Среднее время безотказной работы tp, т. е. математическое ожидание времени безотказной работы электрической микромашины,

t=i P{t)dt (В.6)

характеризует средний промежуток времени от начала работы микро- машины до первого отказа.

При Я,=const среднее время безотказной работы

ср=1А (В.7)

и может характеризовать среднее время между двумя отказами.

Статистическую оценку среднего времени безотказной работы производят по формуле

4=-. (В.8).

где ti - время безотказной работы i-ro образца.

Электрические микромашины по надежности могут уступать бесконтактным элементам автоматики, не имеющим подвижных частей.

Интенсивность отказов элементов автоматических систем в час [2/J

Электрические микромашины....... (0,01-8,0)-10-*

Трансформаторы............. (0,0002-0,64)-10-*

Резисторы................ (0,0001-0,15)-10-*

Полупроводниковые приборы....... (0,0012-5,0)-10-*

Практика показывает, что в большинстве случаев отказы обусловлены повреждением основных частей электрических микромашин или изменением их параметров.

Отметим наиболее характерные отказы по основным частям микромашин.

Скользящий контакт:

а) механическое повреждение щеткодержателей;

б) повреждение коллектора или колец щетками;

в) отход щеток от коллектора или колец в результате износа и уменьшения давления пальца щеткодержателя на щетку.

Подшипники:

а) разрушение сепаратора;

б) заклинивание подшипника в результате потери смазкой смазочных свойств.

Обмотки:

а) обрыв витков или выводных концов в результате перегорания при перегрузках, деформаций при температурных перепадах или под действием электрокоррозии, особенно в условиях повышенной влажности;

б) пробой корпусной изоляции и межвитковые замыкания в результате нарушения электрической прочности изоляции, особенно

в условиях повышенной влажности и напряженных тепловых режимов. .

Магнитная система:

а) изменение магнитных параметров вследствие удэров, вибраций и деформаций;

б) изменение электромагнитных параметров в результате замыкания листов, электрокоррозии и т. д.

Качество работы подшипников и скользящих контактов в значительной степени зависит от скорости вращения ротора микромашины.

С увеличением скорости возрастает их износ, особенно щеток и коллектора, снижается надежность работы узлов, а следовательно, и микромашины в целом.

На рис. В.5 показана зависимость среднего времени tcp безотказной работы некоторых коллекторных микродвигателей постоянного тока от скорости ю (сплошная линия), при которой они использовались (испытывались); за единицу приняты номинальная скорость и время, соответствующее этой скорости.

Таким образом, величина номинальной скорости вращения ротора сказывается на сроке службы, гарантируемом заводами-изготовителями. Например, гарантируемый срок службы коллекторных микро-работы коллекторных микро- Двигателеи постоянного тока серии ДПР двигателей постоянного тока составляет:

от температуры и скорости при номинальной скорости 2500 об/мин-

(20004-3000) ч;

при номинальной скорости 9000 об/мин - (200--600) ч.

Значит, для повышения надежности электрических микромашин важным является устранение скользящих контактов, т. е. разработка бесконтактных конструкций. Гарантируемый срок службы бесконтактных микродвигателей серии МБ при номинальных скоростях до 12 500 об/мин составляет примерно 10 ООО ч, в то время как у коллекторных микродвигателей постоянного тока даже при более низких скоростях не превышает 3000 ч (серии ДПМ, ДПР и т. д.).

Надежность изоляции электрических микромашин в значительной мере зависит от температуры и влажности окружающей среды, а также от нагрева самих машин. При повышении влажности средьг и абсолютной температуры обмоток снижается электрическая прочность изоляции, увеличивается интенсивность отказов в результате пробоя корпусной изоляции и межвитковых замыканий.

Отклонение температуры и влажности от норм, установленных техническими условиями (ТУ) на эксплуатацию, отрицательно сказывается на надежности не только изоляции, но и других частей электрических микромашин. Исследование ряда микромашин постоянного и переменного тока показывает, что отказы, обусловленные по-

Рис. в.5. Зависимость среднего времени безотказной

Ьышенной влажностью, повышенной и пониженной температурой, составляют примерно 70-100% от общего числа отказов, связанных с нарушением условий эксплуатации электрических микромашин [19-}.

На рис. В.5 показана зависимость среднего времени 4р безотказной работы некоторых коллекторных микродвигателей постоянного тока от температуры окружающей среды Т (пунктирная линия), при которой они испытывались (за единицу приняты номинальная температура и время, соответствующее этой температуре).

Эти факторы соответственно влияют на гарантируемый заводами срок службы электрических микромашин. Например, у исполнительных асинхронных микродвигателей серии ДИД-А гарантируемый срок службы 500 ч при температуре окружающей среды до 100 С, но повышается до 1000 ч, если температура окружающей среды нё будет превышать 70° С.

Превышение заданной техническими условиями температуры окружающей среды, кроме увеличения вероятности повреждения микромашины, приводит к ухудшению выходных характеристик. У микромашин информационного типа при этом возрастают амплитудные и фазовые погрешности. Микромашины Силового типа не могут развивать заданную мощность при установленной абсолютной температуре нагрева и т. д.

Следовательно, при выборе электрических микромашин для того или иного устройства серьезное внимание должно уделяться ана -лизу их теплового режима. При этом необходимо учитывать особенности условий работы электрических микромашин.

1. Наиболее часто электрические микромашины выпускают закрытого типа. В этом случае температура перегрева по отношению к окружающей среде определяется в основном величиной потерь мощности на единицу поверхности корпуса. В приборах и установках корпус микромашины может быть механически соединен с металлической панелью или другим элементом, в результате чего условия теплоотдачи с поверхности могут существенно изменяться.

2. Электрические микромашины могут быть установлены в закрытые приборы или отсеки, в которых находятся другие элементы, выделяющие тепло. В этих условиях большое значение имеет правильный расчет температуры среды, в которой работает микромашина. Увеличение температуры окружающей среды автоматически приводит к повышению абсолютной температуры микромашины, от чего, как указывалось, зависят надежность и точность работы.

3. Электрические микромашины силового типа, электромашинные усилители мощности, асинхронные тахогенераторы, микродвигатели общего применения сами интенсивно выделяют тепловую мощность. При расчете их теплового режима необходимо учитывать условия эксплуатации машины: длительная работа при холостом ходе или номинальной нагрузке, режим частых пусков и реверсов (повторно-кратковременный) и т. д. [18, 331. У информационных микромашин типа поворотных трансформаторов или тахогенераторов постоянного тока собственные потери мощности обычно меньше и их тепловой режим определяется в основном температурой окружающей среды.