Все элементы, для которых необходим дальнейший расчет, делятся на группы, к каждой из которых принадлежат элементы одного типа и наименования с близкой рассеваемой мощностью. Для блоков вторичного питания с естественным воздушным охлаждением рассчитывается перегрев поверхности (либо окружающей среды) любого одного элемента из каждой группы.

Рис. 12

Для источников вторичного электропитания с принудительным воздушным охлаждением рассчитывается перегрев поверхности (либо окружающей среды) того элемента из группы, который стоит последним по ходу теплоносителя.

2.4. Методы оценки тепловых режимов блоков

По окончанию процесса конструирования и проектирования источника вторичного электропитания, после проведения всех тепловых расчетов, встает вопрос о соответствии реально получившегося теплового режима заданному, проектировщику, в ТУ. Существует несколько методов оценки теплового режима спроектированного ИВЭП [4], рассмотрим некоторые из них.

Необходимо сразу отметить, что соответствие реально полученного теплового режима заданному в ТУ можно определить двумя способами: экспериментально и проведя необходимые расчеты. Тепловой режим блока питания можно считать допустимым, если температуры в критических зонах элементов ИВЭП меньше допустимых значений в ТЗ и ТУ.

Практически установить температуры критических зон невозможно, по целому ряду причин:

• критические зоны элементов обычно недоступны для измерения;

• так, как в ТУ приводятся значения допустимых температур корпуса или окружающий элемент среды, то определенные разработчиком экспериментально или в результате поверочного расчета температуры лишь косвенно свидетельствуют о температуре критической зоны;

• в связи с тем, что тепловое сопротивление между корпусом и критической зоной элемента имеет определенный разброс по технологическим причинам при массовом производстве элементов, температуры критических зон могут быть определены только приближенно.

Р ис. 13

Погрешность при определении температур элементов вносит и методика расчета или экспериментальное оборудование, которое мы используем для определения температур элементов.

На стадии технического проектирования соответствие теплового режима блока нормальному может устанавливаться по соответствию расчетных значений температур корпуса элемента (либо окружающий элемент среды) заданными в ТУ и ТЗ значениями.

Выбор элементов, температура поверхности (окружающей среды) которых подлежит расчету на стадии технического проектирования, может производиться при помощи методики, изложенной в методичке. В данном случае задачу оценки теплового режима можно сформулировать следующим образом: по результатам расчета температур нескольких элементов определить, является ли тепловой режим блока в целом допустимым. Если расчетное значение температуры хотя бы одного из элементов больше заданного, то есть

г

(103)

(n –m) – число элементов, для которых определено расчетное значение температуры, то тепловой режим блока вторичного электропитания будет считаться неудовлетворительным.

Если же для всех (n –m) элементов расчетные значения температуры меньше заданных (допустимых), то есть

То это не говорит о том, что все остальные элементы в допуске. Отсюда можно сделать вывод о том, что необходим определенный критерий для правильности оценки. Так как, оценка теплового режима носит вероятностный характер, для выработки критерия можно воспользоваться следующими рассуждениями [4]. Если при испытании опытного образца обнаружится, что один или два элемента работают с недопустимым тепловым режимом, то можно температуру этих элементов снизить изменением места установки этих элементов или заменой теплоотвода, а тепловой режим блока питания может быть признан нормальным. Если обнаружиться три и более элемента с недопустимым тепловым режимом, то это свидетельствует о ненормальных тепловых режимах некоторых модулей ИВЭП, и могут потребоваться значительные конструктивные доработки. Поэтому в качестве критерия правильности оценки теплового режима блока вторичного питания целесообразно выбрать достаточно низкую вероятность наличия трех элементов с недопустимым тепловым режимом (предположим, что она равна 0,05). Если для элементов, у которых определены температуры, вычислить разность

(12)

и составить упорядоченную последовательность

(13)

т

(105)

Возможность обнаружения при проверки элементов с недопустимым тепловым режимом, в то время как по результатам расчета тепловой режим ИВЭП признан нормальным, обусловлена ошибкой расчета, которая имеет нормальное распределение. Поэтому сформулированный выше критерий оценки правильности определения теплового режима ИВЭП как вероятность наличия трех элементов с недопустимым тепловым режимом запишется в следующем виде:

(14)

где (15)

σ_ε – среднеквадратичное отклонение ошибки расчета; (д) – индекс измеренных (действительных) температур.

Значение функции (15) при использовании методик расчета, для 0 ≤ θ ≤ 30, приведены в табл. 5.

Приведем алгоритм оценки правильности определения теплового режима блока [4].:

1. Для элементов, у которых расчетным путем определена температура поверхности (окружающей их среды), находятся разности (12);

Таблица 5.

Значения функции Ф(x) для 0 ≤ θ ≤ 30

2. Если ходя бы у одного элемента θ_k < 0, то тепловой режим блока является неудовлетворительным и следует принять конструктивные меры для обеспечения нормального теплового режима (перестановка элементов, применение более термостойких элементов, применение более эффективной системы охлаждения и т. п.);

3. Если для всех элементов справедливо неравенство

θ_k ≥ 0, k = 1, 2, …, (n – m),

то составляется упорядоченная последовательность (13);

4. Определяется по формуле (14) вероятность одновременного выхода из строя первых трех элементов в упорядоченной последовательности;

5. Если вероятность, вычисленная в п. 4, меньше 0,05, то результатам расчета делается заключение о соответствии теплового режима блока нормальному. Если вероятность, вычисленная в п. 4, больше или равна 0,05, то для решения вопроса о соответствии теплового режима блока питания нормальному необходима экспериментальная проверка.

3. Задание на выполнение курсового проекта

Каждому студенту руководителем выдается индивидуальное задание.

Бланк задания приведен в приложении.

В задании указываются наименование темы курсовой работы и исходные данные. Исходными данными являются: электрические и конструктивные параметры радиоизделия, технические требования к нему и условия эксплуатации.

В задании могут содержаться не все данные, необходимые для выполнения курсового проекта. Студент должен самостоятельно выбрать, обосновать недостающие данные.

4. . Содержание и объем курсового проекта

Курсовой проект оформляется в виде пояснительной записки и включает в себя: титульный лист; бланк задания; содержание; введение; анализ технического задания; расчетную часть; заключение; список литературы; приложения. При необходимости могут быть включены дополнительные разделы. Объем пояснительной записки без приложений должен составлять 15-20 листов.

Графическая часть (эскизы конструкций РЭС, радиаторов, графики тепловых характеристик и т.д.) выполняется на отдельных листах и размещается по тексту пояснительной записки.

5. Содержание разделов пояснительной записки

5.1. Введение

Введение содержит общие сведения по данному курсовому проекту. Здесь обосновывается актуальность решаемых вопросов в свете задач, поставленных перед наукой и техникой в данной области. Раскрывается значение темы курсовой работы, ее место среди задач современного проектирования РЭС. Излагаются решения, позволяющие выполнить поставленную задачу по обеспечению нормального теплового режима РЭС.

5.2. Анализ технического задания

В этом разделе приводится подробный анализ исходных данных и технических требований с точки зрения их влияния на тепловой режим радиоэлектронного аппарата. Проводится выбор системы охлаждения [1, 6]. Обосновывается выбор недостающих исходных данных. На этом этапе выполнения курсового проекта необходимо широко использовать литературу.

5.3. Расчетная часть

Эта часть является основной частью курсового проекта.

Расчет тепловых режимов проводится с использованием различных методик, приведенных в литературных источниках (см. список литературы).

При проведении расчетов необходимо приводить эскизы конструкций РЭС, радиаторов, тепловые модели блоков, узлов и элементов РЭС, подлежащих расчету. Результаты расчетов представляются в виде таблиц, графиков тепловых характеристик, эскизов радиаторов и т.д.

При выполнении расчетов необходимо использовать ЭВМ. Так, для элементов, перегревы которых оказались выше допустимых, окончательный расчет проводится на ЭВМ с учетом площади радиаторов.

5.4. Заключение

В этом разделе излагаются результаты проведенных расчетов с точки зрения обеспечения нормальных тепловых режимов РЭС. Анализируется соответствие полученных результатов требованиям технического задания. Проводится анализ полученных тепловых характеристик. Даются рекомендации по улучшению теплового режима данной конструкции РЭС. Сравниваются результаты; расчетов при ручном проведении и при использовании ЭВМ.

5.5. Список литературы

В список литературы включаются только те литературные источники, которые были использованы при выполнении работы и на которые имеются ссылки. Список литературы оформляется согласно ГОСТ 7.1 -84.