В современном мире регулируемые электроприводы (ЭП) с асинхронным двигателем (АД) находят применение в большом многообразии сфер народного хозяйства: нефтегазовой, горной, промышленной, а также в космической и военной технике, способной работать в условиях воздействия специальных факторов, которые могут вызывать функциональные сбои работы систем управления. Вопрос надежности ЭП является чрезвычайно важным в большинстве областей применения.
Современный ЭП состоит из информационно-измерительной и управляющей системы (ИИУС) и АД, который имеет обобщенную структурную схему, изображенную на рис. 1.
Анализ надежности современных ЭП позволил сделать следующий вывод: АД является одним из самых надежных звеньев ЭП. ИИУС в целом также обладает высокой надежностью, за исключением усилителя мощности, состоящего из силовых ключей (транзисторов), выполняющих роль коммутаторов питания статорных обмоток АД.
Надежность технического объекта любой сложности должна обеспечиваться на всех этапах его жизненного цикла: от начальной стадии выполнения проектно-конструкторской разработки до заключительной стадии эксплуатации.
ГОСТ 27.002–89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения» устанавливает множество показателей надежности.
Наиболее широко применяемым показателем надежности является наработка до отказа, определяемая по формуле:
где: λ(t) — интенсивность отказов;
P(t) — вероятностью безотказной работы;
T1 — средняя наработка до отказа.
Если рассматривать усилитель мощности ИИУС ЭП, то в классической схеме он состоит из шести силовых транзисторов (коммутируемых сигналами управления Uупр), шести быстродействующих диодов и одного конденсатора. На рис. 2 приведена классическая схема усилителя мощности ИИУС ЭП с АД.
Анализ условий работы такого усилителя мощности показал следующие причины выхода из строя:
• неисправности схем управления, приводящие к одновременному включению транзисторов одного плеча (хотя в последнее время появились специальные драйверы, которые сильно снизили вероятность такого события);