Характеристика резервирования замещением

Резервирование — это введение в структуру устройства до­полнительного числа элементов, цепей и (или) функциональных связей по сравнению с минимально необходимыми для функцио­нирования устройства. Цель резервирования — повысить надеж­ность устройства.

В зависимости от того, как подключаются резервные элемен­ты в случае отказа основных, различают следующие виды резерви­рования: постоянное; замещением;

При резервировании замещением основной элемент в случае его отказа отключается от электрической схемы, и вместо него подключается один из резервных элементов. Для подключения ре­зервного элемента используется переключающее устройство. Та­кие устройства могут работать в автоматическом режиме либо быть ручными.

Основной характеристикой резервирования, в том числе ре­зервирования замещением, является краткость резерва, выра­жаемая несокращенной дробью и определяемая отношением

n

где r - количество резервных элементов, способных замещать ос­новные элементы данного типа; r = m - n (см. рис.5.34); количество основных элементов, резервируемых резервны­ми элементами. Примеры оценки кратности резерва понятны из рис.5.34.

Из рис.5.34 видно, что дробь, описывающую кратность резер­ва, нельзя сокращать, так как будет потеряна информация о харак­теристике резервирования.

Резервирование с кратностью резерва один к одному называ­ют дублированием.

При резервировании замещением резервные элементы до вступления их в работу могут находиться в одном из трех режимов нагружения:

а) в нагруженном режиме. В этом случае говорят о нагружен­ном резерве или "горячем" резервировании. Здесь резерв находит­ся в таком же электрическом режиме, как и основной элемент, и его ресурс вырабатывается одновременно с ресурсом основного элемента, точно так же, как и при постоянном резервировании (рис.5.35,а);

б) в облегченном peжиме. В этом случае гово­рят об облегченном резерве или "тёплом" резервирова­нии. Ресурс резервных эле­ментов начинает расходо­ваться с момента включе­ния всего устройства в ра­боту, однако интенсивность расхода ресурса резервных элементов до момента включения их вместо отка­завших (время т) значи­тельно ниже, чем в обыч­ных рабочих условиях (рис.5.35,б).

в) в ненагруженном режиме. В этом случае го­ворят о ненагруженном ре­зерве или "холодном" ре­зервировании. При этом ус­ловия, в которых находится резерв, настолько легче ра­бочих, что практически ре­зервные элементы начина­ют расходовать свой ресурс только с момента включе­ния их в работу вместо от­казавших (рис.5.35,в).

Основные достоинства резервирования замещением:

1) больший выигрыш в надежности по сравнению с постоян­ным резервированием (в случаях ненагруженного и облегченного резерва);

Рис.5.35.Плотность распределения времени безотказной работы резервируемой аппаратуры: а - нагруженный резерв б - облегченный резерв в - ненагруженный резерв

2) отсутствие необходимости дополнительной регулировки в случае замещения основного элемента резервным, так как основ­ной и резервный элементы одинаковы.

Основные недостатки резервирования замещением:

1) сложность технической реализации и связанное с этим увеличение массы, габаритов и стоимости всего резервируемого РЭУ;

2) перерыв в работе в случае замещения отказавшего эле­мента;

3) необходимость иметь переключающее устройство высокой надёжности. Для обеспечения этого иногда приходится резервиро­вать сами переключающие устройства, обычно используя постоян­ное резервирование. На практике считается, что надёжность пере­ключающего устройства должна быть по меньшей мере на порядок выше надёжности резервируемого элемента.