Расчет и выбор элементов релейно-индикационного блока

2.5.1. Напряжение питания блока U=24В.

Мощность, потребляемая релейным блоком Sрел=40ВА

Мощность, потребляемая прибором от цепи U=24В равна 50ВА.

2.5.2. Ток срабатывания реле К: Iреле=0,05А

Мощность реле: Рреле=U Iреле=24 0,05=1,2Вт

Суммарная мощность, потребляемая реле: åРреле=4 1,2=4,8Вт

Выбранное реле К1¸К4 типа РП21-УХЛ4; U=24В; Iсраб=0,05А; Iотп=0,01А

2.5.3. Выбираем резисторы R8¸R16, диоды VD18-VD26, светодиоды VD9¸VD17:

а) зададимся значениями тока и напряжения диода:

Iдиода=(5¸20)тА, примем Iд=10тА=0,01А

Uдиода=(2¸3)В, примем Uд=2,5В

б) Определим мощность: Р=Uд Iд=2,5 0,01=0,025Вт

в) Определим суммарную мощность светодиодов и диодов VD9¸VD26:

åР_VD=18 0,025=0,45Вт

Выбираем светодиоды VD9¸VD17: KD103A; Iпрср=0,1А=100мА; Iпрср=1,2В

г) Выбираем резисторы: Rрез=U/Iрез=24/0,01=24000Ом=2,4кОм.

Р_R = I² R=0,01² 2400=0,24В – мощность рассеяния одного резистора

åР_R=9 0,24=2,16 Вт – суммарная мощность рассеяния резисторов R8¸R16

Тип резисторов: МЛТ - 0,25 - 2,4 кОм, Р_Rном=0,25Вт; Rном=2,4 кОм.

2.5.4. Выбираем кнопку управления SH2:

Тип: КЭ; Iном=0,5А – рабочий ток коммутации не должен превышать 0,5А

Выбор элементов блока индикации питания стенда

2.6.1. Предварительно определяю параметры светодиодов и диодов I_VD= (5-20) тА. Принимаем I_VD =15мА; U_{метакил} = 220В.

Тогда R5=U _{метакил}/I_VD1=220/0,015=14666,6 Ом=14,7 кОм – расчетное сопротивление резистора.

Р_R = I² R=0,015² 14666,6 Ом=3,299 Вт – расчетная мощность рассеяния резисторов R5¸R7

Выбираем резисторы R5¸R7 типа: МЛТ-4-15кОм.

Выбираем светодиоды: VD1¸VD3 типа АЛ112; I=15мА; △U=2,5В.

Выбираем диоды VD4¸VD6 типа: КД103А; I_пр=0,1А; △U=1В.

Выбираем предохранители FU1¸FU3 типа: ПК; I_ном=0,15А.

Выбор защиты цепи питания U=220В и элементов таймеров:

1. Выбор QF1 – трехполюсной автоматический выключатель I_QF1=I_QF2p+I_QF3p+I_S10p+3I_Sрасч=0,5+0,44+0,143=1,09А

I_{QF2pешетки}=0,5А; I_QF3pасч=0,44А; I_S10pасч=0,193А;

Принимаем QF1 типа: АК63, I_{номрезистора}=1,6А; трехполюсной.

2. Таймеры Т1, Т2, Т3 – напряжение питания 1,5В.

Расчет надежности

В настоящее время последним этапом любого расчета является оценка надежности проектируемой системы или конструкции. Надежность является важнейшим показателем качества проектируемого стенда, от которого значительной степень зависит эффективность использования установки. В связи с этим она должна быть проверена на надежность функционирования.

Основным содержанием расчета надежности является определение количественных показателей надежности системы по известным показателям надежности ее элементов, являющихся исходными расчетными данными. Расчет включает следующие этапы.

1. Формулировку содержания отказа системы. На данном этапе оговариваются условия, при которых нарушается работоспособность системы.

2. Сведение отказа системы к отказам элементов и составление структурной схемы для расчета надежности системы. На данном этапе выясняется, как влияет отказ каждого элемента на работоспособность системы, и на этой основе все элементы объединяются в последовательно-параллельные, или последовательные структурные цепочки.

Методика расчета надежности системы по расчетным формулам основывается на следующих допущениях:

1. Надежность однотипных элементов считается одинаковой;

2. Элементы применяются в режимах нагрузки и условиях работы, не превышающих номинальные значения, предусмотренные ТУ;

3. Интенсивности отказов элементов считаются постоянными в течение срока службы;

4. Отказы элементов являются событиями случайными и независимыми. При расчете надежности учитываются элементы, отказы которых приводят к отказу системы. Отказом в работе данного стенда является невозможность проведения испытания любого из испытуемых устройств. А именно невозможность изменения напряжения, тока, cos φ, подачи питания контроль этих параметров и времени срабатывания. Этот отказ может наступить при отказе любого из перечисленных в таблице 2.1. элементов схемы.

Таблица 2.1.

Структурная схема для расчета надежности будет состоять из последовательного соединения этих элементов.

В таблице 2.1. представлены также характеристики надежности входящих в нее элементов – это показатель интенсивности отказов λ (1/час). Показателем надежности установки является вероятность безотказной работы за время, равное tp=170 час. Вероятность безотказной работы установки за время между последовательными регламентированными мероприятиями будет равно:

 1/час

Вывод: Система является надежной при эксплуатации в течении 170 часов.