Прогнозирование долговечности осветительных приборов со светодиодами для условий защищенного грунта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат наук Вовденко, Константин Петрович

• Вовденко, Константин Петрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Вовденко, Константин Петрович

Содержание

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Проблема определения долговечности осветительных приборов со светодиодами в растениеводстве

1.2. Существующие методы испытаний на надежность объектов электрооборудования

1.3. Существующие математические модели надежности све-тодиодов

1.4. Выводы и задачи исследования

Глава 2. Теоретические предпосылки ускоренной оценки долговечности осветительных приборов со светодиодами для растениеводства

2.1. Место рассматриваемой проблемы в предмете теории эксплуатации электрооборудования

2.2. Разработка вероятностно-статистической модели оценки ресурса осветительных приборов со светодиодами

2.3. Оценка скорости деградации светового потока осветительных приборов со светодиодами

2.4. Определение показателя деградации светового потока осветительных приборов со светодиодами

2.5. Выводы

Глава 3. Методика проведения исследований

3.1. Общая методика

3.2. Выбор для исследования марки осветительных приборов

со светодиодами

3.3. Выбор факторов, влияющих на деградацию осветительных приборов со светодиодами при их эксплуатации в условиях растениеводства

3.4. Методика оценки параметров распределения эксплуатационных факторов, влияющих на деградацию осветительных приборов со светодиодами

3.5. Методика оценки распределения начального значения светового потока осветительных приборов со светодиодами

3.6. Методика оценки показателя деградации светового потока осветительных приборов со светодиодами

3.7. Планирование эксперимента

3.8. Конструкция разработанного стенда для ресурсных испытаний осветительных приборов со светодиодами

3.9. Методика проведения ускоренных испытаний и обработки результатов экспериментальных исследований

3.10. Методика сопоставления результатов ускоренных и эксплуатационных испытаний осветительных приборов со светодиодами

3.11. Выводы

Глава 4. Результаты и анализ экспериментальных исследований

4.1. Выбор условий проведения ускоренных испытаний

4.2. Характеристика начальных значений светового потока осветительных приборов со светодиодами

4.3. Оценка показателя деградации светового потока осветительных приборов со светодиодами

4.4. Аналитическая зависимость скорости деградации светового потока от основных эксплуатационных факторов

4.5. Оценка ресурса осветительных приборов со светодиодами

4.6. Соответствие результатов ускоренных и эксплуатационных испытаний осветительных приборов со светодиодами

4.7. Эффективность ускоренных испытаний осветительных приборов со светодиодами

4.8. Выводы

Основные выводы

Литература

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование долговечности осветительных приборов со светодиодами для условий защищенного грунта»

ВВЕДЕНИЕ

В 70-х - 80-х годах одновременно с повсеместным внедрением люминесцентного освещения, произошел качественный скачек в области развития светодиодных источников света. За короткий промежуток времени был пройден путь от использования светодиодов в качестве сигнальных ламп до массового использования в осветительных приборах для промышленного и сельскохозяйственного назначения. Появились серии осветительных приборов со светодиода-ми (ОП со светодиодами), обеспечивающие оптимальные производительность разводимых животных, рост цыплят и яйценоскость птицы, процесс фотосинтеза и роста растений. Светодиоды в отличии от ламп накаливания и люминесцентных ламп обладают высокими светоотдачей, долговечностью, энергосберегающими показателями, вандалоустойчивостью, низким выделением тепла, возможностью регулирования в светильнике интенсивностью и спектральным составом излучения, экологической чистотой.

Для решения задач, связанных с планированием выпуска тех или иных серий осветительных приборов со светодиодами, с оценкой качества изготовления ОП со светодиодами серии «AGRO», с комплектованием светодиодной продукцией участков производства сельских товаропроизводителей, с разработкой оптимального варианта организации технического обслуживания и ремонта светотехнического оборудования, с созданием необходимого резерва запасных ОП со светодиодами для поддержания работоспособности освещения производственных предприятий необходимо иметь возможность за короткие сроки получать информацию о долговечности этих осветительных приборов со светодиодами.

Наиболее достоверную оценку о долговечности осветительных приборов со светодиодами дают эксплуатационные испытания. Длительность таких испытаний составляет 5-12 лет в непрерывном режиме работы, что делает их неприемлемыми для решения поставленных задач. Существующие методы ускоренных испытаний являются сравнительными и не учитывают стохастический характер воздействующих эксплуатационных факторов на деградацию светодиодов. Они не учитывают случайный характер параметра технического состояния после периода стабилизации светодиодов. В связи с этим методы ускоренной оценки долговечности светодиодных светильников требуют дальнейшего развития и совершенствования.

Цель исследования. Разработка методики ускоренной оценки долговечности ОП со светодиодами по результатам контроля деградации светового потока для растениеводства в условиях защищенного грунта.

Объект исследования. Процесс деградации светового потока ОП со светодиодами для растениеводства в период эксплуатации.

Предмет исследования. Закономерности деградации светового потока ОП со светодиодами для растениеводства, определяющие их ресурс в различных условиях эксплуатации.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

1. Разработана математическая модель надежности ОП со светодиодами для растениеводства, описывающая ресурс с учетом стохастических значений скорости деградации светового потока и его величины после периода стабилизации.

2. Установлена аналитическая зависимость скорости деградации светового потока ОП со светодиодами для растениеводства от воздействующих эксплуатационных факторов при выращивании рассады огурцов.

3. Разработана методика ускоренной оценки ресурса ОП со све-тодиодами для растениеводства, отличающаяся от известных тем, что позволяет по результатам ускоренных испытаний прогнозировать ресурс в вероятностном аспекте с учетом различных условий эксплуатации.

Практическая ценность работы и ее реализация

1. Разработанная методика ускоренной оценки ресурса ОП со светодиодами позволяет существенно (в 10 и более раз) сократить время получения информации о долговечности ОП со светодиодами для растениеводства по сравнению со сроком их эксплуатационных испытаний.

2. Результаты ускоренных испытаний на надежность позволяют принимать обоснованные и своевременные решения по реализации мероприятий, направленных на повышение качества производства, ремонта и эксплуатации ОП со светодиодами для растениеводства.

3. Разработанные технические средства ускоренных испытаний обеспечивают комплексное воздействие влияющих на ресурс факторов во всем диапазоне их эксплуатационных значений и контроль деградации светового потока ОП со светодиодами.

4. Методика ускоренных испытаний ОП со светодиодами на долговечность принята к внедрению тепличным комбинатом ГУСП совхозом «Алексеевский» Республики Башкортостан и ООО «КВАНТ» г. Челябинска.

5. Материалы теоретических и экспериментальных исследований по прогнозированию долговечности ОП со светодиодами для растениеводства используются в курсе лекций «Эксплуатация электрооборудования в сельском хозяйстве» и «Надежность электроснабжения» ЧГАА.

Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научных конферен-

циях ЧГАА (г. Челябинск, 2011-2013 гг.); на II и III Международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы энергетики АПК» (г. Саратов, 2011, 2012 гг.); на Международной научно-практической конференции «Аграрная наука - основа инновационного развития АПК» (г. Курган, 2011 г.); на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 35-летию факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства, «Инновационные электротехнологии и электрооборудование - предприятиям АПК» (г. Ижевск, 2012 г.).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе четыре в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 161 странице машинописного текста, в том числе 135 страницах основного текста, содержит 35 рисунков, 16 таблиц, состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка используемой литературы и приложений. Список используемой литературы включает в себя 108 наименований.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи

исследования

1.1. Проблема определения долговечности ОП со светодиодами в растениеводстве

Одной из главных характеристик качества и эксплуатационных преимуществ любого технического изделия является его надежность. Согласно ГОСТ Р 27.002-2009 [35] надежность - это свойство готовности и влияющие на него свойства безотказности и ремонтопригодности, и поддержка технического обслуживания. При оценке надежности светодиодов особое значение занимает долговечность [37, 65, 80, 83].

Долговечность - это способность изделия выполнять требуемую функцию до достижения предельного состояния при данных условиях использования и технического обслуживания [35].

Показателями долговечности являются гамма-процентный ресурс, средний ресурс, гамма-процентный срок службы и средний срок службы [35]. Исчерпывающей характеристикой ресурса, как и любой случайной величины, является закон его распределения [8, 52].

До 70-х годов прошлого столетия основным источником освещения в сельскохозяйственном производстве являлись лампы накаливания. В настоящее время накальное освещение скоро закончит свое применение и исчезнет с животноводческих комплексов, птицефабрик, теплиц и других сельскохозяйственных объектов. В 70-х -80-х годах на сельскохозяйственных предприятиях начали устанавливать линейные люминесцентные лампы, которые в отличие от ламп накаливания являлись более экономичными и долговечными, с ресурсом до 10000 час. [55, 59].

Одновременно с массовым внедрением люминесцентного освещения, произошел качественный скачек в области развития светодиодных источников света. Согласно ГОСТ Р 54350-2011 [34], светоди-од, это источник света, основанный на испускании некогерентного излучения в видимом диапазоне длин волн при пропускании прямого тока через р-n переход полупроводникового прибора. За короткий период времени был пройден путь от использования светодиодов в качестве сигнальных ламп до массового использования в светильниках для промышленных и сельскохозяйственных помещений. Появилось энергосберегающее и долговечное светодиодное освещение в помещениях агропромышленного комплекса, включая животноводство, птицеводство и растениеводство [75, 76].

Светодиодное освещение является одним из самых развивающихся процессов в сельскохозяйственном производстве. Данный прогресс дает основание полагать, что в ближайшее время светодиодное освещение вытеснит с рынка все имеющиеся системы освещения [29, 103], бурное развитие данного процесса происходит в растениеводстве [76, 81, 83, 91, 92, 94, 101].

Главный показатель эффективности ОП со светодиодами — его светоотдача. Измеряется она в лм/Вт, т.е. в единицах светового потока (лм) на единицу потребляемой электрической мощности (Вт). Для сравнения в табл. 1.1 [73, 79] приведены характеристики светоотдачи различных источников света в том числе и светодиодных ламп LED и XLight. Специалисты HACA первыми предложили идею использования LED светильников для выращивания растений в космосе. В начале 90-х годов LED освещение начало применяться в сельском хозяйстве и особенно в растениеводстве [79, 94]. В последние годы происходит широкое внедрение в растениеводство ОП со светодиодами XLight [92].

Таблица 1.1 — Светоотдача различных источников света

№ Тип источника Светоотдача, лм/Вт

1 Обычные лампы накаливания 12

2 Галогенные лампы 20

3 Компактные люминесцентные лампы 55

4 Люминесцентные лампы 70

5 Металлогалоидные 90

6 Светодиодные LED и XLight 100

Как следует из табл. 1.1 высокая светоотдача осветительных приборов со светодиодами позволяет экономить до 90% электроэнергии по сравнению с лампами накаливания [79]. По сравнению с люминесцентными светильниками эта величина достигает 60% [29].

Энергосберегающие параметры светодиодной продукции гораздо выгоднее, чему традиционных источников света [91].

Источником измерения светового потока в ОП со светодиодами является полупроводниковый кристалл, способный преобразовывать потребляемую электроэнергию в видимый свет. Вид излучающего кристалла представлен на рис. 1.1 [68].

Слой распределения тока

Рисунок 1.1 — Вид излучающего кристалла с гетероструктурой типа 1пОаЫ/АЮап/ОаЫ на подложке из АЬОз. Активная область (область р-п переходов) и расположение омических контактов

Для наглядности общих положений строения светодиодов представим конструкцию светодиода компании №сЫа [79].

Соединительный Линза Герметик

Рисунок 1.2 - Конструкция светодиода компании №сЫа

Оптическое излучение становится неотъемлемой частью фотохимических производств, оно играет всевозрастающую роль в повышении продуктивности животноводства и птицеводства, урожайности растительных культур. В 18 веке было открыто явление фотосинтеза - образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических элементов. Более 95% сухого вещества растений создается в результате этого процесса. Русский ученный К.А. Тимирязев доказал, что источником энергии для фотосинтеза служит преимущественно длинноволновая часть спектра (красные лучи), а влияние коротковолновой части (сине-зеленой) менее существенно [83]. Красный свет необходим для роста корней, созревания плодов и цветения, синий - для развития листьев и роста растения [101]. Исследования показали, что оптимальный состав излучения имеет следующие соотношения по спектру: 30% в

синей области (380-490 нм), 20% в зеленой (490-590 нм) и 50% в красной области (600-700 нм) [83, 94]. Современные светодиоды перекрывают весь видимый диапазон оптического спектра, начиная с 430 нм и заканчивая 780 нм. Составляя комбинацию из светодиодов разных цветовых групп, можно получить источник света с практически любым спектральным составом. Возможность такой комбинации является одним из главных преимуществ осветительных приборов со светодиодами. Такое преимущество позволяет успешно вытеснять натриевые лампы, находившие до настоящего времени наиболее широкое распространение в сельскохозяйственном производстве ОП со светодиодами. Это подтверждает спектры натриевой лампы высокого давления, ОП со светодиодами Х1Л§Ь1;, и кривая эффективности фотосинтеза [83, 92].

Длина волны, нм

1 - эффективность фотосинтеза; 2 - спектр натриевой лампы высокого давления; 3 - спектр светильника Х1л§1^ Рисунок 1.3 - График соотношения спектра эффективности фотосинтеза, натриевой лампы высокого давления и ОП со светодиодами

Другим преимуществом осветительного прибора со светодио-дами является низкое выделение тепла, поэтому их можно располагать в непосредственной близости от растений без риска нанести им повреждения в виде ожогов [92].

Существенную роль играет такая характеристика светодиода, как направленность светового потока. Для помещений с птицей и животными, как правило, необходимо создавать определенный уровень освещенности на кормушке, поилке и подстилке, а все это находится на полу. Таким образом, освещать потолок и стены не требуется. Тоже можно отнести к растениеводству. По сравнению с лампами накаливания и люминесцентными лампами, которые имеют направленность светового потока 360°, светодиоды с углом половинной яркости в 120-140° позволяют более эффективно использовать интенсивность источника света [29].

В отличие от других светотехнических приборов осветительный прибор со светодиодами не являются хрупкими, поэтому устройство на их основе могут быть вандалоустойчивыми. В отношении осветительных приборов со светодиодами следует особо упомянуть их экологическую чистоту и отсутствие у них проблем с утилизацией. Данные особенности связаны с тем, что в составе светодио-дов нет вредных веществ [83, 101].

В довершение всего одним из главных преимуществ светодио-дов и ОП со светодиодами на их основе является их высокая долговечность. При этом за ресурс светодиодного изделия принимается наработка, в течение которой произошла деградация светового потока от начального значения до наступления предельного состояния [80]. Однако представленные в технической литературе данные по ресурсу светодиодов имеют большой разброс своих значений и отличаются порой друг от друга в несколько раз.

Гладин Д.В. [29] при анализе использования светодиодных технологий в сельском хозяйстве утверждает, что срок службы при правильной эксплуатации светодиодов может достигать 75000-100000 час, для ламп накаливания этот показатель ограничивается сроком 1000 час, а люминесцентных - до 10000 час. При этом автор не приводит коэффициент использования светильников, а также их типы.

Полищук А.Г. [79] утверждает, что ресурс светодиодов чрезвычайно высокий и превышает 100000 час. Заметим, а тогда же чему будет равняться их срок службы. Если в растениеводстве светодиод работает в сутки 10-12 час, то срок службы будет свыше 200000 час?

Прокофьев А., Туркин А., Яковлев А. [83] при оценке перспектив применения ОП со светодиодами ХЬБ-1лпе50-А§го утверждают, что ресурс светодиодов составляет 50000 час., что обеспечивает трехлетнюю гарантию работы светильника и срок эксплуатации до 10 лет. При этом, однако, не говорится, что имеется ввиду под сроком эксплуатации.

Джордж Мао и Маршалл Майлс [37] при оценке работоспособности светодиодов делают вывод, что их надежность зависит от качества их драйверов, при этом называется срок службы, равный 50 тыс. час.

Николаев Д., Щеглов С., Феопентов А. [73] при анализе опыта эксплуатации ОП со светодиодами говорят, что срок службы светодиодов в различных публикациях значительно разнятся между собой. В одних публикациях называется ресурс равный 100 тыс. час, в других всего 30 тыс. час, в третьих 50 тыс. час. Авторы отмечают, что ресурс светодиодов зависит от условий эксплуатации.

Никифоров С.Г. [66] говорит, что производители кристаллов, а в последствии и светодиодов на их основе лукавят, написав цифру в 100000 час наработки до отказа, поскольку все равно это невозможно проверить. Автор пишет «Совершенно понятно было только одно:

вряд ли представленные зависимости могли быть реально получены в столь короткий срок, потому как 100000 час. - это почти 12 лет. Когда только успели, ведь светодиод выпущен несколько месяцев назад?»

Основной проблемой снижения ресурса светодиодов является нарушение режимов эксплуатации. Поэтому не совсем корректно переносить ресурс светодиода на ресурс светильника, чаще всего ресурс светильника меньше чем ресурс светодиода [93].

Анализ представленных выше данных о надежности светодиодной продукции различных авторов значительно отличаются друг от друга. Это указывает на отсутствие методики испытаний, следуя которой можно было за короткие сроки дать достоверную количественную оценку надежности выпускаемой продукции.

Учет количественной оценки надежности ОП со светодиодами необходим для получения максимального экономического эффекта при решении круга задач, связанных с функционированием современного сельскохозяйственного производства. Данные задачи следует решать как предприятиям-изготовителям осветительных приборов со светодиодами для растениеводства, так и инженерным службам предприятий животноводства и птицеводства. Этими задачами являются:

- планирование выпуска тех или иных серий ; ОП со светодиодами для растениеводства;

- оценка качества изготовления ОП со светодиодами серии «AGRO»;

- рациональное комплектование светодиодной продукцией участков производства сельских товаропроизводителей;

- обоснованию необходимого объема работ по техническому обслуживанию и ремонту светотехнического оборудования;

- разработка оптимального варианта организации технического обслуживания и ремонта светотехнического оборудования;

- создание необходимого резерва запасных ОП со светодиодами для поддержания работоспособности системы агроосвещения сельскохозяйственного предприятия.

Решение вышестоящих задач невозможно без достоверной оценки надежности ОП со светодиодами с учетом реальных условий их эксплуатации.

Следует отметить, что информация о надежности должна поступать своевременно. Затягивание сроков такой информации приводит к ее бесполезности как для производителя светодиодной продукции, так и для потребителя, занимающегося ее эксплуатацией. Все это указывает на необходимость разработки методики, позволяющей за короткое время производить оценку надежности светодиодной продукции. К значительному сокращению сроков оценки надежности ведут стендовые испытания.

В связи с этим, настоящая работа посвящена разработке методики оценки долговечности ОП со светодиодами для растениеводства по результатам стендовых ускоренных испытаний.

1.2. Существующие методы испытаний на надежность объектов электрооборудования

При решении проблемы обеспечения надежности электротехнических объектов в процессе их разработки и серийного выпуска особое место занимают вопросы испытания на долговечность данных объектов. Сведения о долговечности необходимы для создания нужного количества запасных элементов, для планирования периодичности технического обслуживания, текущих и капитальных ремонтов, для планирования сроков проведения диагностирования, для оценки уровня и условий эксплуатации и т.д. По виду испытаний на надеж-

ность они подразделяются на определительные и контрольные [35, 52, 95].

Определительные испытания на надежность проводятся с целью нахождения фактических количественных показателей объектов, серийное производство которых налажено вновь или после модернизации. Определительные испытания проводятся на образцах, изготовленных по принятой технологии серийного производства. При определительных испытаниях устанавливаются законы распределения отказов и их параметры. Результаты определительных испытаний предназначены для оценки соответствия фактических показателей надежности объектов требованиям технических условий. Определительные испытания также служат для оценки эффективности мероприятий по совершенствованию технологии технического обслуживания и ремонта исследуемых объектов.

Контрольные испытания на надежность объектов приводятся с целью контроля соответствия количественных показателей надежности требованиям стандарта или технического задания. Эти испытания проводятся периодически в сроки, предусмотренные данными испытаниями. Назначением контрольных испытаний является лишь сравнительная оценка надежности изготовленного или восстановленного объекта с данными нормативно-технической документации. Эти испытания необходимы для контроля стабильности принятой технологии на заводе-изготовителе и ремонтном предприятии.

Для оценки показателей надежности объектов электрооборудования, включая ОП со светодиодами, в настоящее время используются эксплуатационные и стендовые испытания [7, 8, 11, 37, 42, 52, 54, 56, 58, 69, 78, 80, 95, 98].

Эксплуатационные испытания являются определительными, они несут самую полную и достоверную информацию о надежности объектов электрооборудования [8, 52, 95]. Методикам эксплуатаци-

онных испытаний посвящены работы ВНИПТИЭМ [89], ВИЭСХ [98], ГОСНИТИ [96].

Определение надежности объектов по результатам эксплуатационных испытаний с заданной точностью и достоверностью связано с необходимостью получения достаточного объема статистической информации. Сбор такой информации в реальных условиях эксплуатации составляет 5... 10 лет [52, 69].

Методы определения числа испытываемых объектов в условиях эксплуатации приведены в работах [16, 19]. Они предусматривают семь планов проведения испытаний, обозначенные индексами [NUN], [NUr], [NUT], [NRr], [NRT], [NMr], [NMT]. Отдельные буквы имеют следующее обозначение [57, 98]:

U - планы, при которых отказавшие объекты новыми не заменяются и не восстанавливаются;

R - планы, при которых отказавшие объекты заменяются новыми;

М - планы, при которых отказавшие изделия восстанавливаются (ремонтируются);

N - число изделий, за которыми ведется наблюдение (первая буква), если число отказавших изделий (третья буква);

г - число отказавших изделий (г < N), после которого наблюдения прекращаются;

Т - время, по истечении которого наблюдения прекращаются.

В соответствии с обозначениями, например, план [NUN] означает, что наблюдению подлежит N объектов, отказавшие объекты новыми не заменяются и не восстанавливаются, наблюдение прекращают, когда число отказавших объектов достигает N. При планах [NUr] и [NUT] наблюдения прекращают, когда число отказавших объектов достигает г, или наблюдения прекращают по истечении времени Т [57, 98].

Согласно представленным планам эксплуатационные испытания могут быть полными и усеченными. Полные испытания проводятся до отказа всех объектов, они требуют значительных затрат времени. При усеченных выборках снижается время проведения испытания, но вместе с тем снижается точность оценки показателей надежности.

Рекомендуемые планы испытаний электрооборудования в сельскохозяйственном производстве представлены в табл. 1.2 [57].

Таблица 1.2 - Рекомендуемые планы испытаний на надежность в условиях сельского хозяйства

Тип дыборки нис плана испытаний Выборка данных Показатель надёжности

11 ГШ! л4 г. /| X - р? .. А>/ " отказ объекта ^ Ресурсы Средняя наработка до отказа средний ресурс

2 Однократно усечённая Ьыдорка 1ШТ] /V 3 2, /• Тк -х Т1 _ви 1 ' 7 Ресурсы- Наработки--Тг Гг.... Ти-т Гша-процентная наработка до отказа гамма-процентный ресурс

3. Многократно усечённая Шорка 1ШП ШП А ; 1 /Р/У7 й Тн -> т? /?// й Т1 т 7 Ресурсы РцРзиРм Наработки■ Т1 Гг..., Ти Вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ, козффи-циент готовности

При выборе плана испытаний необходимо учитывать их среднюю продолжительность, стоимость и точность. Рекомендации по выбору плана, удовлетворяющего перечисленным требованиям, приведены в табл. 1.3 [57].

Таблица 1.3 - Сравнительная эффективность планов испытаний

План испытания Функция эффективности

Средняя продолжительность Средняя стоимость Точность

[NUN] — — +

[NUr], [NUT] ± ± ±

[NRr], [NRT] + + —

Сокращение сроков эксплуатационных испытаний можно добиться через увеличение коэффициента использования объектов электрооборудования [8]. Для этого организуется многочисленная работа и перемещение объектов электрооборудования по различным техническим установкам с целью увеличения наработки за календарное время испытаний. Однако при этом приходится сталкиваться с организационными и материально-техническими трудностями.

Существенного сокращения сроков эксплуатационных наблюдений можно получить по результатам незавершенных испытаний с использованием математических моделей прогнозирования ресурса и методов диагностирования технического состояния электрооборудования. Данные модели и методы представлены в работах В.А. Буто-рина, Г.Б. Дружинина, JI.M. Рыбакова, H.H. Сырых, О.И. Хомутова и др. [8, 9, 10, 14, 16, 39, 90, 98, 104].

Модели прогнозирования надежности могут быть детерминированными и стохастическими. Детерминированные модели дают только выборочную оценку надежности без учета случайного характера износа и восстановления отказов. Существующие стохастические модели прогнозирования надежности применимы к конкретным видам электрооборудования и их перенос на исследование другого

электрооборудования, у которого неизвестен закон изменения параметра технического состояния от наработки, может привести к значительной погрешности полученных результатов.

Использование методик прогнозирования надежности по результатам незавершенных испытаний ограничено слабым развитием точных средств диагностики деталей и узлов электрооборудования [52].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Вовденко, Константин Петрович, 2013 год

Литература

1. Абрамов B.C., Никифоров С.Г., Соболь П.А., Сушков В.П. Свойства зеленых и синих InGaN - светодиодов. // Светодиоды и лазеры. 2002. № 1 - 2. - С. 30-33.

2. Аладинский В.К., Барышников Д.А., Соляр В.Г. Расчет нелинейности температурной зависимости прямого напряжения р-п-перехода. // Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы, 1984. Вып. 6. - С. 16-26.

3. Бабыкин Е.В. Разработка средства обеспечения и методики оценки качества восстановления электродвигателей (на примере их работы в условиях птицеводства): Дис. ...канд. техн. наук. Челябинск, 2008. - 143 с.

4. Банин Р.В. Прогнозирование трудоемкости обслуживания и резерва запасных частей при эксплуатации электроприводов в птицеводстве: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 2002. -23с.

5. Баринова Э.Ю., Вишневская Б.И., Коган JI.M. Температурная зависимость зеленого светодиода из GaP в интервале температур от -60 до +60°С // Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы, 1982. Вып. 7. - С. 46-53.

6. Бочкарева Н.И., Ефремов A.A., Ребане Ю.Т., Горбунов Р.И., Клочков A.B., Шретер Ю.Г. Деградация инжекции носителей заряда и деградация голубых светодиодов // Физика и техника полупроводников, 2006. Т. 40, вып. 6. - С. 122-127.

7. Буторин В.А. Модель процесса изнашивания при форсированном испытании // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1998.№ 1. - С. 28-29.

8. Буторин В.А. Обеспечение работоспособности электрооборудования сельскохозяйственных предприятий: Дис. ... докт. техн. наук. Челябинск, 2002. - 310 с.

9. Буторин В.А. Параметрическая надежность электрооборудования после ремонта // Техника в сельском хозяйстве, 2001. № 6. — С.33-34.

10. Буторин В.А. Эксплуатация и надежность электрооборудования: Учебное пособие. Челябинск: Изд. ЧГАУ, 2006. - 164 с.

11. Буторин В.А., Банин Р.В. Если износились элементы электроприводов // Сельский механизатор, 2001. - С. 37.

12. Буторин В.А., Вовденко К.П. Исследование деградации светового потока от наработки по времени агропромышленного светодиодного светильника // Материалы Ы Международной научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству». Челябинск: ЧГАА, 2012. Ч. V. - С. 42-44.

13. Буторин В.А., Вовденко К.П. Разработка испытательного стенда для проведения ресурсных испытаний прожектора светодиодного (светильника) Х^Ы ХЬВ-Р1Л2-А01Ю-220-115-01 // Ползунов-ский вестник, Барнаул, 2011. №2/1. - С. 62-65.

14. Буторин В.А., Девятков В.Д. Надежность щеточных узлов автотракторных генераторов после ремонта // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2001. № 3. - С. 38.

15. Буторин В.А., Девятков В.Д. Определение параметра технического состояния контактно-щеточных узлов автотракторных генераторов // Тез. докл. XI научно-технической конференции посвященной 70-летию ЧГАУ. Челябинск, 2000. - С. 216-217.

16. Буторин В.А., Чарыков В.И., Малышев М.А. Вопросы теории и инновационных решений при эксплуатации электрооборудования. Курган: Типография ООО «Дамми», 2011. - 206 с.

17. Буторин В.А., Швецов М.С. Результаты испытаний после-ремонтного ресурса контактов магнитных пускателей // Вестник ЧГАУ, Челябинск, 2000. Т. 32. - С. 88-93.

18. Васильева Е.Д., Закгейм A.JL, Снегов Ф.М., Черняков А.Е., Шмидт Н.М., Якимов Е.Б. Некоторые закономерности деградации синих светодиодов на основе InGaN/GaN // Светотехника, 2007. №5.- С. 30-32.

19. Ващенко С.Ф., Йорданова М. Промышленное производство овощей в теплицах. М.: Колос-София, «Земиздат», 1977. - 332 с.

20. Ващенко С.Ф., Чекунов З.И., Савинова Н.И. и др. Овощеводство защищенного грунта. М.: Колос, 1984. - 272 с.

21. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 1998. - 576 с.

22. Вентцель Е.С., Овчаров J1.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988. - 480 с.

23. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1991. - 383 с.

24. Вовденко К.П. Исследование изменения спектрального излучения аграрного светодиодного светильника в зависимости от изменения температуры окружающей среды // Аспекты современной науки. 2012, № 2. - С. 6-10.

25. Вовденко К.П. Исследование световой характеристики светодиодного светильника // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2011, № 11. - С. 31.

26. Вовденко К.П. Разработка методики испытания светодиодного светильника на примере его применения при выращивании рассады огурцов // Материалы III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики АПК». Саратов: Изд. «Кубик», 2012. - С. 57-59.

27. Выращивание огурцов в теплице. Режим доступа: http// vteplicax.ru/2011/vedenie-teplichnogo-xozyajstva/vyrashhivanie-ogurcow-v-teplice.html.

28. Выращивание огурцов зимой. Режим доступа: http://www.sadyk.ru/ogurtsi/viraschivanie-ogurtsow-zimoy.

29. Гладин Д.В. Использование светодиодных технологий в сельском хозяйстве // Полупроводниковая светотехника. 2012. № 2. -С.60-65.

30. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М.: Высшая школа. 1997. — 400 с.

31. Гольдберг О.Д. Надежность электрических машин общепромышленного и бытового назначения. М.: Знание. 1976. - 56 с.

32. Гольдберг О.Д., Кузнецов Н.Л., Голубович А.Н. Определение коэффициентов ускорения при испытаниях электрических машин на надежность методами планирования экспериментов // Электротехника. 1974.№ 1. - С. 48-51.

33. Горбунов А.Г. Перспективы повышения надежности подшипниковых узлов электрических машин средней мощности // Электротехника. 1992.№ 10. - С. 32-36.

34. ГОСТ Р 54350-2011. Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний. М.: Изд. стандартов.

35. ГОСТ Р 27.002-2009. Надежность в технике. Термины и определения. М.: Изд. стандартов.

36. Девятков В.Д. Прогнозирование ресурса контактно-щеточных узлов капитально отремонтированных генераторов мобильных сельскохозяйственных машин: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 2003. - 21 с.

37. Джордж Мао, Маршалл Майлс. Срок службы светодиодов и их надежность - ключ к успешной реализации светотехнических проектов // Современная светотехника. 2010. № 6. - С. 29-31.

38. Дзино В.Н., Кононок Н.Л., Скарин В.К., Щербаков Н.В. Автоматизация процессов сборки полупроводниковых индикаторов // Электронная промышленность, 1982, Т. 5-6. - С. 57-58.

39. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. Изд. 4-е перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986.- 480 с.

40. Дулин В.А. Методы исследования надежности низковольтных аппаратов. М.: Энергия. 1970. - 152 с.

41. Ермаков О.Н., Аксёнов В.Ф., Игнаткина P.C. Светоизлу-чающие диоды зеленого цвета свечения с повышенной температурной стабильностью потока излучения // Тез. докл. на 4 Всесоюз. конф. «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение». М.: 1982. -103 с.

42. Ермолин К.П., Жерихин И.П. Надежность электрических машин. JL: Энергия. 1976. - 248 с.

43. Ерошенко Г.П. Повышение эффективности эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве: Дис. ... докт. техн. наук. Челябинск, 1984. - 327 с.

44. Ерошенко Г.П., Коломиец А.П., Кондратьева Н.П., Мед-ведько Ю.А., Таранов М.А. Эксплуатация электрооборудования. М.: КолосС. 2007. - 344 с.

45. Ерошенко Г.П., Медведько Ю.А., Таранов М.А. Эксплуатация электрооборудования сельскохозяйственных предприятий. Ростов-на-Дону: ООО «Терра», НПК «Гефест». 2001. - 592 с.

46. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975. - 184 с.

47. Изаков Ф.Я. Планирование эксперимента и обработка опытных данных: Учебное пособие. Челябинск: ЧГАУ. 2003. - 103 с.

48. Именков А.Н., Гребенщикова Е.А., Журтанов Б.Е., Данилова Т.Н., Сиповская М.А., Власенко Н.В., Яковлев Ю.П. Свойства

светодиодов на основе Оа8Ь с сетчатыми омическими контактами // Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 38, вып. 2. - С. 13991407.

49. Кендалл М.Дж., Стьюарт Т. Статистические выводы и связи. М.: Наука. 1977. - 735 с.

50. Клапвайк Д. Климат теплиц и управление ростом растений. М.: Колос. 1976. - 128 с.

51. Копылов И.П., Кузнецов Н.Л., Макидонский С.А. Электродинамическая модель надежности изоляции машин переменного тока// Электротехника. 1989. № 12. - С. 25-28.

52. Котеленец Н.Ф., Кузнецов Н.В. Испытания и надежность электрических машин. М.: Высшая школа. 1988. - 232 с.

53. Кравцов В.Е., Кузнецов В.И., Новинский Л.С. Метод температурной стабилизации потоков излучения светодиодов // Метрология. 1979. № 8. - С. 15-19.

54. Куйбышев А.В. Надежность асинхронных электродвигателей общепромышленного исполнения. М.: Изд. стандартов, 1972. -104 с.

55. Кунгс Я.А., Михеева И.А., Цугленок Н.В. Технико-экономическое сопоставление облучательных установок // Техника в сельском хозяйстве. 2002. № 6. - С. 13-15.

56. Курбатова Г.С. Разработка и исследование методов оценки надежности электродвигателей сельскохозяйственного производства: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 1977. - 25 с.

57. Курчаткин В.В., Тельнов Н.Ф., Ачкасов К.А. Надежность и ремонт машин. М.: Колос. 2000. - 776 с.

58. Лезин П.П. Формирование надежности сельскохозяйственной техники при ее ремонте. Саратов: Изд. Сарат. ун-та, 1987. -196с.

59. Лещинская Т.Б., Полянина И.Н. Реконструкция системы освещения в тепличных комплексах // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. № 9. - С 14-15.

60. Ломоносов Ю.Н. Проблема ускоренной оценки послере-монтной надежности сельскохозяйственной техники // Вестник ЧГАУ. Челябинск, 2000. Т. 31. - С. 53-56.

61. Малышев М.А. Прогнозирование аварийного резерва запасных элементов сетевых районов по обслуживанию сельских распределительных сетей: Дис. ...канд. техн. наук. Челябинск, 2012. - 148с.

62. Михлин В.Н. Управление надежности сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1986. - 335 с.

63. Налимов Б.В., Голикова Т.И. Логические основания планирования эксперимента. М.: Металлургия. 1976. - 127 с.

64. Никифоров С.Г. Если бы молодость знала, если бы старость могла // Полупроводниковая светотехника. 2010. № 6. - С. 10-14.

65. Никифоров С.Г. Исследование параметров семейства свето-диодов Cree XLamp // Компоненты и технологии. 2006. № 11. - С. 42-49.

66. Никифоров С.Г. Повесть о «вечной» молодости светодио-дов// Полупроводниковая светотехника. 2010, № 4. - С. 32-35.

67. Никифоров С.Г. Почему светодиоды не всегда работают так как хотят их производители // Компоненты и технологии. 2005. №7.-С.16-24.

68. Никифоров С.Г. Проблемы, теория и реальность светодио-дов для современных систем отображения информации высшего качества // Компоненты и технологии. 2005. № 5. - С. 48-57.

69. Никифоров С.Г. Разработка методик контроля деградации характеристик светодиодов на основе твердых растворов AIGalnP и AIGalnN: Дис. ...канд. техн. наук. Москва, 2006. - 195 с.

70. Никифоров С.Г. Стабильность и надежность светодиодов закладывается на производстве // Компоненты и технологии. 2007. №5.- С. 59-66.

71. Никифоров С.Г. Температура в жизни и работе светодиодов// Компоненты и технологии. № 9, (2005). - С. 48-54, № 1, (2006). - С.18-23.

72. Никифоров С.Г. Теперь электроны можно увидеть: свето-диоды делают электрический ток очень заметным // Компоненты и технологии. 2006. № 3. - С. 96-103.

73. Николаев Д., Щеглов С., Феопентов А. Светодиодные светильники: Ваш первый опыт // Полупроводниковая светотехника, 2009.№ 1. - С. 37-41.

74. Николаев Ю.Н., Кулешов В.М. Зависимость температурного коэффициента излучения светодиодов от тока питания // Тез. докл. на 5 Всесоюз. конф. «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение». М., 1984. - 164 с.

75. Новоселов И.Н. Разработка и обоснование эффективности технологического светодиодного освещения птичника промышленного стада кур-несушек: Автореф. дис. ...канд. техн. наук. Ижевск, 2011. - 22 с.

76. Освещение для Агропрома. Режим доступа: http://www.enimlighting.com.ru/agricultural-lighting.

77. От чего зависит срок службы светодиода. Режим доступа: http://led-centre.ru/articles/69-servicelife.html.

78. Перроте A.M., Карташев Г.Д., Цветаев К.Н. Основы ускоренных испытаний радиоэлементов на надежность. М.: Сов. Радио, 1968. - 224 с.

79. Полищук А.Г. Вопросы выбора мощных светодиодных ламп для светотехнических применений // CTA-nPFCC. 2009. № 7. - С. 20-22.

80. Полищук А.Г., Туркин А.Н. Деградация светодиодов на основе гетероструктур нитрида галлия и его твердых растворов // Светотехника. 2008. № 5. - С. 44-46.

81. Попова С.А., Супрун М.А. Эффективное применение досве-чивающей аппаратуры при выращивании растений третьего культу-рооборота // Материалы XLIX Международной научно-технической конференции «Достижение науки - агропромышленному производству» ЧГАА, Челябинск: 2010. - С. 392-398.

82. Прищеп Л.Г. Эффективная электрификация защищенного грунта. М.: Колос, 1980. - 208 с.

83. Прокофьев А., Туркин А., Яковлев А. Перспективы применения светодиодов в растениеводстве // Полупроводниковая светотехника. 2010. № 5. - С. 60-63.

84. Проников А.Р. Надежность машины. М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

85. Птащенко A.A. Деградация светоизлучающих приборов // Журнал прикладной спектроскопии. 1980. Вып. 5. - С. 781-803.

86. Птащенко A.A., Мороз Н.В., Цап Б.В. Деградация излучающих р-п-переходов // Обеспечение качества и надежности РЭА и ЭВА. Межвузовск. сборн. научн. труд. Москва: МИЛ. 1989. - С. 6279.

87. Рожанский И.В., Закгейм Д.А. Анализ причин падения эффективности электролюминесценции светодиодных гетероструктур AlGalnN при большой плотности тока накачки // Физика и техника полупроводников, 2006. Т. 40, вып. 7. - С. 861-867.

88. Розанов Ю.К., Акимов Е.Г., Пручкин А.Н. Эрозия контактов в условиях гибридной коммутации // Электротехника. 1998. № 1. -С. 1-5.

89. РТМ 16.689.152-74. Двигатели трехфазные общего применения мощностью 0,12-100 кВт. Методики сбора, кодирования и ста-

тистической обработки информации об эксплуатационной надежности. Владимир: Изд. ВНИПТИЭМ.

90. Рыбаков JI.M. Методы и средства обеспечения работоспособности электрических распределительных сетей 10 kB. М.: Энер-гоатомиздат. 2004. - 421 с.

91. Светодиодная лампа для растений LED-GB08. Режим доступа: http://lumaxural.ru/cat/cat 3283.html.

92. Светодиодные светильники серии «AGRO». Режим доступа [e-mail].

93. Светодиоды - долгожители: правда или мистификация. Режим доступа: http: // npp-solar.ru / index.php.option = com_contentsviem = articlesid = 86sitemid = 214/.

94. Светодиоды в растениеводстве. Режим доступа: http://flower4house.ru/blog/7.

95. Сотсков Б.С. Основы теории и расчеты надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. М.: Высшая школа. 1970. - 270 с.

96. СТП 70. РСФСР 046-78. Порядок применения и использования данных о надежности техники с целью определения показателей и разработки предложений по повышению качества на предприятиях сельхозтехники. М.: ЦБМТИ Госкомсельхозтехники РСФСР, 1978. -28 с.

97. Сушков В.П. Физические основы деградации полупроводниковых излучающих диодов // Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов. Кишенев. 1982. Ч. 1. — С.24-25.

98. Сырых H.H. Эксплуатация сельских электроустановок. М.: Агропромиздат. 1986. - 255 с.

99. Тевлин Э.В., Босинсон М.А., Брейтер Б.З. и др. Надежность электрооборудования станков. М.: Машиностроение. 1980. - 168 с.

100. Тепличное овощеводство Урала. Свердловск: Средне-Уральское, кн. изд. 1979. - 192 с.

101. Техническое освещение. Режим доступа: http://zavodiskra.rU//catalog/svetodiodnoe-osvechenie/teplichnoeosveshe nie.

102. Токарев Б.Ф., Кузнецов В.Л., Морозкин В.П. и др. Разработка методики ускоренных ресурсных испытаний электрощеток погружных двигателей постоянного тока. М.: Тр. МЭИ. 1977. Вып. 314.- С. 38-41.

103. Фисинин В.Н., Картарашвили А.Ш., Новоротов E.H. Светильники на основе светодиодов - будущее в освещении птицеводческих помещений // Птицеводство. 2010. № 2. - С. 10-15.

104. Хомутов О.И. Система технических средств и мероприятий по повышению надежности электрооборудования. Барнаул. 1989. -95 с.

105. Цугленок Н.В., Долгих П.П., Кунгс Я.А. Энергетическое оборудование тепличных хозяйств: Учеб. пособие / Краснояр. гос. аграр. ун. Красноярск. 2001. - 139 с.

106. Швецов М.С. Оценка послеремонтной надежности магнитных пускателей в животноводстве методом ускоренного определения коммутационного ресурса их контактов: Дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 2001. - 167 с.

107. Щетина В.А., Лукинский B.C., Сергеев В.И. Снабжение запасными частями на автомобильном транспорте. М.: Транспорт, 1988. - 112 с.

108. Shimano N. The effect of Thermal Stress on the Temperature Dependence of Degradation in GaAso.gPo.i LEDs Operating at High Currents Densities. // J Appl. Phys.-Vol. 51, №3. P. 1818-1824.