Разработка и исследование аналитических и имитационных моделей контактных элементов коммутационных систем

• Автор: Андреев, Игорь Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 224 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ .

1.1. Область исследования

1.2. Постановка задачи оценки надежности контактов коммутационных элементов при воздействии окружающей среды .

1.3. Состояние вопроса и формулирование задач исследования .

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

КОНТАКТИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА

2.1. Аналитическая модель процесса механического взаимодействия поверхностей контактов
2.2. Аналитический метод определения переходного сопротивления контакта с учетом влияния поверхностных загрязнений
2.3. Выводы.
3. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ВЕРОЯТНОСТИ
РАЗРУШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИИ КОНТАКТОВ
КОММУТАЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
3.1. Метод оценки вероятности разрушения
непроводящих пленок
3.2. Метод оценки вероятности разрушения частиц, загрязняющих поверхности контактов .
3.3. Определение числа замыканий, необходимого для
Стр.
разрушения частиц, находящихся на
поверхности контактов
3.4. Выводы
4. ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ПРОЦЕССОВ ИХ МЕХАНИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
4.1. Цели и задачи имитационного моделирования контактов коммутационных элементов
4.2. Машинные модели шероховатых поверхностей.
4.3. Имитационные модели механического взаимодействия контактных поверхностей
4.4. Имитационные модели электрического взаимодействия контактных поверхностей
4.5. Выводы
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОНТАКТА МЕТОДАМИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
5.1. Исследование процесса замыкания контактов
при помощи аналитической модели .
5.2. Имитационное моделирование процесса замыкания с целью получения параметров механического взаимодействия
5.3. Имитационное моделирование процесса замыкания с целью получения параметров электрического взаимодействия
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ЛИТЕРАТУРА


Надежность электрических контактов можно определить как способность выполнять свои функции в течение определенного времени в зависимости от степени их использования. Несмотря на важность этой характеристики, в вопросах расчета и требований к надежности нет единого подхода. Это объясняется большим количеством типов контактов (слаботочные, сильноточные, разрывные,скользящие и т. Для слаботочных контактов характерны отказы типа "обрыв" (отказы 1-го рода)//» когда коммутируемая цепь не замыкается, к причинам возникновения которых относятся: образование непроводящих пленок или попадание в межконтактный зазор изоляционных частиц; механическое повреждение контактов или контактных пружин. I рода составит примерно %, причем с уменьшением величины коммутируемого тока это чис-ло возрастает //. Возможные отказы в работе электрических контактов трудно прогнозировать, т. К внезапному отказу в работе могут привести количественные и качественные изменения как внутри контактной пары, так и вне ее. Кроме внезапных отказов наблюдаются явления постепенного изменения рабочих характеристик контакта, приводящие к потере работоспособности //. Необходимо отметить, что при малых нагрузках возникают в основном отказы внезапного характера (из-за производственно-технологических дефектов конструкции и физико-химических процессов, случайно возникающих при контактировании), а с увеличением коммутируемого тока и числа коммутаций - постепенные отказы (из-за старения и износа). Характерной особенностью функционирования электрических контактов является преимущественно параметрический характер их отказов. Для слаботочных контактов помимо полных отказов значительный удельный вес составляют сбои (полные или частичные), т. В первом приближении /,/ надежность контактов можно характеризовать интенсивностью отказов и вероятностью безотказной работы. Для слаботочных контактов зависимость интенсивности отказов от времени (количества коммутаций) соответствует кривой классического вида. Отказы, обусловленные периодом приработки и нормальной эксплуатации, объясняются или внезапным изменением контактного усилия за счет случайной деформации контактодержате-лей и попаданием в межконтактное пространство изоляционных частиц или ошибками контроля, пропустившими образцы с малым контактным давлением и загрязненным внутренним объемом. Увеличение интенсивности отказов на участке старения - результат снижения контактного давления за счет износа деталей и контактов и скопления больших количеств загрязнений, вероятность попадания которых в контактные точки увеличивается //. Интенсивность отказов кон-тактов для реле малой мощности находится в пределах 1. Из проведенного анализа видно, что надежность слаботочных электрических контактов определяется в основном воздействием окружающей среды и, в частности, - наличием поверхностных загрязнений и их разрушением. Одним из наиболее перспективных методов повышения надежности коммутационных элементов является управление их качеством на этапе проектирования. УУ) (рис. Любой этап проектирования КЗ предполагает оценку качества системы по некоторому критерию. Анализ выполняет проектировщик, который осуществляет целенаправленные действия для улучшения системы и выступает в качестве звена обучения, а испытуемая (проектируемая) система подвергается совершенствованию - "обучению". Сочетание обучаемой системы и звена обучения (конструктора) мож-но рассматривать как кибернетическую систему //. На этапах проектирования звено обучения анализирует характеристики производит соответствующие изменения управления и состояний ОУ для достижения требуемой величины критерия качества. Для коммутационных элементов основным критерием качества выступает надежность, которая главным образом зависит от надежности объекта управления (контакта). Задача определения надежности электрического контакта может быть сформулирована следующим образом. Л+)рЛ*)р* . РгЛ) - вероятность безотказной работы в отношении параметрических отказов; - вероятность состояния М/. Д"' - интенсивность отказов в состоянии М .