采用可靠性的设计方法，提高电气自动化控制设备可靠性

　　【摘要】要提高电气自动化控制设备的可靠性，必须根据控制设备的特点，采用相应的可靠性设计方法，从元器件的正确选择与使用、散热防护、气候防护等入手，使系统可靠性指标大大提高。
　　【关键词】电气自动化，控制设备，可靠性
　　当前，电气设备的发展趋势是模块化、系统化和智能化，电气设备的新产品开发的速度在加快；而其使用环境也变得恶劣多样；而所服务的系统又越来越重要和昂贵。以自动开关为例，已广泛地应用于车载、舰载、地面的军用装备，航空航天部门，铁路和交通的信号和通信系统等方面。因电源需要日夜不停地连续运行，这就要求电气开关要经受高、低温，高湿，冲击等考验。运行中往往不允许检修，或只能从事简单的维护。这一切就使得提高电气开关的可靠性研究，变得刻不容缓，十分重要了。要提高电气自动化控制设备的可靠性，应采用以下可靠性的设计方法。
　　合理的节能降耗
　　设备中的零部件元器件，其品种和规格应尽可能少，尽量使用由专业厂家生产的通用零部件或产品。立足于使用国产材料和来源多、价格低的材料；设备（含零部件）的加工精度要与技术条件要求相适应，不允许无根据地追求高精度。在满足产品性能指标的前提下，其精度等级应尽可能低，装配也应简易化，尽量不搞选配和修配，力求减少装配工人的体力消耗，便于自动流水生产。
　　选用技术成熟的产品
　　根据电路性能的要求和工作环境的条件选用合适的元器件，元器件的技术条件、技术性能、质量等级等均应满足设备工作和环境的要求，并留有足够的余量；优先选用经实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前途的标准元器件，不选用淘汰和禁用的元器件；应最大限度地压缩元器件的品种规格，减少生产厂家，提高它们的复用率；除特殊情况外，所有电子元器件应按不同的要求经过必要的可靠性筛选后，才能用到产品中；优先选用有良好的技术服务、供货及时、价格合理的生产厂家的元器件。对关键元器件要进行用户对生产方的质量认定；仔细分析比较同类元器件在品种、规格、型号和制造厂商之间的差异，择优选择。要注意统计在使用过程中元器件所表现出来的性能与可靠性方面的数据，作为以后选用的依据。
　　研究产品与零部件技术条件，分析产品设计参数，研讨和保证产品性能和使用条件，正确制定设计方案；其次，根据产量设定产品结构形式和产品类型。因为产量的大小决定着生产批量的规模，生产批量不同，其生产方式类型也不同，因而其生产经济性也不同；同时，运用价值工程观念，在保证产品性能的条件下，按最经济的生产方法设计零部件；在满足产品技术要求的条件下，选用最经济合理的原材料和元器件，以求降低产品的生产成本；全面构思，周密设计产品的结构，使产品具有良好的操作维修性能和使用性能，以降低设备的维修费用和使用费用。
　　合理控制电子设备的温升
　　温度是影响电子设备可靠性最广泛的一个因素，电子设备工作时，其功率损失一般都以热能形式散发出来，尤其是一些耗散功率较大的元器件，如电子管变压管、大功率晶体管、大功率电阻等。另外，当环境温度较高时，设备工作时产生的热能难以散发出去，将使设备温度升高。例如，半导体器件对温度反应很敏感，过高的温度会使器件的工作点发生漂移、增益不稳定、噪声增大和信号失真，严重时会引起热击穿。因此，通常半导体器件的温度不能过高，如锗管不超过70—100℃；硅管不超过150—200℃。
　　因此对于半导体分立器件散热需要考虑：对于功率小于100mW的晶体管，一般不用散热器；大功率半导体分立器件应装在散热器上；散热器应使肋片沿其长度方向垂直安装，以便于自然对流。散热器上有多个肋片时，应选用肋片间距大的散热器；半导体分立器件外壳与散热器间的接触热阻应尽可能小，应尽量增大接触面积，接触面保持光洁，必要时在接触面上涂上导热膏或加热绝缘硅橡胶片，借助于合适的紧固措施保证紧密接触；散热器要进行表面处理，使其粗糙度适当并使表面呈黑色，以增强辐射换热；对于热敏感的半导体分立器件，安装时应远离耗散功率大的元器件。
　　注意对电子设备的气候防护
　　潮湿、盐雾、霉菌以及气压污染气体对电子设备影响很大，其中潮湿的影响是最主要的。特别是在低温高湿条件下，空气湿度达到饱和时会使机内元器件印制电路板上产色和凝露现象，使电性能下降，故障上升。当电子设备受到潮湿空气的侵蚀，会在元器件或材料表面凝聚一层水膜，并渗透到材料内部，从而造成绝缘材料表面电导率增加，体积电阻率降低，介质损耗增加，零部件电气短路、漏电或击穿等。潮气还能引起覆盖层起泡甚至脱落，使其失去保护作用。通常采用浸渍、灌封、密封等措施。
　　事实上，只要合理加工、正确安装，电子设备在运行中可以获得更高的可靠性。在未来的科技、生活领域中，电子设备将会得到更加广泛的应用。
　　
　　参考文献：
　　【1】周志敏，孙晓波《浅析电气设备可靠性设计》【J】.电气开关.2003（1）
　　【2】沈维阳.《工业企业电气设备可靠性诊断和维修》【J】.现代商贸工业2007（6）

《采用可靠性的设计方法，提高电气自动化控制设备可靠性》

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