Ускоренная коммутация

11. Гольдберг О. Д. Теоретическая и экспериментальная разработка методов расчета показателей надежности, ускоренных испытаний и контроля качества асинхронных двигателей, докторская диссертация. М., 1972.—355 с.

ческих зонах земного шара, электроизоляционные изделия зачастую работают в условиях, когда одновременно действует несколько факторов. Например, в странах с тропическим влажным климатом высокая температура сочетается с повышенной влажностью, интенсивной солнечной радиацией, микробиальной зараженностью. Такие условия являются наиболее жесткими в отношении воздействия на материалы. В странах с холодным климатом опасным является воздействие низкой температуры в сочетании с повышенной влажностью (иней, гололед). В особых условиях находятся материалы и изделия в высокогорных районах, где пониженное атмосферное давление сопровождается резкими суточными колебаниями влажности и температуры. В стандартах на тот или иной материал или изделие оговариваются условия его испытания в соответствии с рабочими условиями эксплуатации. Выдержка материалов при высокой температуре в течение длительного времени иногда необходима также при проведении ускоренных испытаний на старение.

Необходимым условием проведения ускоренных испытаний является идентификация возникающих при этом механизмов отказов с механизмами отказов при испытаниях в нормальных условиях. Тем не менее современная теория и практика ускоренных испытаний позволяет использовать их в микроэлектронике для оценки надежности ИМС, а также для контроля качества технологических процессов путем сравнения результатов испытаний за определенные промежутки времени. В некоторых случаях ускоренные испытания проводят перед установкой ИМС в РЭА как повторную отбраковку или как испытания на принудительный отказ.

К первому классу относятся задачи изучения математических или физических моделей электрических машин, а также такие, как, например, проведение ускоренных испытаний.

К первому классу относятся задачи изучения математических или физических моделей электрических машин, а также такие, как, например, проведение ускоренных испытаний.

Если до начала испытаний на вибропрочность имеются данные о резонансных частотах испытываемого изделия, то целесообразно использовать методы ускоренных испытаний, проведение которых позволяет сократить время и объем испытаний без потери информации об испытываемом изделии.

По ГОСТ 16962-71 возможно врчимвнение следующих методов ускоренных испытаний: 190

Метод 103-1.2 рекомендуется применять, если длительность испытаний на вибропрочность превышает 20 ч, а достоверные сведения о резонансных частотах отсутствуют. Следующие три метода ускоренных испытаний основаны на получении результатов в короткие сроки за счет сосредоточения вибрационной нагрузки в наиболее опасном диапазоне частот. Из всех методов ускоренных испытаний МЭ и ИМ на вибропрочность наибольшее распространение получил метод 103-1-.3 [И]. Это объясняется тем, что, во-первых практически для всех МЭ и ИМ резонансные частоты лежат выше 200 Гц, а, во-рторых, остальные методы требуют знания резонансных

При Проведении ускоренных испытаний устанавливают связи между уровнями нагрузок и вероятностью безотказной работы, которые затем могут экстраполироваться в ту или иную сторону; выявляют влияния различных технологических факторов- на надежность изделий; разрабатывают оптимальные методы контрольных испытаний на надежность, обеспечивающих получение исчерпывающих сведений при минимальных сроках и затратах.

Физический смысл ускоренных испытаний заключается в ускорении только того механизма отказов, который является характерным для испытываемых изделий при их работе под нормальной нагрузкой. Поэтому при увеличении прикладываемых к изделию нагрузок с целью -ускорения их испытания на надежность необходимо всегда иметь в виду, что механизмы отказов (не надо путать с видом отказов) должны сохраняться неизменными. И это является в ускоренных испытаниях самой сложной проблемой, ибо выявить сам механизм отказов порой очень трудно, составленная на основании анализа

Не рассматривая саму суть механизма отказа, с помощью математической статистики можно установить допустимые пределы изменения нагрузок, при которых механизмы отказов остаются неизменными. Опыт показывает, что механизм отказов при испытании изделий под форсированной нагрузкой остается тем же самым, что и при испытании под нормальной нагрузкой, если вид закона распределения вероятности безотказной работы остается неизменным. -В противном случае закон распределения при переходе от нормальных нагрузок к форсированным может меняться даже при сохранении вида отказов и ускоренные испытания в этом случае ничего не дадут. Но сохраняемость вида закона распределения при применении методов ускоренных испытаний является недостаточным условием.

При ef + *V *О наблюдается криволинейная ускоренная коммутация ( 1.40, кривая 3), так как ?к 7 ff/f . При ускопенной коммутации наблюдается искрение под набегающим кпэем щетки. Это наиболее тяжелый режим коммутации (набегающая коллекторная пластина оплавляется, появляются задиры).

Введение в контур коммутируемой секции ЭДС ек, направленной встречно ЭДС самоиндукции, увеличивает скорость изменения тока. Можно так подобрать значение ек, чтобы к концу периода коммутации ток в секции достиг — /а и даже получилась ускоренная коммутация ( 15.8). При ек=? 0 решение (15.9) имеет вид

При es -j- ек > 0 (кривая 7) ток сначала изменяется медленнее, чем при линейной коммутации. В этом случае имеет место замедленная коммутация. При es -\- ек < 0 (кривая 2) ток изменяется вначале быстрее, чем при линейной коммутации, т. е. имеет место ускоренная коммутация. При замедленной коммутации скорость изменения тока в конце периода коммутации получается больше, чем при линейной коммутации. Это влечет за собой появление большой э. д. с. самоиндукции и искрения под сбегающим краем щетки. При ускоренной коммутации наблюдается искрение под набегающим краем щетки. Наилучшей является линейная коммутация, к достижению которой еле- ' дует стремиться. РИС- 14-14. Кривые изменения

Ускоренная коммутация. Для компенсации э. д. с. само- и взаимоиндукций коммутируемых секций в области, где они расположены, необходимо создать поток, направленный в противоположную сторону по отношению к потоку реакции якоря. Э. д. с. вращения направлена встречно э. д. с. самоиндукции и может ее скомпенсировать. При полной компенсации имеет место линейная коммутация. В случае перекомпенсации, т. е. когда э. д. с. вращения оказывается больше, чем э. д. с. само- и взаимоиндукции коммутируемой секции, добавочная составляющая тока /д ускоряет процесс и ток секции проходит нуль

а — линейная коммутация; б— замедленная коммутация; в — ускоренная коммутация

При ускоренной коммутации (ев>ер) перегружен током набегающий край щетки. При большой перекомпенсации может искрить набегающий край щетки. Ускоренная коммутация может быть практически только в машинах, имеющих добавочные полюсы.

Чтобы скомпенсировать ер, необходимо в зоне коммутации скомпенсировать поле реакции якоря и создать поле, при вращении в котором в коммутируемой секции изведется ЭДС вращения, равная и противоположно направленная ер (тогда ев+ер = 0), или получить ев несколько большую ер. При этих условиях в машине будет прямолинейная или ускоренная коммутация.

В машинах для летательных аппаратов индукцию Вд рассчиты-Bi 1ют таким образом, чтобы наведенная ею в коммутируемой сек-ц ш э. д. с. еъ создавала несколько ускоренную коммутацию. Это oi 1ъясняется тем, что создать полную компенсацию реактивной э. д. с. вследствие зубчатости ее кривой невозможно. Поэтому не-С1 :олько ускоренная коммутация является предпочтительней, так к LK в этом случае плотность тока у сбегающего края щетки будет м ;ньше. Обычно величина добавочной э. д. с. (сверх той, которая н гжна для компенсации ер и еяр) принимается равной 0,5 в. Фор-мально это учитывается последним членом магнитной проводимос-т [ секции в (4.10а, 4.106).

В машинах для летательных аппаратов индукцию Вл рассчитывают таким образом, чтобы наведенная ею в коммутируемой секции э.д.с. ее создавала несколько ускоренную коммутацию. Это объясняется тем, что создать полную компенсацию реактивной э.д.с. вследствие зубчатости ее кривой невозможно. Поэтому несколько ускоренная коммутация является предпочтительней, так как в этом случае плотность •тока у сбегающего края щетки будет меньше. Обычно величина добавочной э.д.с. (сверх той, которая нужна для компенсации ер и еяр) принимается равной 0,5 В. Формально это учитывается последним членом магнитной проводимости секции в (4.10а, 4.106).

в) Ускоренная коммутация. Наблюдается при 2е < 0, т. е. в случае, когда дополнительный ток i,,, образованный средней ЭДС, направлен в сторону тока ( — 1Я), который устанавливается в секции после коммутации. Ток 1К теперь вычитается из тока прямолинейной коммутации, найденного при 2е = 0, и ускоряет процесс изменения тока секции i = i, — iK ( 64-27, в). Поскольку ток под сбегающим краем щетки (\ = 1„ -f- i = «'„ + 1Л — i'K уменьшается в этом случае быстрее, чем контактная поверхность Si ( 64-27, а), плотность тока под сбегающим краем

64-28. Ускоренная коммутация тока в машине с дополнительными полюсами.