機電產(chǎn)品的可靠性分析與探討

2.3.2 降額等級

對不同的元器件，應用在不同的場合，實行不同的降額等級：

——Ⅰ級降額，是最大降額，應用于最關鍵設備;

——Ⅱ級降額，是中等降額，應用于重要設備;

——Ⅲ級降額，是最小降額，應用于一般設備。

2.3.3 降額注意事項

降額注意事項如下：

——有些元器件的應力是不能降額的，如電子管的燈絲電壓、繼電器線圈的吸合電流;

——有些元器件應力的降額是有限度的，如薄膜電阻器的功率減到10%以下時，二極管的反向電壓減到60%以下時，失效率將不再下降;

——有些電容器的降額可能發(fā)生低電平失效，即當電容器兩端電壓過低時呈現(xiàn)開路失效。

2.3.4 降額系數(shù)

降額系數(shù)是依靠試驗數(shù)據(jù)和使用的環(huán)境來確定的。確定降額系數(shù)的方法如下：

——數(shù)學模型及基本失效率與溫度、降額系數(shù)之間的關系曲線;

——減額曲線給出了為保證元器件可靠工作所選擇的降額系數(shù)與溫度之間的函數(shù)關系，當在該減額曲線上工作的半導體結溫達到其最高結溫時，其失效率仍然較高;

——應用減額圖，即在減額曲線的下方，通過試驗找到一條半導體結溫較低的減額曲線;

——各種元器件的減額因子參見國家標準。

3 三防設計

任何機電產(chǎn)品都是在一定的環(huán)境下工作的，而潮濕、鹽霧和霉菌會降低材料的絕緣強度，引起漏電，從而導致故障。因此，必須采取防止或減少環(huán)境條件對機電產(chǎn)品可靠性影響的各種方法，以保證機電產(chǎn)品工作中的性能。例如，國內某廠家生產(chǎn)的UPS，由于沒有采用三防設計，在沿海和潮濕地區(qū)應用時多次發(fā)生故障，致使該廠家的維修費用過高，幾乎到了無利可圖的地步。由此可以看出采用三防設計的重要性。為此應當充分注意以下幾個方面。

3.1 防潮設計

防潮設計的原則如下：

——采用吸濕性小的元器件和材料;

——采用噴涂、浸漬、灌封、憎水等處理;

——局部采用密封結構;

——改善整機使用環(huán)境，如采用空調、安裝加熱去濕裝置。

3.2 防霉設計

防霉設計的原則如下：

——采用抗霉材料，例如無機礦物質材料;

——采用防霉劑進行處理;

——控制環(huán)境條件來抑制霉菌生長，例如采用防潮、通風、降溫等措施。

3.3 防鹽霧設計

防鹽霧設計的原則如下：

——采用防潮和防腐能力強的材料;

——采用密封結構;

——岸上設備應當遠離海岸。

4 抗震設計

任何機電產(chǎn)品都要經(jīng)過從廠家到用戶的裝運過程，特別是在振動場合下應用的機電產(chǎn)品，必須采取防止或減少振動環(huán)境條件對機電產(chǎn)品可靠性影響的各種方法，以保證機電產(chǎn)品工作中的性能。例如，國內某個著名研究所在上世紀60年代購入一臺幾十萬元的真空熔爐設備，在廠家驗收合格后運往北京。然而經(jīng)過多次調試，其高壓電源均調不到額定值，只好丟棄在庫房中。后來被另一個研究所以廢品的價格買走，打開高壓電源的油箱后發(fā)現(xiàn)高壓變壓器的初級繞組三相進線中有一根斷裂。這很可能是該產(chǎn)品從廠家到北京的裝運過程中發(fā)生的。由于沖擊和振動會引起材料的機械強度降低，甚至會發(fā)生材料斷裂，從而導致故障。為此應當充分注意以下幾個方面：

——印制板上各元器件引腳線長應當盡量短，以增加抗振動能力;

——印制板應當豎放并進行加固;

——較重的器件應當進行加固;

——懸空的引線不宜拉的過緊，以防振動時斷裂;

——運輸機電產(chǎn)品時，應當加強防震措施;

——振動場合應用的機電產(chǎn)品，應當采用防震措施。

5 電磁兼容性設計

電磁兼容性是指電子設備在電磁環(huán)境中正常工作的能力。電磁干擾是對電子設備工作性能有害的電磁變化現(xiàn)象。電磁干擾不僅影響電子設備的正常工作，甚至造成電子設備中的某些元器件損害。因此，對電子設備的電磁兼容技術要給予充分的重視。既要注意電子設備不受周圍電磁干擾而能正常工作，又要注意電子設備本身不對周圍其他設備產(chǎn)生電磁騷擾，影響其他設備正常運行。

例如，國內某廠家生產(chǎn)的二氧化碳激光器刻標機，由于對電磁兼容性設計重視不夠，每當二氧化碳激光器刻標機運行時，其周圍的計算機等電子設備便無法工作。這主要是因為二氧化碳激光器刻標機運行時產(chǎn)生的空間電磁輻射干擾所致。為此應當充分注意以下幾個方面。

5.1 電磁兼容性控制計劃

電磁兼容性控制計劃主要包括以下各項：

——落實電磁兼容性管理機構的職責、權限和實施計劃;

——電磁兼容性的預測和分析;

——制定項目的電磁兼容性標準;

——進行項目的頻譜管理;

——制定電源、結構、工藝、布局等電磁兼容性的要求;

——擬制電磁兼容性試驗大綱。

5.2 電磁兼容性設計指標

電磁兼容性設計指標可以參照相應的國家標準。

5.3 電磁兼容性設計方法

電磁兼容性設計方法主要包括以下各項。