеді. Сәйкестік есебі жүйені жобалауда, жүйе құрылғылары мен бөлімдерінің сенімділігі бойынша нормативті деректерді есептеуде, жүйені жобалауда элементтер сенімділігінің мүмкін болатын деңгейін анықтауда, бастапқы жобалау кезінде сенімділіктің бөлек түрлерінің салыстырмалы бағалауында жүйені жобалауда техникалық тапсырма кезінде тапсырыс берушінің ұсынған сенімділік талаптарын тексеруде пайдаланады. Сәйкестік есебі жүйе сенімділік талаптарын қамтамасыз ету қағидалары туралы жазуға мүмкіндік береді. Сенімділіктің бағытталған есебі. Жүйе сенімділігінің әсерін есептейді, тек элементтерде пайдаланатын сан мен түр келесі қасиеттерге негізделген: осы түр элементтері бірдей, барлық элементтер қалыпты режимде жұмыс істейді, уақытқа жатпайтын барлық элементтер әсерлігі есептеледі, жүйе элементтерінің жарамсыздығы- аяқ асты және тәуелсіз жағдайлар, жүйенің кез келген элемент жарамсыздығы бүкіл жүйе жарамсыздығына алып келеді, жүйенің барлық элементтері бірдей жұмыс істейді.

Жүйе сенімділігін анықтау үшін жүйедегі элементтер қосылу түрін білу керек, сонымен қатар элемент түрлері, саны, V элементтерінің әсерлі жарамсыздық көлемін есептеу керек.

 

Есептеулерді бір кестеге енгізуге болады:

 

№ п/п	Элементтер. атауы мен түрі	Сызба атауы	Элемент саны	Жұмыс уақыты		Жарамсыздық әсерлілігі	Vi,Ni жасалуы	Қосымша
				Жылын. коэфф.	Темпера
1	2	3	4	5	6	7	8	9

 

Сенімділікті есептеудің бағытталған әдісі алдын ала жобалауда арнайы, электрлік сызбалар дамытылғаннан кейін пайдаланады. Бұл есептеулер элементтердің рационалды құрамын анықтауға мүмкіндік береді, ол жүйелерде пайдаланып, бастама жобалауда жасалатын жүйе сенімділігін жоғарылатуға алып келеді.

Айталық кез-келген дұрыс объект t=0 уақыт моментінде жұмыс істей бастасын, ал t уақыт моментінде оның бірінші істен шығуы пайда болады. Объектіні пайдалану уақытынан бастап бірінші істен шығудың пайда болуына дейінгі t уақыты істен шығуға дейінгі істеген жұмыс деп аталады. Істен шығуға дейінгі істеген жұмыс, бұл кездейсоқ шама.

Істен шығуға дейінгі істеген жұмыстың таралу функциясын Q(t) істен шығу ықтималдығы деп атайды. Істен шығусыздықтың негізгі көрсеткіші болып, тоқтаусыз жұмыс ықтималдығы P(t) табылады – берілген t істен шығуға дейінгі істеген жұмыс шегінде объектіде істен шығу пайда болмау ықтималдығы. T уақыты ішіндегі дұрыс жұмыс және істен шығу бірдей жағдай болып табылмайды. Сондықтан

 

                                 (1)

P(t) шамасы келесі формуламен сынау нәтижесінде анықталған болуы мүмкін

 

                            (2)

 

Мұндағы P*(t)- P(t) шамасының статистикалық бағасы; N0 – сынауға қойылған объектілердің саны; n(t) – t уақытында іс тен шыққан объектілердің саны.

Күрделі аппаратураларға сынақ жүргізу үшін құрылғылардың және уақыттың үлкен шығынын талап етеді, ал кейде қарапайым жолмен мүмкін емес. Бұл жағдайда Q(t) және P(t) шамалары аналитикалық әдіспен анықталады. Сенімділікті аналитикалық есептеу мәселесі келесілерге әкеліп соғады: берілген күрделі жүйені құрайтын жеке элементтердің сенімділік сипаттамасы бойынша осы жүйенің сенімділігін есептеу қажет. Элементтердің сенімділігінің мұндай сипаттамалары болып істен шығудың жиілігі мен интенсивтіліг табылады.

Істен шығуға дейінгі істен шығу жұмыстың таралу тығыздығы істен шығу жиілігі деп аталады:

 

=-                               (3)

 

сенімділік көрсеткіші істен шығу интенсивтілігі деп аталады. Статикалық ол келесі формуламен анықталады:

 

(1/сағ)                            (4)

 

Мұнда    уақыт интервалындағы дұрыс жұмыс істейтін объектілердің орташа саны; уақыт моментіндегі дұрыс объектілердің саны;   уақыт моментіндегі дұрыс объектілердің саны.

Уақыт бірлігіндегі істен шыққан объектілердің осы уақыт уақыт кесіндісіндегі дұрыс жұмыс істейтін объектілердің орташа санына қатысын істен шығу интенсивтілігі деп атайды.