Автоматические системы, а также их отдельные элементы при эксплуатации находятся под воздействием различных факторов, которые будем называть нагрузками. Характерной особенностью электронных автоматических систем по сравнению с механическими системами является большое разнообразие нагрузок, воздействующих на систему.
По физической природе нагрузки можно разделить на следующие основные классы:
- механические нагрузки – вибрации, удар, постоянно действующие ускорения;
- климатические нагрузки – температура, влажность и влага, атмосферное давление, солнечная радиация, пыль, песок;
- электрические нагрузки – ток, напряжение, рассеиваемая мощность;
- радиоактивные нагрузки – поток нейтронов, гамма-лучей
Механические нагрузки воздействуют на автоматические системы, работающие на подвижных объектах: летательных аппаратах, электровозах, кораблях и др. Кроме того, механические нагрузки возникают при транспортировке, а также при эксплуатации оборудования.
В результате воздействия механических нагрузок отказы автоматических систем имеют следующий характер:
- смещение скользящих и вращающихся деталей и узлов;
- обрыв элементов;
- разрушение паек;
- разрушение нитей накала ламп;
- стук контактов;
- короткое замыкание близко расположенных проводников и деталей;
- размыкание нормально-замкнутых контактов;
- замыкание нормально-разомкнутых контактов;
- повреждение обмоток трансформаторов;
- разрушение элементов конструкции.
Климатические нагрузки, воздействующие на автоматические системы, зависят от географического места, в котором работает система, а также от условий работы системы (стационарные, полевые и т. д.).
В результате воздействия климатических нагрузок отказы автоматических систем имеют следующий характер:
- изменение значений электрических констант;
- размягчение изоляции;
- снижение эластичности изоляции;
- уменьшение поверхностного и объемного сопротивлений изоляции вплоть до коротких замыканий вследствие образования льда;
- замерзание движущихся частей;
- размыкание и замыкание контактов вследствие коробления;
- изменение прочности конструкционных элементов;
- потеря смазочных свойств, а, следовательно, чрезмерный механический износ подвижных частей вследствие попадания пыли и песка;
- короткие замыкания вследствие ухудшения изоляционных характеристик воздуха с изменением высоты.
Так же, как и в случае механических нагрузок, климатические нагрузки в отдельных местах системы могут в значительной степени отличаться от их значений в окружающей атмосфере.
Электрические нагрузки обычно определяются для элементов и реже для узлов. Величина электрической нагрузки зависит от принципиальной электрической схемы и конструкции системы. Электрическая нагрузка определяет режим работы элемента. Для большинства электрических элементов устанавливается номинальное значение электрической нагрузки.
Характерными отказами автоматических систем вследствие воздействия электрических нагрузок являются:
- обрыв элементов в результате перегорания;
- короткое замыкание элементов в результате пробоя.
Величина электрических нагрузок в значительной степени зависит от режима работы системы. В установившемся режиме работы действительное значение нагрузки близко к ее расчетному значению, всегда меньшему, чем номинальное значение, поэтому обычно коэффициент нагрузки меньше единицы. В переходных режимах величина нагрузки может в несколько раз превышать расчетное значение, тогда коэффициент нагрузки становится большим единицы. Это обстоятельство характерно для моментов времени включения и выключения автоматической системы. В этом случае обычно появляется большее число отказов, чем при работе в установившемся режиме.
Литература
Элементы и функциональные устройства судовой автоматики - Авдеев Б.А. [2018]
