Выбор элементов по коэффициентам их электрической нагрузки с учетом производственного разброса параметров и питающих напряжений (экстремального режима работы)

Замечено, что надежность элементов зависит от коэффициентов электрической нагрузки, характеризующих степень электрической нагруженности элементов относительно их номинальных или предельных возможностей, указываемых в ТУ.

Количественно коэффициенты электрической нагрузки (часто говорят: коэффициент нагрузки) определяют по соотношению

где F_раб— электрическая нагрузка элемента в рабочем режиме, т. е.

нагрузка, которая имеет место на рассматриваемом

схемном элементе; F_нom — номинальная или предельная по ТУ электрическая нагрузка элемента, выполняющего в конструкции функцию схемного элемента. В качестве нагрузки F выбирают такую электрическую харак­теристику элемента (одну или несколько), которая в наибольшей степени влияет на его надежность. Например, для резисторов в ка­честве характеристики берут мощность рассеивания, для конден­саторов — напряжение, прикладываемое к обкладкам.

Приведем пример расчета коэффициента нагрузки резистора. Сопротивление R1 = 430Ом+-10%, напряжение в цепи U = 10В+-10%. Номинальная мощность резистора Р=0.5 Вт. Нетрудно определить коэффициент нагрузки резистора для номинального сопротивления – К = 0.47. Предельным значением коэффициента нагрузки для постоянного резистора Кпред = 0.5. К<Кпред. Условие выполняется.

Можно убедиться, что за счет неблагоприятного сочетания отклонений параметров резистора и источника питания U реальный коэффициент нагрузки может оказаться заметно выше и не будет отвечать требованию таблицы предельных коэффициентов нагрузки. Определим значение коэффициента нагрузки, соответствующего наихудшему (экстремальному) случаю. Кмах = 0.64. Это значение выше регламентируемой предельной нагрузки для резисторов.

Поэтому чтобы не совершить ошибку в выборе эксплуатационной электрической характеристики элемента, нужно принять во внимание не номинальное значение коэффициента нагрузки, а максимальный коэффициент нагрузки элемента по данному электрическому параметру. Причем этот максимальный коэффициент должен быть определен для условия наиболее неблагоприятного сочетания отклонений от номинала параметров элементов. В сложных случаях определения К целесообразно использовать ЭВМ, применяя покаскадный расчет экстремальных режимов нагрузки элементов. Обычно используют приближенные методы расчета, позволяющие определить искомые величины с погрешностью, не превышающей 15..20%. Такая точность достаточна в большинстве практических случаев.