Как найти коэффициент заполнения

Перейти к содержимому

Общая информация

К основным параметрам последовательности импульсов относятся:

• амплитуда импульса – Um,
• длительность импульса – tu,
• длительность паузы – tn,
• период следования T или частота f = 1/T следования.

Если длительность tu всех импульсов, входящих в состав последовательности, и всех пауз tn постоянна в течение времени, то она называется периодической.

Важным параметром периодического импульсного процесса является скважность импульсов S. Скважность импульсов – это отношение периода следования к длительности импульса, рассчитывается по формуле:

Эффективность S при управлении устройства достигается при стабильной частоте сигнала. Иногда используют обратную величину D – коэффициент заполнения, рассчитывается по формуле:

При равенстве tu и tn скважность равна 2, и сигнал называется меандром. S и D – безразмерные величины, так как время делится на время. В цифровых устройствах применяются импульсы различной формы. Формой импульса называется графическое изображение закона изменения импульсного напряжения во времени. На рис. ниже показаны формы сигналов:

• а – прямоугольная,
• б – трапецеидальная,
• в – экспоненциальная,
• г – колокольная,
• д – ступенчатая,
• е – пилообразная.

Виды импульсных сигналов

Техническая характеристика формы импульсов связана с количественной оценкой основных параметров импульса, свойств отдельных его участков, которые играют разную роль при воздействии импульса на устройство. На рис. выше изображены идеализированные формы импульса. Из-за переходных процессов в устройствах (формирования и усиления импульсов) существует реальная форма, например, прямоугольного импульса (рис. ниже).

Реальная форма импульса

Основные параметры импульса– это:

• Размах импульса – Um,
• Длительность импульса – tи,
• Длительность переднего фронта – tф,
• Длительность заднего фронта – tсп,
• Спад вершины – ΔU,
• Размах выброса заднего фронта – Um обр,
• Длительность выброса заднего фронта – tи обр.

Указанные величины считываются между уровнями 0.1 и 0.9 от амплитуды в микросекундах, в зависимости от частоты сигнала. Амплитудные – в вольтах.

Определить параметры импульсного сигнала можно с помощью осциллографа, частотомера или мультиметра.

Характеристики скважности

Коэффициент заполнения и показатель скважности зависят от уровня получаемого колебания, при этом его частота определяется параметрами генератора. Для вычисления скважности имеют наибольшее значение два основных критерия:

• Период Т.
• Длительность импульса t1.

Принцип действия

Для формирования прямоугольного колебания в устройствах-модуляторах имеется специальная микросхема-контроллер либо аналоговая микросхема. Подключение происходит посредством цепи на полупроводнике. Полупроводник имеет только два состояния:

• Закрытое
• Открытое.

Важно! Работа всей цепи зависит от характера колебаний. Следовательно, если лампа подключена через полупроводниковый прибор, она начнёт мерцать с заданной частотой.

Однако, когда частота превышает 50 Гц, из-за особенностей глаз человека, мигание сливается в единое свечение. Но таким образом можно регулировать и яркость свечения. Снижение коэффициента повлечет за собой уменьшение яркости света, выдаваемой лампой.

Подобную схему можно использовать для постоянных двигателей. Уменьшение частоты провоцирует снижение скорости вращения двигателя, а высокие – к большей мощности агрегата.

В аналогичных устройствах применяется полупроводниковый переключатель, который имеет высокую скорость срабатывания и низкую проводимость, поскольку в противном случае устройство может запаздывать.

Как обозначается

Скважность обозначается английской буквой S, величина, обратная ей – коэффициент заполнения – буквой D. Данные обозначения используются и в русской, и в англоязычной литературе.

Формы сигналов

Сигналы различаются по форме и характеристикам:

• Синусоида. Переменный ток на выходе из дома представляет собой синусоидальную волну, которая изменяется во времени с частотой 50 Гц. Для синусоидального колебания период можно выражать не в секундах, а в градусах или в радианах. При этом, необходимо учитывать, что полный период равен 360 ° (при использовании градусной меры) или 2п (если применяется радианная мера)

Вам это будет интересно Требуемая освещенность в помещении

Важно! Период и частота математически зависят друг от друга. По мере того, как период уменьшается, частота увеличивается, и наоборот.

• Поскольку меандры имеют симметричные прямоугольные волны, периоды T и t1 которых равны, они широко используются в электронных цепях часов и сигналов синхронизации. На входе и выходе практически всех цифровых логических схем используются такие сигналы. Поскольку они симметричны, длительность положительной части равняется временному промежутку, когда импульс отрицательный (ноль). У сигналов, используемых в качестве тактовых сигналов в цифровой технике, длительность положительного импульса называется временем заполнения цикла.
• Разница между прямоугольным сигналом и меандром заключается в том, что длительности положительной и отрицательной частей периода не равны друг другу. Поэтому прямоугольные сигналы классифицируются как несбалансированные.
  Важно! Сигнал может принимать и положительные, и отрицательные значения, подвергаясь изменениям. В показанном потоке время положительного импульса больше, чем длительность отрицательного импульса, хотя бывает и наоборот.

Применение

Для формирования прямоугольных колебаний применяется микросхема аналогового типа или чип-контроллер. Сами колебания управляют только нагрузкой, идущей от источника тока. Подключение производится через ключевую схему на полупроводнике. Ключ имеет всего два состояния: либо он включён в сеть, либо размыкает её.

Грубо говоря, все зависит от характеристик колебаний. Так, если светильник подключен через подобную схему, то при низкой частоте работы устройства лампа будет мигать с определенной периодичностью, но при превышении её сверх 50Гц в человеческих глазах отдельные всплески света сольются в одно ровное свечение. Это особенность человеческого глаза, который не улавливает колебания свыше этого значения. Но и яркость свечения можно регулировать. Чем ниже коэффициент заполнения, а, следовательно, и значение, обратное ему, тем меньше яркость свечения источника.

Аналогичный пример можно использовать и с двигателем постоянного тока, под управлением широтно-импульсного регулятора. При этом низкая частота приведёт к снижению оборотов двигателя, в то время как высокая – к его эффективной работе. Для её достижения используются ключи-полупроводники, обладающие значительным быстродействием и низким коэффициентом проводимости, так как в противном случае возможно запаздывание сигнала.

При необходимости сигналы схемы импульсного регулятора можно усреднять, для этого используются фильтры низких частот, но при подключении двигателя с большой механической инерцией и хорошим значением индуктивности. В этом случае снижение амплитуды и частоты происходит самопроизвольно.

Скважность, а также её обратное значение зависят от уровня моделирующего сигнала, частота таких устройств определяется частотой дублирующего генератора, подающего дополнительный сигнал.

Чем отличается скважность и коэффициент заполнения импульсов

Одной из наиболее важных величин в импульсной электронике – это скважность, обозначаемая латинской буквой S. Она дает характеристику импульсам прямоугольной формы и показывает, как относится их период T ко времени t1. К примеру, коэффициент меандра равен 2, поскольку время t1 в этой последовательности составляет половину периода: S = T / t1 = 2. И в числителе, и в знаменателе находится время, выраженное в секундах. При вычислениях они сокращаются, поэтому коэффициент является величиной, не имеющей единиц измерения.

Генератор скважности

Меандр представляет собой поток импульсов, в котором отрицательные и положительные части имеют одинаковую продолжительность. Инверсия скважности имеет название коэффициент заполнения. Следовательно, скважность способна принимать множество значений от бесконечности до единицы, а рабочий цикл этого же потока импульсов, как еще могут называть коэффициент заполнения, способен принимать значения от 0 до 1. Часто удобней записывать не данный коэффициент, измерение которого производится десятичными дробями, а скважность, которая равна, чаще всего, целому числу. Например: D = 0,5 или S = ​​2 – эти две записи означают одно и то же, но вторую читать легче. Рабочий цикл S = 10 соответствует показателю D = 0,1 – это означает, что длительность импульса в 10 раз меньше его периода. В широтно-импульсной модуляции (сокращенно, ШИМ) прибор изменяет ширину или продолжительность импульса, при этом будет соответственно изменяться и коэффициент. Частота при этом будет постоянной. В таком случае, чем больше величина, показывающая скважность, тем более узким будет импульс, и, наоборот – при минимальной скважности будет достигаться максимальная ширина. При изучении данного явления просматривается этимологическая связь с словом «скважина» из русского языка: широкая скважина (на самом деле, это промежуток между импульсами в потоке) – положительные части узкие, узкая скважина – положительные части широкие (но свободное пространство между ними мало).

Важно: У англоязычных авторов термин «скважность» не встречается вовсе, а для его замены применяют понятие «рабочий цикл» – аналогичный российскому коэффициенту заполнения (D). Однако в английской литературе он выражается не дробным числом, а процентом. Например, если D = 0,5 в западных пособиях будет указано: D = 50%.

Как измерить скважность с помощью формулы

Скважность прямоугольных импульсов S – это отношение периода T ко времени импульса, обозначаемого буквой t1. Также, стоит отметить, что рабочий цикл D – это значение обратное скважности:

Скважность формула

Скважность сигнала – одна из самых важных характеристик в импульсной технике. Ее основные характеристики – это период и время численного значения импульса. Изменяя эти характеристики, можно повлиять на всю цепь.

Как рассчитать коэффициент заполнения?

Коэффициент заполнения — прямоугольный импульс

Она получается делением секунд на секунды. Иногда удобно измерять коэффициент заполнения в процентах. Тогда нужно приведенное в определении отношение умножить на 100%. Как мы видим, чем короче импульс, тем меньше коэффициент заполнения.

Расчет коэффициента заполнения печатной платы

Расчет коэффициента заполнения печатной платы можно сделать по сборочному чертежу платы. Для этого надо измерить площадь, занимаемую элементом вместе с выступающими за корпус выводами.(Посадочное место). В плане (плоскости) все посадочные места можно рассматривать как прямоугольники и окружности. Как известно, площадь прямоугольника равна произведению длины на ширину прямоугольника, а площадь круга

S = πD²/4 , где

D – диаметр круга, а π – физическая константа, равная 3,14

Расчет следует вести с использованием таблицы 3.4.1

Таблица заполняется, после чего надо сложить все цифры последнего столбца. Таким образом будет найдена площадь, занимаемая всеми элементами схемы S элемент.

Площадь печатной платы — S платы равна произведению ее длины на ширину. Коэффициент заполнения печатной платы

S элемент = 2101,1 мм²

К зап = S элемент / S платы х 100%

К зап = 2101,1 / 4516,2 х 100% = 214,94

Управление скважностью

С помощью цифровых сигналов происходит управление разнообразными устройствами. Первое применение такого управления использовалось при передаче информации кодом Морзе. Сигнал передаётся короткими и длинными импульсами. Каждой букве соответствует определённый набор точек и тире. Сегодня этот метод управления используется для ШИМ-управления.

При изменении D (коэффициент заполнения) от 0 до 1 добиваются нужного напряжения на выходе электронного устройства. Таким образом, можно управлять оборотами двигателя, освещением, яркостью дисплея и т.д. При формировании прямоугольных импульсов используются специально разработанные микросхемы, например, NE555, NL494, КР1006ВИ1, IR2153, и микроконтроллеры: Arduino, AVR, SG2525A.

Для обеспечения надёжной работы управляемых устройств к  параметрам импульсного сигнала предъявляются жестокие требования по их стабильности. Это достигается применением кварцевого генератора и хорошей переходной характеристикой схемы формирования управляющих импульсов.

Коэффициенты
заполнения проводниковым материалом
сечений катушек (или витков) отдельных
обмоток
определяется как отношение суммарной
площади суммарного сечения проводниковi-ой
обмотки в окне к полной площади сечения
в окне катушки (или витков) этой обмотки
вместе с катушечной, витковой и слоевой
изоляцией:

.
(2.6)

Здесь обозначено
(рис. 2.5):

i
— номер обмотки;

=–
суммарная высота катушек (витков)
рассматриваемой (i-й)
обмотки , мм;

— радиальный размер
(ширина) обмотки в окне, мм;

— площадь поперечного
сечения витка фазы i-й
обмотки, мм²;

— номинальное число
витка фазы i-й
обмотки;

— отношение полного
числа витков в обмотке к номинальному
числу витков (),

— дополнительное
число витков обмотки (сверх номинальных),
определяется заданным диапазоном
регулирования напряжения трансформатора.
При диапазоне регулирования 5

или 
2 
(2,5) ,
выразив числа витков в относительных
единицах (по отношению к номинальному
числу витков), получим:

.

Обычно регулировочные
витки устанавливаются в обмотке ВН (2),
тогда
=
1.

Предварительные
значения коэффициентов заполнения
обмоток можно определить еще до полного
расчета (раскладки) обмоток через размеры
проводников, их изоляции и изоляции
между слоями обмоток (межслойной
изоляции).

Для трансформаторов
рассматриваемых в данной работе
диапазонов мощностей и напряжений
применяются цилиндрические слоевые
(ЦС) обмотки, которые выполняются из
алюминиевого или медного провода с
круглой или прямоугольной формой
сечения. Размеры сечения обмоточных
проводов и их изоляции приведены в
таблицах Б1 и Б2.

При конструировании
обмоток стремятся обеспечить возможно
более высокие значения коэффициентов
,
так как при этом обмотки более компактны
и меньше расход обмоточного провода и
электротехнической стали.

При одних и тех же
толщине изоляции и площади сечения
проводов круглой и прямоугольной формы
коэффициент
выше у обмоток из провода с прямоугольным
сечением, а также тем больше, чем больше
площади сечений проводников, из которых
составлено сечение витка. Однако по
технологическим причинам при площадях
сечений витка фазы обмотки
16 мм²,
диаметр неизолированного (голого)
провода d

3,53мм, обмотка выполняется из провода
круглого сечения. Обычно это обмотки
ВН. При сечениях витка фазы

16 мм²
целесообразнее применять провод
прямоугольного сечения.

Средний коэффициент
заполнения
ЦС обмотки из круглого провода
рассчитывается по формуле:

,
(2.7)

Где
— число элементарных проводников, из
которых составлено сечение витка,;

=
– диаметр обмоточного провода с
изоляцией,мм
;

—
диаметр обмоточного провода без изоляции,
в мм ;

;
—
— толщина изоляции провода на две стороны,мм,
выбирается по таблице Б2 ;

— толщина межслойной
изоляции (в мм);
при предварительном расчете выбирается
=0,36
мм.

Средний коэффициент
заполнения ЦС обмотки из провода
прямоугольного
сечения рассчитывается по формуле

,
(2.8)

где
— осевой размер элементарного проводника,мм ;

— радиальный размер
элементарного проводника, мм
;

; — 0,1 – допуск на
толщину изоляции;

— толщина изоляции
прямоугольного провода на две стороны,
мм,
выбирается в соответствии с классом
напряжения по таблицам приложения Б.

Коэффициенты
ипредварительно определяют исходя из
приближенных значений средней плотности
тока в обмотках_m.
Для обмотки, выполненной из алюминиевого
провода,
принимается _m

1,8
,
а для обмотки, выполненной измедного
провода,
принимается _m

3,5
.С
целью экономии обмоточного провода
отношение плотностей тока обмоток
НН(₁)
и ВН(₂)
принимается в пределах= 0,750,85.

С учетом средней
приближенной плотности токов
обмоток (),
регулировочных витков в обмотке ВН и
выбранного отношенияплотности токов каждой из обмоток
соответственно равны:

(2.9);

(2.10).

Тогда предварительные
площади сечения витков фазы обмоток ВН
и НН, в мм²
определяются по формуле:

.
(2.11).

Далее по таблице
Б1 или Б2 подбирается круглый или
прямоугольный провод ближайшего к
расчетному сечения. При подборе
стандартного провода следует выбирать
возможно меньшее число параллельных
проводов в витке
,
но площадь сечения элементарного
проводника не должна превышать 60 мм²
для алюминиевого провода и 40 мм²
для медного
провода.

После выбора
предварительных значений размеров
проводов обмоток ВН и НН по (3.7) или (3.8)
рассчитываются коэффициенты
и.

Средний
коэффициент
заполнения проводниковым материалом
сечений катушек обмоток трансформатора
можно определить через коэффициенты
ипо формуле

,
(2.12).

Среднее значение
коэффициента
может выбираться в зависимости от класса
напряжения и мощности трансформатора
также согласно табл. 2.9.

Таблица 2.9- Значение
коэффициента
серийных трансформаторов.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Коэффициент заполнения — это важный термин в управлении цепочкой поставок и управлении запасами. Коэффициент наполняемости — это количество заказов, которые ваш бизнес может выполнить, не исчерпав запасы на складе. Если вы отвечаете за контроль выполнения заказов, важно понимать и отслеживать коэффициент наполняемости. В этой статье мы объясним, что такое коэффициент наполняемости, почему он важен и как его рассчитать, а также дадим ответы на несколько других часто задаваемых вопросов, связанных с коэффициентом наполняемости.

Что такое коэффициент заполнения в цепочке поставок?

Коэффициент наполняемости — это количество заказов от клиентов, которые ваш бизнес может выполнить, не исчерпав имеющиеся на складе запасы. Коэффициент заполнения — это важная концепция в управлении цепочками поставок, складском хозяйстве, оптовой торговле и других областях. Компании часто стремятся достичь коэффициента выполнения заказов как можно ближе к 100%, но это часто сопряжено с трудностями, включая затраты на хранение товарных запасов.

Почему коэффициент заполнения важен?

Коэффициент наполняемости важен, поскольку его учет поможет вам убедиться, что у вас достаточно запасов для выполнения заказов ваших клиентов, и вы сможете удовлетворить их спрос. Он также может помочь вам оценить, насколько быстро ваш бизнес выполняет заказы. Поэтому мониторинг наполняемости может помочь вам убедиться, что вы оправдываете ожидания ваших клиентов и поддерживаете их удовлетворенность.

Как рассчитать коэффициент заполнения?

Чтобы рассчитать коэффициент заполнения, необходимо знать общее количество заказов вашего бизнеса, а также общее количество выполненных заказов. Обязательно выберите период времени, для которого вы хотите рассчитать коэффициент заполнения, например, неделя или месяц.

Как только вы получите эту информацию, вы сможете рассчитать коэффициент заполнения с помощью этой простой формулы:

(Всего выполненных заказов Всего заказов) x 100 = коэффициент наполняемости

Чтобы использовать эту формулу, разделите общее количество выполненных заказов на общее количество заказов и умножьте это значение на 100. Полученное число — это процент, который представляет собой коэффициент заполнения.

В чем заключаются некоторые проблемы для поддержания высокого коэффициента наполняемости?

Хотя поддержание высокого коэффициента заполнения может принести пользу вашей компании, это может быть непростой задачей. Некоторые проблемы, связанные с поддержанием высокого уровня наполняемости, могут включать в себя:

Имеют широкий ассортимент продукции

Одна из проблем, связанных с поддержанием высокого коэффициента заполнения, возникает, если ваша компания предлагает широкий ассортимент продукции. Часто компании обнаруживают, что поддерживать высокий коэффициент заполнения становится все труднее, когда они начинают продавать больше продукции. Это связано с тем, что бывает трудно найти и оплатить помещение для хранения большого количества продукции.

Затраты на хранение запасов

Еще одна проблема, связанная с поддержанием высокого коэффициента заполнения, — это расходы, связанные с хранением запасов. Компании обычно платят определенную сумму за хранение своих запасов, и эта сумма может увеличиться, если их запасы занимают больше места. Если в конечном итоге у компании образуется избыток запасов, это может привести к еще большему увеличению затрат.

Отсутствие исторических данных

Для новых компаний отсутствие исторических данных также может затруднить оценку того, сколько запасов им следует держать на складе. Это может привести к слишком большому или недостаточному количеству запасов. По мере накопления данных компании могут выявлять закономерности, что облегчает определение объема запасов, необходимых в данный момент времени.

Как можно повысить коэффициент наполняемости?

Вы можете использовать множество стратегий для повышения коэффициента наполняемости вашей компании, в том числе:

Отслеживайте свои запасы в режиме реального времени

Одной из стратегий повышения коэффициента наполняемости является отслеживание запасов на складе в режиме реального времени. Это может помочь вам убедиться, что вы не совершите продажу товара, которого нет в наличии. Это также может помочь вам контролировать уровень запасов, чтобы вы могли увеличить их количество, когда они начнут заканчиваться. Вы можете найти множество программ, которые позволяют обновлять и контролировать уровень запасов в режиме реального времени.

Предложите клиентам альтернативные товары

Еще один способ повысить коэффициент наполняемости — предлагать клиентам альтернативные товары, когда других товаров нет в наличии. Это может помочь вам убедиться, что у клиентов все еще есть возможность купить товар из запасов вашей компании. Например, если ваша компания продает проигрыватели пластинок, а ваш клиент хочет приобрести модель, которой сейчас нет в наличии, вы можете порекомендовать ему в качестве альтернативы одну из аналогичных моделей проигрывателей.

Анализируйте данные о продажах

Анализ данных о продажах вашей компании также может помочь вам улучшить коэффициент наполняемости. Вы можете использовать исторические данные вашей компании для выявления закономерностей в расходах клиентов. Это поможет вам определить конкретные периоды времени, в которые вам может понадобиться больше или меньше запасов. Например, если ваша компания продает игрушки и приближается сезон праздников, вы можете увеличить объем запасов примерно в это время, чтобы подготовиться к увеличению спроса на игрушки.

Возможно ли достичь 100% наполняемости?

Многие люди интересуются, возможно ли достичь 100% заполняемости, что означает, что компания может выполнить все заказы, не исчерпав запасов. Однако добиться 100-процентной заполняемости и постоянно иметь в наличии весь товарный запас может быть непросто. Более реалистично пытаться достичь коэффициента наполняемости как можно ближе к 100%.

Может ли ваш коэффициент заполнения быть выше 100%?

Кроме того, возможно, что коэффициент заполнения заказов будет выше 100%. Это может произойти, если у вашей компании слишком много запасов на складе или если спрос клиентов падает. Как правило, компании стараются избегать коэффициента заполнения выше 100%. Это объясняется тем, что соответствие количества запасов спросу клиентов поможет вам избежать дополнительных расходов на хранение запасов.

Примеры коэффициента заполнения

Изучение реальных примеров может облегчить понимание коэффициента наполняемости и способов его расчета. Вот несколько примеров коэффициента заполнения:

Пример 1

Olive Branch Jewelry Co. производит украшения из глины, включая серьги и кольца. Владелец компании хочет рассчитать текущий коэффициент наполняемости. В настоящее время у компании 19 выполненных заказов и 20 общих заказов. Владелец подставляет эти значения в уравнение коэффициента наполняемости:

(Всего выполненных заказов всего заказов) x 100 = коэффициент заполнения

(1920) x 100 = коэффициент заполнения

(0.95) x 100 = коэффициент заполнения

95 = коэффициент заполнения

После заполнения уравнения полученное значение равно 95, что означает, что текущий коэффициент заполнения составляет 95%. Поскольку 95% близко к 100%, это считается высоким коэффициентом заполнения.

Пример 2

Main Street Furniture продает высококачественные предметы мебели. Менеджер хочет определить текущую наполняемость бизнеса. В настоящее время у Main Street Furniture 15 выполненных заказов и 30 общих заказов. Менеджер вводит эти значения в формулу:

(1530) x 100 = коэффициент заполнения

(0.5) x 100 = коэффициент заполнения

50 = коэффициент заполнения

Полученное значение показывает, что коэффициент заполнения составляет 50%. Поскольку эта доля составляет лишь половину от 100%, это более низкий коэффициент заполнения.

Пример 3

Winona Candles продает разнообразные свечи, вдохновленные ароматами природы. Владелец компании Winona Candles хочет рассчитать текущую наполняемость бизнеса для поддержания удовлетворенности клиентов. В настоящее время у Winona Candles 45 выполненных заказов и 50 общих заказов. Владелец подставляет эти значения в формулу коэффициента заполнения:

(4550) x 100 = коэффициент заполнения

(0.9) x 100 = коэффициент заполнения

90 = коэффициент заполнения

После того как владелец заполняет уравнение, полученное значение равно 90, что указывает на 90-процентный коэффициент заполнения. Поскольку этот коэффициент заполнения близок к 100%, он считается высоким.