冗余设计和裕度设计的区别

换热器设计裕度是指任何1台换热器的换热面积总要超过清洁换热器所需的面积,以满足该换热器规定负荷的要求。在换热器设计阶段,考虑到污垢、传热方式、操作介质特性以及工艺或环境条件变化的诸多不确定性,为减少换热器满足不了工艺要求所造成的风险,结合在设计中获得的经验,引入设计裕度很有必要.工业装置的实践经验允许设计安全裕度保持在0~20%之间。对于管程层流、雾流汽化以及靠重力流动的壳程混合物冷凝等情况,其设计安全裕度可加大。

(1) 阻值偏差。实际生产中电阻器的阻值会偏离标称阻值，此偏离应在阻值允许偏差范围内。电阻器利用调整金属或者其他材料的形状，实现依赖选定材料的电阻率、材料形状。那么材料的形状尺寸本身就会有误差，所以最后由形状尺寸决定的电阻值也会有误差。

(2) 工作温度。电阻器的阻值会随温度变化而变化。此特性用TCR值即电阻温度系数来衡量。电阻率会随着温度变化而变化，所以不同温度的电阻率也会不一样。温度变化了，电阻值也会随之而变化。

(3) 电压效应。电阻器的阻值与其所加电压有关，变化可以用电压系数来表示。电压系数是外加电压每改变 1 V时电阻器阻值的相对变化量。所以电阻在不同的电压作用于电阻两端的时候，电阻也会不同。

(4) 频率效应。随着工作频率的提高，电阻器本身的分布电容和分布电感所起的作用越来越明显。不同的电阻由于制造工艺的微弱差异，便会导致每个电阻器的分布电容和分布电感也会不同。

(5) 时间耗散效应。电阻器随工作时间的延长会逐渐老化，电阻值逐渐变化(一般情况下增大)。

（6）外加引力导致电阻变化。既然电阻的阻值电阻材料的形状决定，那么如果有外加应力造成了形状的变化就会引起电阻值的变化。外加应力下电阻值漂移应在电路要求的范围内，同时还应考虑老化因素。应给出设计裕度(一般为电路要求变化范围的一半，如电路要求可在±10%范围内变化，应选择在±5%内变化的电阻器)。

裕度是指相位裕度（phase margin，PM），亦称相位余裕，在电路设计中是非常重要的一个指标，主要用来衡量负反馈系统的稳定性，并能用来预测闭环系统阶跃响应的过冲。一个性能良好的控制系统，其相位裕度应具有45°左右的数值。

增益裕度是以相位为裕度是-180度时的增益为准进行计算。传统的增益裕度与相位裕度是经典频域控制理论中的重要概念，能够直观在奈奎斯特图和波德图上表示出来，是衡量闭环控制系统鲁棒性的重要性能指标。

他们分别表示控制系统保持稳定条件下所能承受的最大增益扰动和最大相位扰动，以克服控制回路中存在的干扰和对象不确定性。由于他们能够直观、有效的衡量控制系统的稳定性和鲁棒性，基于增益、相位裕度的控制系统设计方法也受到广泛关注。

扩展资料

通常开环相位延迟（相对于输入）随频率变化，逐步增加到超过180°，此频率下输出信号（相对于输入）反相。PM为正值，但会随着频率下降，在截止频率（PM = 0）反相，于是在高频率PM为负值（PM <0）。

在存在负反馈时，环路增益超过1情况下PM频率为零或负值可以保证系统不稳定。因此PM为正是能保证该电路正常工作（不振荡）的“安全裕度”。这不仅适用于放大器电路，同样适用于不同负载条件（如无功负载）下的有源滤波器。

在最简单的形式中，涉及有非抗性反馈的理想负反馈电压放大器，在放大器的开环电压增益等于所需闭环直流电压增益时测定相位裕度。

更一般地，PM是由放大器及其反馈网络结合在一起（通常在放大器输入处开环）定义的，在环路增益为1的频率测定，并在闭合回路之前，通过尝试输入源的开环输出的方式，将其从中去除。

在上述环路增益定义中，假设放大器输入呈现零负载。要在零负载输入下工作，为了确定该环路增益的频率响应，反馈网络的输出需要加一个等效负载。

假定增益对频率的图象以一个负斜率穿过单位增益仅一次。只有在抗性或有源反馈网络（如有源滤波器的情形）才需要这么考虑。

参考资料来源：百度百科-相位裕度

       计算公式中：

       KCU—过电压冲击系数，取1.3-----1.6，根据设备中过电压保护措施的完备情况而定

       UAM—臂的工作峰值电压，指的正向峰值电压UATM或臂的反向峰值电压UARM，计算时取两者之较大者

       Kb—电网电压升高系数，一般取1.05—1.1，特殊情况可取更高值

       KAU—电压的设计裕度，一般取1—2，根据器件的可靠程度及对设备的可靠性要求而定

       KU—均压系数，一般取0.8—0.9

       URM—串联器件的额定重复峰值电压。

       二、实例计算

       KCU取1.4，因为电网电压冲击情况较多

       UAM=14100V

       Kb取1.1

       KAU高压使用时裕度取1.5

       KU=0.85，均压系数取中

       URM=4000V

       代入：

       计算公式

       结论是用10只4000V晶闸管模块串联。

       三、晶闸管模块串联后出现的问题

       1，均压：要求所加的电压均匀地分摊在每只晶闸管模块上，即每只器件分摊的电压基本一致。

       2，触发信号的传送：因为每只晶闸管模块各处于不同的电位上，每只器件的触发信号不可能有共同的零点。

       3，同时触发：上例中十只晶闸管模块串联，不允许个别器件不触发，要不就会发生高压全加于这一只器件上，而导致该器件电压击穿。

1、电源变压器：

电力变压器应根据机器的各个部分电路的总功耗，做出合理的选择，整个机器有足够的储备力量，电力变压器的力量，机器的各个部分，电路总耗散功率的两倍以上，a类放大器的功率放大器电路，电力变压器的力量应该在此基础上再翻一番。

2、电阻：

电阻应该尽可能选择精密金属膜电阻器五色环，误差应控制在1％以下，设计裕度应尽可能大，总电源应高于四分之一w，功率管的发射极电阻或电流负反馈，电路的取样电阻），电阻之间的权力应该是1／2 w ～ 5 w，以提高整个电路工作的稳定性。

3、电容：

电容器应尽量选择声学特殊类型，用进口高品质电容器作为第一选择，大容量(如电力滤波器和去耦电容器)应该用于承受电压高于电源电压和容量尽可能大特殊的电解电容器，提高过滤效果。

4、连接导线：

电线是使功率放大器的选择，大电流(如电源线、电源输出线和地面)连接的导线，线径厚多股细线的导体绞合铜导线，克服电流通过导线的集肤效应。较小导线直径的导线可用于小电流连接，使用不同颜色的电线来区分不同的电线，红色导线为正电源，绿色或蓝色导线为负电源，黑色导线为地线。

5、功放电路：

生产功率放大器，功率放大器电路的选择应该是更重要的是，根据听力环境和音色的回放偏好(平衡)是优雅、温暖或温度变化来确定选择的，功率放大器电路结构(类和ab类或其他类型)和零部件或组件的电路(电容、电阻、管等)的模型。

摩天轮的结构一般按完工状态来分为：1.有支撑梁型（刚性）；2.无支撑梁型（柔性）。

本台摩天轮看结构为无支撑梁型，也即，起支撑作用的刚性构件为临时支撑梁，待滚道合拢后拆除。事故发生在滚道即将合拢前，下面来看一下摩天轮倒塌的主要原因：

事故发生在第六步，在此时状态，整个摩天轮最上面一组支撑梁承受最大的压力。钢材一般为Q355型，即屈服强度355Mpa。此时情况下，只要摩天轮水平度偏差过大，就很容易超过屈服强度，进入失稳状态。从照片来看，设计方为了节省材料，未对临时支撑梁容留设计裕度，临时支撑梁安全系数过低（毕竟临时的，用完就不要了），也未在末端添加类似于三角形的补强结构。

此外若下部的轮辐索没有拧到足够预紧力，也会加大最上面一组支撑的“负担”。安装过程中失稳了，圆形建筑物在拼装时失稳，那就是多米诺骨牌效应，发生事故是不可避免的。

至于导致失稳的原因，具体挺多的。可能是在拼装时发生了碰撞导致的；也可能拼装时方案设计有问题，局部应力过大导致杆件变形整体失稳；或者局部强对流天气、强风；或者工人操作不当；还有材料本身质量问题，强度不足；安装质量问题，局部焊接、紧固不到位。

（一）地面拼装、整体吊装。“伦敦之眼”摩天轮就采用了这种施工方法。具体如下：首先在工厂里把摩天轮的构件分段加工、组装，接下来把组装成功的构件运到项目现场，然后把各个构件组装成整体，再连接摩天轮内部的刚性桁架或者柔性的钢缆索等，最后一步是把整个转盘拼装好之后整体吊装到位。这种工法的优点明显——能够保证钢结构的安装精度。但是问题也不小，由于现代摩天轮体量都不小，所以对起吊能力要求特别高。

伦敦之眼

（二）中心旋转安装。这种工法就是先把支撑整体的塔架和中心轴安装好，利用塔架在安装工作平台，或者利用起吊系统从中心向外围逐渐的安装其他的摩天轮结构。这种工法特别适合在一些中小型摩天轮安装时使用。

（三）立面旋转安装法。这种工法也是先后安装好支撑塔架和中心轴，再采用临时刚性轮辐带动分段轮缘和钢索旋转安装的方法。这种方法又分为单侧旋转安装法、两侧旋转安装法两类。柔性摩天轮结构利用钢缆索提供向心力时，特别适合使用这种方法施工。它的优点是避免了大量高空作业，减少施工危险，但是需要使用很大的牵引动力系统和良好的制动系统，如果是两侧旋转安装，还需要对中心轴特殊处理，工程繁琐。