电源可靠性设计范文第1篇

【关键词】机车 控制电源 可靠性 性价比

1 前言

随着城市轨道交通发展，内燃机车对空气污染、环境有害、噪声高、振动大，随着绿色环保意识不断提升，研究新能源机车有着重要的现实意义。

2 双能源机车电气系统构成

双能源机车以车载蓄电池和接触网供电；在接触网有电时，机车依靠外部电能驱动，同时给车载蓄电池充电；在接触网无电或运行在非电化区段时，依靠车载蓄电池电能驱动机车。

特别是双能源机车应用在救援、维护作为调度车，其可靠性设计必须予以特别重视。

双能源机车电气系统主要由牵引系统、辅助系统、主控制器系统、网络系统及牵引蓄电池管理系统部分组成。

该系统可获取电网或蓄电池两种电源，经变换后给牵引电机及车上辅助设备供电。

主控制系统是整个电气控制系统的大脑和中心，在接收来自司控台的命令后，主控制器通过MVB通讯及I/O等方式对主变流柜、辅助变流柜、蓄电池及高速断路器等进行控制，实现对整车智能控制，并将各设备实时状态反馈到司控台的显示屏上。因此，保证主控制器的可靠工作就是提高双能源机车可靠性的关键，具体就是保证主控制器的电源供应稳定性。下面，我们详细分析机车控制电源系统。

目前轨道交通线上机车、车辆采用控制电压都是110VDC，包括绿色环保的电力-蓄电池双能源机车，并配置相应电压，容量至少为100 AH以上，庞大、昂贵的Ni-Cd蓄电池组，价格超过10万（RMB），而且还有相对应功率的110V充电机（由高压主电源变换、隔离成充电电源对110V蓄电池充电，组件12），110V通过DC/DC变换成24V（组件13），供应给机车控制系统。但是，如果110V控制蓄电池故障或者组件13故障，24V电压就无法产生，也就没有24V的MCU（Micro-Computer Unit）控制电压，就算电网此时有电，因为系统死机，机车也无法充电或者由架线网供电行走，产生机破故障，只能等待救援。

如图1。

故障分析：

（1）组件13故障，没有24V电压，MCU不工作，机车不能行走。

（2）组件12故障，没有110V充电电压，但是110V蓄电池有电，24V有电，系统工作，机车正常工作。

为了克服现有车辆控制系统不足，我们提出了一种不用110V而采用24V蓄电池机车车辆电气系统。

如图2。

组件12改成DC/DC，取消110V蓄电池，组件13为双向DC/DC，增加24V蓄电池。

故障分析：

（1）同样发生组件13故障，没有24V充电电压，但是蓄电池24V有电并供给MCU，系统正常工作，机车正常行走。

（2）同样发生组件12故障，没有110V电压输出，MCU检测到没有110V电压，自动将组件13由降压型转变为升压型，即由输入110V输出24V变成输入24V输出110V，则保证110V电压正常。机车正常行走。

而且110V蓄电池由4节24V蓄电池串联而成，其总可靠性远远小于一节蓄电池的可靠性。

所以，从上几个方面分析可知，控制蓄电池改成24V比110V系统可靠性大大增加。

而且，成本也大大降低：

110V蓄电池系统大概价格为：

大功率110V充电器：8万

110V镍镉蓄电池：10万

110/24 DC/DC：3万

共计：21万

24V蓄电池系统大概价格为：

DC/DC110V ： 3万

24V镍镉蓄电池： 2万

110V/24V DC/DC： 4万

共计：9万

3 结语

由此可见，采用24V蓄电池系统比110V蓄电池系统节约成本高达57%。而且体积减小很多。

该控制蓄电池电源的改进不仅提高控制电源的可靠性，而且大幅度降低了成本，并减小安装体积。该改进不但适用双能源电力机车，而且适用其他采用110V的各种机车控制蓄电池电源。

参考文献

[1]黄济荣.电力牵引交流传动与控制[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2]樊运新，叶彪.国产DWA型地铁工程维护车[J].电力机车技术，2000（04）.

[3]秦鸣峰.蓄电池的使用与维护[M].北京：化学工业出版社，2009.

作者简介

张立江，1983年毕业于上海铁道大学机车电传动专业。现为江苏今创车辆有限公司高级工程师，从事机车电力传动和控制设计研发工作。

电源可靠性设计范文第2篇

数据中心；供配电系统；设计

1.数据中心对供配电系统的要求

信息设备功能越来越强，功率密度越来越高。数据中心设备机柜用电负荷由以前的2kVA/台，提高到3kVA/台、4kVA/台，甚至更高。机房单位面积的平均用电负荷也由1kVA/m2，提高到1.5kVA/m2、2kVA/m2，甚至更高。同时，随着数据中心规模的不断扩大，对供电总容量的要求也从数千千伏安提高到数万千伏安。

由于现代社会运行对信息、数据的依赖越来越多，对信息系统的可靠性、连续性要求也越来越高。现行的数据中心标准、规范中一般都会对数据中心进行分级或分类，提出不同的可靠性要求，并制订相应的建设或配置标准，本文中将数据中心对供配电系统的可靠性要求分为极高可靠性要求、高可靠性要求、一般可靠性要求三个层次。

2.数据中心用电负荷

数据中心用电负荷的统计应分为两个层次，即：UPS电源系统负荷(输出)和变配电系统负荷。UPS电源系统负荷(输出)是UPS电源系统设计的依据，变配电系统负荷是变配电系统和自备应急电源系统设计的依据。

A.UPS电源系统负荷(输出)统计

具体负荷设备明确时，按设备数据统计。具体负荷设备不明确时，按设备机柜平均负荷统计。设备机柜数量也不明确时，可按机房面积平均负荷估计。需了解负荷设备的功率因数cos ，分别统计有功功率PjkW和视在功率SjkVA。需注意三相负荷平衡的情况，有大容量单相负荷设备时应按相分别统计。

B.变配电系统负荷统计

变配电系统负荷主要包括：UPS电源系统(输入)、机房空调系统、机房照明及建筑电气设备等。

UPS电源系统负荷(输入)=供电负荷+充电负荷。

机房空调系统负荷=N台主用空调机组额定负荷容量负荷率。

机房照明及其它负荷按建筑电气常规方法统计。

日常运行负荷、充电负荷、消防负荷等还宜分别统计。

3.数据中心供电电源

A.市电电源选择

市电电源选择一般采用10kV供电电压，但其供电容量有限。某些地区规定：10kV供电电压，用户受电设备的总容量为250~6300kVA，若需更大的供电容量，则需采用35kV或110kV及以上的供电电压。当数据中心中、远期规划用电负荷较大时，宜在建设初期就选择35kV及以上供电电压，以免供电容量不足成为数据中心发展的制约瓶颈。如果采用35kV及以上供电电压时，可根据数据中心建筑形式决定其变电方式。一般，数据中心为单幢建筑时宜采用35/0.4kV直降方式，而数据中心为园区式多幢建筑时宜采用35/10kV、10/0.4kV二级降压方式。

B.市电电源引入要求

数据中心的市电电源引入方式及其供电容量，应满足不同用途或等级数据中心对供电可靠性的要求。

极高可靠性要求数据中心应从两个独立的电网变电所的专用输出回路上分别引入一路市电电源，以专线方式沿不同的敷设路由引接至数据中心。每一路市电电源的供电容量应能满足全部负荷或全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备等。两路市电电源的供电容量应为全冗余，正常时应同时供电运行。

高可靠性要求数据中心宜从两个独立的电网变电所，也可从一个电网变电所的两段独立的供电母线上分别引入一路市电电源，以专线方式引接至数据中心。每一路市电电源的供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。两路市电电源的供电容量应为全冗余，正常时应同时供电运行。

一般可靠性要求数据中心宜引入两路市电电源，条件受限制时也可引入一路市电电源。引入两路市电电源时，宜为冗余关系，也可作为供电容量扩展关系。

C.自备应急电源选择

数据中心一般采用柴油发电机组作为自备应急电源。对于大型、高等级数据中心也可以选择可靠性高、输出电源品质好、带非线性负载能力强、体积小、重量轻的大功率燃气轮机发电机组。

D.自备应急电源配置要求

数据中心自备应急电源配置应满足不同用途或等级数据中心对供电可靠性的要求。

极高可靠性要求数据中心宜配置两路独立的自备应急电源，每一路自备应急电源的供电容量应能满足全部负荷或全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备等。市电电源具有很高可靠性时，也可配置一路具有冗余的自备应急电源。高可靠性要求的数据中心应配置一路自备应急电源，供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。

一般可靠性要求的数据中心宜配置一路自备应急电源，供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。当数据中心条件受限制，且市电电源具有较高可靠性时，也可以部分或全部采用移动式发电机组作为自备应急电源。

4.数据中心供配电系统布置

A.供配电系统布置原则

变配电所、UPS电源机房应靠近设备机房(负荷中心)布置。变配电所、发电机房、UPS电源机房均应留有足够的面积，可与设备机房同步发展，应对设备机房面积扩展或设备机房功率密度上升引起的供电需求。

应注意留有足够的、合理的供电线路通道。对于非专门设计用于数据中心的建筑，应注意其是否满足设备安装和线路敷设的要求，包括楼面荷载、净高、抗震等级、耐火等级等方面。

B.变配电所布置

数据中心为单幢建筑时，宜采用附设式变配电所。附设式变配电所一般设置于地面一层及二层；当设置于地下层时，不宜设置在最底层。

单幢建筑内供电容量或供电范围较大时，宜分区域设置变配电所。数据中心为园区式多幢建筑时，园区内应设置独立式10kV总配电所或35/10kV总变配电所，各幢建筑内设置附设式10kV变配电所。

[1]任 红.某数据中心的供配电及其智能监控系统.建筑电气.2007.26

电源可靠性设计范文第3篇

    目前,变配电站综合自动化装置(微机保护)是利用操动机构的分励线圈来进行事故跳闸,操作电源一旦发生故障,继电保护就会拒动.所以变配电站综合自动化装置(微机保护)用于交流操作时,操作电源必须可靠,需要选用带蓄电池的不间断电源.如果操作电源取自电压互感器的二次侧或控制变压器做操作电源,无法保证供电的可靠性,那么事故跳闸必须采用电流脱扣器.发生短路事故时要进行大电流切换,需要采用专用继电器,接点容量必须进行校验.电流脱扣器动作可靠性也必须进行校验.因此,把变配电站综合自动化装置(微机保护)保护跳闸出口(X-11,12,13,14)配用专用大容量继电器KA,增加一对常开干接点,就可以采用去分流式电路,利用电流脱扣器进行事故跳闸.大容量的跳闸接点采用带电保持,断电释放的可靠方式,使得电流脱扣器可靠跳闸.保护原理见图3.图3中微机综合保护JZB的设计在章节3“交流操作电源的微机综合保护设计”中阐述.

    2交流操作回路设计方案的优点

    由一次供电系统给交流操作电源供电,可靠性和稳定性不如直流系统,但交流操作电源系统也具有成本低或性能可靠及接线简单的优势.一套智能接口的直流电源需15万元以上,这对于农村、小工矿企业的设备更新和改造是一笔巨资,以交流操作系统取代直流操作系统节省了大量资金.如果用节省下来的资金购买8~12回路出线的微机综合二次保护装置,是非常经济的,同时也大大提高了系统的可靠性;交流操作电源可使二次回路简化,维护方便.交流操作不需要专门的电流变换装置,且二次回路简单,发生故障少,日常运行维护方便[6].交流操作电源主要适合以下场合:中小型水电站;中小型工矿企业变配电站;农村的小型变电站;建筑电气中的变配电所;煤矿系统输煤系统生产线等用电系统[7].

    3交流操作电源的微机综合保护设计

    (1)基本保护功能配置.三段式电流保护(电流速断,限时电流速断,定、反时限过电流);电流闭锁低电压保护;零序电流保护;PT断线报警;接地故障报警;控制回路断线告警.(2)额定交流参数.装置电源:AC220V;交流电压100V;交流电流5A或1A;额定频率50Hz;功率消耗:直流回路正常工作不大于15W,动作时不大于25W;交流电压回路每相不大于0.5VA.交流电流回路:额定电流为5A时,每相不大于1VA;额定电流为1A时,每相不大于0.5VA.接点容量:信号回路为AC220V/5A;跳合闸出口回路为AC380/5A;速断跳闸出口回路为AC380/15A.电源电压范围:DC220V,允许偏差:-20%~+15%;DC110V,允许偏差:-20%~+15%;AC220V允许偏差:-50%~+20%;AC110V,允许偏差:-50%~+20%.(3)交流开入回路设计.采用专用双向光耦并对电路参数进行合理设计后,装置对交流开入的检测速度更快,信号更可靠,检测范围更宽.(4)交流操作电源微机综合保护装置的设计要求.满足交流供电要求;同时支持直流电源和交流电源供电;AC220V输入和AC100V输入自动适应,不需外加跳线区别,在两种电源水平、电源较大波动范围下正常工作,以保证装置在系统故障时仍能可靠动作;双路电源输入具备自动切换告警功能[8];具有掉电记忆功能,若系统故障失电,在一定时间内,保护装置能正确动作;能与交流操作机构配合,大容量的跳闸接点采用带电保持,断电释放的可靠方式,使得电流脱扣器可靠跳闸;内部增加电容储能元件:在电源板整流回路之前并联大容量电容器件,在外部交流电源消失后,由电容器向装置和操作回路继续供电一段时间,保证装置的正常动作;如果条件允许的场合,可采用交流不间断电源装置(UPS)为保护装置供电[8],则交流操作的微机保护的稳定性和可靠性就更高,可与直流操作电源差不多.

电源可靠性设计范文第4篇

关键词：机电产品；可靠性；探讨

引言

随着技术的迅速发展，机电产品在国防、工业、农业、商业、科研和民用等方面的应用种类越来越多，而且都离不开电源技术和其它技术的应用。如果在其应用中忽略了可靠性管理，机电产品的质量也不会得到保证。可靠性是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。所以，可靠性是产品质量的时间指标，是产品性能能否在实际使用中得到充分发挥的关键之一。机电产品的可靠性是设计出来的、生产出来的。可靠性设计必须与机电产品的功能设计同步进行。因此，设计人员必须明确可靠性设计的目的并掌握可靠性设计的方法。

下面仅对机电产品的可靠性进行部分简要探讨。

1 可靠性设计

1.1 可靠性设计的目的

可靠性设计的目的一般包括以下几个方面：

——目的任何国家的产品的先进性和可靠性对其国际贸易、国际声誉和国际地位都有很大的影响，因此，各国政府都很重视产品的可靠性问题；

——经济目的对销售而言，产品的质量和可靠性水平是其占领市场份额和获得信誉的关键性因素；对生产而言，生产设备的可靠性故障会影响生产，造成经济损失；因此，各厂家和用户都很重视产品的可靠性问题；

——军事目的军用设备的可靠性直接关系到战斗的成败，人员的伤亡，甚至国家的安全，因此，各国都很重视军用产品的可靠性问题。

1.2 可靠性设计的指导思想

可靠性设计技术是在产品的设计中采取相应的措施，以提高产品的可靠性并达到可靠性指标的一门技术。为此应当充分注意以下几个方面：

——充分估计现有的技术水平，尽量采用成熟的、定型的、标准的原材料、元器件、电路和工艺来完成设计；

——准确掌握产品在运输、储存和使用中可能遇到的环境条件，采取相应的可靠性设计技术，以便使产品增强对环境的适应能力；

——应当充分满足设计与工艺制造、调试检测和维护使用的相互要求；

——可靠性定量活动应当贯穿于产品研制的全过程，包括可靠性分析、预计、论证、指标的确定和分配、设计、制造、调试检测和维护使用等；

——重视和加强设计阶段的可靠性管理，在设计中，必须贯彻和执行可靠性设计的技术标准和规范、产品可靠性要求事项、可靠性工作和可靠性审查程序等管理措施。

1.3 可靠性与维修性指标的论证和确定

可靠性与维修性指标的论证应当特别注意以下两个问题：

——被论证的机电产品应该具有哪些可靠性与维修性指标用来表征产品可靠性的数量特征有很多，对被论证的机电产品应该根据其用途选用适当的可靠性与维修性指标，例如对可修复的连续工作的机电产品，应以规定时间内的可靠度或平均无故障工作时间和平均维修时间作为主要可靠性指标；

——决定机电产品可靠性与维修性指标的高低应当根据使用要求、成本和研制进度来决定机电产品可靠性与维修性指标的高低，例如军用机电产品的可靠性与维修性指标过低，不仅会丧失战机，而且还将处于被动挨打状态；而可靠性与维修性指标过高，不仅会延长研制周期，而且还将增大研制经费。

1.4 可靠性指标和性能指标的关系

可靠性指标和性能指标的关系应当特别注意以下3点：

——可靠性是产品质量的时间指标；

——如果达不到可靠性指标的最低要求，性能指标再好也没有实际使用价值，反之亦然；

——性能指标的裕量是保证可靠性指标的必要条件。

1.5 可靠性增长

任何产品初期的可靠性不可能达到预期的水平，都需要一个经过不断地采取各种纠正措施的增长过程。可靠性增长应当把握以下3个主要因素：

——产品的反馈，特别应该重视用户的意见；

——产品可靠性故障的检测与分析；

——采取相应的纠正措施并进行试验验证。

2 元器件的选择与使用

元器件是机电产品可靠性的基础之一，很多机电产品的失效是由于元器件的性能和质量问题造成的。例如，国内某炼钢厂用中频炉熔炼钢铁，其中频电源是利用晶闸管全桥逆变获得的，每个桥臂上的晶闸管均并有阻容吸收电路。熔炼过程中，由于阻容吸收电路中的电容被击穿导致晶闸管失去保护而被击穿，从而造成直通故障和快速熔断器熔断，中频炉断电，正在熔炼的钢铁凝结在炉中，造成极大损失。由此可以看出元器件的选择与使用的重要性。

2.1 元器件的选用原则

元器件的选用要遵循下述原则：

——根据产品要实现的功能要求和环境条件，选用相应种类、型号规格质量等级的元器件；

——根据元器件使用时的应力情况，确定元器件的极限值，按降额设计技术选用元器件；

——根据产品要求的可靠性等级，选用与其适应的并通过国家质量认证合格单位生产的元器件；

——尽量选用标准的、系列化的元器件，重要的关键件应选用军用级以上元器件；

——对非标准的元器件要进行严格的验证，使用时要经过批准；

——根据国家或本单位的元器件优选手册选用。

2.2 器件封装结构和质量等级的选择

2.2.1 器件封装结构的选择

环氧树脂塑封器件为非气密性结构，易受潮气、盐雾和其它腐蚀性气体的侵蚀而失效。因此，对使用环境苛刻的产品，应当选用金属、陶瓷或低熔点玻璃封装的器件。

2.2.2 质量等级的选择

质量等级是指元器件装机使用前，在制造、检验和筛选过程中质量的控制等级。我国电子元器件分为a，b，c三个质量层次，每个质量层次包含几个质量等级，每个质量等级都有相应的质量系数。

质量等级的选择原则为：

——对可靠性要求高的产品，优先选用通过生产线军用标准认证并已上qpl（质量认证合格产品目录）表的元器件；

——关键件、重要件、分配可靠性高、基本失效率高的元器件应当选用质量等级高的元器件；

——其它元器件可按其生产执行标准，参照国标中质量等级顺序选用。

2.3 降额设计

2.3.1 降额设计的依据

电子元器件在使用或贮存过程中，总存在着某种比较缓慢的变化。这种变化发展到一定程度时，会使元器件的特性退化、功能丧失，即失效了。而这种变化的快慢，与温度和施加在元器件上的应力大小直接相关。为此，应当对元器件实行降额设计。

2.3.2 降额等级

对不同的元器件，应用在不同的场合，实行不同的降额等级：

——Ⅰ级降额，是最大降额，应用于最关键设备；

——Ⅱ级降额，是中等降额，应用于重要设备；

——Ⅲ级降额，是最小

降额，应用于一般设备。

2.3.3 降额注意事项

降额注意事项如下：

——有些元器件的应力是不能降额的，如电子管的灯丝电压、继电器线圈的吸合电流；

——有些元器件应力的降额是有限度的，如薄膜电阻器的功率减到10％以下时，二极管的反向电压减到60％以下时，失效率将不再下降；

——有些电容器的降额可能发生低电平失效，即当电容器两端电压过低时呈现开路失效。

2.3.4 降额系数

降额系数是依靠试验数据和使用的环境来确定的。确定降额系数的方法如下：

——模型及基本失效率与温度、降额系数之间的关系曲线；

——减额曲线给出了为保证元器件可靠工作所选择的降额系数与温度之间的函数关系，当在该减额曲线上工作的半导体结温达到其最高结温时，其失效率仍然较高；

——应用减额图，:请记住我站域名即在减额曲线的下方，通过试验找到一条半导体结温较低的减额曲线；

——各种元器件的减额因子参见国家标准。

3 三防设计

任何机电产品都是在一定的环境下工作的，而潮湿、盐雾和霉菌会降低材料的绝缘强度，引起漏电，从而导致故障。因此，必须采取防止或减少环境条件对机电产品可靠性影响的各种方法，以保证机电产品工作中的性能。例如，国内某厂家生产的ups，由于没有采用三防设计，在沿海和潮湿地区应用时多次发生故障，致使该厂家的维修费用过高，几乎到了无利可图的地步。由此可以看出采用三防设计的重要性。为此应当充分注意以下几个方面。

3.1 防潮设计

防潮设计的原则如下：

——采用吸湿性小的元器件和材料；

——采用喷涂、浸渍、灌封、憎水等处理；

——局部采用密封结构；

——改善整机使用环境，如采用空调、安装加热去湿装置。

3.2 防霉设计

防霉设计的原则如下：

——采用抗霉材料，例如无机矿物质材料；

——采用防霉剂进行处理；

——控制环境条件来抑制霉菌生长，例如采用防潮、通风、降温等措施。

3.3 防盐雾设计

防盐雾设计的原则如下：

——采用防潮和防腐能力强的材料；

——采用密封结构；

——岸上设备应当远离海岸。

4 抗震设计

任何机电产品都要经过从厂家到用户的装运过程，特别是在振动场合下应用的机电产品，必须采取防止或减少振动环境条件对机电产品可靠性影响的各种方法，以保证机电产品工作中的性能。例如，国内某个着名研究所在上世纪60年代购入一台几十万元的真空熔炉设备，在厂家验收合格后运往北京。然而经过多次调试，其高压电源均调不到额定值，只好丢弃在库房中。后来被另一个研究所以废品的价格买走，打开高压电源的油箱后发现高压变压器的初级绕组三相进线中有一根断裂。这很可能是该产品从厂家到北京的装运过程中发生的。由于冲击和振动会引起材料的机械强度降低，甚至会发生材料断裂，从而导致故障。为此应当充分注意以下几个方面：

——印制板上各元器件引脚线长应当尽量短，以增加抗振动能力；

——印制板应当竖放并进行加固；

——较重的器件应当进行加固；

——悬空的引线不宜拉的过紧，以防振动时断裂；

——运输机电产品时，应当加强防震措施；

——振动场合应用的机电产品，应当采用防震措施。

5 电磁兼容性设计

电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力。电磁干扰是对电子设备工作性能有害的电磁变化现象。电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作，甚至造成电子设备中的某些元器件损害。因此，对电子设备的电磁兼容技术要给予充分的重视。既要注意电子设备不受周围电磁干扰而能正常工作，又要注意电子设备本身不对周围其他设备产生电磁骚扰，影响其他设备正常运行。

例如，国内某厂家生产的二氧化碳激光器刻标机，由于对电磁兼容性设计重视不够，每当二氧化碳激光器刻标机运行时，其周围的计算机等电子设备便无法工作。这主要是因为二氧化碳激光器刻标机运行时产生的空间电磁辐射干扰所致。为此应当充分注意以下几个方面。

5.1 电磁兼容性控制

电磁兼容性控制主要包括以下各项：

——落实电磁兼容性管理机构的职责、权限和实施；

——电磁兼容性的预测和分析；

——制定项目的电磁兼容性标准；

——进行项目的频谱管理；

——制定电源、结构、工艺、布局等电磁兼容性的要求；

——拟制电磁兼容性试验大纲。

5.2 电磁兼容性设计指标

电磁兼容性设计指标可以参照相应的国家标准。

5.3 电磁兼容性设计方法

电磁兼容性设计方法主要包括以下各项。

5.3.1 抑制骚扰源

抑制骚扰源的主要方法如下：

——限制骚扰源的电压、电流变化率；

——限制骚扰源的电压、电流幅?；

——限制骚扰源的频率；

——直流电源的去耦；

——交流电源变压器的电磁屏蔽；

——对感性负载的骚扰源采取相应措施；

——采用独立电源。

5.3.2 切断干扰的耦合通道

切断干扰的耦合通道的主要方法如下：

——完整的电磁屏蔽以切断空间干扰的耦合通道；

——合适频谱的滤波以切断线路传导干扰的耦合通道；

——适当的接地以降低地线干扰的耦合通道；

——采用适当的导线以传输不同性质的信号；

—

—注意元器件的布局，以降低干扰耦合；

——应用布线技术，以降低干扰耦合；

——采用电磁、光电、机械等隔离技术，切断干扰的耦合通道。

5.3.3 提高敏感电路的抗干扰能力

提高敏感电路的抗干扰能力的主要方法如下：

——选用具有高抗干扰能力的元器件；

——采用完整的电磁屏蔽；

——采用合适的滤波技术；

——限制电路的带宽；

——采用合理的去耦措施；

——采用合理的接地。

5.4 电磁兼容性试验验证

电磁兼容性试验验证可以参照相应的国家标准进行。

6 安全性设计

安全性是保证机电设备能够可靠地完成其规定功能，同时保证操作和维护人员的人身安全的重要特性。例如，国内某厂家生产的ups有两个性能和参数不同的端口，但是却采用了两个相同的电连接器。操作人员匆忙中插错了电连接器，造成该电源烧毁。对此如有防差错的安全性设计，就不会发生这种灾难性后果。安全性设计主要有以下几项内容。

6.1 防止电危险的安全性设计

防止电危险的安全性设计主要包括：

——设计操作方便的电源开关，以便能及时切断电源；

——全部外露金属件都要可靠接地；

——设置过压、过流和漏电保护装置；

——设置高压电容器自动放电装置；

——电源和高压部位应当设置明显标志，如电源进出线的‘火’‘零’‘地’，蓄电池的‘正’‘负’，以防误操作；

——特别要注意高压部件的绝缘设计；

——露天使用的机电产品应设置避雷装置；

——多个电连接器，应有防差错设计。

6.2 防止机械危险的安全性设计

防止机械危险的安全性设计主要包括：

——运动部件应当加防护和限位装置以保证人身安全；

——设备的边角应当导圆以防伤人；

——门、抽屉以及其它运动部件，应当加连锁装置以防意外脱落；

——有危险的部位，应当设置明显标志。

6.3 防止火灾和爆炸危险的安全性设计

防止火灾和爆炸危险的安全性设计主要包括：

——有爆炸危险的物资，对其使用、运输和存储都应有相应的安全措施；

——有易燃危险的物资，应有相应的防范措施；

——对电气设备，应当加强维护和检修，以防引起火灾；

——尽量采用阻燃性好的材料；

——设置灭火装置。

6.4 防止辐射危险的安全性设计

防止辐射危险的安全性设计主要包括：

——微波辐射功率密度大于10mw/cm2，应当加装防护衰减装置；

——磁通量大于0.1t，应当加装防护衰减装置；

——因为激光进入人眼的密度不能大于

5×10－6j/cm2，因此，产生激光的部位应设置明显标志；

——x射线每周累计照射量一般不能大于5.58×10－2c/kg。

7 使用与定期维护

最后，正确使用与定期维护也是提高机电产品可靠性的重要内容。为此应当充分注意以下几个方面。

7.1 机电产品

使用机电产品时，首先应当了解它的工作原理，其次应当严格遵循它的使用程序，最后应当对其进行定期维护，这样才能提高机电产品的可靠性。

7.2 电源

移动机电产品的电源是油机和蓄电池，它们的性能好坏是整个机电产品可靠工作的前提。为此，应当对油机和蓄电池正确使用与定期维护。

7.3 电器

电器是供电系统中的重要元器件。电器触头的烧蚀和绝缘性能的下降，往往导致重大事故。为此，应当对电器进行定期维护。

7.4 活动连接件

在振动场合下使用的机电产品，其活动连接件易松动，特别是导电的活动连接件松动时，会导致事故的发生。为此，应当对活动连接件进行定期维护。

7.5 供电线缆

供电线缆是电能传递的路径，电能的主要参数是电流和电压。电流在供电线缆中流动时会发热，发热将导致供电线缆绝缘强度降低，严重的会引起供电线缆火灾。电压对供电线缆的绝缘形成应力，应用中的供电线缆绝缘性能在不断下降，一旦电压的应力超过绝缘的承受能力，会造成绝缘击穿而发生故障。特别是位于金属走线槽口处的线缆应当增加保护套，以防长期磨损而可能发生对地短路的故障。

电源可靠性设计范文第5篇

关键词 电子设备；可靠性研究

中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）114-0069-02

The theoretical research of reliability design for electronic equipment for ships

LIWei1，LIYan2

1.Electron Eng.College，Naval Univ.of Engineering，Wuhan 430033

2.93642 Army，Tangshan 063000

Abstract This is the theoretical research of reliability design for electronic equipment for ships.In this paper， through the study of the theory of reliability analysis of ship electronic equipment， study the characteristics of reliability parameters， formulate the reliability allocation and expected scheme and improve ship the inherent reliability of electronic equipment in the development and production stage， so as to reduce ship electronic equipment failure rate， reduce the maintenance support resources， reduce the maintenance cost and prolong the service life of the equipment.

Keywords electronic equipment；reliability design

0 引言

随着现代科学技术突飞猛进，舰船电子设备越来越复杂，功能越来越齐全，电子设备的使用要求也越来越高。由于舰船电子设备工作环境较为恶劣，导致设备在使用过程中故障率较高，维修费用随之不断增长，所以，我们必须将舰船电子设备可靠性设计，摆在与舰船电子设备技术性能指标同等重要的位置，不断提高舰船电子设备工作性能和延长舰船电子设备的使用寿命。

1 舰船电子设备可靠性概述

1.1 舰船电子设备可靠性定义

舰船电子设备可靠性是指舰船在海上航行环境下，在开机工作或维护检测过程中，保持其工作状态良好或保持其技术性能指标稳定的能力，它是舰船电子设备在使用过程中不出或少出故障的质量特性。其中，“规定的条件”是指海洋环境条件、气候条件和舱室的温度、湿度和振动等条件；“规定的时间”是指舰船电子设备的待机时间、工作使用时间和加电维护时间等；“规定的功能”是指舰船电子设备在不发生安全性事故的条件下保持其技术性能指标要求的功能。可靠性是舰船电子设备的基本性能，实现舰船电子设备高可靠性需要进行一系列的研究、设计、生产、试验、分析等工程活动，需要研制、生产、使用各方面参与和努力，从而形成了舰船电子设备可靠性研究体系，其目的是保持设备工作状态和技术性能指标的稳定性，减少故障率，节约人力、物力、财力等保障资源，其主要研究的内容是舰船电子设备可靠性设计、分析、试验和管理的技术与方法。

1.2 可靠性对舰船电子设备的影响作用

对舰船电子设备而言，首先舰船电子设备的可靠性与其工作环境密切相关，受海上气候条件、舱室温湿度环境、电子设备相互间的电磁干扰、使用维修条件和工作方式的影响较大。条件越恶劣，装备的可靠性就越差；其次舰船电子设备的可靠性与工作或开机时间密切相关，随着工作时间的累积增加，电子设备的可靠性会越来越低。由于舰船电子设备主要由元器件和集成电路组成，大多数元器件属于损耗型器件，受外部环境和工作条件的影响较大，容易造成故障或损坏，电子设备的故障率和维修频率较高，设备可靠度较低。

2 舰船电子设备可靠性分配与预计

我们在舰船电子设备设计研制之初，需要充分考虑其可靠性设计，明确其可靠性预计与分配方法。

2.1 舰船电子设备可靠性分配

在系统可靠性设计过程中，首先我们必须确定和指明该电子设备的可靠性设计要求，根据总体设计要求，确定分系统可靠性分配方案，并对每个分系统可靠性提出明确的具体要求，可靠性分配是一个自上而下，层层要求落实的过程，并做到技术上可行，经济上合算，效果好。

2.1.1 舰船电子设备可靠性分配目的与作用

可靠性分配的目的是将舰船电子设备的可靠性指标分配到各系统分单元，使各级分系统的设计人员明确其可靠性设计要求，根据要求估计所需的人力、物力、时间和资源，并研究实现这个要求的可能性及办法。其具体作用是：

1）舰船电子设备各分系统必须按照规定的可靠性分配指标进行设计生产，在系统总装调适中达到或满足可靠性设计指标的总体要求；

2）在可靠性分配过程中，使各研制生产厂家明确舰船电子设备的可靠性指标要求，以便于对其实施管理。

2.1.2 舰船电子设备可靠性分配程序

1）明确舰船电子设备可靠性参数指标要求；

2）分析舰船电子设备体统特点；

3）选取舰船电子设备可靠性分配方法；

4）选取并输入相关数据；

5）对舰船电子设备自上而下逐步进行电子设备的可靠性指标分配；

6）检测舰船电子设备可靠性指标设计的合理性。

2.2 舰船电子设备可靠性预计

舰船电子设备可靠性预计工作，就是根据舰船电子系统的组成，自下而上预计该系统的整体可靠性。评估该电子系统可靠性设计的合理性和科学性。其目的主要表现在：

1）将对舰船电子设备预计后得出的结果与其设计指标进行对照检查，从而判定产品设计的合理性；

2）在舰船电子设备各种设计方案中，通过对各设计方案进行可靠性预计，筛选出最佳设计方案，并投入研制生产；

3）在电子系统设计过程中，利用可靠性预计方法，查找系统在设计过程中存在的问题、缺陷，改进并优化其设计方案；

3 结论

在舰船各系统设备中，电子设备所发挥的功能作用日益突出，涉及舰船系统的各个层面。舰船电子设备的使用寿命受海上环境条件、操作使用规程、累积工作时间、维护保养方法等多种因素的制约，因此，我们在电子设备设计研制之初，必须注重电子设备的可靠性建设，使之与电子设备研制同步进行、同时发展，通过对电子设备或系统进行科学的可靠性分配与预计，检验电子设备的设计方案是否满足合同或任务书中所提出的要求，从而达到降低舰船电子设备故障率、减少维修保障资源、降低维修费用和延长设备使用寿命的目的。

参考文献

[1]甘茂治.装备维修工程学.北京：国防工业出版社，2005，7.