Отдельного трансформатора

При рассмотрении отдельного измерения, устанавливающего количественное выражение какой-либо величины, знак (ориентация измерительного прибора) не имел бы большого значения. Так, мы говорим часто «напряжение сети 380 б» или «номинальный ток двигателя ~

Случайные процессы: собственные шумы радиоаппаратуры, помехи, шумовые сигналы и т. л. играют большую роль в радиоэлектронике. Они оказывают влияние на качественные показатели приборов, а иногда являются причиной нарушения их работоспособности. В метрологии и измерительной технике пред« метом внимания являются случайные погрешности и методы их определения и уменьшения. Поэтому нужно знать характеристики случайных процессов, уметь экспериментально их определять. Измерение характеристик случайных процессов основывается на общих принципах измерения физических величин, но имеет специфику и особенности, требует применения методов и средств измерений, отличных от применяемых в технике измерения детерминированных сигналов. Даже при наличии у экспериментатора специальной аппаратуры, ему требуются знания многих положений, вытекающих из теории случайных процессов. Прежде всего, необходим статистический подход к (исследованию случайных процессов. Это значит, что необходимо отказаться огг определения точного результата каждого отдельного измерения. Характеристики случайного процесса «аходят в результате проведения множества опытов, по результатам которых удается найти вероятностные характеристики. Характеристики случайных про-

Кроме указанных погрешностей, рассмотрим еще среднеарифметическую погрешность отдельного измерения 0:

Эксплуатационная погрешность отдельного измерения. Принимается, что все составляющие погрешностей имеют нормальное распределение. Если обозначить среднеквадратическое отклонение

Эксплуатационная погрешность при многократных измерениях. Если измерения многократно повторяются при одинаковых (или почти одинаковых) условиях, то имеющаяся всегда недостоверность уменьшается. Обычная мера для этого — доверительный интервал. Если для упрощения вновь принимают, что бсум.хх отдельного измерения действительно может рассматриваться как среднеквадрати-ческое отклонение генеральной совокупности, то доверительный интервал при измерениях

для отдельного измерения и

Эт\ разность называют случайной погрешностью отдельного измерения

где А, — численный результат отдельного измерения, п — число измерений.

Как отмечалось ранее, среднее арифметическое ряда измерений А является лишь наиболее достоверным значением измеряемой величины. Представляет интерес определение погрешности вычисления среднего арифметического значения. Оценивается эта погрешность с помощью величин, аналогичных тем, при посредстве которых производится оценка погрешности отдельного измерения Если выполнить k серий измерений, в каждом из которых производится п отдельных измерений, и вычислить среднее арифметическое значение для каждой серии, то полеченные средние арифметические значения А1г А2, А:1, . , Л„ будут несколько различаться между собой Эти средние значения буд\т отличаться от истинного значения X измеряемой величины на случайные величины и, следовательно, будут распределяться около X по гауссов-скому закону (2.4). Для получения представления о случайном разбросе среднего арифметического относительно точного значения X измеряемой величины нужно вычислить среднее квадратическое отклонение от среднего арифметического. В теории погрешностей доказывается, что это отклонение в ~Vn раз меньше средней квадратической погрешности отдельного измерения, т. е.

где о-д — средняя квадратическая погрешность среднего арифметического из ряда измерений; а — средняя квадратическая погрешность отдельного измерения; п — число измерений в серии. Из данного выражения видно, что увеличение числа повторных измерений п приводит к уменьшению средней квадратической погрешности Oj результата измерений.

При га>ссовском законе распределения по таблице интеграла вероятности можно определить значения доверительных интервалов. При увеличении доверительных интервалов значение доверительной вероятности возрастает, стремясь к свое\н пределу, равному единице. Как л же отмечалось, для интервала + 3а значение вероятности составляет 0,9973, С введением новых понятий это можно интерпретировать так, для доверительного интервала от —3 сг до 4- За доверительная вероятность равна 0,9973. Для оценки погрешности отдельного измерения пользуются также вероятной погрешностью р, под которой понимают величину, характерную тем, что все случайные погрешности данного ряда из п измерений она делит на две равные части; в одной части находится л/2 случайных погрешностей, превышающих р, а в другой я/2 случайных погрешностей, меньших р. Иначе говоря, вероятность того, что некоторая случайная погрешность лежит в пределах от — р до -гр, должна равняться 0,5. Вероятная погрешность для гауссовского закона равна'

погрешность отдельного измерения) образует среднеквадратическое отклонение выборки (эмпирическое среднеквадратическое отклонение)

Силовой трансформатор служит для согласования напряжения сети с заданной величиной выходного напряжения. Если в схеме выпрямителя применяют ионные вентили с термокатодом, например газотроны и тиратроны, то для питания цепей накала обычно ставится отдельный вспомогательный трансформатор, так как цепь накала газотронов и тиратронов включают на несколько минут раньше, чем анодные цепи. Питание цепи управления может осуществляться через фазовращатель от отдельного трансформатора или от дополнительной обмотки силового трансформатора. Сглаживающий фильтр служит для уменьшения пульсаций выпрямленного тока. В некоторых выпрямителях между сглаживающим фильтром и нагрузкой включают стабилизатор напряжения.

Для обеспечения надежного питания при эксплуатации и в аварийных случаях приводные двигатели механизмов наклона печи, вентилятора, привод загрузочно-разгрузочных устройств и системы управления питаются от отдельного трансформатора собственных нужд.

При проектировании отдельного трансформатора, входящего в уже известную серию, или при проектировании новой серии трансформаторов весьма существенной является правильная оценка всех рассматриваемых вариантов рассчитанного трансформатора и выбор оптимального варианта. Важнейшим критерием для определения оптимального варианта в настоящее время считается экономическая эффективность вновь спроектированного трансформатора по сравнению с существующим или одного из вариантов по сравнению с другими варя-

При проектировании отдельного трансформатора, отвечающего в отношении номинальной мощности и напряжений обмоток, а также параметров холостого хода и короткого замыкания требованиям ГОСТ или технических условий на существующую серию, т. е. имеющего определенные потери холостого хода и короткого замыкания, а также требующего определенной реактивной мощности, экономическая оценка может быть произведена путем простого сравнения себестоимости или цен рассчитанного и существующего трансформаторов. Более экономичным будет трансформатор с меньшей себестоимостью или ценой.

При проектировании отдельного трансформатора или новой серии трансформаторов обычно возникает необходимость в экономическом сравнении различных вариантов этого проекта или сравнении одного или нескольких вариантов этого проекта с существующим или ранее спроектированным трансформатором. При таком сравнении следует себестоимость или цену для всех сравниваемых вариантов рассчитывать по одной и той же методике. Недопустимо, например, для одного варианта или трансформатора определять цену приближенным методом, а для другого находить ее по прейскуранту,

После определения затрат для всех сравниваемых вариантов полученные значения 3 сравниваются. Наиболее экономичным считается вариант с наименьшими годовыми затратами. При расчете отдельного трансформатора и при проектировании новой серии для каждого варианта расчета необходимо определять себестоимость или оптовую цену трансформатора. При этом в различных случаях приходится пользоваться разными более точными или в той или иной степени приближенными методиками расчета себестоимости и цены.

ведется по одному из существующих методов приближенного расчета, дающему возможность определить параметры холостого хода и короткого замыкания, а также массы активных материалов трансформаторов. Именно на этом этапе проектирования необходимо произвести экономическое сравнение различных вариантов и выбрать для дальнейшей более полной разработки те из них, которые являются наиболее экономичными. Таким же образом может производиться выбор оптимального варианта при расчете отдельного трансформатора, если для него не заданы потери холостого хода и короткого замыкания.

В большинстве случаев при проектировании новых серии выбор активных материалов и конструктивных фо[>м магнитной системы, обмоток и изоляции производится по соображениям, независимым от расчетных данных трансформаторов серии, чем существенно упрощается задача расчета. В некоторых случаях при расчете серии производится сравнение двух или более различных решений, например плоской и пространственной магнитных систем, медных и алюминиевых обмоток и т. д. Существенно упрощается задача при расчете отдельного трансформатора известной серии с заданными параметрами холостого хода и короткого замыкания (см. § 3-5).

При проектировании отдельного трансформатора наиболее простым, на первый взгляд, является такой метод, когда задаются несколькими вариантами исходных данных и затем после выполнения полного расчета с раскладкой обмоток и расчетом параметров выбирают наилучший из вариантов. При кажущейся простоте этот метод является чрезвычайно трудоемким и„ заставляя ограничивать число вариантов, часто не дает возможности получить действительно оптимальное решение. Применение средств вычислительной техники хотя

3-5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ПО ОБОБЩЕННОМУ МЕТОДУ

При проектировании новой серии трансформаторов задача осложняется тем, что при расчете каждого трансформатора необходимо установить не только его оптимальные размеры, но также и параметры холостого хода и короткого замыкания. Решение этой задачи, достаточно сложной и требующей выполнения большого числа расчетных вариантов, может быть получено путем проведения ряда расчетов каждого трансформатора серии с определенными ограничениями его параметров и варьированием этих ограничений. Методика проектирования новых серий подробно рассмотрена в гл. 12. При этом проектирование отдельного трансформатора становится одним из элементов проектирования трансформатора новой серии.