交流电动中频发电机组样机方案设计可靠性分析

　　0　引言

　　本文所述的交流电动中频发电机组,是为某工程400Hz中频电源而研制的机组,可靠性技术指标要求高,机组平均无故障间隔时间(MTBF)不小于2500h,故障平均修复时间(MTTF)小于0.5h。可靠性设计是产品设计工程的一个重要环节,有必要在产品研制方案设计过程中,对该发电机组在可靠性分析和可靠性预计方面,作定性定量的分析估算。

　　1　可靠性模型

　　1.1　机电部件3种失效模型

　　(1)由于异常的负荷状况造成突然失效。异常的负载状况可以是人为故障或是环境条件造成,这种模型的随机失效为指数分布。

　　(2)在正常的负载状况下,由于材料的疲劳造成突然失效。这种失效模型遵守高斯――正态分布定律或对数正态分布定律,早期失效和随机失效有某个百分数。

　　(3)由磨损或腐蚀引起退化型失效。具有对数———正态分布或高斯———正态分布,由材料、对中、润滑等方面缺陷,所造成的早期失效有很小的百分数。

　　1.2　假定条件

　　(1)在电气设备中采用的所有部件是在可靠的制造过程和有效的质量控制下生产的。

　　(2)早期失效通过适当检查已消除。

　　(3)设备的设计和在系统中使用排除了过载可能性,可以说部件的绝大多数随机失效已经消除,机械部件总的失效可以用高斯———正态分布或接近高斯———正态分布来表示。

　　1.3　模型确定

　　对于新的电气设备可靠性模型一般采用正态失效模型。本文中对中频发电机组可靠性分析模型,皆指发电机组已使用,期间设备已多次修理,部件已有替换,当以设备的时间单位来量度时,这些部件的失效以随机时间间隔出现指数分布。因此,本文电动中频发电机组可靠性模型,采用随机失效为指数分布模型。

　　2　机组可靠性分配

　　组成电动中频发电机的所有单元中,任何一单元失效,就会导致整个产品失效。其可靠性方框图为串联模型,如图1所示。

　　3　机组设计中的可靠性分析

　　3.1　电动中频发电机可靠性设计分析

　　电动中频发电机是一种旋转式变频机,由鼠笼式交流电动机、400Hz旋转磁场发电机、交流励磁机和旋转整流罩组成。电动中频发电机的可靠性取决于电气绝缘、机械部件和旋转整流装置。

　　(1)电动中频发电机组降低热负荷和电磁负荷设计采用F级,以提高绕组绝缘的工作可靠性。

　　(2)电机的机械部件中最薄弱环节是轴承。设计考虑选用轴承计算寿命控制在20000h以上,低噪声的轴承。