автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Повышение надежности информационно-измерительной и управляющей системы автоматизированного электропривода с асинхронным двигателем

На правах рукописи

СТРОГАНОВ ДЕНИС АНАТОЛЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Специальность 05.11.16 - «Информационно-измерительные и

управляющие системы» (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 6 НАР 2014

Москва, 2014

005545856

005545856

Работа выполнена в Московском г осударственном университете приборостроения и информатики (МГУПИ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор кафедры ПР-1 МГУПИ Слепцов Владимир Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заместитель начальника центра по науке ОАО «Российские космические системы»

Данилин Николай Семенович

кандидат технических наук, профессор кафедры ИТ-6 МГУПИ Мацнев Анатолий Петрович

Ведущая организация

ОАО «ЦНИТИ»

Защита диссертации состоится «25» марта 2014 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.119.01 в Московском государственном университете приборостроения и информатики по адресу: 107996, г. Москва, ул. Стромынка, д. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета приборостроения и информатики.

Автореферат разослан «24» февраля 2014 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.119.01 доктор технических наук, профессор

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. 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 рисунке 1.

Рисунок 1 - Обобщенная структурная схема современного ЭП

На рисунке 1 приняты следующие обозначения:

АД — асинхронный двигатель, РП - регулятор положения, РС - регулятор скорости, РМ - регулятор момента, ДМ - датчик момента, ДС - датчик скорости, ДП — датчик положения, УМ — усилитель мощности, ИП — источник питания.

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:

\оЬ

00 00 Тг = 1 P(t)dt = J e-/oA«dt,

о о

где A(t) — интенсивность отказов;

P(t) - вероятностью безотказной работы;

7\ — средняя наработка до отказа.

Если рассматривать усилитель мощности ИИУС ЭП, то в классической схеме он состоит из шести силовых транзисторов (коммутируемых сигналами управления Uyirp), шести быстродействующих диодов и одного конденсатора. На рисунке 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);

— тяжелые условия работы силовых транзисторов — высокие напряжения и большие токи.

Интенсивности отказов составных элементов усилителя мощности ИИУС следующие:

- силовой транзистор: 0,5-10"6 1/час;

-диод: 0,2-10"6 1/час;

- конденсатор до 600 В: 0,025 • 10"6 1/час.

Видно, что силовые транзисторы имеют наибольший показатель интенсивности отказов, соответственно они являются самым слабым звеном усилителя мощности.

У полупроводниковых приборов усилителей мощности постепенные и внезапные отказы возникают чаще, чем другие виды отказов. Наиболее характерным изменением параметров полупроводниковых приборов, приводящим к постепенным отказам, является увеличение обратного тока диодов и неуправляемых обратных токов коллекторных переходов транзисторов. Внезапные отказы являются следствием ошибок в конструкции полупроводниковых приборов и нарушения технологии их изготовления. На основе данных о работе полупроводниковых приборов в различных схемах можно считать, что около 80% их отказов являются постепенными.

Рисунок 2 — Классическая схема усилителя мощности ИИУС

ЭПсАД

Для увеличения срока службы силового транзистора, а значит повышения надежности усилителя мощности ИИУС регулируемого ЭП, необходимо увеличить интервал нормальной эксплуатации. Достичь это возможно путем исключения ситуаций работы силового транзистора в предельных условиях, а также за счет облегчения режимов работы.

Следовательно, исследования способов повышения надежности усилителя мощности ИИУС регулируемого ЭП должны быть направлены на решение следующих задач:

1) исключение возможности выхода из строя силового транзистора по причине использования его в неправильном режиме — протекание тока выше допустимого, ведущего к перегреву элемента (например, ситуация сквозных токов открытых транзисторов полумоста);

2) снижение показателя интенсивности отказов за счет облегчения режимов работы (уменьшения коммутируемого силовым транзистором напряжения).

Существует множество способов реализации усилителя мощности ИИУС, позволяющих повысить качество питающего статорные обмотки тока, а также надежность, например, за счет использования быстродействующих контуров защиты. Анализ усилителей мощности, показал, что ни один усилитель мощности не исключает физическую возможность возникновения сквозных токов силовых ключей, а значит не дает 100% гарантии защиты силового блока (инвертора) ИИУС от выхода из строя.

Основным направлением диссертационной работы является повышение надежности ИИУС автоматизированного ЭП с асинхронным двигателем за счет исключения возможности возникновения сквозных токов силовых транзисторов инвертора и снижения напряжения, подаваемого на силовые транзисторы.

При решении задач повышения надежности усилителя мощности ИИУС актуальной задачей является математическое и имитационное моделирование системы, а также подтверждение работоспособности экспериментальными исследованиями с помощью разработанного и изготовленного макета. Поскольку, разработка ИИУС ЭП с АД повышенной надежности влечет за собой создание новой реализации силового блока ИИУС, то актуальным становится вопрос о поиске схемных и структурных решений, обеспечивающих реализацию уже известных высококачественных алгоритмов управления АД (например, с постоянным потокосцеплением ротора и др.), что приводит к необходимости определения оптимального способа измерения тока статорных обмоток, применяемого при построении контуров тока.

Целью диссертациоиной работы является повышение надежности ИИУС автоматизированного ЭП с АД.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ путей повышения надежности ИИУС ЭП с АД;

— разработать структурную схему ИИУС автоматизированного ЭП повышенной надежности;

-исследовать пути использования апробированных схем управления АД для предлагаемой ИИУС повышенной надежности;

— разработать математическую модель ИИУС автоматизированного ЭП повышенной надежности и выполнить моделирование работы системы;

— исследовать способы измерения токов статорных обмоток АД ЭП с ИИУС повышенной надежности с целью построения контуров тока;

— разработать и изготовить макет ЭП с ИИУС повышенной надежности;

— экспериментально подтвердить достоверность результатов исследований.

Методы исследования. При выполнении работы применялись методы математического и компьютерного моделирования. При построении моделей были использованы методы теории электрических машин. При разработке ИИУС применялись методы векторного управления АД. Экспериментальные исследования проводились на разработанном и изготовленном макете с использованием современного измерительного оборудования.

Достоверность исследований подтверждается совпадением теоретических результатов (результатов моделирования) с экспериментальными данными.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Предложена структурная схема ИИУС автоматизированного ЭП с АД, обеспечивающая повышение надежности системы до 20% за счет снижения интенсивности отказов силовых транзисторов, отличающаяся тем, что при использовании апробированного способа управления АД, может выполнять управление нестандартным шестиобмоточным АД и исключать физическую возможность возникновения сквозных токов открытых транзисторов в усилителе мощности.

2. Предложен способ измерения токов статорных обмоток АД ЭП с ИИУС повышенной надежности, отличающийся тем, что измеряется разность тока пар статорных обмоток, при этом датчик тока устанавливается на проводник, идущий к АД, внутри действия обратного защитного диода силового транзистора, разработана структурная схема контура тока.

3. Разработана математическая модель ИИУС автоматизированного ЭП повышенной надежности с нестандартным шестиобмоточным АД, позволяющая проводить исследования работы системы.

Практическая ценность работы заключается:

1. В разработке новой схемы усилителя мощности ИИУС автоматизированного ЭП с повышенными характеристиками надежности, исключающей физическую возможность возникновения сквозных токов открытых силовых транзисторов.

2. В разработке способа измерения токов статорных обмоток АД ИИУС автоматизированного ЭП повышенной надежности, учитывающего токи, оставшиеся в обмотках после закрытия силового транзистора.

3. В создании макета (лабораторной установки) для изучения студентами вуза принципов работы предложенной ИИУС автоматизированного ЭП с АД.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты исследований планируются к использованию специалистами ОАО «ЦНИТИ», а также реализованы в макете (учебной установке) для проведения лабораторных работ на кафедре ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет приборостроения и информатики» ПР-1 «Приборы и информационно-измерительные системы» студентам, обучающимся по специальности «Приборостроение» - 200101. Получен патент 1Ш 2488216 С1 от 27 января 2012 г. на изобретение «Регулируемый электропривод с повышенными характеристиками надежности».

Публикации. По теме диссертации имеется 8 публикаций, в том числе 3 в издании, рекомендованном ВАК РФ и 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 105 наименований и приложений. Работа содержит 139 страницы машинописного текста, 59 рисунков.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Структурная схема ИИУС автоматизированного ЭП повышенной надежности, достигаемой за счет исключения возможности возникновения сквозных токов открытых силовых транзисторов в усилителе мощности.

2. Математическая модель ИИУС автоматизированного ЭП повышенной надежности.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту и указаны применяемые методы исследования.

В первой главе приведен анализ состояния проблемы повышения надежности ИИУС автоматизированного привода с асинхронным двигателем. Приведены анализ основных схем построения усилителей мощности ИИУС и разработанная обобщенная структурная схема регулируемого ЭП с асинхронным двигателем. Описан анализ путей повышения надежности ИИУС с асинхронным двигателем.

В главе подробно раскрыто несколько методов и способов повышения надежности ИИУС регулируемого ЭП с асинхронным двигателем и приведены их недостатки. Так, например, способ увеличения количества статорных обмоток электродвигателя, заключающийся в выполнении статорных обмоток асинхронного двигателя последовательно разделенной на две части, что

повышает надежность ЭП с транзисторными преобразователями частоты за счет снижения рабочего напряжения на силовых ключах.

Системы, содержащие упрощенный преобразователь частоты (в 2 раза уменьшено количество элементов в преобразователе, отсутствует контур для протекания уравнительных токов, упрощена система импульсно-фазового управления), получаемый за счет формирования в обмотках электрической машины однополярных фазных токов, имеют энергетические показатели хуже, чем при синусоидальных токах из-за возникающей в статорных обмотках постоянной составляющей тока.

Существующие системы с трехфазными АД, имеющими параллельные ветви обмотки статора и содержащими дополнительные элементы (второй источник питания, дублирующие или резервирующие контуры управления и т.д.) являются более надежными ЭП, но их реализация не исключает возникновение сквозных токов силовых транзисторов.

Определено, что слабо изучены вопросы повышения надежности ИИУС автоматизированного ЭП с асинхронным двигателем за счет исключения возможности возникновения сквозных токов силовых транзисторов усилителей мощности.

В заключении сформулированы цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке ИИУС автоматизированного ЭП повышенной надежности.

В основе метода повышения надежности ИИУС автоматизированного ЭП с АД лежит структура, позволяющая повысить надежность усилителя мощности за счет исключения возможности возникновения сквозных токов его открытых транзисторов при отсутствии необходимости использования быстродействующих систем защиты, а также без добавления резервирующих управляющих и питающих блоков.

Предлагаемая структура усилителя мощности ИИУС регулируемого ЭП имеет шесть полупроводниковых ключей (транзисторов ТрА1, ТрА2, ТрВь ТрП2, ТрС1, Трсг), соединенных с питающей сетью постоянного тока и предназначенных для соединения со статорными обмотками (А1, А2, В1, В2, С1, С2) нестандартного трехфазного шестиобмоточного АД (рисунок 3). Нестандартный трехфазный шестиобмоточный АД имеет три пары одинаковых статорных обмоток (А, В, С), причем коллекторы нечетных транзисторов подключены ко входам статорных обмоток нестандартного трехфазного шестиобмоточного АД, а коллекторы четных транзисторов — к выходам (на рисунке 3 обозначены символом «•»). Эмиттеры транзисторов объединены в общую точку и подключены к минусу питающей сети постоянного тока (-ипит). Выходы нечетных и входы четных обмоток нестандартного трехфазного шестиобмоточного АД подключены к плюсу питающей сети постоянного тока (+ипит).

А В ! ! С

ТрА1 1 Тр„ 1 УущЩ Цц>А2К 1 1 | 1 • 1 В1 ^ В2 ^ | *1 I 1 Трв! 1 Трнг 1 ! ЦуттВ1| ЦунрюК 1 1 1 | • | С1 ^ С2 ^ ! *Г Г 1 Трс| 1 Трог 1 | У ЦуцрС^К

Рисунок 3 - Структурная схема усилителя мощности ИИУС регулируемого ЭП повышенной надежности с АД

Управление транзисторами осуществляется таким образом, чтобы на АД формировалось обычное 3-х фазное напряжение, а именно:

-на одну А-фазную обмотку (например, А1) подается положительное синусоидальное напряжение, соответствующее первой половине периода (с помощью соответствующего транзистора ТрА1, управляемого сигналом ШИМ иупРА1), на другую А-фазную обмотку (А2) подается также положительное синусоидальное напряжение, соответствующее второй половине периода (с помощью транзистора ТрА2, управляемого сигналом ШИМ иупрА2);

- аналогично формируются напряжения на В-фазной и С-фазной обмотках; -так как для каждой фазы обмотки включены встречно, то это по воздействию эквивалентно подаче на одну эквивалентную обмотку стандартного АД разнополярного напряжения. Формы питающего напряжения статорных обмоток нестандартного трехфазного шестиобмоточного АД

нестандартного трехфазного шестиобмоточного АД

Предложенная схема очень проста, обладает высокой надежностью. Основными достоинствами данного ЭП являются:

— надежность нестандартного АД не меняется;

— надежность усилителя мощности (силового транзисторного преобразователя) существенно повышается, т.к.:

а) силовые транзисторы «работают» при пониженном напряжении (в 1,7 раза), поэтому, в соответствии со стандартной методикой расчета надежности с учетом снижения интенсивности отказов за счет облегчения

режимов работы обеспечивается существенное увеличение наработки до отказа;

б) исключена возможность появления «сквозных» токов, что часто приводит к выходу из строя усилителя мощности;

— не требуется применения специальных импортных интеллектуальных силовых модулей (с защитами силовых ключей), схема управления силовыми ключами чрезвычайно проста и дешева;

— схема управления (регуляторы и т.д.) практически не меняется. Проведенные патентные исследования выявили патентную чистоту

объекта исследования — ИИУС регулируемого ЭП повышенной надежности с АД, разработанной по предложенному методу. Получен патент Яи 2488216 С1 от 27 января 2012 г. на изобретение «Регулируемый электропривод с повышенными характеристиками надежности».

Современный ЭП состоит из ИИУС и АД, усилитель мощности входит в состав ИИУС. Поскольку усилитель мощности изменен, то разработана новая структурная схема ИИУС регулируемого ЭП повышенной надежности с АД, применяемая для частотного управления (Рисунок 5).

надежности с АД На рисунке 5 приняты следующие обозначения:

изс - сигнал задания скорости, Ццс - сигнал с датчика скорости, Шп — сигнал задания потока, иг - сигнал с генератора треугольного напряжения (ГТН), служит для осуществления широтно-импульсной модуляции, АД -модифицированный шестиобмоточный асинхронный электродвигатель, ТГ — тахогенератор, ПНЧ — преобразователь «напряжение-частота», Сч — счетчик, ПЗУ - постоянное запоминающее устройство, ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь. 10

Учитывая, что повышение эффективности ЭП значительно зависит от способа управления, а в настоящее время наиболее качественным является векторное управление АД с постоянным потокосцеплением ротора, требующее качественного измерения фазных токов, то возникла необходимость в поиске средств, обеспечивающих минимальное изменение уже известных схем управления при предложенной структуре.

Поэтому в главе рассматриваются возможные способы измерения токов статорных обмоток нестандартного шестиобмоточного АД ИИУС ЭП повышенной надежности, необходимые для построения контура тока. Необходимо измерять разность тока пар статорных обмоток нестандартного шестиобмоточного АД. Оптимальным по количеству используемых датчиков тока является контур тока, структурная схема которого приведена на рисунке 6.

2 £ д

Рисунок 6 - Структурная схема контура тока ИИУС ЭП повышенной надежности с нестандартным шестиобмоточным АД

На рисунке 6 приняты следующие обозначения:

УМ - усилитель мощности; АД - модифицированный шестиобмоточный АД, ДТ (¡дО — датчик тока статорной обмотки А1, ДТ (¡дг) — датчик тока статорной обмотки А2; ДТ (¡С1) — датчик тока статорной обмотки С1, ДТ (¡Сг) — датчик тока статорной обмотки С2; РТ - регулятор тока; ГТН - генератор треугольного напряжения; иЗА, изв, изс — сигналы задания напряжения фаз А, В, С соответственно; иг — сигнал с ГТН; ОСТ А, ОСТ В, ОСТ С — обратные связи по току контуров А, В, С соответственно.

Следует отметить, что для наилучшего качества работы контура тока в качестве датчика тока рекомендуется использовать датчик Холла. Устанавливать датчик Холла необходимо на

• 1 2 £ д

дт(<>

дт(0

ЧК о

Рисунок 7 — Схемы включения датчика тока

проводник, идущий непосредственно на статорные обмотки АД, внутри действия обратного защитного диода силового транзистора, что позволит учитывать и остаточные токи после прекращения подачи питания. На рисунке 7 показаны схемы включения датчика тока: 7А — классическая схема, 7Б — рекомендуемая для ИИУС регулируемого ЭП повышенной надежности с нестандартным шестиобмоточным АД.

На рисунке 7 приняты следующие обозначения:

+Uron- — напряжение питания АД, L - статорная обмотка нестандартного шестиобмоточного АД, Д — диод, Дт — датчик тока, Тр — силовой транзистор.

Третья глава посвящена разработке математической модели ИИУС повышенной надежности, а также моделированию ИИУС векторного управления с АД.

Для моделирования ИИУС ЭП повышенной надежности с АД была разработана модель нестандартного шестиобмоточного АД. Современный уровень развития вычислительной техники дает принципиальную возможность с учетом сделанных допущений строить модель АД в фазных координатах. Однако, в этом случае структурная схема модели получается весьма сложной из-за наличия переменных коэффициентов в уравнениях связи фазных токов и потокосцеплений АД, зависящих от мгновенного значения угла поворота ротора относительно магнитных осей статора двигателя. С целью упрощения математических моделей система уравнений АД, записанная в фазных координатах, представлена в ортогональной системе координат (х — у), вращающейся в пространстве в общем случае с произвольной угловой скоростью ù)k.

Математическое описание нестандартного шестиобмоточного АД в системе координат (х — у) имеет вид:

UsA= A- sin(<y0t) ¡ UsB = А ■ sin(ft)0t - 120°) , (2)

UsC = A ■ sin(<u0t + 120°)

„ = Wsa. ПРИ Usa ^ 0 _ f 0, при UsA > 0

UsA1 { 0, при USA < 0 UsA2 {-USA, при USA < 0 ,, _ rí/sB,npHÍ/sB >0 _( 0, при UsB > 0

UsBÍ - i 0, при USB < 0 UsB2 - i-UsB, при USB < 0 ' ,, _ (Use, при UsC > 0 _( 0, при UsC > 0

UsC1 [ 0, при Usc < 0 UsC2 - l-[/sC, при Usc < 0

где изА1, и5А2> изВ2, и5С1, и5С2 - амплитудные значения фазного напряжения;

(00 — частота вращения поля статора АД в пространстве.

Для моделирования нестандартного шестиобмоточного АД выбрана система координат (а — /?) — неподвижная относительно статора двигателя

(<и0 = 0), так как ее основное преимущество заключается в том, что при выборе положения одной из ее осей (принято — оси а), совпадающей с магнитной осью одной из фаз реального АД, эквивалентный ток, например, ¿ха1 будет равен реальному фазному току АД. Стоит отметить, что при построении модели АД в системе координат (а — /?) эквивалентные напряжения 1/5а1, иза2, изр1 и 11$рг изменяются во времени по синусоидальному закону.

Таким образом, математическое описание нестандартного шестиобмоточного АД в системе координат (а — /?) представляется следующими системами уравнений:

d4'

dt d%a2

dt

— Usai ~ Rs ' hal = Usa2 ~ Rs ' Ïsa2

d4>,

s pi

dt

Us? i - Rs

dt

= UsP2 ~ Rs

lspi

Isfî2

dVr,

dt

■ = ~Rr ■ i

ra-à*' yVrP

d{i>,

rP

dt

= -Rr -irp-O- VI'r

'.va 'sal Isa 2 lsp = lsp 1 — lsP2

'sal :

1

oLs 1

lsa2 — '

aLs

ispi=7Ts 1

1

' ^sal

' Ч'ваг — ■ 4'sfil -

• 4*

» Г(

^2-

oLsLr

Ьm alsLr lm aLsLr

• Ф

Tri

Г P

V,

[2

^ i i ^m

r T7

irp = ■

a2LsLr + aL2m Lm

Г P

№sal

.(4)

- 4's«2)

oLr + -

' Ч'Гр a4sLr + aL2m

■ ÇVspi - Vsp2)

где 4'sai<vI/sa2>l^spi<4,sp2 ~ потокосцепления эквивалентных статорных контуров;

lFra, yVrp¡ — потокосцепления эквивалентных роторных контуров; i-sai' i-sa2i hpi> Ьрг ~ эквивалентные токи статора; ira, irp — эквивалентные токи ротора;

Rs, Rr — активные сопротивления фазных обмоток статора и ротора;

ù) — частота вращения ротора; i?

а = (1— - коэффициент рассеяния двигателя;

¿т - взаимная индуктивность; ¿х — индуктивность обмотки статора; ¿г — индуктивность обмотки ротора,

м — 2 Lmp ■ (¿ra- ■ isp 1 — Íra ■ isp2 — irp ' 'sal + Wp ' Ьаг)

Mc)

dû) 1 ,

(5)

где р — число пар полюсов АД;

] - момент инерции ротора двигателя; Мс - статический момент нагрузки АД.

Модель нестандартного шестиобмоточного АД ЭП повышенной надежности реализована в программном пакете MATLAB® версии 8.2.0.701 (R2013b).

Переход от эквивалентных токов по осям а и /? к фазным статорным токам выполняется согласно уравнениям:

lAl = 'sali lB 1 lA2 — lsa2i 1В2

1. V3. 1 . V3

= — 2 lsal lCl = ~ 2 lsal

1 . V3. 1 . V3

= ~2lsa2 + ~^~lsß2> lC2 — ~ 2 lsa2 2

Аналогичным образом осуществляется переход фазного статорного напряжения в эквивалентные напряжения по осям а и /?.

Исследования работы нестандартного шестиобмоточного АД с помощью разработанной модели показали, что электрическая машина по сравнению со стандартным АД потеряла 20-25% момента, который можно прикладывать к ротору. Следовательно, нестандартный шестиобмоточный АД следует использовать только в системах векторного управления. Формы статорных токов АД, полученные при моделировании, представлены на рисунке 8.

На рисунке 8 обозначено: график 1 - форма тока статорной обмотки А1, график 2 - форма тока статорной обмотки А2, график 3 — разность токов А1 и А2.

Далее разработана модель ИИУС векторного управления автоматизированного ЭП повышенной надежности с нестандартным шестиобмоточным АД. При разработке модели была использована классическая структура ИИУС с измененной структурой контура тока, приведенной на рисунке 6.

Контур скорости настроен на симметричный оптимум, передаточная функция регулятора скорости выглядит следующим образом:

VKpc(S) =

У ■ (1 + 4 • Гн ■ 5)

(8)

Рисунок 8 - Формы статорных токов нестандартного шестиобмоточного АД, полученные путем моделирования

где И^рсС?) — передаточная функция регулятора скорости; — коэффициент передачи датчика скорости; Гшим - период сигнала широтно-импульсной модуляции; 7*н и 3 ■ Гщим.

На рисунке 9 приведена модель ИИУС векторного управления ЭП повышенной надежности с нестандартным шестиобмоточным АД, реализованная в программном пакете МАТЬАВ® версии 8.2.0.701 (112013Ь).

■

Рисунок 9 - Модель ИИУС векторного управления ЭП повышенной надежности с нестандартным шестиобмоточным АД

Выполнено моделирование системы, которое продемонстрировало работоспособность разработанной ИИУС векторного управления ЭП повышенной надежности с нестандартным шестиобмоточным АД. На рисунках 9-11 приведены некоторые осциллограммы (график 1 - сигнал с тахогенератора, график 2 - Узе)

Рисунок 9 -Осциллограмма, изс=±1 В, ф=±15 рад/с (реверс)

Рисунок 10 — Осциллограмма, изс=±3 В, Гзс-1 Гц, ф=±14,5 рад/с (реверс)

0

о

Рисунок 11 — Осциллограмма, изс=±3 В, fp=±44,5 рад/с (реверс)

Четвертая глава посвящена практическим проверкам результатов работы. При выполнении работы разработан и изготовлен макет для подтверждения достоверности полученных результатов исследований (моделирования). Детально описаны все используемые в макете составные элементы, приведена электрическая принципиальная схема. На рисунке 12 приведен внешний вид макета автоматизированного ЭП с ИИУС повышенной надежности.

За основу преобразователя

электрической энергии в механическую взят нестандартный электродвигатель, построенный соискателем на базе стандартного трехфазного АД серии 4А с короткозамкнутым ротором 4АА63В4УЗ (номинальная мощность 0,37 кВт, максимальная синхронная частота вращения ротора 1500 об/мин). Доработка заключалась в перемотке статорных обмоток двойным проводом.

Рисунок 12 - Внешний вид макета

Также в главе приводится полное описание эксперимента. Эксперименты проводились при следующих условиях:

— напряжение питания +1_1пит = 120В;

— максимальное напряжение задания скорости Шс = ±ЗВ;

— тахогенератор, установленный на ротор электродвигателя, выдает 4мВ на 1 об/мин;

-принятая максимальная скорость вращения ротора Гр при +ипит = 120В составляет 500 об/мин;

— форма сигнала задания скорости — «меандр».

На рисунках 13-15 приводятся некоторые полученные осциллограммы работы ЭП с ИИУС повышенной надежности и краткое описание к ним. На рисунках график 1 - сигнал с тахогенератора, график 2 - Узе.

Рисунок 13 — Осциллограмма, Шс=±1 В, ф=±160 об/мин (реверс)

Рисунок 14 — Осциллограмма, изс=±3 В, йс=1 Гц, 1р=±500 об/мин (реверс)

Рисунок 15 -Осциллограмма, изс=±3 В, ф=±500 об/мин (реверс)

Экспериментально подтверждено, что измерение токов статорных обмоток нестандартного шестиобмоточного АД ЭП с ИИУС повышенной надежности необходимо проводить по схеме, приведенной на рисунке 7Б. Формы статорных токов обмотки А1 АД приведены на рисунке 16. На рисунке 14, графику 1 соответствует форма статорного тока обмотки А1, полученная измерениями по схеме, приведенной на рисунке 7А, графику 2 - измерениями по схеме, приведенной на рисунке 7Б.

На рисунке 17 подтверждено то, что формы статорных токов АД ЭП с предложенной ИИУС повышенной надежности по форме эквивалентны статорным токам систем с АД, построенных по классическим принципам.

Рисунок 16 - Формы Рисунок 17 - Формы

статорных токов обмотки А1 статорных токов

нестандартного шестиобмоточного АД

На рисунке 17 показано: график 1 - форма тока статорной обмотки А1, график 2 - форма тока статорной обмотки А2, график 3 - разность токов А1 и А2.

Испытание макета демонстрирует абсолютную работоспособность ИИУС ЭП повышенной надежности с нестандартным трехфазным шестиобмоточным АД и соответствие полученным результатам моделирования системы в среде «МАТЬАВ®». Характеристики ЭП полностью отвечают предъявляемым к нему требованиям. Приведенный в работе способ повышения надежности ИИУС регулируемого ЭП с АД является работоспособным.

В выводе дана общая оценка о работоспособности макета и функциях, для которых он был спроектирован.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложена обобщенная структурная схема ИИУС ЭП с АД, отличающаяся тем, что наглядно отражает взаимосвязь контуров обратной связи.

2. Проведен анализ путей повышения надежности ИИУС с АД и предложено повышение надежности ИИУС за счет снижения коммутируемого напряжения и исключения физической возможности возникновения сквозных токов силовых транзисторов усилителя мощности.

3. Проведен анализ схем построения усилителей мощности и определено, что ни одна существующая реализация усилителя мощности не исключает физическую возможность возникновения сквозных токов силовых транзисторов.

4. Предложена схема усилителя мощности ИИУС, отличающаяся тем, что исключает физическую возможность возникновения сквозных токов силовых транзисторов при отсутствии необходимости использования быстродействующих систем защиты, а также без добавления резервирующих управляющих и питающих блоков.

5. Предложена структурная схема ИИУС автоматизированного ЭП с АД, обеспечивающая повышение надежности системы до 20% за счет снижения интенсивности отказов силовых транзисторов, отличающаяся тем, что при использовании апробированного способа управления АД, может выполнять управление нестандартным шестиобмоточным АД и исключать физическую возможность возникновения сквозных токов открытых транзисторов в усилителе мощности.

6. Разработана математическая модель ИИУС автоматизированного ЭП повышенной надежности, отличающаяся тем, что в модели реализовано управление нестандартным шестиобмоточным АД, а также промоделирована работа системы.

7. Исследованы способы измерения токов статорных обмоток АД ЭП с ИИУС повышенной надежности и предложен способ, отличающийся тем, что измеряется разность тока пар статорных обмоток, при этом датчик тока устанавливается на проводник, идущий к АД, внутри действия обратного

защитного диода силового транзистора, разработана структурная схема контура тока.

8. Разработан и изготовлен макет ЭП с ИИУС повышенной надежности.

9. Экспериментально подтверждена достоверность следующих результатов исследований:

— модель ИИУС регулируемого ЭП повышенной надежности с нестандартным шестиобмоточным АД адекватна и построена корректно, результаты моделирования и работы макета совпадают;

— форма разности пар статорных токов нестандартного шестиобмоточного АД похожа на форму токов статорных обмоток стандартного АД и представляет собой синусоидальный сигнал.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК:

Х.Слепцов В.В., Строганов Д.А. Повышение надежности регулируемого электропривода (практическая реализация). Приборы. 2013. №9 -М.:Подольская Периодика, 2013, —с. 46-51;

2. Слепцов В.В., Строганов Д.А. Повышение надежности ИИУС электроприводов с асинхронным электродвигателем. Приборы. 2012. №5 — М. :Подольская Периодика, 2012, — с. 48-51;

3. Строганов Д.А. Перспективы управления асинхронным двигателем. Приборы. 2008. №9 (99) - М.:Подольская Периодика, 2008, - с. 33-37.

Патент РФ на изобретение:

Патент RU 2488216 С1 от 27 января 2012 г. на изобретение «Регулируемый электропривод с повышенными характеристиками надежности».

В других изданиях:

1. Строганов Д.А. Современный принцип получения информации о параметрах вращения ротора электропривода. Приборостроение / Межвузовский сборник научных трудов. - М.:МГУПИ, 2007, - с. 214-217;

2. Строганов Д.А. Идеальный микроконтроллер для построения систем управления электроприводами. Приборостроение / Межвузовский сборник научных трудов. - М.:МГУПИ, 2007, - с. 170-172;

3. Строганов Д.А. Использование шины USB для управления ДПТ. Приборостроение / Межвузовский сборник научных трудов. - М.:МГУПИ, 2007,-с. 142-146;

4. Строганов Д.А. Пример системы управления двигателем постоянного тока на базе персонального компьютера. Приборостроение / Межвузовский сборник научных трудов. - М.-.МГУПИ, 2007, - с. 80-89.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Строганов Денис Анатольевич

Повышение надежности информационно-измерительной и управляющей системы автоматизированного электропривода с асинхронным двигателем

Отпечатано 19.02.2014 в ООО «Авент» Заказ №20. Тираж 100 экз.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

04201457953

Строганов Денис Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Специальность: 05.11.16 - «Информационно-измерительные и

управляющие системы» (промышленность) по техническим наукам

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В.В. Слепцов

Москва 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................5

ГЛАВА 1. Анализ состояния проблемы повышения надежности ИИУС автоматизированного электропривода с АД........................................................8

1.1 Основные понятия о надежности..............................................................8

1.2 Анализ показателей надежности.............................................................16

1.3 Разработка обобщенной структурной схемы регулируемого электропривода с АД.........................................................................................25

1.4 Анализ путей повышения надежности ИИУС регулируемого электропривода с АД.........................................................................................26

1.5 Анализ схем построения усилителей мощности ИИУС.......................35

1.6 Выводы по главе.......................................................................................38

ГЛАВА 2. Разработка ИИУС автоматизированного электропривода повышенной надежности с АД............................................................................42

2.1 Описание усилителя мощности, позволяющего повысить надежность ИИУС регулируемого электропривода с АД..................................................42

2.2 Разработка структурной схемы ИИУС регулируемого электропривода повышенной надежности с АД.........................................................................46

2.3 Разработка способов измерения токов статорных обмоток АД ИИУС регулируемого электропривода повышенной надежности...........................50

2.4 Выводы по главе.......................................................................................53

ГЛАВА 3. Разработка математической модели ИИУС регулируемого электропривода повышенной надежности с АД................................................56

3.1 Моделирование стандартного трехфазного АД....................................56

3.2 Моделирование нестандартного шестиобмоточного АД.....................64

3.3 Исследование моделей АД......................................................................71

3.4 Моделирование ИИУС векторного управления регулируемого электропривода повышенной надежности......................................................76

3.5 Выводы по главе.......................................................................................96

ГЛАВА 4. Практическая проверка результатов.............................................98

4.1 Требования к макету автоматизированного регулируемого электропривода с ИИУС повышенной надежности.......................................98

4.2 Разработка макета автоматизированного регулируемого электропривода с ИИУС повышенной надежности.......................................99

4.3 Проведение экспериментов...................................................................101

4.4 Выводы по главе.....................................................................................112

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................114

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...............................................................117

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Патент на изобретение № 2488216 (Свидетельство).....127

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Электрическая принципиальная схема макета ИИУС регулируемого электропривода повышенной надежности.............................128

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Электрическая принципиальная схема блока питания

макета ИИУС регулируемого электропривода повышенной надежности.... 133

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Электрическая принципиальная схема усилителя мощности макета ИИУС регулируемого электропривода повышенной надежности...........................................................................................................135

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Топология печатной платы макета ИИУС регулируемого электропривода повышенной надежности.......................................................136

СПИСОК ТЕРМИНОВ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И

СОКРАЩЕНИЙ

АД - асинхронный двигатель

ИИУС - информационно-измерительная и управляющая система

ОС - обратная связь

ПЧ - преобразователь частоты

САУ - система автоматического управления

УМ - усилитель мощности

ЭП - электропривод

ШИМ — широтно-импульсная модуляция

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире регулируемые электроприводы с асинхронным двигателем находят применение в большом многообразии сфер народного хозяйства: нефтегазовых, горной, промышленной, а также в космической и военной технике, способной работать в условиях воздействия специальных факторов, которые могут вызывать функциональные сбои работы систем управления. В большом числе сфер деятельности или отрасли вопрос надежности электропривода является чрезвычайно важным.

Нефтегазовую промышленность можно охарактеризовать высокой энергоемкостью. Имеется устойчивая тенденция роста энергозатрат, необходимых для обеспечения процессов разработки новых месторождений добычи углеводородного сырья, транспорта, хранения и переработки нефти и газа. Большая часть электроэнергии преобразуется в механическую в электроприводах. С каждым годом установленная мощность электродвигателей, являющихся базовой частью электроприводов, увеличивается.

Напряженность и непрерывность технологических процессов в нефтегазовой промышленности обуславливают высокие требования к надежности используемых электроприводов. Внезапные отказы главных электроприводов, как правило, приводят с одной стороны к прямым убыткам, обусловленным, например, необходимостью проведения ремонтных работ, а с другой стороны к косвенным: простоям технологического оборудования, осложнениям экологической обстановки. [1]

Космическую и военную технику можно охарактеризовать как постоянно усовершенствующуюся, поскольку в нее в первую очередь внедряются передовые технологии основных держав мира с целью удержания господства. Современная военная и космическая техника становится все более надежной и стойкой к воздействию специальных

факторов. Системы должны иметь хорошую самовосстанавливаемость даже после внештатных ситуацией.

Целью диссертационной работы является повышение надежности ИИУС автоматизированного электропривода с асинхронным двигателем.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ путей повышения надежности ИИУС электропривода с асинхронным двигателем;

- разработать структурную схему ИИУС автоматизированного электропривода повышенной надежности;

-исследовать пути использования апробированных схем управления асинхронным двигателем для предлагаемой ИИУС повышенной надежности;

- разработать математическую модель ИИУС автоматизированного электропривода повышенной надежности и выполнить моделирование работы системы;

- исследовать способы измерения токов статорных обмоток асинхронного двигателя электропривода с ИИУС повышенной надежности с целью построения контуров тока;

- разработать и изготовить макет электропривода с ИИУС повышенной надежности;

- экспериментально подтвердить достоверность результатов исследований.

При выполнении работы применялись методы математического и компьютерного моделирования. При построении моделей были использованы методы теории электрических машин. При разработке ИИУС применялись методы векторного управления асинхронными двигателями. Экспериментальные исследования проводились на разработанном и изготовленном макете с использованием современного измерительного оборудования.

Достоверность исследований подтверждена совпадением теоретических результатов (результатов моделирования) с экспериментальными данными.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1) Структурная схема ИИУС автоматизированного электропривода повышенной надежности, достигаемой за счет исключения возможности возникновения сквозных токов открытых силовых транзисторов в усилителе мощности.

2) Математическая модель ИИУС автоматизированного электропривода повышенной надежности.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ

НАДЕЖНОСТИ ИИУС АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АД

1.1 Основные понятия о надежности

Основные понятия, термины и определения понятий в области надежности установлены в межгосударственном стандарте «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения» - ГОСТ 27.002-89. [3] Термины, устанавливаемые стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности.

Понятие «Надежность» является широким и является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его пребывания может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенное сочетание этих свойств. С целью рационального подхода к рассмотрению и решению задачи повышения надежности ИИУС регулируемого электропривода с АД необходимо проанализировать основные термины надежности и выбрать наиболее используемые для последующего исследования.

1.1.1 Основные термины надежности

Основные понятия

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Состояние

Исправное состояние - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Неисправное состояние - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Работоспособное состояние - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Неработоспособное состояние - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Критерий предельного состояния - признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, установленные нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Дефекты, повреждения, отказы

Дефект - ГОСТ 15467, каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. [4]

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Критерий отказа - признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта, установленные в нормативно -технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Причина отказа - явления, процессы, события и состояния, вызвавшие возникновение отказа объекта.

Последствия отказа - явления, процессы, события и состояния, обусловленные возникновением отказа объекта.

Критичность отказа - совокупность признаков, характеризующих последствия отказа.

Ресурсный отказ - отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния.

Независимый отказ - отказ, не обусловленный другими отказами.

Зависимый отказ - отказ, обусловленный другими отказами.

Внезапный отказ - отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта.

Постепенный отказ - отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта.

Сбой - самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора.

Перемежающийся отказ - многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера.

Явный отказ - отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению.

Скрытый отказ - отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики.

Конструктивный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования.

Производственный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии.

Эксплуатационный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации.

Деградационный отказ - отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления в эксплуатации.

Временные понятия

Наработка - продолжительность или объем работы объекта.

Наработка до отказа - наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа.

Наработка между отказами - наработка объекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа.

Время восстановления - продолжительность восстановления работоспособного состояния объекта.

Ресурс - суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Срок службы - календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Срок сохраняемости - календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которой сохраняются в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.

Остаточный ресурс - суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние.

Назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

Назначенный срок службы - календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

Назначенный срок хранения - календарная продолжительность хранения, при достижении которой хранение объекта должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Показатели безотказности, надежности и долговечности

Показатель надежности - количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта.

Единичный показатель надежности - показатель надежности, характеризующий одно из свойств, составляющих надежность объекта.

Комплексный показатель надежности - показатель надежности, характеризующий несколько свойств, составляющих надежность объекта.

Расчетный показатель надежности - показатель надежности, значения которого определяются расчетным методом.

Экспериментальный показатель надежности - показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется по данным испытаний.

Эксплуатационный показатель надежности - показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется по данным эксплуатации.

Экстраполированный показатель надежности - показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется на основании результатов расчетов, испытаний и (или) эксплуатационных данных путем экстраполирования на другую продолжительность эксплуатации и другие условия эксплуатации.

Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет.

Гамма-процентная наработка до отк�