Принцип работы дифференциального автомата: Дифференциальный автомат. Назначение и принцип работы дифференциального автомата

Содержание

Дифференциальный автомат. Назначение и принцип работы дифференциального автомата

Дифференциальный автоматический выключатель представляет собой уникальное устройство, в котором одновременно сочетаются функции автоматического выключателя и защитные свойства УЗО.

Дифференциальный автомат предназначен для защиты человека от поражений электрическим током при его соприкосновении с токоведущими частями электрооборудования либо при утечке электрического тока. В этом случае дифференциальный автомат выполняет функции устройства защитного отключения.

Также устройство осуществляет защиту электрической сети от коротких замыканий и перегрузок, выполняя функции автоматического выключателя.

Конструкция устройства

Конструктивно диф автоматы из состоят рабочей и защитной части.

Рабочая часть представляет собой автоматический выключатель, в котором имеется специальный механизм независимого расцепления и рейка сброса с помощью внешнего механического воздействия.

В различных типах диф автоматов устанавливаются четырехполюсные или двухполюсные автоматические выключатели.

Дифференциальный автомат, как и обычный автоматический выключатель, оборудован двумя расцепителями:

  • — электромагнитный расцепитель отключает линию электропитания в случае короткого замыкания;
  • — тепловой расцепитель срабатывает в случае возникновения перегрузки защищаемой группы.

Защитной частью устройства является модуль дифференциальной защиты. Он обнаруживает дифференциальный электрический ток на землю (ток утечки). Кроме этого, модуль преобразовывает электрический ток в механическое воздействие, с помощью которого через специальную рейку осуществляется сброс выключателя.

Для обеспечения питания модуля защиты от электрического тока он включается последовательно с автоматическим выключателем.

В модуле защиты от электрического тока имеются некоторые дополнительные устройства, среди которых дифференциальный трансформатор, обнаруживающий остаточный электрический ток, а также электронный усилитель с катушкой электромагнитного сброса.

Для проверки исправности модуля дифференциальной защиты на корпусе устройства расположена специальная кнопка «Тест». При нажатии на эту кнопку создается искусственный ток утечки и автомат (если он исправен) должен отключиться.

Как работает диф автомат

В диф автомате, как и в устройстве защитного отключения, в качестве датчика утечки тока применяется специальный трансформатор. Работа этого трансформатора основана на изменении дифференциального тока в проводниках, подающих электрическую энергию на электроустановку, на которой обеспечивается защита.

Ток утечки отсутствует, если нет повреждений изоляции электропроводки или к токоведущим частям установки никто не прикасается. В этом случае в нулевом и фазном проводе нагрузки будут протекать равные токи.

Этими токами в магнитном сердечнике трансформатора тока наводятся встречно направленные равные магнитные потоки. В результате этого ток вторичной обмотки равен нулю и чувствительный элемент – магнитоэлектрическая защелка не срабатывает.

В случае возникновения утечки, к примеру, если человек случайно прикоснется к фазному проводнику или при нарушении изоляционных свойств диэлектрика, происходит нарушение баланса тока и магнитных потоков.

Во вторичной обмотке возникает электрический ток, который приводит в действие магнитоэлектрическую защелку. Сработавшая защелка воздействует на механизм, расцепляющий автомат и контактную систему.

Где применяются диф автоматы

Дифференциальный автомат может с успехом применяться в однофазных и трехфазных сетях переменного тока. Эти устройства способствуют значительному повышению уровня безопасности в процессе постоянной эксплуатации различных электроприборов.

Кроме этого, дифференциальные автоматические выключатели способствуют предотвращению пожаров, вызванных возгоранием изоляции токоведущих частей некоторых электрических приборов.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Назначение и принцип работы дифференциального автомата |

Главная » Статьи » Назначение и принцип работы дифференциального автомата

Дифференциальный автомат – устройство, перенявшее от себя весь функционал УЗО и получившее дополнительно автовыключатель.

Если сказать несколько проще, то автомат выступает в качестве отключателя, когда возникает опасность в поражении электрическим током. Устройство также предназначено для защиты сетей от перегрузок и замыканий благодаря функции автоматического выключения.

Заметим, что УЗО (устройство защитного отключения) отличается от дифавтомата. Внешне два эти устройства очень схожи между собой, но функции, которые они выполняют – различны. Так, УЗО срабатывает, когда в сети, к которой подключено устройство будет возникать ток утечки, в первую очередь опасный для человека; утечка также способна привести к пожароопасным ситуациям. Дифавтомат же способен защитить не только человека от удара током, но и сеть от замыканий, перегрузок; препятствует возникновению утечек и т.п.

Конструкция

По своей конструкции автоматы, как и большинство подобного оборудования, состоят из рабочей и защитной части. Рабочая область содержит в себе рейку сброса и устройство расцепления. В зависимости от вида автомата, могут быть установлены двух- или четырехполосные расцепители. В большинстве случаев автомат оборудуется, имеет два расцепителя:

  • тепловой – работает при появлении перегрузок;
  • электромагнитный – отключает линию при появлении коротких замыканий.

В качестве защитной области выступает модуль защиты, который способен обнаруживать ток утечки. Модуль также способен конвертировать ток в механическое воздействие, благодаря которому выполняется сброс выключателя. Дополнительно в модуле реализованы устройства, один из которых – трансформатор, способный обнаруживать ток, а также усилитель с катушкой сброса.

Большинство автоматов имеют на своем корпусе специальную кнопку, при помощи которой будет выработан искусственный ток. Собственно, если автомат исправен, то он должен сработать. Эту кнопка в первую очередь предназначена для проверки устройства, до того, как оно было подключено к сети.

Принцип работы

Дифавтомат, как и устройство отключения, использует в качестве датчика трансформатор. Суть действия этого автомата заключается в изменении тока в проводниках, которые дают энергию на установку, для которой предоставляется защита. Назначение и принцип работы

Ток утечки будет отсутствовать в том случае, когда не будет возникать повреждений изоляции проводки или к частям установки не будет ничто прикасаться. При таком раскладе, в фазном и нулевом проводе будут протекать равные по напряжению токи.

Таким образом, если человек нечаянно дотронется до фазного проводника или будут нарушены изоляционные свойства диэлектрика, то произойдет нарушение магнитных потоков и баланса тока. В результате во второй обмотке появится ток, при помощи которого будет приведена в действие магнитноэлектрическая защелка; она в свою очередь приведет в действие механизм, который расщепит систему и контактную систему.

Подбивая итоги, отметим, что автоматы успешно используются в одно- и трехфазных сетях переменного тока. Данные устройства выводят уровень безопасности на совершенно новый уровень при использовании различных электроприборов; практика показывает, что автоматы превосходно предотвращают пожароопасные ситуации и защищают человека от ударов током.

       

Дифавтомат устройство и принцип работы. —  

  • Дифавтомат устройство и принцип работы.
  • Принцип работы дифавтомата, как работает дифференциальный автомат
  • Дифференциальный автомат: назначение, устройство, схема подключения
  • Что такое дифавтомат, для чего применяют, схемы, как подключить
  • Принцип работы дифференциального автомата, его устройство и составные детали
  • Принцип работы дифференциального автоматического выключателя
  • конструкция, принцип работы, технические параметры
  • Двигатель постоянного тока (DC)
  • Трехфазные асинхронные двигатели — Принцип работы
  • Что такое емкостный преобразователь? — Определение, принцип, преимущества, недостатки и применение
  • Принцип работы двигателя постоянного тока

Дифавтомат устройство и принцип работы.

Приветствую Вас уважаемые гости и постоянные читатели сайта http://elektrik-sam.info!

Начинаем очередную серию публикаций в рамках курса «Автоматические выключатели, УЗО и дифавтоматы — подробное руководство», на этот раз посвященную дифференциальным автоматам. Начнем с рассмотрения устройства и принципа работы дифавтоматов.

Автоматический выключатель дифференциального тока или дифавтомат — это устройство, объединяющее в одном корпусе функции автоматического выключателя и УЗО. Т.е. он позволяет защитить контролируемую цепь от токов перегрузки и токов короткого замыкания (

функции автоматического выключателя) и от токов утечки (функции УЗО), позволяя защитить человека от возможного поражения электрическим током и предотвратить возможность возгорания в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановки.

Конструктивно дифавтоматы изготавливаются из диэлектрического материала и имеют защелку для установки на DIN-рейку. Установка производится так же, как и установка УЗО.

Для однофазной сети 220В выпускаются двухполюсные дифавтоматы. К клеммам верхних полюсов подключается фазный и нулевой проводник питающей сети, а к зажимам нижних полюсов – фазный и нулевой проводник от нагрузки. При этом, в зависимости от марки производителя и серии они для своей установки на DIN-рейку могут занимать как два, так и более модулей.

Для трехфазной сети 380В выпускаются четырехполюсные дифавтоматы. К верхним клеммам подключаются три фазных провода и ноль со стороны питания. К нижним клеммам три фазных провода и ноль от нагрузки.

При установке на DIN-рейку четырехполюсные дифавтоматы занимают место больше четырех модулей, в зависимости от марки производителя. Т.е. полюсов для подключения проводов четыре, а занимаемое место в электрощите более четырех модулей, за счет блока дифференциальной защиты.

Применение двухполюсных дифавтоматов, которые при установке занимают два модуля, позволяет сэкономить место в электрощите и упростить монтаж, вместо отдельно установленных автоматического выключателя и УЗО (которые вместе занимают три модуля).

Мы помним из раздела, посвященного устройствам защитного отключения, что УЗО не защищает от сверхтоков и требует установки последовательно с ним автоматического выключателя

.

При разветвленной проводке с большим количеством групп, экономия места в электрощите может быть довольно существенной. Однако, зачастую стоимость дифавтомата больше, чем стоимость отдельно установленных автомата и УЗО.

Конструктивно дифавтомат состоит из двух- или четырехполюсного автоматического выключателя и включенного последовательно с ним модуля дифференциальной защиты. Подробно конструкцию и принцип работы автоматических выключателей и УЗО мы рассматривали в предыдущих разделах, ссылки на них внизу этой статьи.

Повторим вкратце основные моменты.

Модуль автоматического выключателя обычно устанавливается в фазные проводники и содержит тепловой расцепитель для защиты от токов перегрузки и электромагнитный расцепитель (катушку соленоида с подвижным сердечником) для защиты от токов короткого замыкания.
Принцип действия такой же, как и у обычного автоматического выключателя.

При возникновении тока перегрузки биметаллическая пластина нагревается проходящим через нее электрическим током, изгибается, и, если ток в цепи не уменьшается, приводит в действие механизм расцепления, размыкая защищаемую цепь.

При коротком замыкании ток в цепи мгновенно возрастает, наводимое в катушке соленоида магнитное поле перемещает сердечник, который приводит в действие механизм расцепителя и размыкает силовые контакты.

Для защиты силовых контактов дифавтомата от разрушающего действия электрической дуги, применяется дугогасительная камера.

Модуль дифференциальной защиты представляет собой дифференциальный трансформатор тока, через который проходит фазный и нулевой проводник (первичная обмотка) и обмотка управления (вторичная обмотка). В четырехполюсных дифавтоматах через дифференциальный трансформатор тока проходит три фазных проводника и нулевой.

В обычном режиме работы через фазный провод проходит ток к нагрузке, а через нулевой проводник от нагрузки, т.е. токи равны и направлены встречно. Геометрическая сумма токов равна нулю, наводимые ими магнитные потоки в обмотке трансформатора тока взаимно компенсируют друг друга, и результирующий магнитный поток равен нулю.

При возникновении тока утечки баланс токов нарушается, поскольку в фазном проводе вместе с током нагрузки протекает и ток утечки. Токи в фазном и нулевом проводниках наводят разные по величине магнитные потоки, их баланс нарушается и в тороидальном сердечнике трансформатора тока возникает разностный магнитный поток. Под действием разностного магнитного потока во вторичной обмотке управления возникает ток. Когда величина этого тока превысит пороговое значение, срабатывает механизм расцепления и силовые контакты дифавтомата отключаются от питающей сети.

Как и УЗО, модуль дифференциальной защиты дифавтоматов может быть электромеханическим или электронным. В электронных при возникновении утечки, ток в обмотке управления подается на плату электронного усилителя с катушкой электромагнитного сброса и через механизм расцепителя отключает силовые контакты дифавтомата от питающей сети.

Дифавтоматы с электронным модулем дифференциальной защиты, в отличие от электромеханических, могут потерять работоспособность при обрыве фазного или нулевого проводника со стороны питающей сети (подробно об этом смотрите видео работа УЗО при обрыве нуля), поскольку отсутствует питание, необходимое для работы платы усилителя.

Дифавтоматы некоторых производителей имеют встроенные индикаторы, которые позволяют определить причину срабатывания:

— дифавтомат сработал от перегрузки по току: тепловая защита или электромагнитный расцепитель от токов короткого замыкания;
— или сработал модуль дифференциальной защиты дифавтомата в результате утечка тока.

Если таких индикаторов нет, тогда в случае отключения дифавтомата, неясно что вызывало срабатывание – перегрузка по току, или дифавтомат сработал в результате возникновения тока утечки.

Для проверки исправности модуля дифференциальной защиты на корпусе устройства расположена специальная кнопка «Тест». При нажатии на эту кнопку создается искусственный ток утечки и если дифавтомат отключился, значит он исправен.

Более наглядно принцип работы смотрите в видео Дифавтомат устройство и принцип работы:

Интересные материалы по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — руководство.

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Конструкция (устройство) УЗО.

Устройство УЗО и принцип действия.

Принцип работы трехфазного УЗО.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

УЗО основные характеристики. Часть 1.

УЗО основные характеристики. Часть 2.

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.

Принцип работы дифавтомата, как работает дифференциальный автомат

Difference (англ.)- разница. Именно от этого слова произошло название «дифференциальный автомат», в этом случае имеется в виду разница между величинами входных токов в сети. Устройство, которое срабатывает в случае возникновения аварийной ситуации из-за несовпадения силы тока «туда и оттуда» и одновременно отключает фазу и ноль, называется дифференциальным автоматом.

Автоматический выключатель дифференциальный IEK АВДТ 32

Главным его предназначением и основным принципом работы является единовременное отслеживание возможного короткого замыкания (КЗ) и последующее отключение питания. Кроме этого, контролируется наличие токов утечки, в случае отклонения от нормы, производится обесточивание линии. Можно выделить несколько основных функций, выполняемых этим устройством:

  1. Контроль значений токов, недопустимость КЗ и обесточивание линии при возникновении нештатной ситуации.
  2. Отслеживание превышения максимально допустимых значений напряжения и отключение при возможной перегрузке (исключает возможность перегрева проводов и повреждение изоляции).
  3. Проверка наличия токов утечки в связи с повреждением токоведущих или изоляционных составляющих.

Схема дифавтомата

Таким образом, дифференциальный автомат совмещает в себе два устройства и образует комплекс устройства защитного отключения (УЗО) и автомата защиты. Как и у всех универсальных устройств, у него есть свои сильные и слабые стороны.

Преимущества

  • при условии правильного подключения, одним из главных преимуществ дифавтомата является безопасное для человека подключение к электрической сети;
  • комплексное решение правильного совмещения УЗО и номинала по току;
  • контроль и защита электрической сети от перепадов напряжения;
  • компактное размещение;
  • несложное подключение.

Недостатки

  1. При отсутствии соответствующих флажков на определенных моделях дифавтоматов, отсутствует возможность определения причины срабатывания устройства, что делает устранение неисправности более сложным процессом.
  2. Невозможность менять поломавшиеся составляющие дифференциального автомата по отдельности. К примеру, если выйдет из строя только УЗО или автомат, все равно придется менять все устройство. Таким образом, в случае поломки придется заплатить полную стоимость дифавтомата.
  3. Ограниченность выбора. Не всегда нужная модель может оказаться в наличии, поэтому существует вероятность остаться без света на неопределенное время, необходимое для ее доставки.

Оптимальное применение дифавтомата

Для бытового размещения в простой сети с минимальным количеством подключенных электроприборов, рассчитанной на одного потребителя (например, на дачах) наиболее приемлемым вариантом будет установка дифавтомата вместо УЗО. Этим можно существенно улучшить защиту вашей сети от резких скачков напряжения.

Применение дифавтомата будет достаточно эффективным в случае, если сеть периодически подвержена воздействию влаги (баня, подвальные помещения, уличное освещение) и нуждается в мощном потреблении электроэнергии.

Если нет возможности поставить дифавтомат, можно заменить его связкой устройств УЗО+ двухполюсной автомат. По функционалу это практически то же самое, разница лишь в более сложном подключении.

Характеристики и выбор дифавтомата

Выбирая устройство, прежде всего надо определиться с выбором места его установки, и уже после этого подбирать дифференциальный автомат с техническими характеристиками, соответствующими вашим требованиям.

Кроме того, необходимо точно знать напряжение сети, в которой будет устанавливаться устройство. В зависимости от его величины (напряжения), существуют разные типы дифавтоматов. Различить их можно по надписям на корпусе устройства, рядом с отметкой о частоте тока( 50 Гц).

Номинал, равный сечению провода, следит за недопустимостью превышения током нагрузки допустимых показателей, а в случае отклонения от нормы, отключает питание.

Различаются дифавтоматы и по типу электромагнитного расцепителя, в зависимости от величины пускового тока они могут быть разной чувствительности:

B — предназначена для работы с превышениями норм от 3 до 5 раз. Этот вариант наиболее приемлем в случаях минимальной нагрузки на сеть, его часто устанавливают на дачах;

С — максимальная перегрузка колеблется в интервале от 5-10 раз. Оптимальное место установки – жилые квартиры и дома;

D — отключение происходит, если номинал превышен в 10-20 раз. В основном устанавливаются на предприятиях, фабриках или офисных помещениях, требующих больших энергозатрат.

Автоматический дифференциальный выключатель в разрезе

Еще один параметр, на который стоит обратить внимание при выборе такого устройства – это отключающий дифференциальный ток и его класс. Обычно для потребительских сетей используют дифавтоматы с номиналом тока утечки 10 мА (линия с единственным потребителем) или 30 мА (более распространенные устройства, применяемые для нескольких потребителей).

Немаловажной характеристикой защитного устройства является и его класс ограничения силы тока, а также номинальная отключающая способность. В случае резких перепадов напряжения или максимальной сетевой нагрузки, необходимо понимать, насколько быстро отреагирует защитное устройство на нештатную ситуацию. Именно это показывает класс токоограничения дифавтомата, в зависимости от класса (по нарастающей от 1 до 3), устройство отключает электропитание в случае аварии. Предпочтение отдается дифавтоматам 3 класса, как самым быстродействующим. К сожалению, стоимость такого устройства будет гораздо выше подобных дифавтоматов более низкого уровня.

Эксплуатационные условия

Основные модели дифференциальных автоматов довольно чувствительны к погодным условиям и предполагают эксплуатацию при температурах от -7°C до +30°С. В случаях, когда дифференциальный автомат будет расположен на улице, в неотапливаемом здании, а также в помещениях с резкой сменой температур или периодическим посещением, необходимо выбирать модели защитных устройств, устойчивые к минусовым температурам. На внешнем корпусе такого устройства производители ставят специальный значок в форме снежинки, обозначающий, что данный дифавтомат будет корректно работать даже при очень низких температурах (до -30°С). Цена таких устройств тоже будет значительно выше стоимости обыкновенных моделей.

Дифференциальный автомат IEK ВД1-63

Как подключить защитное устройство

В верхней части корпуса дифавтомата находятся юстировочные винты и контактные пластины для подсоединения фазы и нуля, идущих со счетчика. Снизу расположены контакты для подключения самой линии.

Подключить устройство непосредственно в электрическом шкафу тоже довольно просто. Единственный нюанс – по окончании сборки необходимо дополнительно, с максимальным усилием, закрепить контакты. Делается это потому, что обычно применяются медные провода, а, как известно, медь довольно мягкий металл.

Наиболее популярная схема подключения

Схема подключения дифавтомата на входе

Существует несколько способов подключения дифавтомата. Наиболее востребованной стала схема с установкой устройства сразу после счетчика – на входе. Преимущество такого подключения состоит в том, что в случае возникновения аварийной ситуации, отключение электропитания будет произведено по всем потребителям одновременно. Недостаток состоит в том, что из-за полного обесточивания становится довольно сложно определить, где именно случилась поломка. Эта проблема решается установкой после основного дифавтомата отдельных защитных устройств для каждой группы потребителей. В этом случае, существует возможность поочередного включения и определения причины поломки после срабатывания защиты.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 3 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Дифференциальный автомат: назначение, устройство, схема подключения

Дифференциальный автомат – уникальный аппарат, сочетающий в едином корпусе функции сразу двух защитных устройств – это одновременно УЗО и автоматический выключатель. Профессионалы рекомендуют использовать дифференциальные автоматические выключатели в обязательном порядке при устройстве или реконструкции проводки.

Каково назначение дифференциальных автоматов, по каким параметрам выбирается и какова его схема подключения – ответы на эти вопросы постараемся дать ниже.

Для чего нужны дифференциальные автоматы?

Прямым предназначением дифференциального автомата является защита человека от поражения электрическим током при прямом контакте. Устройство одновременно отслеживает как возникновение короткого замыкания, так и проявление признаков утечки электричества через повреждённые токопроводящие компоненты сети.

Дифференциальный автомат обесточит контролируемую линию при возникновении:

  • короткого замыкания;
  • перегрева электрической проводки из-за превышения уставки номинального тока дифавтомата;
  • утечки на землю больше, чем соответствующая уставка.

Так, простое устройство вполне способно обезопасить квартиру или частный дом, предотвращая возникновение чрезвычайных ситуаций, вызванных проблемами с электричеством.

Преимуществом использования дифференциального автомата является отсутствие необходимости подбора УЗО, ведь он уже содержится в составе компонентов дифференциального автомата. Одно устройство, совмещающее в себе функции двух (УЗО и автоматического выключателя), занимает меньше места в электрическом щитке на размер однополюсного автомат – его ширина 17,5 мм.

Среди недостатков можно выделить вероятность выхода из строя одного из двух компонентов дифавтомата – замена отдельной части невозможна, что вынудит приобрести новый дифференциальный автомат.

Техническое устройство

Конструктивно дифавтоматы выполняются из диэлектрического материала. Задняя часть имеет специальное крепление для установки на DIN-рейку. Внутри они состоят из двухполюсного или четырёх полюсного выключателя и включенного последовательно с ним модуля дифзащиты. Данный модуль представляет собой дифференциальный трансформатор тока, через который проходят ноль и фаза, образуя тем самым первичную обмотку и обмотку управления — вторичную обмотку.

Как работает дифференциальный автомат

В основе принципа работы дифавтомата лежит использование специального трансформатора, функционирование которого строится на изменениях дифференциального тока в проводниках электричества.

При появлении токов утечки баланс нарушается, так как часть тока не возвращается. Фазный и нулевой провода начинают наводить разные магнитные потоки и в сердечнике трансформатора тока возникает дифференциальный магнитный поток. В результате этого в обмотках управления возникает ток и срабатывает расцепитель.

При перегреве в модуле автоматического выключателя срабатывает биметаллическая пластина и размыкает автомат.

Основные параметры

Любой дифференциальный автомат располагает 8-ю клеммами для трёхфазной сети и 4-мя для однофазной. Само устройство является модульным и состоит из:

  • Корпуса, изготовленного из негорючего тугоплавкого материала;
  • Клемм с маркировкой, предназначенных для подключения проводников;
  • Рычага включения-выключения. Количество зависит от модели конкретного устройства;
  • Кнопки тестирования, позволяющей вручную проверить работоспособность дифференциального автомата;
  • Сигнального огонька, информирующего о выбранном типе срабатывания (утечка или перегрузка).

При выборе дифференциального автомата со всей интересующей информацией можно ознакомиться непосредственно на самом корпусе устройства.

Выбор дифавтомата нужно производить исходя из множества параметров:

  1. Номинальный ток – показывает, на какую нагрузку рассчитан дифавтомат. Эти значения стандартизированы и могут принимать следующие значения: 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63А.
  2. Время-токовая характеристика – значения могут быть равны B, C и D. Для простой сети с маломощным оборудованием (используется редко) подойдёт тип В, в городской квартире – С, на мощных производственных предприятиях – D. Например, при запуске двигателя ток резко возрастает на доли секунд, ведь необходимы определённые усилия для его раскрутки. Данный пусковой ток может в несколько раз превышать номинальный ток. После запуска потребляемый ток становится в несколько раз меньше. Для этого и нужен этот параметр. Характеристика B означает кратковременное превышение такого пускового тока в 3-5 раз, C – 5-10 раз, D – 10-20 раз.
  3. Дифференциальный ток утечки – 10 или 30 мА. Первый тип подойдёт для линии с 1-2 потребителями, второй – с несколькими.
  4. Класс дифференциальной защиты – определяет, на какие утечки будет реагировать дифавтомат. При выборе устройства для квартиры подойдут классы АС или А.
  5. Отключающая способность – значение зависит от номинала автомата и должно быть выше 3 кА для автоматов до 25 А, 6 кА для автоматических выключателей на ток до 63 А и 10 кА для автоматических выключателей на ток до 125 А.
  6. Класс токоограничения – показывает, как быстро будет отключена линия при возникновении критических токов. Существует 3 класса дифавтоматов с самого «медленного» — 1 к самому «быстрому» — 3 по срабатыванию соответственно. Чем выше класс, тем выше цена.
  7. Условия использования – определяются исходя из потребностей.
Выбор дифавтомата по мощности

Для того чтобы выбрать дифавтомат по мощности необходимо учитывать состояние проводки. При условии, что проводка качественная, надёжная и отвечающая всем требованиям, для расчёта номинала можно применить следующую формулу – I=P/U, где P – это суммарная мощность используемых на линии дифференциального автомата электрических приборов. Выбираем дифавтомат ближайший по номиналу. Ниже приведена таблица зависимости номинала дифавтомата от мощности нагрузки для сети 220 В.

Внимание! Электрические провода должны быть правильно подобраны, исходя из мощности нагрузки.

Все характеристики дифавтоматов указываются непосредственно на самом корпусе устройства, что облегчит подбор подходящего дифференциального автомата и поможет определиться с тем, какой дифавтомат для квартиры подойдёт лучше всего.

На данный момент в продаже имеются дифавтоматы с двумя типами расцепителя:

  • Электронный – имеет электронную схему с усилителем сигнала, которая питается от подключённой фазы, что делает устройство уязвимым при отсутствии питания. При пропаже нуля такой он не сработает.
  • Электромеханический — не потребует для работы внешних источников питания, что делает его автономным.

Подключение

Подключение дифавтомата – весьма несложный процесс. Верхняя часть дифференциального автомата содержит контактные пластины и зажимные винты, предназначенные для подключения нуля N и фазы L от счётчика. Нижняя часть располагает контактами, к которым и подключается линия с потребителями.

Подключение дифавтомата можно представить следующим образом:

  1. Зачистка концов проводников от изоляционного материала примерно на 1 сантиметр.
  2. Ослабление зажимного винта на несколько оборотов.
  3. Подключение проводника.
  4. Затягивание винта.
  5. Проверка качества крепления простейшим физическим усилием.

Выбор между конфигурацией УЗО + автомат и обычным дифавтоматом должен обуславливаться наличием места в щитке и ценой самих устройств. В первом варианте сложность монтажа слегка возрастёт.

В случае с однофазной сетью в 220 В, используемой в большинстве квартир и домов, необходимо использовать двухполюсное устройство. Монтаж дифференциального автомата в данном случае можно провести двумя способами:

  1. На входе после электросчётчика для всей квартирной проводки. При использовании данной схемы питающие провода подключаются к верхним клеммам. К нижним же подаётся нагрузка от различных электрических групп, разделённых автоматическими выключателями. Существенным минусом данного варианта является сложность поиска причины выхода из строя в случае срабатывания автоматики и полное отключение всех групп при неполадках.
  2. На каждую группу потребителей по отдельности. Этот метод применяют для защиты в помещениях, где отмечается повышенный уровень влажности воздуха – ванные, кухни. Актуален метод и для мест, где электробезопасность должна быть на высшем уровне – например, для детской. Понадобится несколько дифференциальных автоматов – несмотря на большие затраты, данный способ является наиболее надёжным и гарантирующим бесперебойное электроснабжение, а срабатывание любого из дифавтоматов не заставит сработать остальные.

При наличии трёхфазной сети в 380 В нужно применять четырёхполюсный дифавтомат. Вариант используется в новых домах или коттеджах, где устройству необходимо выдерживать высокие нагрузки от электроприборов. Использовать такое подключение дифавтоматов можно и в гаражах в связи с возможным использованием мощного электрооборудования.

Можно сделать вывод, что схема подключения дифференциальных автоматов мало чем отличается от аналогичных схем для УЗО. На выходе устройства должны быть подключены фаза и ноль от защищаемого участка сети. Безопасность именно этой группы и будет контролироваться.

Дифференциальные автоматы успешно применяются и в однофазных, и в трёхфазных сетях переменного тока. Установка такого устройства значительно повышает уровень безопасности при эксплуатации электроприборов. Кроме того, дифференциальный автомат может поспособствовать предотвращению пожара, связанного с возгоранием изоляционного материала.

Что такое дифавтомат, для чего применяют, схемы, как подключить

Из статьи вы узнаете, что такое дифавтомат и для чего применяют, какие бывают, устройство и принцип действия устройства, принципиальная схема, расшифровка обозначений на корпусе, как подключить.

Безопасность – это важно

При проектировании и прокладке низковольтной электрической сети одной из главных задач для специалистов является защита от коротких замыканий и обеспечение максимального уровня безопасности.

Для ее решения применяются специальные устройства, одним из которых является дифференциальный автомат (дифавтомат).

Ниже рассмотрим следующие вопросы:

  • Что это за изделие?
  • Для чего применяют, и какие виды дифавтоматов бывают?
  • Из каких элементов он состоит, и как работает?
  • Как расшифровать обозначения и подключить дифавтомат?
  • В чем причины срабатывания?

Определение дифавтомата

Дифференциальный автомат — защитное устройство, которое устанавливается в низковольтной сети для обеспечения ее комплексной защиты.

В одном аппарате объединяется две функции — автоматического выключателя (отсечки) и УЗО.

Благодаря расширенным возможностям, изделие пользуется широким спросом в быту и на производстве.

Сфера применения

Дифавтомат применяется для решения следующих задач:

  • Защиты определенного участка сети от протекания повышенных токов, возникающих в случае КЗ или перегрузки.
  • Предотвращения пожара или попадания людей под действие напряжения из-за появления утечки, возникающей по причине некачественной изоляции проводов или выхода из строя бытовых приборов.

В первом случае дифференциальный автомат работает как автоматический выключатель, а во втором — как УЗО (устройство защитного отключения).

Какие виды бывают?

Дифференциальный автомат — универсальный аппарат, который может с легкостью применяться в одно-, так и трехфазных сетях.

В первом случае используются изделия с двумя полюсами, а во втором — с четырьмя.

Конструктивные особенности, принцип действия и схема дифавтомата

Рассматривая обозначение устройства по ГОСТ, несложно выделить конструктивные элементы защитного аппарата.

К основным стоит отнести:

  • Дифференциальный трансформатор;
  • Группа расцепителей (тепловой и электромагнитный).

Каждый из элементов выполняет определенные задачи. Рассмотрим их подробнее.

Дифтрансформатор — устройство с несколькими обмотками, число которых напрямую зависит от количества полюсов.

В его задачу входит сравнение нагрузочных токов в каждом из проводников. В случае расхождения показателей появляется ток утечки, который направляется в пусковой орган.

Если параметр выше определенного уровня устройство отключает электрическую цепь посредством разделения силовых контактов дифавтомата.

Для проверки работоспособности предусмотрена специальная кнопка, чаще всего подписываемая, как «TEST». Она подключена через сопротивление, которое подключается двумя способами:

  • Параллельно одной из существующих обмоток;
  • Отдельной обмоткой на трансформатор.

После срабатывания кнопки пользователь искусственно формирует ток небаланса. Если дифавтомат исправен, он должен отключить цепь. В противном случае делаются выводы о неисправности аппарата.

Следующий элемент дифавтомата — электрический расцепитель. Конструктивно он имеет вид электрического магнита с сердечником.

Назначением элемента является воздействие на отключающий механизм. Срабатывание электромагнита происходит при увеличении нагрузочного тока выше установленного уровня.

Чаще всего это бывает при появлении КЗ в низковольтной сети. Особенность расцепителя заключается в срабатывании без выдержки времени. На отключение питания уходят доли секунды.

В отличие от электромагнитного, тепловой расцепитель защищает не от КЗ в цепи, а от перегрузок. В основе узла лежит биметаллическая пластинка, через которую протекает нагрузочный ток.

Если он выше допустимого значения (номинального тока дифавтомата), происходит постепенная деформация этого элемента. В определенный момент пластина из биметалла постепенно изгибается.

В определенный момент она воздействует на отключающий орган защитного устройства. Задержка времени теплового расцепителя зависит от тока и температуры в месте установки. Как правило, эта зависимость имеет прямо пропорциональный характер.

На кожухе дифавтомата прописывается нижний предел (указывается в мА). Кроме тока утечки, указывается и номинальный ток расцепителя. Более подробно о маркировке аппарата поговорим ниже.

Как расшифровать обозначения на корпусе?

Выше уже отмечалось, что на корпусе дифференциального автомата можно найти всю необходимую информацию.

Изучив основные параметры, легче принимать решение — подходит ли прибор под решения конкретных задач.

К наиболее важным обозначениям стоит отнести:

  • АВДТ — аббревиатура, сокращенный вариант полного названия («автоматический выключатель дифференциального тока»).
  • С25 — номинальный параметр тока. Здесь C — характеристика зависимости времени и тока, а 25 — предельный ток дифавтомата, превышение которого недопустимо.
  • 230 В — номинальное напряжение, при котором допускается применение аппарата (для бытовой сети).
  • In 30mA — параметр тока утечки. При достижении 30 мА работает УЗО.
  • Специальный знак, который подтверждает наличие функции УЗО и тип АВДТ. По наличию обозначения делается вывод о способности дифференциального автомата реагировать на постоянный или переменный пульсирующий ток.

Также на корпусе защитного изделия нанесена принципиальная схема. Обычному обывателю она может ничего не рассказать, поэтому на нее не обязательно обращать внимание.

Также на внешней части устройства предусмотрена кнопка «ТЕСТ», необходимая для периодического контроля исправности устройства в части УЗО. Об особенностях проверки с помощью этого элемента мы уже говорили выше.

Как подключить устройство?

Перед тем как подключить дифавтомат, стоит разобраться с типом электрической проводки.

Здесь возможны следующие варианты:

  • Тип сети — однофазная или трехфазная. В первом случае номинальное напряжение составит 220 Вольт, а во втором — 380.
  • Наличие заземления — существуют сети с заземлением или без него.
  • Место для монтажа. Чаще всего АВДТ устанавливается в квартире, но возможен монтаж на каждую отдельную группу проводников.

С учетом рассмотренных условий необходимо определиться, как подключать защитный аппарат. Стоит помнить, что дифавтомат может иметь ряд конструктивных отличий.

Рассмотрим основные способы подключения в щитке:

  1. Простейший вариант. Популярный способ — установка одного дифференциального автомата, который защищает всю цепочку. При выборе такого варианта желательно покупать дифавтомат с большим номинальным током, чтобы учесть нагрузку всех потребителей в квартире. Главный минус схемы заключается в сложности поиска места повреждения при срабатывании защиты. По сути, проблема может скрываться на любом из участков проводки.В приведенной схеме видно, что «земля» идет отдельно и объединяется с шиной заземления. К ней же подключаются все проводники (PE) от электрических приборов. Ключевое значение имеет подключение «нуля», который выведен из дифавтомата. Его объединение с другими «нулями» электрической сети запрещено. Это объясняется разницей величин токов, проходящих по каждому из нулевых проводников, из-за чего дифференциальный автомат может срабатывать.
  2. Надежная защита. Это улучшенный вариант подключения защитного аппарата, благодаря применению которого удается повысить надежность сети и упростить задачу поиска повреждения. Особенность заключается в монтаже отдельного дифавтомата на каждую группу проводов. Следовательно, защитный аппарат будет работать только в той ситуации, когда проблема возникнет на контролируемом участке цепи. Другие участки продолжат работать в обычном режиме. В отличие от прошлой схемы, найти неисправность в случае КЗ, появления утечки или перегрузки в сети много проще. Но имеется и недостаток — большие финансовые затраты, связанные с необходимостью покупки нескольких дифавтоматов.
  3. Схема без заземления. Рассмотренные выше варианты подключения дифавтомата подразумевают наличие защитной «земли». Но в некоторых домах или на дачном участке контур заземления отсутствует вовсе. В таких сетях применяется однофазная сеть, где присутствует только фаза и «ноль». В этой ситуации защитный аппарат (АВДП) подключается по другому принципу. Если у вас в низковольтной сети также нет «земли», перед установкой дифавтомата желательно полностью поменять проводку в доме. В противном случае в сети может быть ток утечки, из-за которого будет срабатывать УЗО.
  4. Схема для 3-х фазной сети. В случаях, когда требуется монтаж дифференциального аппарата в цепи тремя фазами (например, в современной квартире, в доме или в гараже), требуется соответствующий АВДП. Принципа построения здесь такой же, как и в прошлом случае. Разница в том, что на входе и на выходе нужно подключать четыре жилы.

По каким причинам может сработать дифавтомат?

В процессе эксплуатации защитного устройства важно понимать, в каких случаях оно может сработать.

С учетом этих нюансов стоит принимать решение о причине проблемы (короткое замыкание, ток утечки и прочие).

Рассмотрим каждый из вариантов более подробно:

Срабатывание без нагрузки.

В старых домах с плохой проводкой имеют место серьезные проблемы с изоляцией.

Последняя изношена и высок риск появления токов утечки, величина которых может меняться с учетом многих параметров — наличия рядом животных уровня влажности и так далее.

В такой ситуации АВДП может срабатывать ложно.

Причиной проблемы может быть:

  • Поврежденная изоляция;
  • Наличие скруток;
  • Просчеты в расположении распредкоробок;
  • Электрофурнитура.

Для выявления причины требуется ревизия проводки. Начинать необходимо с диагностики места повреждения.

Например, если дифавтомат выбивает при включении лампочки, проблему необходимо искать в осветительной цепи.

Если АВДП срабатывает после подключения какого-то либо устройства в розетку, стоит убедиться, что это устройство исправно.

При замыкании «нуля» и «земли».

Если по какой-либо причине провода N и PE касаются друг друга, высок риск срабатывания дифференциального автомата. Распространенные места замыканий — в распредкоробке или в коробе под розетку.

Читайте по теме — эффективные способы защиты электроприборов с помощью специальных устройств.

Логика срабатывания построена на принципе действия устройства. Если «ноль» и «земля» объединены, ток разделяется между двумя проводниками. Соответственно, в дифтрансформаторе нет равенства токов, и он воспринимает этот факт, как утечку.

С проблемой часто сталкиваются начинающие мастера, которые не имеют должного опыта в вопросе обслуживания дифавтомата.

  1. В момент включения нагрузки. Если АВДП работает при подключении нагрузки, проблему необходимо искать в изоляции. Использовать проводку при такой неисправности небезопасно, поэтому рекомендуется вызвать специалиста и разобраться с проблемой. Если же ее игнорировать, высок риск попадания под напряжение кого-либо из членов семьи или возникновения пожара.
  2. При скачках напряжения. Логика дифавтомата построена таким образом, что отключение может происходить в случае повышения напряжения. Правда, такой опцией обладают не все устройства, а только имеющие электронную схему. Кроме того, защита может работать при КЗ внутри потребителя, ведь дифавтомат умеет отключаться при таком виде аварии.

Читайте по теме — как действует электрический ток на организм человека.

Итоги

Дифференциальный автомат — полезное устройство, способное защитить от КЗ и токов утечки в низковольтной сети.

Для его правильного применения важно знать правила подключения и эксплуатации, а также особенности диагностики неисправности в случае срабатывания аппарата. Полезно почитать — как выполнять монтаж электропроводки в деревянном доме.

Принцип работы дифференциального автомата, его устройство и составные детали

Дифференциальный автомат является совокупностью двух приборов совмещенных в одном корпусе. Первый – это автоматический выключатель, защищающий от токов короткого замыкания и перегрузок. Второй – устройство защитного отключения (УЗО), предохраняющее от поражения человека электротоком и от пожара из-за повреждения изоляции проводников. Принцип работы дифавтомата основывается на тех же методах и способах защиты, которые используются в автоматических выключателях и УЗО.

Составные части дифавтомата

Дифференциальные автоматы производятся двух или четырехполюсными. Двухполюсные устройства работают в однофазной электросети, четырехполюсные – в трехфазных сетях.

Стандартизация и унификация привела к тому, что практически все дифференциальные автоматы выпускаются в виде модулей определенных размеров с креплением, рассчитанным для монтажа на DIN-рейку.

Двухполюсный автоматический выключатель дифференциального тока представляет собой прибор состоящий из:

  • устройства включения и отключения электрического тока;
  • контактной группы;
  • дугогасящей камеры;
  • токовых расцепителей.

Четырехполюсные дифавтоматы имеют такое же устройство, как и двухполюсные, только контролируют три фазы вместо одной. При срабатывании токовых расцепителей в любой фазе отключаются все три.

Группа включения-выключения

Устройство включения/отключения представляет собой систему рычагов и пружин, которая обеспечивает быстрое срабатывание (замыкание/размыкание контактов) независимо от скорости перевода рычага автомата в ручном режиме в положение включено/выключено.

При срабатывании расцепителей оно также быстро размыкает контакты. Это необходимо для того, чтобы избежать образования дуги и преждевременного выгорания контактов. Конструкция устройства такова, что при любом состоянии дифференциального автомата, переключение происходит за счет энергии заранее взведенной пружины.

Контакты и дугогасящая камера

Контактная группа представляет собой систему подвижных и неподвижных контактов, которые соединены с выходными клеммами дифференциального автомата.

Для увеличения износостойкости и уменьшения переходного сопротивления контактов, некоторые производители покрывают их металлокерамикой. В качестве металла используется серебро, как имеющее наименьшее удельное сопротивление. Для более надежного контакта, они подпружиниваются.

Дугогасящая Камера изготавливается из фибры. Внутри находятся металлические пластины, которые рассекают дугу, распределяют в пространстве, уменьшая тем самым ее мощность.

Фибра при нагревании мгновенно выделяет газы, которые вызывают гашение дуги. Во избежания разрыва корпуса от избыточного давления, возникающего при гашении электрической дуги, в нем предусмотрены отверстия. Корпус изготавливается из негорючего пластика.

Токовые расцепители

В дифференциальном автомате имеется три токовых расцепителя, действующих от превышения каких-либо значений тока, и механический, который осуществляет включение/отключение автомата за счет давления на внешний рычаг. Действие дифавтомата как раз и основывается на работе этих расцепителей.

Электромагнитный

Электромагнитный расцепитель по сути является соленоидом. Принцип действия заключается в следующем. Когда проходящий через катушку ток превышает определенное пороговое значение, магнитный сердечник втягивается, давит на рычаг, тот освобождает пружину, которая мгновенно разъединяет контакты.

Это пороговое значение называется током отсечки. Такой тип защиты мгновенного действия используется для предохранения от короткого замыкания.

По превышению отсечки в сравнении с номинальным током, дифференциальные автоматы делятся на несколько классов. Наиболее распространенные: В (3-5 кратное превышение от номинала), С (в 5-10 раз), D (в 10-20 раз больше номинала).

Тепловой

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, обвитую изолированным проводом. При длительном превышении номинального тока провода греются, нагревают пластину.

При достижении определенной температуры пластина изгибается и давит на рычаг, который освобождает предохранительную планку. Та в свою очередь позволяет пружине разомкнуть контакты. Здесь проявляется тепловое действие тока.

Расцепитель настроен таким образом, что начинает срабатывать при превышении номинала в 1,2 раза. При таком превышении он может сработать, примерно, через час.

Если превышение больше, то срабатывание происходит значительно быстрее. Такая защита не позволяет отключаться автомату при запуске электродвигателя, когда кратковременные пусковые токи в несколько раз превышают номинальный. Ее еще называют защитой от перегрузок.

Дифференциальный

Расцепитель дифференциального типа срабатывает при различии тока, проходящего через нулевой и фазовый проводники свыше определенного значения, называемого током уставки или отключения.

Он состоит из измерительной части (трансформатора тока) и исполнительной (поляризационного реле).

Первичной обмоткой является фазовый и нулевой проводники, проходящие сквозь кольцо магнитопровода. Для увеличения индукции первичную обмотку делают многовитковую.

Выводы вторичной обмотки подсоединяются к управляющим контактам поляризованного реле. При наведении в ней электродвижущей силы, реле размыкает контакты дифференциального автомата.

При отсутствии токов утечки суммарное поле будет равно нулю, и во вторичной обмотке ток не наведется. Если нарушается изоляция проводников или человек случайно касается оголенного провода находящегося под напряжением, возникает разность токов в фазном и нулевом проводниках.

Это приводит к наведению ЭДС во вторичной обмотке, которая посредством поляризованного реле размыкает контакты дифференциального автомата.

Для защиты человека от электротока применяется уставка 10 мА или 30 мА. Для предотвращения пожара от повреждения изоляции уставка обычно составляет 100 мА или 300 мА.

В дифавтомате все расцепители действуют на один и тот же рычаг сложной формы, только точки приложения разные. Рычаг освобождает планку, удерживающую размыкающую пружину.

Проверка работы

Чтобы проверить, как работает система защиты от токов утечки, в дифференциальных автоматах устанавливают резистор и последовательно с ним кнопку «тест». Эта цепочка включается в обход трансформатора тока. Один конец подсоединяется к нулевому проводнику перед навивкой на ферромагнитное кольцо.

Второй подключается к фазе на выходе из магнитопровода трансформатора. При нажатии кнопки ток начинает течь через сопротивление, минуя трансформатор.

Таким способом моделируется утечка в линии. Если прибор исправен, то он должен отключиться.

Для правильного функционирования дифференциальные автоматы необходимо применять в линиях с глухо заземленной нейтралью. Корпуса оборудования и устройств, находящихся под защитой дифференциального автомата должны быть надежно заземлены.

Принцип работы дифференциального автоматического выключателя

Алгоритм действия дифференциальных выключателей строится на обеспечении надёжной защиты от возможных токов утечки. Например, в случаях косвенного касания с токопроводящими элементами или в моменты замыкания токоведущих частей на корпус. К выбору защитного устройства следует отнестись ответственно. Согласны?

Мы расскажем, как грамотно подобрать дифференциальный автоматический выключатель, наделенный расширенным защитным функционалом. В представленной нами статье детально описаны разновидности устройства, способного предотвратить массу угрожающих ситуаций. Даны ценные рекомендации будущим покупателям.

Содержание статьи:

Работа устройства дифференциального тока

Рассматривая стандартную конструкцию УЗО (УДТ), следует особо выделить три главных модуля:

  1. Трансформатор тока суммирующий.
  2. Расцепитель-преобразователь.
  3. Устройство блокировки коммутирующих элементов.

Токоведущие проводники текущей схемы подключаются на контакты суммирующего трансформатора. Учитывая закон Ома, согласно которому сумма всех токов даёт нуль, магнитное действие токоведущих проводников трансформатора взаимно компенсируется.

Магнитного поля, вызывающего за счёт эффекта индукции появление напряжения вторичной обмотки трансформатора, не образуется. Такое состояние соответствует нормальным условиям прохождения тока в схеме.

Прибор УДТ: 1 – контакты входной цепи; 2 – контакты выходной цепи; 3 – кнопка взвода; 4 – замыкающие контакты; 5 – трансформатор суммирующий; 6 – вторичная обмотка; 7 – устройство слежения; 8 – кнопка «тест»; 9 – тестовый проводник

Однако формирование даже небольшого тока утечки этот баланс нарушает. Область сердечника трансформатора оказывается под действием остаточного магнитного поля. Как результат – вторичная обмотка выдаёт напряжение.

Естественным образом срабатывает расцепитель, преобразующий электрическую величину в механическое действие. Далее срабатывает блокирующее устройство дифференциального тока.

Подобная техника защиты характеризуется как высокоуровневая, потому что разрыв цепи осуществляется независимо от напряжения сети или напряжения вспомогательного источника энергии. Именно такой принцип действия на 100% гарантирует срабатывание защиты в любых обстоятельствах.

Конструкция каждого выключателя дифференциального тока, как правило, оснащается тестовой клавишей. Так называемая «контрольная кнопка» специально выведена на фронтальную панель устройства, чтобы пользователи могли проверять эксплуатационную готовность защитного устройства.

Тестовая кнопка используется с целью проверки работоспособности устройства. Обычное применение кнопки – после первой установки прибора и запуска в работу, а также в рамках технического обслуживания

Если клавишу «Тест» нажать, механизм устройства искусственно формирует ток утечки. В этом случае исправный прибор обязательно срабатывает. Обычно кнопкой «Тест» пользуются сразу после установки автомата в схему, при первом подключении электричества. В последующем тестируют по графику, примерно один раз в квартал.

Виды приборов защитного отключения

Разнообразие автоматических дифференциальных выключателей впечатляет. Благодаря такому разнообразию открываются возможности организации эффективной защиты в проектах любого назначения. Рассмотрим несколько примеров конструктивного исполнения УЗО, чтобы оценить все существующие преимущества.

Устройства стандартного исполнения

Основное назначение стандартных приборов, к примеру, серии F, FH – защита обслуживающего персонала. Прямой/непрямой контакт с элементами оборудования, находящимися под напряжением, риск поражения электротоком – подобные ситуации сводятся к нулю, когда применяются выключатели серии F, FH.

Прибор из серии устройств защитного отключения известной компании ABB, выпускаемый серией F и FH. Изделие из категории экономичных, но вполне эффективных продуктов

Оптимальный выбор для применения в схемах бытовой и коммерческой сферы. Приборы также обеспечивают , если существуют риски возгорания кабелей в условиях долговременного воздействия тока утечки.

Этот вид устройств рассчитан для внедрения в сетях переменного тока при минимальных уровнях высоких гармоник и отсутствии постоянного напряжения. Ток нагрузки 16 – 63А, запас механической цикличности – 20000.

Ещё один пример стандартных селективных устройств – серия DS фирмы ABB. Они разработаны для установки и эксплуатации в схемах однофазных сетей. С ознакомит статья, прочитать которую мы очень советуем.

Назначение автоматических выключателей дифференциального тока серии DS – под организацию защитных схем против перегрузок и КЗ. Модули обеспечивают чёткую работу защитных функций на случайное прикосновение к токоведущим линиям или элементам оборудования.

Устройство селективного действия – продукт производства фирмы ABB. Изделия, подобные серийным модулям DS, показали долговременную безупречную работу на практике и поэтому пользуются спросом

Отличительная черта серийной разработки DS – наличие визуально определяемой индикации, сигнализирующей наличие тока утечки. Это одна из тех конструкций защитного устройства, благодаря которой имеется возможность предупреждать возгорание, сигнализировать о нарушении электрической изоляции. Допустимая нагрузка 6 – 40А. Цикличность – 20000.

«Домашний» дифференциальный выключатель серии АД, БД – продукт немецкой компании «Schneider Electric», был разработан, в первую очередь, для внедрения в состав бытовых электросетей.

Главное предназначение – исключение поражения физического тела электрическим током. Также этот вид защитных устройств вполне эффективно и оперативно защищает электрооборудование, кабели, технику.

Серия приборов специально разработанных для применения в сетях домашнего (квартирного) назначения. Проектировался этот вид дифференциальных выключателей немецким производителем «Schneider Electric»

Чувствительность автомата на предмет прямых (косвенных) контактов с частями электрооборудования под напряжением соответствует нормативу (30 мА). Стандартная чувствительность (100 – 300 мА) обеспечена и на случай определения токовой утечки в результате возгораний. Удачное решение для и служебных помещений.

Дифференциальные автоматы-моноблоки

Комплексно функционируют устройства-моноблоки, и в этом их главное отличие от стандартных разработок. Охватывают весь спектр защитных функций, которыми должны обладать современные приборы защиты. Правда устройства стандартного исполнения также обеспечивают пользователей широкой функциональностью.

Ярким примером автоматических выключателей дифференциального тока, действующих в комплексной функциональности, являются продукты всё той же компании «Schneider Electric». В частности, модели серии «Multi» – выключатели нагрузки селективного и мгновенного действий.

Ещё один вариант эффективных и надёжных устройств, разработанных в рамках проектов под названием «Multi». Приборы обладают широким спектром свойств, обеспечивающих защитные функции

Автоматы, в зависимости от модели, предназначены для установки в составе распределительных сетей административных (хозяйственных) зданий промышленных производств.

Эти УДТ обеспечивают разрыв цепей при токах утечки от 10 до 500 мА. Конструктивная особенность – возможность регулировки на исключение случайных срабатываний (грозовые разряды, пробой через слой пыли и т.п.).

Защитники от импульсных перенапряжений

Пожалуй, отдельным видом приборов следует считать и конструкторские разработки, подобные автоматическим выключателям, исполнение которых предусматривает защиту против импульсных перенапряжений.

Как правило, этот вид устройств наделяется сверхвысоким быстродействием, уровнем чувствительности 10 – 30 мА на случай срабатывания по факту прикосновения к токоведущим поверхностям. Эти же автоматы гарантируют надежную защиту оборудования от сверхтоков.

Устройства, разработанные под использование в цепях, где существует риск возникновения перенапряжений импульсного характера. Отличаются несколько продвинутой функциональностью

Диапазон номинальных токов обычно составляет здесь 6 – 63А при напряжениях 230 – 440 вольт. Коммутационная способность достигает значения 4500А. Конструктивно выпускаются под запитывание через 2 или 4 полюса.

Из той же серии, но несколько модифицированными видятся выключатели с характеристикой «А». Наглядный пример – серия АД12М, где отмечено расширение защитной функциональности. Среди дополнений – функция отключения на случай повышения сетевого напряжения свыше 265 вольт в течение 0,3 секунды.

Следует также отметить, что приборы, наделённые характеристикой «А», имеют существенные отличия от исполнения дифференциальных автоматов с характеристикой «АС». Первый вариант способен реагировать на постоянно-пульсирующий дифференциальный ток и на ток синусоидальной формы.

Мобильные устройства защитного отключения

Промышленность (зарубежная и отечественная) выпускает ещё одну разновидность автоматических дифференциальных выключателей в конструктивном исполнении мобильного типа. То есть речь идёт о переносных устройствах, управляемых дифференциальным током.

Такое исполнение характерно для современных моделей переносного типа. Мобильные защитные устройства дифференциального тока рекомендованы для применения в жилом секторе

Такие мобильные модули выполнены в виде миниатюрного блока, который попросту вставляется в розетку бытового назначения. Между тем, этот вид устройств предназначается под использование внутри помещений, входящих в группу особо опасных (с повышенной опасностью).

Эти приборы нередко устанавливаются как дополнительные модули к уже существующим .

Этот же вид устройств – переносной конфигурации, рекомендуется применять в бытовых условиях для защиты детей и пожилых людей. Как известно, сопротивление тела молодого и старого организмов несколько отличается от той же величины организма человека среднего возраста.

Поэтому переносные УЗО выполнены конструктивно как приборы, имеющие повышенный уровень уставки срабатывания. Это значение настройки обычно не превышает 10 мА для устройств мобильного типа.

Переносные автоматы, к примеру, серии УЗО-ДП, рассматриваются оптимальной защитой для частной городской и загородной недвижимости – коттеджей, дачных построек, гаражей и т.п.

Маркировка УЗО (УДТ) на корпусе приборов

Нужно заметить, что корпусная характеристика (обозначения на корпусе) современных устройств показывает практически полную информацию относительно электромеханических и температурных параметров приборов.

Вся информация о рабочих характеристиках, сфере применения и даже об оптимальном варианте подключения нанесена на корпус защитного устройства в виде четкой, легко читаемой маркировки

По сути, пользователю даже нет необходимости обращаться к сопроводительной документации, так как, зная обозначения, все сведения можно получить прочтением информации с фронтальной части корпуса.

Среди обозначений рекомендуется изучить графику, показывающую характеристику автоматов относительно условий функционирования: «А», «В», «АС», «F», которая определяет чувствительность прибора к переменному и постоянному току разной формы.

Аббревиатурное же обозначение приборов часто отражает их типичную и серийную принадлежность. Например, «АД12М» – автомат дифференциальный, серийный номер – 12, модернизированный. Или так:  «ВД63» – выключатель дифференциальный, 63 серии.

Правда встречаются модели (как правило, импортные), имеющие несколько запутанную аббревиатуру, скажем – Fh400. Здесь: символ F – это серия устройства, H – вариант исполнения корпуса, 200  – серийный номер.

Или ещё пример: прибор, обозначенный аббревиатурой DS. Первый символ понятен без «перевода» – дифференциальный. Второй указывает на принадлежность устройства к разряду селективных устройств.

Вопрос выбора между требует детально изучения. Рекомендуем ознакомиться с материалом, разбирающим их отличия, специфику использования, а также преимущества с недостатками.

Как выбрать устройство дифференциального тока?

Выбирают устройства дифференциального тока аналогично тому, как делают это, к примеру, с автоматическими выключателями.

Выбор УДТ. При той обширной информации, что выводится на фронтальной панели модуля, выбирать приборы можно без затруднений непосредственно на месте приобретения

То есть выбор делается на основании традиционных критериев подбора электрооборудования подобного типа:

  1. Цель применения.
  2. Соответствие току нагрузки.
  3. Критерий чувствительности на срабатывание.
  4. Корпусное исполнение.

Для применения в условиях привычного быта обычно выбор приходится на однофазные приборы характеристики «АС» или «А». Для использования на бытовых сетях жилых строений лучше брать устройства чувствительностью 10-30 мА (на прикосновение) и 100 мА (пожарная защита и КЗ). Корпусное исполнение – максимально удобное под монтаж и в плане эксплуатации.

Следует отметить: устройство дифференциального тока монтируется всегда последовательно с автоматическим выключателем. Поэтому токовые характеристики обоих приборов должны совпадать либо номинальный ток УДТ должен быть выше.

Выводы и полезное видео по теме

Еще больше интересной информации об устройстве, видах и принципе работы диффавтоматов можно узнать из следующего видеоролика:

Защитные устройства дифференциального тока фактически являются автоматическими выключателями, дополненными чувствительной системой определения токовой утечки.

Подобными приборами в обязательном порядке необходимо оснащать электросети, исполнение которых сопряжено с риском контакта людей и токоведущих частей оборудования. Схемы современного исполнения по умолчанию предполагают внедрение УДТ.

Хотите рассказать о том, как подбирали дифференциальный выключатель для защиты домашней или дачной сети? Располагаете полезной информацией по теме, которой стоит поделиться с посетителями сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме, размещайте фото и задавайте вопросы.

конструкция, принцип работы, технические параметры

Автоматические выключатели способны обеспечить безопасность проводки, поддерживая условия, влияющие на работоспособность приборов. Однако эти устройства не могут защитить людей и животных от поражения электротоком при случайном касании к токоведущим частям подключённого оборудования. Дифференциальный автомат сочетает в себе функции автоматического выключателя нагрузки и УЗО. Он чувствителен не только к перегрузкам, но и к току утечки, что позволяет применять его для защиты людей от опасного напряжения.

Отключение питания дифавтоматом происходит за доли секунды (менее 0,04 с) после изменения параметров дифференциальных токов. За это время человек, попавший под напряжение, не успевает получить серьёзную травму, находясь под защитой автомата. Так же быстро расцепитель срабатывает при возникновении условий, соответствующих короткому замыканию, либо в результате других аварийных ситуаций, угрожающих разрушением электропроводки.

Назначение

Дифференциальные автоматы разрабатывались с целью комплексной защиты от опасных напряжений:

  • человека, случайно коснувшегося оголенного провода или других токоведущих элементов различных электрических приборов;
  • электрооборудования и бытовых приборов от перегрузок и сверхтоков, возникающих при КЗ;
  • электрической проводки, оказавшейся под перенапряжениями в локальных электрических сетях.

Благодаря компактным габаритам и удобным крепёжным приспособлениям, упрощающим монтаж в электрическом щитке, эти устройства активно применяются в домашних сетях, офисных и производственных помещениях. Современные дифференциальные автоматы обладают функциями защиты, которые есть как у автоматических выключателей, так и в УЗО.

Сегодня всё чаще дифференциальные автоматы устанавливаются для защиты электрооборудования и людей в однофазных сетях (рисунок 1), так и в цепях с трёхфазным питанием. При этом контакты дифавтомата защищены дугогасительными камерами, поэтому способны выдерживать многократные коммутации в диапазоне номинальных напряжений, поддерживаемых в однофазных и трехфазных сетях.

Рис. 1. Дифференциальный автомат для однофазной сети

Несмотря на многофункциональность данного электромеханического устройства, его не целесообразно устанавливать в сетях со старой электропроводкой. Дело в том, что в случае утечки электрического тока, имеющей место в цепях с изношенной изоляцией проводов, работа дифференциального автомата, будет сопровождаться частыми защитными отключениями. По той же причине не рекомендуется установка дифавтомата для защиты линий с подключенными компьютерами.

Конструкция и принцип работы

Конструктивно дифференциальный автомат сочетает в себе два устройства: автоматический выключатель и встроенный узел УЗО. Общий принцип построения дифференциального автомата прекрасно объясняет иллюстрация, показанная на рисунке 2. Обратите внимание на синюю кнопку «Тест». С её помощью в любое время можно проверить работоспособность автомата.

Рис. 2. Образное представление конструкции дифавтомата

В реальности эти устройства смонтированы в одном корпусе. У них имеется один рычаг управления, а размыкание контактов происходит под действием общего расцепителя. Разумеется, датчик срабатывания дифавтомата состоит из двух независимых механизмов: биметаллических пластин автоматического выключателя и дифференциального устройства УЗО.

Дифавтомат в разрезе показан на рис. 3.

Рис. 3. Конструкция дифавтомата

Защита цепей от перегрузок работает довольно просто. При значительном превышении допустимых величин номинальных токов или при длительной перегрузке линии происходит нагревание пластин. Одна из них выгибается, воздействуя на коромысло механизма расцепителя. Под действием пружины происходит резкое срабатывание защиты и контакты размыкаются. Для защиты от сверхтоков, возникающих при КЗ, применяется катушка токовой отсечки.

Рассмотрим более детально принцип работы модуля защиты УЗО. Для этого приведём пример структурной схемы дифференциального автомата (рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема АВДТ

На схеме видно 2 взаимосвязанных узла: дифференциальный трансформатор (обозначен цифрой 3) и реле напряжения (4). Они образуют модуль дифференциальной защиты. В некоторых конструкциях дополнительно применяются электронные усилители с зависимым или с независимым питанием.

Дифференциальный трансформатор являет собой тороид с обмоткой. Сквозь него проходят силовые проводники (в данном примере их 2 – фаза и ноль). При протекании по ним токов нагрузки, образуются одинаковые по значению, но противоположно направленные магнитные потоки. При таких условиях они не могут наводить напряжения в обмотке трансформатора. Поэтому модуль дифференциальной защиты находится в стабильном равновесии и электричество свободно протекает сквозь замкнутые контакты.

Равновесие системы нарушается при появлении утечки в результате повреждения изоляции, пробивании на корпус и по другим причинам, включая прикосновение человека к токоведущим элементам, например к корпусу прибора, находящемуся под напряжением. В таких случаях возбуждаются обмотки трансформатора, а токи наводки поступают (обычно через усилитель с электронным модулем) на катушку магнитоэлектрического реле. Магнитное поле через якорь воздействует на шток, который запускает механизм расцепителя, в результате чего происходит молниеносное отключение участка защищаемой линии.

Защитный модуль реагирует появление дифференциального тока, а при его обнаружении процесс завершается защитным отключением. Порог срабатывания автомата задают путём регулировки уставок. В зависимости от конкретного предназначения дифавтомата его порог чувствительности может иметь разные значения. В частности, для защиты персонала, селективный дифавтомат должен среагировать при обнаружении дифференциального тока, величина которого не более 30 миллиампер.

Замыкание контактов выполняется внешним усилием на управляющий рычаг.

Обратим ваше внимание на одну важную деталь: трансформаторы тока возбуждаются только при утечке «на землю», например, при наличии защитного заземления. Это значит, что если человек попал под напряжение между проводом фазы и нейтралью (то есть, нет замыкания на землю) то прибор не сработает. Данное обстоятельство следует учитывать при обслуживании линий различных электросетей.

Аналогичная ситуация происходит при обрыве нулевых проводов или в случае отсутствия напряжения питания усилителя. Неисправность можно проверить кнопкой «Тест». Для обеспечения полной безопасности при выполнении ремонтных работ следует отключать дифференциальный автомат вручную, или вводный автомат.

Отличие дифавтомата от УЗО

Всякое устройство, предназначенное для защитного отключения, реагирует только на наличие дифференциальных токов, а дифавтомат отсекает ещё токи перегрузок и сверхтоки при КЗ. В этом главное отличие этих защитных аппаратов.

Визуально дифференциальный автомат от УЗО трудно отличить. У них одинаковые корпуса и даже габариты не слишком отличаются. Но эти устройства можно отличить по другим признакам:

  • способу маркировки по номинальному току;
  • по изображению электрической схемы на корпусе электроприбора;
  • аббревиатурной надписи;
  • названию устройства.

Рассмотрите внимательно рис. 5. На изображении видно условные надписи и схемы. По некоторым из них различают указанные приборы.

Рис. 5. Обозначения на корпусе

Расшифровка обозначений на корпусе

Маркировка.

На корпусе устройства указаны параметры по номинальному току. В нашем случае, на рисунке указано «50 А». Такая надпись проставляется на УЗО. В случае с дифавтоматом перед цифрой 50 добавляются большие латинские буквы B, C либо D, характеризующие тип расцепителя. Например, С32 означает что перед нами дифференциальный автомат, рассчитанный на номинальный ток 32 А, со встроенным расцепителем типа C.

Изображение схемы.

Смотрим на рисунок 5, справа. На схеме дифавтомата присутствуют дополнительные элементы: электромагнитный и тепловой расцепители. Этих элементов нет на схеме УЗО.

Аббревиатура.

На нашем рисунке указана серия устройства: ВД1-63. Буквы ВД обозначают выключатель дифференциальный, то есть УЗО. На дифавтомате будет красоваться надпись: «АВДТ», что расшифровывается как автоматический выключатель дифференциального тока.

Название.

Некоторые производители пишут название устройства на корпусе сбоку. Для УЗО – «Выключатель дифференциальный», а для дифавтомата – «Автоматический выключатель дифференциального тока».

Общие обозначения для обоих типов выключателей (см. рис. 5):

  • напряжение переменного тока;
  • дифференциальный ток;
  • условный сверхток КЗ;
  • тип УЗО;
  • температурный диапазон.

Технические параметры

Приводим основные характеристики двухполюсных дифавтоматов, наиболее часто применяемых для защиты в однофазных сетях.

Таблица 1

Наименование дифавтомата Количество полюсов Номинальный ток, А Ток утечки, мА
АВДТ 32 C40 30мА 2 40 30
АВДТ 32 C40 100мА 2 40 100
АВДТ 32 C50 100мА 2 50 100
АВДТ 32 C63 100мА 2 63 100
АВДТ 32 B16 2 16 10
АВДТ 32 B25 2 25 10
АВДТ 32 C6 2 6 30
АВДТ 32 C10 2 10 30
АВДТ 32 C16 2 16 30
АВДТ 32 C20 2 20 30
АВДТ 32 C25 2 25 30
АВДТ 32 C32 2 32 30

Типовые схемы подключения

Выбор схемы подключения дифавтомата зависит от того, какие задачи мы стремимся решить. Условно их можно разделить на два типа:

  • схемы для защиты одним автоматом всех электрических групп;
  • использование отдельных устройств, для каждой защищаемой группы (рис. 6).
Рис.6. Подключение АВДТ

Схема защиты отдельных групп более приемлема, так как при возникновении неполадок в группе, отключается не вся сеть, а лишь проблемные цепи. Такое подключение требует больше устройств АВДТ, но это оправдано.

При подключении дифференциального автомата мы советуем руководствоваться правилами:

  1. Дифавтомат всегда устанавливается после вводного автомата и электросчётчика.
  2. Нулевой провод на выходе АВДТ нельзя подсоединять к нейтралям других линий.
  3. В старых домах с обветшавшей проводкой возможны утечки из-за плохой изоляции. Если защита дифавтоматом всё-таки нужна, то лучше использовать устройства с настройкой по токам утечки на грани 30 мА.

Как выбрать?

ПУЭ рекомендуют устанавливать дифференциальные автоматы в тех сетях, которые имеют защитный нулевой проводник. Для однофазных сетей выбираем двухполюсный автомат, а для трёхфазных – с четырьмя полюсами (других не бывает).

Обращаем внимание на два основных параметра: величину номинального электричества и показатель тока утечки. Важно, чтобы номинальный ток соответствовал расчётным значениям вашей защищаемой электрической группы. Для защиты от поражения электричеством следует выбирать устройства с минимальным показателем по току утечки. Считается, что 30 мА – это верхний предел, который нельзя превышать.

Тип встроенного УЗО учитывают в зависимости от того какие дифференциальные токи могут быть в защищаемых устройствах – синусоидальные (используем класс АС) или постоянные (защитят устройства класса А).

Менее важны параметры питания электронных усилителей, наличие защиты от обрыва нейтрали. Если вам трудно сделать правильный выбор – совет специалиста – лучший способ не ошибиться.

Видео в дополнение темы

https://www.youtube.com/watch?v=mUiaG1YjB0g
https://www.youtube.com/watch?v=1qZIffhCI0E

Список использованной литературы

  • Федосеев А. М. «Релейная защита электрических систем» 1976
  • Бартош А.И. «Электрика для любознательных» 2019
  • Е.Д. Тельманова «Электрические и электронные аппараты» 2010

Двигатель постоянного тока (DC)

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами — NEMA Корпуса, полностью закрытые, без вентиляции, с C-образной поверхностью и основанием Двигатели постоянного тока

уже много лет используются в промышленности. В сочетании с приводом постоянного тока, двигатели постоянного тока обеспечивают очень точное управление Двигатели постоянного тока могут использоваться с конвейерами, элеваторами, экструдерами, морскими приборами, погрузочно-разгрузочными работами, бумагой, пластмассой, резиной, сталью и текстилем, и это лишь некоторые из них.

Двигатели постоянного тока состоят из нескольких основных компонентов, в том числе следующих:

• Рама
• Вал
• Подшипники
• Главный.Поле. Обмотки. (Статор)
• Якорь. (Ротор)
• Коммутатор
• Щетка. Узел

Базовая конструкция двигателя постоянного тока показана на Рисунок 1 . Стандартные двигатели постоянного тока доступны в одной из двух основных форм:

  • Обмотка , где магнитный поток в двигателе управляется током, протекающим в обмотке возбуждения или обмотки возбуждения, обычно расположенной на статоре.
    .
  • Постоянный магнит , где магнитный поток в двигателе создается постоянными магнитами, имеющими изогнутую поверхность для создания постоянного воздушного зазора с обычным якорем, расположенным на роторе.Они обычно используются при мощности примерно до 3 кВт.

Крутящий момент в двигателе постоянного тока создается продуктом магнитного поля , создаваемого обмоткой возбуждения или магнитов, и тока, протекающего в обмотке якоря. Действие механического коммутатора переключает ток якоря с одной обмотки на другую, чтобы поддерживать положение тока относительно поля, тем самым создавая крутящий момент независимо от положения ротора.

Схема двигателя постоянного тока с параллельной обмоткой ( рис.2 ) показаны якорь M , сопротивление якоря R a и обмотка возбуждения. Напряжение питания якоря В, , , обычно подается от управляемой тиристорной системы, а напряжение возбуждения В, , , — от отдельного мостового выпрямителя.

Рисунок 1 — Схема двигателя постоянного тока
Рисунок 2 — Двигатель постоянного тока с обмоткой

При вращении якоря электродвижущая сила (ЭДС) E a индуцируется в цепи якоря и называется задней частью . ЭДС , поскольку она противостоит приложенному напряжению В, и (согласно закону Ленца).Ea связано со скоростью вращения якоря и потоком основного поля следующим образом:

E a = k 1 (1)

, где n — скорость вращения, φ — поток поля и k 1 — постоянная двигателя. Из Рисунок 1 видно, что напряжение якоря на клеммах В, и определяется по формуле:

В a = E a + I a R a (2)

Умножение каждой стороны eqn 2 на I a дает:

V a I a = E a I a + I a 2 R a (3)

(или общая потребляемая мощность = выходная мощность + потери якоря).Взаимодействие потока поля и потока якоря создает крутящий момент якоря, как указано в уравнение 4 .

Крутящий момент M = k 2 I f I a (4)

где k 2 — постоянная двигателя, а I f — ток возбуждения. Это подтверждает прямолинейную и линейную характеристику двигателя постоянного тока, и рассмотрение этих простых уравнений покажет его управляемость и внутреннюю стабильность.Характеристика скорости двигателя обычно представлена ​​кривыми зависимости скорости от входного тока или крутящего момента, и ее форма может быть получена из eqns 1 и 2 :

k 1 nφ = V a — (I a R a ) (5)

Если поток поддерживается постоянным, поддерживая постоянным ток возбуждения в правильно скомпенсированном двигателе, то:

n = k 2 [V a — (I a R a )] (6)

Из eqns 4 и 6 , следует, что полный контроль над двигателем постоянного тока может быть достигнут посредством управления полем ток и ток якоря.В двигателе с шунтирующей обмоткой постоянного тока, показанном на рис. 2 , эти токи можно регулировать независимо.

Большинство промышленных контроллеров двигателей постоянного тока или приводов питаются напряжением; то есть подается напряжение, и ток регулируется путем измерения тока и регулирования напряжения для получения желаемого тока.

Рисунок 3 — Структура управления для двигателя постоянного тока с шунтовой обмоткой

Эта базовая схема показана на Рисунок 3 .

Двигатели постоянного тока существуют и в других форматах. В серийном двигателе постоянного тока, показанном на рис. 4 , обмотки возбуждения и якоря соединены последовательно. В этом случае ток возбуждения и ток якоря равны и показывают характерно разные результаты работы, хотя по-прежнему определяются уравнениями 4 и 6 .

В параллельном двигателе магнитный поток поля φ лишь незначительно зависит от тока якоря, а значение IaRa при полной нагрузке редко превышает 5 процентов от В a , давая кривую крутящий момент-скорость, обычно показываемую как a в Рисунок 6 , где скорость остается практически постоянной в широком диапазоне крутящего момента нагрузки.

Рисунок 4 — Схема последовательного электродвигателя постоянного тока
Рисунок 5 — Составной электродвигатель постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой, показанный на Рисунок 5 сочетает в себе как параллельные, так и последовательные характеристики. Форма характеристики момент-скорость определяется значениями сопротивления шунтирующего и последовательного полей.

Характеристика небольшого спада ( кривая b на рисунке 6 ) имеет преимущество во многих приложениях, заключающееся в снижении механических эффектов ударной нагрузки.

Рисунок 6 — Характеристика крутящего момента-скорости (a — двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой, b — комбинированный двигатель постоянного тока, c — последовательный двигатель постоянного тока)

Кривая последовательного двигателя постоянного тока ( c на рисунке 6 ) показывает, что начальный магнитный поток увеличивается пропорционально току, спадая из-за магнитного насыщения. Кроме того, в цепь якоря входит сопротивление обмотки возбуждения, и скорость становится примерно обратно пропорциональной току. Если нагрузка падает до низкого значения, скорость резко возрастает, что может быть опасно, поэтому обычно не следует использовать серийный двигатель там, где есть вероятность потери нагрузки.

Но поскольку он обеспечивает высокие значения крутящего момента на низкой скорости и его характеристика — скорость падения с увеличением нагрузки, он полезен в таких приложениях, как тяга и подъем, а также в некоторых смешивающих режимах, где преобладает начальное прилипание.

При управлении полупроводниковым преобразователем с обратной связью по скорости от тахогенератора форма кривой скорость-нагрузка в значительной степени определяется внутри контроллера. Стало стандартом использовать шунтирующий двигатель постоянного тока с преобразователем, даже несмотря на кривую скорость-нагрузка, когда при управлении с разомкнутым контуром часто наблюдается небольшой спад.

Предел мощности-скорости для двигателя постоянного тока составляет приблизительно 3 × 106 кВт об / мин из-за ограничений, накладываемых коммутатором.

Ссылки:

D.F.Warne — Справочник инженера-энергетика Newnes
Siemens — Основы двигателей постоянного тока

.

Трехфазные асинхронные двигатели — Принцип работы

Каков принцип работы трехфазных асинхронных двигателей?

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую, которая затем подается на различные типы нагрузок. A.c. двигатели работают от переменного тока. Электродвигатели подразделяются на синхронные, однофазные, трехфазные, асинхронные и специальные. Из всех типов трехфазные асинхронные двигатели наиболее широко используются в промышленности, главным образом потому, что для них не требуется пусковое устройство.

Рис. Создание вращающегося магнитного поля в трехфазном асинхронном двигателе

Трехфазный асинхронный двигатель получил свое название от того факта, что ток ротора индуцируется магнитным полем, а не электрическими соединениями.

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя основан на выработке среднеквадратичной силы.

Создание вращающегося магнитного поля

Статор асинхронного двигателя состоит из нескольких перекрывающихся обмоток, смещенных на электрический угол 120 °.Когда первичная обмотка или статор подключены к трехфазному источнику переменного тока, он создает вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью.

Направление вращения двигателя зависит от чередования фаз линий питания и порядка, в котором эти линии подключены к статору. Таким образом, изменение мест подключения любых двух первичных клемм к источнику питания изменит направление вращения на противоположное.

Число полюсов и частота приложенного напряжения определяют синхронную скорость вращения статора двигателя.Двигатели обычно имеют 2, 4, 6 или 8 полюсов. Синхронная скорость — термин, обозначающий скорость, с которой будет вращаться поле, создаваемое первичными токами, — определяется следующим выражением.

Синхронная скорость вращения = (120 * частота питания) / Число полюсов статора


Создание магнитного потока

Вращающееся магнитное поле в статоре — это первая часть работы. Чтобы создать крутящий момент и, таким образом, вращаться, роторы должны пропускать ток.В асинхронных двигателях этот ток исходит от проводников ротора. Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, пересекает проводящие стержни ротора и индуцирует ЭДС.

Обмотки ротора асинхронного двигателя либо замкнуты через внешнее сопротивление, либо напрямую закорочены. Следовательно, ЭДС, индуцированная в роторе, заставляет ток течь в направлении, противоположном направлению вращающегося магнитного поля в статоре, и приводит к вращательному движению или крутящему моменту в роторе.

Как следствие, частота вращения ротора не достигает синхронной скорости среднеквадратичного значения в статоре. Если бы скорости совпадали, ЭДС не было бы. индуцированный в роторе, ток не будет протекать, и, следовательно, не будет создаваться крутящий момент. Разница между скоростями статора (синхронной скорости) и ротора называется скольжением.

Вращение магнитного поля в асинхронном двигателе имеет то преимущество, что не требуется никаких электрических соединений с ротором.

В результате получается двигатель, который:

  • Самозапускающийся
  • Взрывозащищенный (из-за отсутствия контактных колец или коллекторов и щеток, которые могут вызывать искры)
  • Прочная конструкция
  • Недорого
  • Легче обслуживать
.

Что такое емкостный преобразователь? — Определение, принцип, преимущества, недостатки и применение

Определение: Емкостной преобразователь используется для измерения смещения, давления и других физических величин. Это пассивный преобразователь, поэтому для работы ему требуется внешнее питание. Емкостной преобразователь работает по принципу переменной емкости. Емкость емкостного преобразователя изменяется по многим причинам, таким как перекрытие пластин, изменение расстояния между пластинами и диэлектрическая проницаемость.

Емкостной преобразователь содержит две параллельные металлические пластины. Эти пластины разделены диэлектрической средой, которая представляет собой воздух, материал, газ или жидкость. В обычном конденсаторе расстояние между пластинами фиксировано, но в емкостном преобразователе расстояние между ними варьируется.

Емкостной преобразователь использует электрическую величину емкости для преобразования механического движения в электрический сигнал. Входная величина вызывает изменение емкости, которая напрямую измеряется емкостным преобразователем.

Конденсаторы измеряют как статические, так и динамические изменения. Смещение также измеряется напрямую путем подсоединения измеряемых устройств к подвижной пластине конденсатора. Он работает как в контактном, так и в бесконтактном режимах.

Принцип работы

Уравнения ниже выражают емкость между пластинами конденсатора

Где A — площадь перекрытия пластин в м 2
d — расстояние между двумя пластинами в метрах
ε — диэлектрическая проницаемость среды в Ф / м
ε r — относительная диэлектрическая проницаемость
ε 0 — диэлектрическая проницаемость свободного места

Принципиальная схема емкостного преобразователя с параллельными пластинами показана на рисунке ниже.

Изменение емкости происходит из-за физических переменных, таких как смещение, сила, давление и т. Д. Емкость преобразователя также изменяется в зависимости от изменения их диэлектрической проницаемости, что обычно связано с измерением уровня жидкости или газа.

Емкость преобразователя измеряется по мостовой схеме. Выходное сопротивление преобразователя равно

.

Где, C — емкость
f — частота возбуждения в Гц.

Емкостной преобразователь в основном используется для измерения линейного смещения. Емкостной преобразователь использует следующие три эффекта.

  1. Изменение емкости преобразователя из-за перекрытия пластин конденсатора.
  2. Изменение емкости связано с изменением расстояний между пластинами.
  3. Емкость изменяется из-за диэлектрической проницаемости.

Для измерения смещения используются следующие методы.

1. Преобразователь, использующий изменение площади пластин — Уравнение ниже показывает, что емкость прямо пропорциональна площади пластин. Соответственно изменяется и емкость с изменением положения пластин.

Емкостные преобразователи используются для измерения больших перемещений от 1 мм до нескольких см. Площадь емкостного преобразователя изменяется линейно в зависимости от емкости и смещения.Изначально нелинейность в системе возникает из-за ребер. В противном случае он дает линейный отклик.

Емкость параллельных пластин определяется как

где x — длина перекрывающейся части пластин,
ω — ширина перекрывающейся части пластин.

Чувствительность смещения постоянна, поэтому она дает линейную зависимость между емкостью и смещением.

Емкостной преобразователь используется для измерения углового смещения.Он измеряется подвижными пластинами, показанными ниже. Одна из пластин преобразователя неподвижная, а другая подвижная.

Векторная диаграмма преобразователя показана на рисунке ниже.

Угловое перемещение изменяет емкость преобразователей. Емкость между ними максимальна, когда эти пластины перекрывают друг друга. Максимальное значение емкости выражается как

Емкость при угле θ выражается как

θ — угловое смещение в радианах.Чувствительность к изменению емкости определяется как

.

180 ° — это максимальное значение углового смещения конденсатора.

2. Преобразователь использует изменение расстояния между пластинами — Емкость преобразователя обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Одна пластина преобразователя неподвижна, а другая подвижна. Смещение, которое необходимо измерить, связано с подвижными пластинами.

Емкость обратно пропорциональна расстоянию, из-за которого конденсатор показывает нелинейный отклик.Такой тип преобразователя используется для измерения малых перемещений. Векторная диаграмма конденсатора представлена ​​на рисунке ниже.

Чувствительность преобразователя непостоянна и варьируется от места к месту.

Преимущества емкостного преобразователя

Ниже приведены основные преимущества емкостных преобразователей.

  1. Для работы требуется внешняя сила, поэтому он очень полезен для небольших систем.
  2. Емкостной преобразователь очень чувствителен.
  3. Дает хорошие частотные характеристики, поэтому используется для динамического исследования.
  4. Преобразователь имеет высокое входное сопротивление, следовательно, они имеют небольшой эффект нагрузки.
  5. Для работы требуется небольшая выходная мощность.
Недостатки емкостного преобразователя

Основные недостатки преобразователя следующие.

  1. Металлические части преобразователей требуют изоляции.
  2. Корпус конденсатора требует заземления для уменьшения влияния паразитного магнитного поля.
  3. Иногда преобразователь демонстрирует нелинейное поведение из-за краевого эффекта, который контролируется с помощью защитного кольца.
  4. Кабель, соединяющий датчик, вызывает ошибку.
Использование емкостного преобразователя

Ниже приведены варианты использования емкостного преобразователя.

  1. Емкостной преобразователь используется для измерения как линейного, так и углового смещения. Он чрезвычайно чувствителен и используется для измерения очень малых расстояний.
  2. Используется для измерения силы и давления. Сила или давление, которые должны быть измерены, сначала преобразуются в смещение, а затем смещение изменяет емкости преобразователя.
  3. Он используется как датчик давления в некоторых случаях, когда диэлектрическая проницаемость датчика изменяется в зависимости от давления.
  4. Влажность газов измеряется емкостным датчиком.
  5. Преобразователь использует механический модификатор для измерения объема, плотности, веса и т. Д.

Точность преобразователя зависит от изменения температуры до высокого уровня.

.

Принцип работы двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока — это устройство, которое преобразует постоянный ток в механическую работу. Он работает по принципу закона Лоренца, который гласит, что « проводник с током, помещенный в магнитное и электрическое поле, испытывает силу ». Опытная сила называется силой Лоренца. Правило левой руки Флемминга определяет направление силы.

Правило левой руки Флеминга

Если большой, средний и указательный пальцы левой руки смещены друг относительно друга на угол 90 °, средний палец представляет направление магнитного поля.Указательный палец показывает направление тока, а большой палец показывает направление сил, действующих на проводник.

Формула рассчитывает величину силы,

Прежде чем понять принцип работы двигателя постоянного тока, мы должны сначала узнать о его конструкции. Якорь и статор — две основные части двигателя постоянного тока. Якорь — это вращающаяся часть, а статор — их неподвижная часть. Катушка якоря подключена к источнику постоянного тока.

Катушка якоря состоит из коммутаторов и щеток. Коммутаторы преобразуют переменный ток, индуцированный в якоре, в постоянный ток, а щетки передают ток от вращающейся части двигателя к неподвижной внешней нагрузке. Якорь размещается между северным и южным полюсами постоянного или электромагнита.

Для простоты предположим, что якорь имеет только одну катушку, которая расположена между магнитным полем, показанным ниже на рисунке A.Когда на катушку якоря подается постоянный ток, через нее начинает течь ток. Этот ток создает вокруг катушки собственное поле.

На рисунке B показано поле, индуцируемое вокруг катушки:

В результате взаимодействия полей (создаваемых катушкой и магнитом) результирующее поле развивается поперек проводника. Результирующее поле стремится вернуться в исходное положение, то есть на оси основного поля. Поле оказывает силу на концах проводника, и катушка начинает вращаться.

Пусть поле, создаваемое основным полем, будет F м , и это поле вращается по часовой стрелке. Когда в катушке течет ток, они создают собственное магнитное поле, скажем, F r . Поле F r пытается двигаться в направлении основного поля. Тем самым крутящий момент действует на катушку якоря.

Настоящий двигатель постоянного тока состоит из большого количества катушек якоря. Скорость двигателя прямо пропорциональна количеству катушек, используемых в двигателе. Эти катушки находятся под воздействием магнитного поля.

Один конец проводов находится под влиянием северного полюса, а другой конец — под влиянием южного полюса. Ток входит в катушку якоря через северный полюс и движется наружу через южный полюс.

Когда катушка перемещается от одной щетки к другой, одновременно меняется и полярность катушки. Таким образом, направление силы или крутящего момента, действующих на катушку, остается неизменным.

Вращающий момент в катушке становится равным нулю, когда катушка якоря перпендикулярна основному полю. Нулевой крутящий момент означает, что двигатель перестает вращаться. Для решения этой проблемы в роторе используется номер обмотки якоря. Таким образом, если одна из их катушек перпендикулярна полю, то другие катушки создают крутящий момент. И ротор движется непрерывно.

Кроме того, для получения постоянного крутящего момента устройство выдерживается таким образом, что всякий раз, когда катушки пересекают магнитную нейтральную ось магнита, направление тока в катушках меняет направление на обратное.Это можно сделать с помощью коммутатора.

.

Монтаж Диф автоматов (дифференциальный автомат) в квартире, доме, на предприятии

Услуги электрика по установке диф автоматов (дифференциальный автомат)

Появление огромного количества  посудомоечных, стиральных машин, бойлеров, гидромассажных ванн в квартирах, технологического оборудования на предприятиях работающего с водой, потребовали более ответственного отношения к безопасности. Вода является проводником электричества, попадая на контакты электроприборов, поврежденную изоляцию проложенных кабелей представляет серьезную угрозу здоровью и жизни человека. Монтаж диф автоматов (дифференциальный автомат) , наравне с УЗО (устройство защитного отключения) в монтажной схеме многократно уменьшают риск поражения электрическим током. Смонтированные в распределительных щитах или специальных боксах приборы защищают групповые линии работающие во влажных помещениях от несанкционированных утечек тока, дифференциальные автоматы так же от перегрузок и короткого замыкания. В компании ООО Ск «Элит-Сервис» Вы можете срочно вызвать электрика для монтажа щита и системы защиты и автоматики. . В кратчайшие сроки, удобное время специалист выедет на объект и окажет услуги в области электромонтажа, установит диф автоматы (дифференциальные автоматы) , смонтирует автоматические выключатели, УЗО (устройство защитного отключения) с соблюдением СНиПов (строительные нормы и правила) и ПУЭ (правила устройства  электроустановок).

Для чего устанавливать диф автоматов (дифференциальный автомат

Почему монтаж  диф автомата (дифференциальный автомат) для защиты от утечки тока в электрических сетях предпочтительней. УЗО не срабатывает при перегрузках в рабочей цепи, не защищает от сверх токов, короткого замыкания,  дифференциальный автомат совмещает все эти функции. Обычный блок утечки в схеме должен обязательно монтироваться последовательно с автоматическим выключателем, что занимает дополнительное место в щите, ведет к удорожанию электромонтажных работ, усложнению дальнейшей  эксплуатации.  Диф автомат одинаково хорошо срабатывает на перегрузку и утечку тока. Напомним, при напряжении 220 вольт смертельным для человека является ток всего в 50-100 миллиампер, срабатывание устройства происходит при 10-30 миллиамперах утечки. В большинстве случаев поражение электрическим током происходит в нештатных ситуациях, повреждение изоляции проложенного кабеля, пробой на корпус и неисправность электроприборов, попадание воды в розетки, распределительные коробки. Установленный в распределительном щите диф автомат (дифференциальный автомат) защитит Вас от утечки тока, а проложенные кабели от перегрузки. Согласно ПУЭ (правила устройства  электроустановок) УЗО или ДИФ обязательно должен устанавливаться на группы питающие влажные помещения, в сухие помещениях установка обязательной не является, однако подумайте, выбор

Принцип действия ДИФа

В диф автомате как в обычном автоматическом выключателе есть два расцепителя. Тепловой, срабатывающий от перегрузки защищаемой группы и электромагнитный, отключающий линию при коротком замыкании. Аналогично УЗО в приборе используются  дифференциальный трансформатор в качестве датчика, срабатывающего при утечке тока. Принцип его работы основан на изменение дифференциального тока в проводниках, по которым электроэнергия подается на электроустановку, для которой организована защита. Без специального образования разобраться в хитросплетении терминов непросто. Упрощенная схема работы приведена на рисунке.  Монтируем  диф автомат (дифференциальный автомат) в электроцепь для защиты «Нагрузки». По линии обозначенной синим цветом ток протекает в нормальном режиме работы электрооборудования. Происходит нештатная ситуация, перегрузка — срабатывает тепловое. Короткое замыкание — приходит на помощь электромагнитный расцепитель. Самое опасное для человека утечка тока, возникающая от пробоя изоляции, попадания воды, касания оголенного провода.  Красной стрелкой на рисунке показана утечка, установленный  диф автомат (дифференциальный автомат) мгновенно отключит напряжение. Время срабатывания качественного ДИФа всего 25-30 м/секунд, ток утечки 10-30 миллиампер. Напомним, для жизни  человека опасными являются 50-100 миллиампер.

Технические характеристика наиболее популярных устанавливаемых в Санкт-Петербурге Диф автоматов

Дифференциальный автомат ABB

ABB, один из крупнейших мировых производителей электротехнического оборудования. Шведский концерн имеет производство и представительства во многих странах мира. Качество продукции очень высокое, цена вполне доступная. Компания ООО Ск «Элит-Сервис» выполняет монтаж и установку Диф автоматов (дифференциальный автомат), других комплектующих фирмы более десяти лет. За все время монтажа электропроводки нам не разу не попадалось некачественное оборудование.

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

Время отключения при номинальном дифференциальном токе Тn, не более, мс

25

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

6000

Количество циклов механических

10000 


Дифференциальный автомат Legrand

Международный концерн Legrand является крупнейшим производителем электроустановочных изделий. Наша компания достаточно давно работает с комплектующими французского изготовителя. Установка  Диф автоматов (дифференциальный автомат), наравне с монтажом другого электротехнического оборудования фирмы Legrand, является приоритетом обеспечения безопасности при проведении электромонтажных работ. Хорошее соотношение цена – качество.

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

Время отключения при номинальном дифференциальном токе Тn, не более, мс

25

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

4000

Количество циклов механических

10000


Дифференциальный автомат Schneider electric

Всемирно известный производитель Schneider electric  , выпускающий широкий ассортимент электрооборудования относительно недавно появился на рынке Санкт-Петербурга. Зарекомендовал себя с хорошей стороны. Монтаж и установку Диф автоматов (дифференциальный автомат) изготовителя ООО Ск «Элит-Сервис» проводит более пяти лет. Электротехническое оборудование Schneider electric очень доступно в недорогих сериях.

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

Время отключения при номинальном дифференциальном токе Тn, не более, мс

30

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

4500

Количество циклов механических

10000


Дифференциальный автомат IEK

Компаний IEK – крупнейший российский производитель электротехнической продукции. Основным плюсом является невысокая стоимость. Продукция сертифицирована по российским стандартам, очень распространена в новом строительстве массового жилья, бюджетных промышленных объектах. Устанавливается Диф автоматы (дифференциальный автомат) на вводах в квартиры, влажные помещения, обеспечивают защиту недорогого производственного оборудования.

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

Время отключения при номинальном дифференциальном токе Тn, не более, мс

30

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

4500

Количество циклов механических

10000


Дифференциальный автомат DEK

Компания DEKraft является очень молодым  российский производителем электротехнической продукции. Оборудование сертифицирована по российским стандартам, очень распространена в новом строительстве массового жилья, бюджетных промышленных объектах. Устанавливается Диф автоматы(дифференциальный автомат) на вводах в квартиры, влажные помещения, обеспечивают защиту недорогого промышленного оборудования. Основным плюсом является невысокая стоимость.

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

Время отключения при номинальном дифференциальном токе Тn, не более, мс

30

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

4500

Количество циклов механических

10000

 

Монтаж и установка диф автоматов (дифференциальный автомат) Что выбрать?

Характеристики пяти наиболее популярных в Санкт-Петербурге диф автоматов (дифференциальный автомат) мы рассмотрели выше, кратко описали производителей. На рынке электромонтажных работ в Санкт-Петербурге ООО Ск «Элит-Сервис» не один год. Многолетний опыт работы с оборудованием различных производителей позволяет делать определенные выводы, которыми готовы поделиться с коллегами и заказчиками. Установленные  диф автоматы и УЗО исчисляются сотнями. Когда был поставлен первый блок утечки тока вспомнить достаточно сложно. Изначально выполнялась установка дифференциальных автоматов концерна ABB. В те времена это была диковинка, СНиПы (строительные нормы и правила) и ПУЭ (правила устройства  электроустановок)  установки блоков утечки не предусматривали.  Проблем с ДИФами и устройствами защитного отключения ABB не возникало, однако цена была достаточно высока, не все клиенты выполняя  электромонтажные работы были готовы платить за безопасность. В Санкт-Петербурге начала появляться электротехническая продукция концерна Legrand, диф автомат (дифференциальный автомат) и УЗО стоили процентов на двадцать дешевле. Компания переключилась на Legrand. Известный в Европе производитель,  французское  качество. Каково было наше удивление, когда на третьем… или четвертом объекте из пяти установленных УЗО, два были неисправны, кнопка «Тест» не работала. Несколько лет мы не устанавливали эти блоки утечки. Время прошло, «обида» улеглась, сейчас монтируем Legrand  без опасений, наверное просто не повезло, может попалась подделка, однако осадок остался. Сейчас появилось большое количество дифференциальных автоматов разных уважаемых производителей,  ABB, Legrand,  Schneider electric, Hager, Siemens, а есть такие, упоминать не хочется. Блоки утечки  Schneider electric устанавливаем достаточно недавно, нареканий нет, достойные приборы. Хочу остановиться на ДИФах IEK, DEKraft. В принципе это одно и то же. За счет низкой стоимости и Российской сертификации приборы этих компаний получили широкое распространение. Процент брака достаточно большой, устройство может проработать много лет, а иногда вылетает в первый месяц эксплуатации. Компания ООО Ск «Элит-Сервис» не дает гарантию на системы защиты и автоматики собранных на комплектующих этих фирм. Господа!  Устанавливайте диф автоматы (дифференциальные автоматы) проверенных производителей, это сохранит время, нервы и деньги. Помните, скупой платит дважды! Качественное оборудование – это Ваша безопасность.

Оптимальное соотношение цены и качества — выбор умных людей.

Вам остается только позвонить и сделать заказ.

Т. +7 (812) 740-51-93

Заказать

Дифференциальные автоматы — Советы на все случаи жизни — Каталог статей

Общие принципы дифференциальной защиты

Для защиты распределительных сетей на напряжении 0.4 кВ в системах электроснабжения часто применяют дифференциальную защиту, работают на основе магнито-электрического реле. Принцип работы такого реле очень прост. Реле сравнивает величины прямого и обратного тока в линии и в случае, если эти величины расходятся на величину превышающую уставку, отключает линию. Обычно величина уставки реле дифференциальной защиты выбирается из ряда 10, 30, 100, 300 мА. Величина тока утечки 10 и 30 мА позволяет не допустить наступление фибрилляции сердца человека и спасти ему жизнь, а уставки 100 и 300 мА чаще применяют для защиты здания от пожара и устанавливают для защиты группы линий.

Реализация дифференциальной защиты

Реализация дифференциальной защиты возможна как в отдельном корпусе – в этом случае устройство называется УЗО, так и в совмещенном, с обычном автомате корпусе. В этом случае устройства называются дифференциальные автоматы или диффавтоматы. Дифференциальные автоматы совмещает в себе 3 типа защиты: тепловую защиту от перегрузки линии, мгновенную защиту от короткого замыкания и дифференциальную защиту по току утечки на основе магнито-электрического реле. Подбор такого автомата необходимо вести по всем 3 параметрам. Ошибка в выборе чревата не только потерей денег, потраченных на дифференциальный автомат, но и пожарной опасностью. Так же возможны ложные или неселективные срабатывания защиты. Доверяйте выбор коммутационных аппаратов профессионалам.

Автоматические выключатели дифференциального тока серии АВДТ-63 тип А

Автоматические выключатели дифференциального тока (АВДТ) представляет собой аппарат, сочетающий функции автоматического выключателя с электромехническим УЗО типа А.

При обнаружении автоматическим выключателем в защищаемом участке сети тока утечки (повреждения) на землю или сверхтока (тока перегрузки или короткого замыкания) происходит срабатывание устройства, приводящее к отключению защищаемой сети. АВДТ реагируют как на синусоидальный переменный дифференциальный ток, так и на пульсирующий постоянный дифференциальный ток, что позволяет без ограничений применять его в зданиях и жилых помещениях, насыщенных бытовой техникой (телевизоры, видеомагнитофоны, персональные компьютеры, регулируемые источники света, современные стиральные машины и др.)

Принцип работы автоматических выключателей дифференциального тока серии АВДТ-63.

Автоматические выключатели дифференциального тока объединяют в себе два устройства, обеспечивающие три вида защиты электрической цепи:

—  автоматический выключатель серии ВА 47-63 (Характеристика С) с защитой от тока перегрузки и тока короткого замыкания;
— электромеханическое УЗО тип А размыкание гарантировано в случае, если синусоидальный или пульсирующий дифференциальный ток внезапно возникает, или медленно увеличивается.
Работоспособность блока защиты от токов утечки выключателей проверяется ежемесячно нажатием кнопки «ТЕСТ”. При нажатии ее выключатель должен мгновенно отключиться. Чтобы после проверки снова вернуть выключатель в рабочее состояние, необходимо перевести ручку взвода в положение I-ВКЛ.

Основные преимущества дифференциальных автоматов серии АВДТ:
  1. Встроенное электромеханическое УЗО типа А.

  2. Компактность

  3. Комбинированные зажимы из посеребренной меди и анодированной стали скругленной формы с насечками.

  4. Главные, вводные и выводные контакты выполнены из бескислородной меди.

  5. Корпус изготовлен из не поддерживающей горение пластмассы.

  6. Возможность подключения посредством гребенчатой шины.

  7. Гарантийные обязательства составляют 5 лет.

  8. Срок эксплуатации составляет более 20 лет.

Дифференциальные автоматические выключатели серии АД-32, АД-2, АД-4, АД-2S, АД-4S

Дифференциальный автоматический выключатель представляет собой аппарат, сочетающий функции автоматического выключателя с устройством защитного отключения. При обнаружении автоматическим выключателем в защищаемом участке сети тока утечки (повреждения) на землю или сверхтока (тока перегрузки или короткого замыкания) происходит срабатывание устройства, приводящее к отключению защищаемой сети. АД реагируют на синусоидальный переменный дифференциальный ток, это позволяет применять его в зданиях и жилых помещениях.

Особое отличие дифференциальных автоматов EKF в наличии встроенного блока защиты от перенапряжения.

Ассортимент производимых АД предоставлен следующими типами:
  • АД-32 двухполюсные с электронным УЗО типа АС;

  • АД-2 и АД-4 Двух и четырех полюсные с электронным УЗО типа АС;

  • АД-2S и АД-4S Двух и четырех полюсные с электронным УЗО типа АС селективные (с задержкой срабатывания).

                                                            
Принцип работы дифференциальных автоматов серии АД

Дифференциальные автоматы объединяют в себе три устройства, обеспечивающие четыре вида защиты электрической цепи:

  • автоматический выключатель типа ВА 47-63 (Характеристика С) с защитой от тока перегрузки и тока короткого замыкания;

  • электронное УЗО тип АС, размыкание гарантировано в случае если синусоидальный дифференциальный ток возникает внезапно или медленно увеличивается.

  • расцепитель максимального напряжения с защитой от повышения напряжения выше 270 В.

По времени срабатывания дифференциальные автоматы подразделяются на:

Селективные дифференциальные автоматические выключатели (с индексом «S”) имеют выдержку времени от 0,13 до 0,5 с. Такие выключатели используются для реализации селективного срабатывания выключателей по дифференциальной защите.

Работоспособность блока защиты от токов утечки выключателей проверяется ежемесячно нажатием кнопки «ТЕСТ”. При нажатии ее выключатель должен мгновенно отключиться. Чтобы после проверки снова включить выключатель, необходимо нажать кнопку «ВОЗВРАТ” (индикатор срабатывания) и взвести рукоятку выключателя.

Основные преимущества дифференциальных автоматов серии АД
  • Комбинированные зажимы из посеребренной меди и анодированной стали скругленной формы с насечками.

  • Встроенная защита от перенапряжения.

  • Большой ассортимент дифференциальных автоматов.

  • Компактность (для АД 32).

  • Наличие селективных дифференциальные автоматов.

  • Электромеханического УЗО типа А в дифференциальных автоматах.

  • Главные, вводные и выводные контакты выполнены из бескислородной меди.

  • Корпус изготовлен из не поддерживающей горение пластмассы.

  • Возможность подключения посредством гребенчатой шины.

Дифференциальный автомат — это… Что такое Дифференциальный автомат?

Двухполюсное УЗО с номинальным током 100 А

Устройство защитного отключения (УЗО; более точное название: Устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокр. УЗО−Д) — механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Может состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания и размыкания электрической цепи (разъединителя)[1].

Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.

Широкое применение также получили комбинированные устройства, совмещающие в себе УЗО и устройство защиты от сверхтока, такие устройства называются УЗО−Д со встроенной защитой от сверхтоков, либо просто диффавтомат.

Назначение

УЗО предназначены для

  • Защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 mA).
  • Предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.

Цели и принцип работы

схема УЗО и принцип работы

Принцип работы УЗО основан на измерении баланса токов между входящими в него токоведущими проводниками с помощью дифференциального трансформатора тока. Если баланс токов нарушен, то УЗО немедленно размыкает все входящие в него контактные группы, отключая таким образом неисправную нагрузку.

УЗО измеряет алгебраическую сумму токов, протекающих по контролируемым проводникам (двум для однофазного УЗО, четырем для трехфазного и т. д.): в нормальном состоянии ток, «втекающий» по одним проводникам, должен быть равен току, «вытекащему» по другим, то есть сумма токов, проходящих через УЗО равна нулю (точнее, сумма не должна превышать допустимое значение). Если же сумма превышает допустимое значение, то это означает, что часть тока проходит помимо УЗО, то есть контролируемая электрическая цепь неисправна — в ней имеет место утечка.

В США, в соответствии с National Electrical Code, устройства защитного отключения (ground fault circuit interrupter — GFCI), предназначенные для защиты людей, должны размыкать цепь при утечке тока 4-6 мА (точное значение выбирается производителем устройства и обычно составляет 5 мА) за время не более 25 мс. Для устройств GFCI, защищающих оборудование (то есть не для защиты людей), отключающий дифференциальный ток может составлять до 30 мА. В Европе используются УЗО с отключающим дифференциальным током 10-500 мА.

С точки зрения электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО предназначены именно для защиты от поражения электрическим током, поскольку они срабатывают при утечках тока значительно меньших, чем предохранители (обычно от 2 ампер и более для бытовых предохранителей, что во много раз превышает смертельное для человека значение). УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.

Эти значения были установлены путем тестов, при которых добровольцы и животные подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока.

Обнаружение токов утечки при помощи УЗО является дополнительным защитным мероприятием, а не заменой защите от сверхтоков при помощи предохранителей, так как УЗО никак не реагирует на неисправности, если они не сопровождаются утечкой тока (например, короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками).

УЗО с отключающим дифференциальным током порядка 300 мА и более иногда применяются для защиты больших участков электрических сетей (например, в компьютерных центрах), где низкий порог привел бы к ложным срабатываниям. Такие низкочувствительные УЗО выполняют противопожарную функцию и не являются эффективной защитой от поражения электрическим током.

Пример

Внутреннее устройство УЗО, подключаемого в разрыв шнура питания

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УЗО. Данное УЗО предназначено для установки в разрыв шнура питания, его номинальный ток 13 А, отключающий дифференциальный ток 30 мА. Данное устройство является:

  • УЗО со вспомогательным источником питания
  • выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника

Это означает, что УЗО может быть включено только при наличии питающего напряжения, при пропадании напряжения оно автоматически отключается (такое поведение повышает безопасность устройства).

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (PE-проводник) к УЗО никак не подключается.

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также еще один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тор, но не имеют электрического контакта с катушкой[2]. В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.

Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека, стоящего на мокром полу, к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник «втекает больше тока», чем возвращается по нулевому (часть тока утекает через тело человека, то есть помимо трансформатора). Несбалансированный ток в первичной обмотке трансформатора тока приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УЗО должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УЗО не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

Применение

В России применение УЗО стало обязательным с принятием 7-го издания Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Выдержки из документов, регламентирующих применение УЗО, собраны здесь. Как правило, в случае бытовой электропроводки одно или несколько УЗО устанавливаются на DIN-рейку в электрощите.

Многие производители бытовых устройств, которые могут быть использованы в сырых помещениях (например, фены), предусматривают для таких устройств встроенное УЗО. В ряде стран подобные встроенные УЗО являются обязательными.

Проверка

Рекомендуется ежемесячно проверять работоспособность УЗО. Наиболее простой способ проверки — нажатие кнопки «тест», которая обычно расположена на корпусе УЗО (как правило, на кнопке «тест» нанесено изображение большой буквы «Т»). Тест кнопкой может производиться пользователем, то есть квалифицированный персонал для этого не требуется. Если УЗО исправно и подключено к электрической сети, то оно при нажатии кнопки «тест» должно сразу же сработать (то есть отключить нагрузку). Если после нажатия кнопки нагрузка осталась под напряжением, то УЗО неисправно и должно быть заменено.

Тест нажатием кнопки не является полной проверкой УЗО. Оно может срабатывать от кнопки, но не пройти полный лабораторный тест, включающий измерение отключающего дифференциального тока и времени срабатывания.

Кроме того, нажатием кнопки проверяется само УЗО, но не правильность его подключения. Поэтому более надежной проверкой является имитация утечки непосредственно в цепи, которая является нагрузкой УЗО. Такой тест желательно проделать хотя бы один раз для каждого УЗО после его установки. В отличие от нажатия кнопки, пробная утечка должна проводиться только квалифицированным персоналом.

Ограничения

УЗО может значительно улучшить безопасность электроустановок, но оно не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью.

УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед ее обслуживанием.

История

В начале 1970-х годов большинство УЗО выпускались[3] в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов большинство бытовых УЗО были уже встроенными в розетки. В России используются преимущественно УЗО для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УЗО пока широкого распространения не получили.

Классификация УЗО

По способу действия

  • УЗО−Д без вспомогательного источника питания
  • УЗО−Д со вспомогательным источником питания:
    • выполняющие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника с выдержкой времени и без нее:
      • производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
      • не производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
    • не производящие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника:
      • способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника
      • не способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника

По способу установки

  • стационарные с монтажом стационарной электропроводкой
  • переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями

По числу полюсов

  • однополюсные двухпроводные
  • двухполюсные
  • двухполюсные трехпроводные
  • трехполюсные
  • трехполюсные четырехпроводные
  • четырехполюсные

По виду защиты от сверхтоков и перегрузок по току

  • без встроенной защиты от сверхтоков
  • со встроенной защитой от сверхтоков
  • со встроенной защитой от перегрузки
  • со встроенной защитой от коротких замыканий

По потере чувствительности в случае двойного заземления нулевого рабочего проводника

На стадии рассмотрения

По возможности регулирования отключающего дифференциального тока

  • нерегулируемые
  • регулируемые:
    • с дискретным регулированием
    • с плавным регулированием

По стойкости при импульсном напряжении

  • допускающие возможность отключения при импульсном напряжении
  • стойкие при импульсном напряжении

По характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока

  • УЗО−Д типа АС
  • УЗО−Д типа А
  • УЗО−Д типа В

Характеристики УЗО

Характеристики, общие для всех УЗО−Д

  • Способ установки
  • Число полюсов и число токоведущих проводников
  • Номинальный ток In — указанное изготовителем значение тока, которое УЗО−Д может пропускать в продолжительном режиме работы
  • Номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации
  • Номинальный неотключающий дифференциальный ток, если он отличается от предпочтительного значения IΔn0 — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое не вызывает отключения УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации
  • Тип УЗО−Д по характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока
  • Номинальное напряжение Un — указанное изготовителем действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО−Д (в частности при коротких замыканиях)
  • Номинальная частота — значение частоты, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором оно работоспособно при заданных условиях эксплуатации
  • Тип вспомогательного источника (если он имеется) и реакция УЗО−Д на его отказ
  • Номинальное напряжение вспомогательного источника (если он имеется) Usn — напряжение вспомогательного источника, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором обеспечивается его работоспособность при заданных условиях эксплуатации
  • Номинальная включающая и отключающая способность Im — действующее значение ожидаемого тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
  • Номинальная способность включения и отключения дифференциального тока IΔm — действующее значение ожидаемого дифференциального тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени отключения и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
  • Выдержка времени (если она имеется)
  • Селективность (если она имеется)
  • Координация изоляции, включая воздушные зазоры и пути утечки тока
  • Степень защиты (по ГОСТ 14254)

Только для УЗО−Д без встроенной защиты от коротких замыканий

  • Вид защиты от коротких замыканий
  • Номинальный условный ток короткого замыкания Inc — указанное изготовителем действующее значение ожидаемого тока, который способно выдержать УЗО−Д, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность
  • Номинальный условный дифференциальный ток при коротком замыкании IΔc — указанное изготовителем значение ожидаемого дифференциального тока, которое способно выдержать УЗО−Д, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность

Смотри также

Примечания

  1. Определение согласно ГОСТ Р 50807-95 (2003)
  2. То есть катушка гальванически развязана от токонесущих проводников УЗО
  3. За рубежом. В России УЗО начали применяться гораздо позже — примерно с 1994—1995 годов

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Как выбрать дифференциальный автомат » сайт для электриков

Характеристики дифавтоматов

Итак, предположим, что Вы решили купить дифавтомат. Как понять, какой вариант нужен именно Вам? Давайте разберем основные обозначения дифавтоматов.

Модули, полюсы, фазы.

Эти понятия часто путают. Давайте так.

  • Фазность – это для какой системы предназначен дифавтомат. Тут всего два варианта – 1 фаза (бытовые) и 3 фазы.
  • Полюсность – это количество зажимов у дифавтомата. То есть это то, сколько линий Вам нужно подключать. Бывают двухполюсные дифавтоматы (для однофазных сетей) и четырехколесные дифавтоматы (для трехфазовых сетей).
  • Количество модулей – это размер. Например двухполюсные дифавтоматы (для однофазных сетей) обычно делают двухмодульными (то есть занимают 2 модуля в щитке). Но они также бывают и одномодульные (супер компактные) и трехмодульные (как правило, очень бюджетные варианты).

Если Вы выбираете дифавтомат для квартиры – на 90% Вам нужен двухмодульный, двухполюсный и однофазный дифавтомат.

Номинальное значение и класс дифавтомата

Эти показатели отвечают на вопросы:

  • Как быстро сработает дифавтомат при перегрузке?
  • При каком значении тока сработает дифавтомат?

На рынке можно встретить классы А,В,С,D. А – самый быстрый, D – самый долгий. Для бытового использования применяют в основном класс В и класс С. Почему так? Если Вы поставите автомат класса А в квартире (хотя стоит он в разы дороже В и С), то каждый раз когда Вы будете включать пылесос, дифавтомат будет срабатывать. Это связано с тем, что при запуске пылесоса, ток в сети резко возрастает на короткий период времени. Но класс А очень чувствительный и поэтому тут же сработает.

Если поставите класс D – устройство будет реагировать не достаточно оперативно.

Что касается номинального значения, то тут все зависит от Ваших задач.

Кнопка “Тест”

Должна присутствовать на всех дифавтоматах. Осуществляет имитацию утечки тока. Производители рекомендуют нажимать ее хотя бы раз в три месяца.

Тип срабатывания дифавтомата

Данная характеристика означает, на какие токи реагирует дифавтомат.

Тип А – такое устройство реагирует на переменный и импульсный ток. Стоит в разы дороже типа АС. Иногда производители стиральных машин рекомендуют устанавливать такие устройства на линию стиралки. Причина этому – стиральная машина как раз создает импульсный ток (то есть ток, то нет).

Тип АС – самый популярный вариант. Реагирует на переменный ток.

Тут все просто – если нет специальных инструкций или устройств – устанавливайте дифавтоматы типа АС.

Ток утечки

Данный показатель означает насколько чувствителен дифавтомат. Как правило, используют дифавтоматы с утечкой 30мА (миллиампер). Такая учтена оптимальна для защиты человека – не слишком чувствителен для ложных срабатываний, но достаточно чувствителен, чтобы защитить человека от удара током. НАмного реже можно встретить дифавтоматы на 10, 100 и 300 мА. Полагаем, что это связано со спросом на устройства.

Тип устройства дифавтомата

Данная характеристика означает, каким образом реагирует дифавтомат на утечку тока. Тут можно выделить две основных категории

Электромеханические дифавтоматы. Самый популярный вариант. Как правило, стоят дороже электронных. Такие дифавтоматы срабатывают на утечку вне зависимости от наличия напряжения в сети. Считаются более надежными решениями.

Электронные дифавтоматы. Такой тип устройства реагирует только при наличии напряжения в сети. Это означает, что при обрыве нуля дифавтомат не будет защищать от утечки тока. Такие дифавтоматы представлены в сериях Legrand RX и Schneider Easy9.

Для того, чтобы понять, какой тип дифавтомата перед Вами, необходимо изучить схему.

У электронных дифавтоматов на схеме работы всегда изображена плата с усилителем в виде треугольника (это условное обозначение усилителей по ГОСТу).

Мы рекомендуем использовать электромеханические дифавтоматы. Они более надежны и стоят ненамного дороже электронных.

Комментарии:

Я бы лучше установил УЗО с автоматом, чем ДИФ автомат. При срабатывании сразу понятно, что отключило электричество — короткое или утечка. В ДИФе этого не различить.

Кто знает, бывают ДИФы однополюсными? Или хотя бы, чтобы одно место занимали на рейке. А то у меня в щитке места уже не осталось, а ДИФ вставить надо

SLAVA, насколько я знаю — нет таких. Просто в одноместный автомат необходимые детали не влезут.

Дифф не может быть однополюсным по определению.Он должен сравнивать токи фазы и нуля. При наличии разницы — дифферента (different — разный, англ.), должен отключаться. Так, что два полюса минимум.

Есть в одномодульном исполнении диф. автомат, например фирмы ETI KZS-1M

Оставить комментарий

Отменить ответ

Бестопливный генератор — способ заработать на безграмотности

Плюсы и минусы вертикальных ветрогенераторов, их виды и особенности

Ветряк для частного дома — игрушка или реальная альтернатива

Power Bank с солнечной батареей — расчет на безграмотность

Как выбрать солнечную панель — обзор важных параметров

Выбор дифференциального автомата для квартиры

Правильный выбор диф. автомата для квартиры, дома

Защита от короткого замыкания и перегрузки по току в электропроводке осуществляется автоматическими выключателями (АВ), а защиту от поражения электрическим током человека и утечку тока в электропроводке выполняют устройства защитного отключения (УЗО).

Отличие Дифавтомата от автомата и УЗО

Дифференциальный автомат несёт в себе две функции защиты AB и УЗО в одном устройстве. Отдельные устройства защиты АВ и УЗО, и дифференциальный автомат имеют свои преимущества и недостатки для разных вариантов применения.

В каких случаях выбирают дифференциальный автомат

В каждой квартире находится достаточное количество электроприборов. И все они должны иметь свою индивидуальную защиту. Если на электропечь, духовку, стиральную машину, посудомоечную машину, холодильник, бойлер, зал, спальни, детскую и т. д. поставить раздельные автомат АВ и УЗО, то какой по размеру будет электрический щиток. Вот в чём основное преимущество дифференциального автомата.

Также если УЗО требуется выбирать по току на 1-2 порядка выше чем номинальный ток автомата АВ, то дифференциальный автомат выбирается только на оптимальный ток защиты от короткого замыкания и перегрузки. И так мы остановились на выборе дифференциального автомата для квартиры или дома. Теперь необходимо определиться с характеристиками устройства в каждом конкретном случае.

Выбор оптимального тока. Величина тока дифференциального автомата выбирается в зависимости от нагрузки электроприбора, мощности освещения или сечения электропроводки. Существуют дифференциальные автоматы с токовыми параметрами C6, С10 (для освещения), С16, С25, С40, С50, С63, С80, С100.

Как узнать характеристики дифавтомата

Ток утечки — этот основной параметр защиты который выражается в миллиамперах (мА) и обозначается символом. Если диф. автомат ставится сразу за счетчиком, тогда ток утечки выбирают 300 мА для дома, или 100мА для квартиры. Для отдельных групп ток утечки выбирают 30 мА, а отдельных сетей 10 мА.

Выбор дифавтомата по току

По напряжению. Существуют дифференциальные устройства на 380 В и 220 В. Для трехфазной сети 380 В устройство имеет по четыре контакта вверху и внизу, один из которых рабочий ноль.

Выбор дифференциального автомата по току утечки

По типу. Делятся устройства по типу с током утечки АС и А. Автоматы типа АС используются для переменного тока утечки, а устройства типа А срабатывают от постоянного тока утечки. Таким образом, диф. автоматы типа А применяют для защиты электронных приборов, таких как телевизоры, компьютеры и даже посудомоечные или стиральные машины, где УЗО типа АС неэффективно реагирует на постоянный ток утечки.

Защита от обрыва нуля. Для правильной работы дифавтомата необходима сеть 220 В (фаза и ноль). Если по какой-то причине пропадёт фаза, то устройство не сработает, так как отсутствует ток утечки. А если оборвется ноль и появится ток утечки (сырые стены со старой электропроводкой, пробой изоляции проводов в электроприборе и т. д.), то защита УЗО также не сработает т. к. нет полного питания электрической схемы защиты.

Схема установки дифавтомата с защитным заземлением PE

Возникает опасность поражения электрическим током человека. Для исключения подобной ситуации дифавтомат должен иметь защиту от обрыва нуля. Если такой функции в защите УЗО нет, тогда нужно отдельно приобрести и установить реле напряжения с защитой от обрыва нуля.

Какого производителя дифавтоматов выбрать

Экономить на защите электросетей и защите от поражения током человека не стоит. Качественное устройство защиты прослужит долгие годы. Это гораздо выгоднее, чем устанавливать дешёвые не надежные варианты защиты и менять их каждый год. Популярные бренды — это ABB (Шведы со Швейцарией), Legrand (Франция), Schneider Electric (Франция), Siemens (Германия). Эти производители доказали надежность и качество своих изделий уже много лет.

Важно устанавливать защитное устройство в электрических сетях с защитным проводником PE. При появлении тока утечки через проводник PE, защита тут же сработает

А если использовать рабочий ноль N вместо PE, то ток утечки пройдет через человека на землю, что не очень приятно. Эффективность защиты в этом случае будет значительно ниже, чем в первом варианте.

Надо ли ставить заземление?

У современных стиралок корпус имеет потенциал, вдвое меньший потенциала сети — 110 В. Благодаря заземляющему проводу этот потенциал стекает к земле. Зачем так сделано? Дело в особенностях сетевых фильтров, подавляющих электропомехи, производимые стиралкой во время работы. Корпус аппарата соединяют с электросетью не напрямую, а через фильтры.

Заземление позволяет защитить человека от удара током, если произойдет повреждение изоляции. Если заземления нет, человек, прикасаясь к корпусу, ощущает покалывание, а иногда и более серьезные удары. Во влажном помещении стиралка без заземления может нанести серьезную электротравму — вплоть до летального исхода.

Устанавливая дифавтомат на стиральную машину, вы решаете сразу две проблемы — исключаете поломку техники из-за проблем в электросети и защищаете ее пользователей от поражения электрическим током.

Плохо
2

Интересно
11

Супер
4

Какое УЗО ставить на стиральную машинку?

Обычный пользователь желает знать, какой защитный прибор ставить на стиралку. Большинство моделей потребляет 2 кВт, а это превышает номинал в 10 А. Следовательно, автомат или дифавтомат должен срабатывать при электротоке большем, чем 10 А. Выбирайте вариант на 16 А.

Среди важных параметров автоматической защиты — ток утечки. Прибор реагирует именно на него. Если проводка новая, берите вариант на 10 мА. Чтобы произошел разрыв цепи, разница токов в фазе и нейтрали должна быть 10 мА или более. Если проводка старя, берут УЗО на 30 мА, чтобы не возникало ошибочных отключений.

Еще один нюанс, на который важно обращать внимание, выбирая автомат для подключения к стиралке — производитель. Есть два варианта:

  • Дорогие и качественные — Legrand или АВВ.
  • Бюджетные — ИЭК.

Это самые известные на рынке фирмы, выпускающие защитную автоматику. Китайские версии дешевле, но надежности, которую обеспечивают европейские приборы, они не дадут. Если неправильно подобрать мощность и электроток срабатывания, пробки будут выбиваться всякий раз при пуске машинки.

Схемы

При разработке схемы электропроводки в квартире или доме может быть много вариантов. Отличаться они могут удобством и надежностью эксплуатации, степенью защиты. Есть простые варианты, требующие минимума затрат. Они обычно реализуются в небольших сетях. Например, на дачах, в небольших квартирах с малым количеством бытовой техники. В большинстве случаев приходится ставить большое количество устройств, которые обеспечивают безопасность проводки и защищают от поражения током людей.

Схемы бывают разного уровня сложности

Простая схема

Не всегда имеет смысл устанавливать большое количество защитных устройств. Например, на даче сезонного посещения, где есть всего несколько розеток и освещение, достаточно поставить всего один дифавтомат на входе, от которого на группы потребителей — розетки и освещение — через автоматы пойдут отдельные линии.

Простая схема подключения дифавтомата на небольшую сеть

Эта схема не потребует больших затрат, но при появлении тока утечки на любой из линий дифавтомат сработает, обесточив все. До выяснения и устранения причин света не будет.

Более надежная защита

Как уже говорили, отдельные дифавтоматы ставят на «мокрые» группы. К ним относятся кухня, ванная, наружное освещение, а также техника, использующая воду (кроме стиральной машинки). Такой способ построения системы дает более высокую степень безопасности и лучше защищает проводку, оборудование и человека.

Более сложная и надежная схема: подключение дифавтомата на каждое потенциально опасное устройство

Реализация этого способа устройства проводки потребует больших материальных затрат, но работать система будет более надежно и стабильно. Так как при сработке одного из защитных устройств, остальная часть останется работоспособной. Такое подключение дифавтомата применяется в большинстве квартир и в небольших домах.

Селективные схемы

В разветвленных сетях электроснабжения возникает необходимость сделать систему еще более сложной и дорогостоящей. В таком варианте после счетчика устанавливается входной дифференциальный автомат класса S или G. Далее, на каждую группу идет свой автомат, а при необходимости ставятся еще и на отдельных потребителей. Подключение дифавтомата для этого случая смотрите на фото ниже.

Селективная схема установки дифавтомата

При таком построении системы при сработке одного из линейных устройств все остальные останутся в работе, так как входной автомат дифференциального отключения имеет задержку в срабатывании.

Основные ошибки подключения дифавтоматов

Иногда после подключения дифавтомата он не включается или вырубается при подключении любой нагрузки. Это значит, что что-то сделано не так. Есть несколько типичных ошибок, которые встречаются при самостоятельной сборке щитка:

  • Провода защитного нуля (земля) и рабочего нуля (нейтраль) где-то объединены. При такой ошибке дифавтомат вообще не включается — рычаги не фиксируются в верхнем положении. Придется искать где объединены или перепутаны «земля» и «ноль».
  • Иногда при подключении дифавтомата ноль на нагрузку или на ниже расположенные автоматы взят не с выхода устройства, а напрямую с нулевой шины. В таком случае рубильники становятся в рабочее положение, но при попытке подключить нагрузку, они моментально отключаются.
  • С выхода дифавтомата ноль подается не на нагрузку, а идет обратно на шину. Ноль на нагрузку тоже берется с шины. В этом случае рубильники становятся в рабочее положение, но кнопка «Тест» не работает и при попытке включить нагрузку происходит отключение.
  • Перепутано подключение ноля. С нулевой шины провод должен идти на соответствующий вход, обозначенный буквой N, который находится вверху, а не вниз. С нижней нулевой клеммы провод должен уходить на нагрузку. Симптомы аналогичны: рубильники включаются, «Тест» не работает, при подключении нагрузки происходит срабатывание.
  • При наличии в схеме двух дифавтоматов перепутаны нулевые провода. При такой ошибке оба устройства включаются, «Тест» работает на обоих устройствах, но при включении любой нагрузки выбивает сразу оба автомата.
  • При наличии двух дифавтоматов, идущие от них нули где-то дальше соединили. В этом случае оба автомата взводятся, но при нажатии на кнопку «тест» одного из них, вырубаются сразу два устройства. Аналогичная ситуация возникает при включении любой нагрузки.

Теперь вы не только можете выбрать и подключить дифференциальный автомат защиты, но и понять почему он выбивает, что именно пошло не так и самостоятельно исправить ситуацию.

Эксплуатация при отключении

Любое защитное устройство устанавливается с целью защиты, чтобы оно сработало и отключило питание в аварийной ситуации. Представим что такая ситуация возникла. В щитке отключился дифференциальный автомат. Какие действия необходимо предпринять?

Первым делом необходимо срочно найти причину отключения. Возможно, причиной отключения стала утечка тока, или причина заключается в коротком замыкании где то в кабеле, а может линия просто перегружена? Как видите при срабатывании АВДТ причины сразу три и необходимо потратить немало времени на поиск неисправности.

При использовании связки «автомат + УЗО» – все понятно. Если отключилось УЗО – значит неисправность заключается в утечки тока. Если же сработал автоматический выключатель – значит где-то короткое замыкание либо перегрузка линии.

Критерии выбора

Отдав предпочтение дифавтомату, необходимо внимательно отнестись к процессу его выбора. Первоначально необходимо ознакомиться с рабочими характеристиками изделия.

Номинальное напряжение и фазность. Правильно выбрать дифференциальный автомат в соответствии с необходимыми параметрами не сложно. Аппараты, предназначенные для работы в однофазной сети (220 В), снабжены тремя клеммами подключения, дифавтоматы для трехфазных сетей (380 В) снабжены четырьмя полюсами. Номинальное рабочее напряжение указывается в паспорте и маркируется на корпусе изделия.

Токовый номинал и характеристика

Для того чтобы обеспечить качественную работу дифференциального автомата, важно правильно выбрать токовый номинал и характеристику. Информация об этих параметрах обозначается буквой латинского алфавита и цифрой, например, С25, что означает, аппарат характеристики С, при номинальном рабочем токе 25 А

Самыми ходовыми дифавтоматами для квартир и частных домов являются изделия характеристики С. При выборе дифференциального автомата по мощности рекомендуется придерживаться значений указанных в таблице:

Ток утечки. Обозначается значком «дельта» с числом, соответствующим величине номинального тока утечки в миллиамперах. Правильно выбрать дифавтомат по току утечки помогут данные второй таблицы:

Важно! На водонагреватель, стиральную машинку, ванную комнату либо баню нужно выбирать аппарат, который срабатывает при 10 мА. На групповую линию достаточно выбрать характеристику в 30 мА, если вы решили разделить электропроводку на группы

На ввод в частный дом, для защиты от возникновения пожара рекомендуется ставить дифавтомат на 300 мА, а в квартирах достаточно использовать аппарат, рассчитанный на 100 мА.

Класс УЗО. Встроенные в дифференциальный автомат УЗО, подразделяются на два класса:

  • А – срабатывающие в результате воздействия утечек постоянного тока. Для подключения в сеть потребителей бытовой электроники следует выбрать УЗО данного класса
  • АС – отключают дифавтомат при появлении в сети и на электрооборудовании утечек переменного тока.

Защита от обрыва нулевого проводника. Часть дифавтоматов укомплектована блоками отключающими потребителей при обрыве нулевого провода. Обустраивая защиту оборудования от утечек тока, целесообразно выбрать именно такое изделие. Еще одна важная характеристика — время отключения (обозначается, как Tn). Оно не должно быть более 0,3 с.

Для человека неуверенного в том, что он сам сможет выбрать дифавтомат, рекомендуется делать приобретение в торговых предприятиях с высокой репутацией, в которых следует обратиться за помощью квалифицированному консультанту. С ним можно обсудить вопросы приемлемой цены и в пользу какой фирме-производителю дифференциальных автоматов следует отдать свой выбор.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Вот мы и рассмотрели, как выбрать дифавтомат по мощности и току утечки. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться в выборе подходящего дифференциального автомата для дома, дачи либо квартиры!

Рекомендуем также прочитать:

Дифференциальный автомат – подключается для обеспечения защиты от поражения электрическим током, одновременно с защитой электросети от перегрузок и короткого замыкания.

Где устанавливается

Диф-автомат устанавливается только на DIN-рейку в распределительном щитке квартиры или дома. К автомату подключаются блоки розеток или отдельные мощные электроприборы – стиральная машина, электропечь, электродуховка или водонагреватель.

Стиральная машина, морозильная камера, насос – эти приборы имеют в своей конструкции электродвигатель, поэтому их пусковая потребляемая мощность может превышать заявленную фирмой – производителем в несколько раз. Приводим таблицу с указанием коэффициентов возрастания токов в начале работы прибора:

Время действия пусковых токов в бытовых приборах

Таким образом, стиральная машина при включении может потреблять 12,5 кВт в течении первых 4х секунд, а если дифавтомат для нее не рассчитан на такую мощность – каждый раз при включении он будет выбивать. Но это не означает, что нужно выбирать дифференциальный автомат, мощностью 12,5 кВт!

Принцип работы и конструкция

Дифференциальный автомат обеспечивает защиту электрической проводки на объекте и от короткого замыкания, и от перегрузки, а также и от дифференциальных токов. Установив вместо начального автомата дифавтомат, можно практически обезопасить и себя, и электропроводку в доме.

При изготовлении корпуса дифавтоматов используется диэлектрический материал. Конструктивно они выглядят похоже на УЗО или автоматический выключатель, только имеют большие размеры. Снизу присутствует защёлка для установки на DIN-рейку.

Дифференциальный автомат — это устройство, способное работать в режиме УЗО или как обычный автоматический выключатель. Для подключения устройства к электрической сети необходимо взвести управляющий переключатель в положение «включено». Устройство имеет клеммы под зажим, предназначенные для подключения входной и выходной линий.

Дифавтомат состоит из двух частей. Первая часть, защитная, не что иное как модуль дифференциальной защиты. Главная его задача — проведение анализа тока утечки (дифференциальный ток). Вторая часть, выключатель, используется для механического разрыва линии электропередачи, при появлении нештатных ситуаций. Рассмотрим принцип работы на примере дифференциального автомата АВВ.

Защитная часть работает по принципу УЗО. Главным элементом является трансформатор, он состоит из тороидального сердечника с двумя обмотками. Протекая по цепи в прямом и обратном направлении, ток создаёт в каждой обмотке своё переменное магнитное поле, магнитные потоки которых равны по величине, но различны по направлению. В результате чего результирующий магнитный поток в сердечнике равен нулю.

Если где-то на электрической линии происходит нарушение изоляционного слоя или корпус оборудования находится под разностью потенциалов, в этих местах при касании происходит утечка тока. В результате нарушается уравновешенность магнитных потоков и под воздействием поля во вторичной обмотке наводится электродвижущая сила (ЭДС). При появлении ЭДС возникает ток, воздействующий на реле, подключённое к силовым контактам.

Для проверки этой части устройства на лицевую поверхность выводится кнопка, которая имитирует появление тока утечки. Обычно она маркируется как «Тест». Если её нажать, электрическая цепь разорвётся. Производители рекомендуют проводить проверку устройства не реже одного раза в месяц.

Вторая часть работает следующим образом. Ток подводится к катушке соленоида, а с неё на биметаллическую пластину. Пластина имеет вид полоски из двух спрессованных металлов с отличающимися коэффициентами теплового линейного расширения. Пластина и соленоид называются расцепителями. Существует два условия, при которых автоматический выключатель рассоединит электрическую цепь: перегрузка и короткое замыкание.

В режиме перегрузки выключение происходит с помощью биметаллической пластинки, способной изгибаться под действием тепла. При возрастании потребляемой мощности растёт ток. В результате пластинка нагревается, меняет форму и разрывает контакт. Соответственно, разрывается и электрическая цепь. Величина тока, при котором пластина разрывает контакт, настраивается на заводе изготовителе.

В режиме короткого замыкания используется принцип соленоида. При увеличении магнитного поля приводится в движение соленоид, который и разрывает электрическую цепь. Для рассевания искры, которая возникает при разрыве цепи, в конструкции используется дугогасящая камера. Рассеивающая её на параллельно стоящих в ней пластинах.

Таким образом можно отметить основные части конструкции:

  • токовые клеммы;
  • расцепитель:
  • рычаг управления;
  • регулировочный винт расцепителя;
  • дугогасящая камера;
  • магнитоэлектрические реле;
  • дифференциальный трансформатор.

Устройство защитного отключения выпускается либо электромеханическое, либо электронное. Отличие их в том, что первый тип не требует дополнительного питания, так как ток для срабатывания реле берётся из промышленной сети. Трансформатор для получения требуемой величины силы тока делается большим, соответственно и сам автомат имеет крупнее габариты, чем электронный. Электронные устройства дополняются усилителем для сигнала, регистрируемый ток утечки, проходя через него, увеличивает своё значение.

Такой конструктив характерен не только для дифавтомата abb, но и для других производителей.

Как устроен УЗО автомат?

Благополучие бытовой техники в наших жилищах зависит зачастую от изношенных электрических подстанций, которые не рассчитаны на большие нагрузки. Достаточно одного скачка напряжения, чтобы одним махом лишиться всех приборов, запитанных от электросетей. Чтобы спасти стиральную технику от капризов электросетей, ей  предоставляют отдельный УЗО. Состоит он из:

  • корпуса;
  • трансформатора;
  • механизма разрыва цепи;
  • механизма самодиагностики;
  • электромагнитной отсечки — она есть в моделях последнего поколения.

Срабатывание происходит при критических нагрузках, автомат, размыкая цепь, прекращает прохождение электротока — человек и техника в безопасности.

Опасная ситуация произойдет, к примеру, если человек дотронется до оголенных проводов или при попадании на него воды. Автоматика, сработав, предотвращает поражение электротоком и поломку дорогой техники. Датчик может срабатывать многократно, и менять его, в отличие от предохранителей, не нужно.

Принцип работы и методы срабатывания

Принцип работы дифавтомата также объединяет принципы работы автоматического выключателя и УЗО. Для защиты от токов короткого замыкания и перегрузки в сети дифавтомат оснащён электромагнитным и тепловым расцепителями, а для защиты от тока утечки — дифференциальным трансформатором и отключающей катушкой.

В случае попадания человека под действие тока на участке цепи, защищаемом дифавтоматом, сработает отключение от появления тока утечки. В дифференциальном трансформаторе нарушиться баланс магнитных потоков и отключающая катушка на это отреагирует мгновенно.

Возникновение тока утечки

В случае же перегруза электрической цепи работу по отключению выполнит тепловой расцепитель, конструктивно и номинально не отличающийся от тепловых расцепителей обычных автоматических выключателей. А при возникновении в цепи тока короткого замыкания, свою работу выполнит магнитный расцепитель, который также не отличается от магнитных расцепителей автоматических выключателей.

Расположение магнитного и теплового расцепителей

В зависимости от схемы монтажа дифавтоматов, различают селективный и неселективный методы срабатывания.

Селективная схема предусматривает использование дифавтомата с обозначением S на передней панели, что собственно и обозначает «селективный».

Селективная схема монтажа реализовывается за счёт установки одного дифавтомата (селективного) на вводе (центральный распределительный щит, электрощит на лестничной клетке и т. п.) и нескольких неселективных дифавтоматов в отходящей цепи. По одному на каждый участок.

Вводной дифавтомат и три отходящих участка цепи

Такая схема монтажа предпочтительнее из-за того, что при возникновении аварии на любом из трёх защищаемых участков, отключение выполнит неселективный дифавтомат, а основной останется включённым. Такой способ срабатывания обеспечивает существенное снижение риска отключения всех потребителей одновременно.

Неселективная схема монтажа реализована аналогично предыдущей, но с существенным отличием. Вводной дифавтомат не селективного исполнения, а такого же, как и отходящие дифавтоматы. В случае возникновения аварии на любом из участков цепи отключится дифавтомат, защищающий этот участок, а также вводной дифавтомат, что, в свою очередь, приведёт к отключению всех групп потребителей.

Функционально неселективная схема выполняет защиту правильно, но в плане эксплуатации она непрактична.

Монтаж селективной схемы защиты более предпочтителен.

Дополнительные рекомендации

Обратите внимание на кнопку «Тест», с помощью которой можно протестировать такое защитное устройство на предмет корректной работы.
Не всегда есть необходимость устанавливать дифференциальный автомат в электрическую сеть дома или квартиры. И если уж установка производится

То монтаж лучше проводить на розеточные группы. Освещение, а также контур, питающий электрическую варочную плиту, этим устройством не оснащаются.
Правилами ПУЭ установлено, что дифавтоматы необходимо обязательно устанавливать в сетях, где присутствует заземляющий контур «PE».

Обратите особое внимание не только на выбор дифференциального автомата, но и на грамотно проведенный его монтаж. Именно от этого чаще всего зависит, как будет работать вся электрическая сеть, насколько она будет безопасной

Поэтому сборкой распределительного щита должен заниматься профессиональный электрик. Хотя самостоятельно провести этот процесс несложно.

Схемы подключения дифавтомата

Как подключить УЗО в однофазной сети без заземления

Как подключить дифавтомат

Начнем со способов монтажа и порядка подключения проводников. Все очень просто, никаких особых сложностей нет. В большинстве случаев монтируется он на динрейку. Для этого есть специальные выступы, которые удерживают устройство на месте.

Крепление на динрейку

Электрическое подключение

Подключение дифавтомата к электросети происходит проводами в изоляции. Сечение выбирается исходя из номинала. Обычно линия (подвод питания) подключается в верхние гнезда — они подписываются нечетными цифрами, нагрузка — в нижние — подписываются четными цифрами. Так как к дифференциальному автомату подключается и фаза и ноль, чтобы не перепутать, гнезда для «ноля» подписаны латинской буквой N.

Схема подключения дифавтомата обычно есть на корпусе

В некоторых линейках подключать линию можно и в верхние, и в нижние гнезда. Пример такого устройства на фото выше (слева). В этом случае на схеме пишется нумерация через дробь — 1/2 вверху и 2/1 внизу, 3/4 вверху и 4/3 внизу. Это и обозначает, что не имеет значения сверху или снизу подключать линию.

Подключение дифавтомата на распределительном щитке

Перед подключением линии с проводов снимают изоляцию примерно на расстоянии 8-10 мм от края. На нужной клемме слегка ослабляют крепежный винт, вставляют проводник, винт затягивают с достаточно большим усилием. ЗАтем провод несколько раз дергают, чтобы убедиться что контакт нормальный.

Проверка работоспособности

После того, как вы подключили дифавтомат, подали питание, необходимо проверить работоспособность системы и правильность установки. Для начала тестируем сам агрегат. Для этого есть специальная кнопка, подписанная «Test» или просто буквой T. После того, как перевели переключатели в рабочее состояние, нажимаем на эту кнопку. При этом устройство должно «выбить». Эта кнопка искусственно создает ток утечки, так что мы проверили работоспособность дифавтомата. Если сработки не было — надо проверить правильность подключения, если все верно, устройство неисправно

Если при нажатии кнопки «Т» дифавтомат сработал, он работоспособен

Дальнейшая проверка — подключение простой нагрузки к каждой розетке. Этим вы проверите правильность расключения розеточных групп. И последнее — поочередное включение бытовой техники, на которую заведены отдельные линии электропитания.

Основные параметры

Чтобы понимать, как выбрать дифференциальный автомат, надо разбираться в его характеристиках. Для установки в квартире жилого дома, дифференциальный автомат должен отключаться при значении дифференциального тока не более 30 миллиампер. Это общее требование, предъявляемое правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Такое значение обосновано. Для организма человека считается опасным постоянный ток величиной 50 мА, и переменный в 10 мА.

Второй параметр, по которому производится выбор дифавтомата, это номинальный ток. Он должен соответствовать максимальному значению тока на защищаемом участке цепи. Зависит этот параметр от количества нагрузки и применяемого проводника. Этот же параметр учитывается и при защите от КЗ (короткого замыкания).

По токоограничению

Как бы быстро ни срабатывали расцепители, но это происходит за какое-то конечное время. Механическое размыкание контактов приводит к возникновению электрической дуги, пока расстояние между контактами не станет настолько большим, что дуга уже не сможет формироваться.

Класс токоограничения показывает, за какой интервал времени происходит размыкание контактов с момента начала размыкания и до гашения дуги.

Этот параметр очень важен для длительного и безопасного функционирования электропроводки. Чем меньше время размыкания, тем меньше страдают провода электросети от токов короткого замыкания.

Смысл токоограничения дифавтомата заключается в отключении защищаемой линии раньше, чем короткое замыкание наберет полную силу. Здесь он работает, как автоматический выключатель. Это позволяет защитить изоляцию от чрезмерного нагрева проводов и возгорания.

Выделяют 3 класса:

  • устройства 1 класса имеют время гашения дуги в дугогасительгой камере более 10 мс;
  • приборы 2 класса осуществляют гашение электрической дуги за 6-10 мс;
  • устройства 3 класса токоограничения производят это за 2,5-6 мс.

https://youtube.com/watch?v=8KcVp5INk40

Чтобы определить класс, надо взглянуть на переднюю панель корпуса дифавтомата. Он виден в прямоугольной рамке под значением номинальной отключающей способности. Первый класс никак не обозначают.

Двигатели | Двигатель Бэббиджа

Двигатели

Чарльз Бэббидж (1791–1871), пионер компьютеров, разработал два класса двигателей: разностные двигатели и аналитические двигатели. Разностные машины называются так из-за математического принципа, на котором они основаны, а именно метода конечных разностей.Прелесть метода в том, что он использует только арифметическое сложение и устраняет необходимость умножения и деления, которые сложнее реализовать механически.

Разностные двигатели — это строго калькуляторы. Они вычисляют числа единственным способом, которым умеют — путем многократного сложения по методу конечных разностей. Их нельзя использовать для общих арифметических расчетов. Аналитическая машина — это гораздо больше, чем просто калькулятор, и она отмечает прогресс от механизированной арифметики вычислений к полноценным вычислениям общего назначения.На разных этапах развития его идей было как минимум три дизайна. Так что говорить об аналитических машинах во множественном числе строго правильно.

Обнаружение двоичных, десятичных чисел и ошибок

Вычислительные машины Бэббиджа — десятичные цифровые машины. Они являются десятичными в том смысле, что используют знакомые десять чисел от «0» до «9», и они являются цифровыми в том смысле, что только целые числа распознаются как действительные. Числовые значения представлены шестеренками, и каждая цифра числа имеет свое собственное колесо.Если колесо останавливается в положении, промежуточном между целочисленными значениями, значение считается неопределенным, и двигатель рассчитан на заклинивание, чтобы указать, что целостность расчета была нарушена. Замедление — это форма обнаружения ошибок.

Бэббидж рассматривал возможность использования систем счисления, отличных от десятичной, включая двоичную, а также систему счисления с основанием 3, 4, 5, 12, 16 и 100. Он остановился на десятичной системе из соображений технической эффективности — чтобы уменьшить количество движущихся частей — а также для их повседневное знакомство.

Разница № двигателя 1

Бэббидж начал в 1821 году с разностной машины № 1, предназначенной для вычисления и табулирования полиномиальных функций. Конструкция описывает машину, которая автоматически вычисляет ряд значений и выводит результаты в таблицу. Неотъемлемой частью концепции дизайна является печатающее устройство, механически связанное с вычислительной секцией и являющееся неотъемлемой частью ее. Разностная машина № 1 — это первая законченная разработка для автоматической вычислительной машины.

Время от времени Бэббидж менял мощность двигателя.На схеме 1830 года изображена машина, рассчитывающая с шестнадцатью цифрами и шестью порядками разницы. Для Engine потребовалось около 25 000 деталей, поровну разделенных между вычислительной секцией и принтером. Если бы он был построен, он весил бы приблизительно четыре тонны и был около восьми футов в высоту. Строительство двигателя было остановлено в 1832 году из-за спора с инженером Джозефом Клементом. Государственное финансирование было окончательно прекращено в 1842 году.

Аналитическая машина

Когда строительный проект застопорился и освободился от гаек и болтов детальной конструкции, Бэббидж задумал в 1834 году более амбициозную машину, позже названную Analytical Engine, универсальную программируемую вычислительную машину.

Аналитическая машина обладает многими важными функциями, присущими современным цифровым компьютерам. Его можно было программировать с помощью перфокарт, идея заимствована из жаккардового ткацкого станка, который использовался для ткачества сложных узоров на текстиле. Механизм имел «Хранилище», где можно было хранить числа и промежуточные результаты, и отдельную «Мельницу», где выполнялась арифметическая обработка. Он имел внутренний репертуар из четырех арифметических функций и мог выполнять прямое умножение и деление. Он также мог выполнять функции, для которых у нас есть современные названия: условное ветвление, цикл (итерация), микропрограммирование, параллельная обработка, итерация, фиксация, опрос и формирование импульсов, среди прочего, хотя Бэббидж нигде не использовал эти термины.Он имел множество выходных документов, включая распечатку на бумаге, перфокарты, построение графиков и автоматическое создание стереотипов — лотки из мягкого материала, в которые впечатывались результаты, которые можно было использовать в качестве форм для изготовления печатных форм.

Логическая структура аналитической машины была по существу такой же, как и та, которая доминировала в компьютерном дизайне в электронную эпоху — отделение памяти («Магазин») от центрального процессора («Мельница»), последовательная работа с использованием «цикл выборки-выполнения», а также средства для ввода и вывода данных и инструкций.Назвать Бэббиджа «первым компьютерным пионером» — не просто дань уважения.

Новый двигатель различий

Когда новаторская работа над аналитической машиной была в основном завершена к 1840 году, Бэббидж начал рассматривать новую разностную машину. Между 1847 и 1849 годами он завершил разработку разностной машины № 2, улучшенной версии оригинала. Этот механизм вычисляет числа длиной в тридцать одну цифру и может табулировать любой многочлен до седьмого порядка. Конструкция была элегантно простой и требовала всего лишь около трети деталей, требуемых в разностном двигателе No.1, обеспечивая при этом аналогичную вычислительную мощность.

Модель

Difference Engine № 2 и аналитическая машина имеют одинаковую конструкцию для принтера — устройства вывода с замечательными характеристиками. Он не только производит распечатку печатных копий на бумаге в качестве контрольной копии, но также автоматически стереотипирует результаты, то есть впечатляет результаты на мягком материале, например, на гипсе, который может использоваться в качестве формы, из которой может быть изготовлена ​​печатная форма. сделал. Аппарат автоматически набирает результаты и допускает программируемое форматирование i.е. позволяет оператору предварительно настроить расположение результатов на странице. Изменяемые пользователем функции включают переменную высоту строки, переменное количество столбцов, переменные поля столбцов, автоматический перенос строк или перенос столбцов и оставление пустых строк через каждые несколько строк для удобства чтения.

Физическое наследие

За исключением нескольких частично завершенных механических сборок и тестовых моделей небольших рабочих секций, ни один из проектов Бэббиджа не был полностью реализован физически при его жизни.Основная сборка, которую он завершил, была одна седьмая разностного двигателя № 1, демонстрационного образца, состоящего из примерно 2000 деталей, собранных в 1832 году. Он работает безупречно по сей день и является первым успешным автоматическим вычислительным устройством, воплощающим математические правила в механизме. Небольшая экспериментальная часть аналитической машины строилась во время смерти Бэббиджа в 1871 году. Многие из небольших экспериментальных сборок уцелели, как и исчерпывающий архив его чертежей и записных книжек.

Проекты огромных механических вычислительных машин Бэббиджа считаются одним из поразительных интеллектуальных достижений 19 века. Лишь в последние десятилетия его работы были подробно изучены, и масштабы того, чего он достиг, становится все более очевидным.

Как это работает | Двигатель Бэббиджа

Принцип различия двигателей

Разностные машины называются так из-за математического принципа, на котором они основаны, а именно метода конечных разностей.Как правило, для вычисления значения полинома может потребоваться любое или все операции сложения, вычитания, умножения и деления.

Преимущество метода конечных разностей состоит в том, что он устраняет необходимость в умножении и делении и позволяет вычислять значения многочлена, используя только простое сложение. Сложить два числа с помощью зубчатых колес проще, чем умножение или деление, поэтому этот метод упрощает сложный механизм.

Если известны первые несколько значений полинома, остальные могут быть вычислены с помощью простого повторного сложения.Этот метод проиллюстрирован на диаграмме выше для функции F (x) = x 2 + 4. Значения x показаны в первом столбце с увеличением на 1 каждый раз (x = 1, 2, 3, 4. .). Значения функции x 2 + 4 показаны во втором столбце с первыми четырьмя значениями, вычисленными в уме или вручную (5, 8, 13, 20).

Следующим шагом является вычисление первой и второй разностей. Первые различия показаны в третьем столбце и рассчитываются путем вычитания последовательных значений из предыдущего столбца, как показано сплошными стрелками, проходящими слева направо (8-5 = 3, 13-8 = 5 и т. Д.). Вторые разности вычисляются путем вычитания первых пар разностей, и они отображаются в последнем столбце.

После вычисления этих начальных значений остальные значения функции могут быть вычислены путем обращения процесса. Значения, которые мы хотим вычислить, показаны под верхней пунктирной линией. Для этого полинома вторая разность является константой (2). Чтобы вычислить значение функции для x = 5, постоянная разность (2) добавляется к первой разности (7), чтобы получить следующую первую разность (9) (красная стрелка), которую затем можно добавить к последнему значению функции. (синяя стрелка), получаем F (5) = 29.Это желаемый результат, достигаемый без умножения.

Затем процесс можно повторить, чтобы получить следующую первую разность (11), которую можно добавить к последнему значению функции, чтобы получить F (6) = 40 и т. Д. Используя этот метод, можно вычислить любой полином второй степени. и, в более общем случае, любой полином n -й степени может быть вычислен с использованием только сложения, начиная с разности n -й степени .

Разностная машина Бэббиджа № 2 имеет «регистры» для хранения одного числа из каждого столбца таблицы (например, 20, 7, 2).Это добавит вторую разницу к первой, а затем добавит этот результат к значению функции для вычисления следующей записи в таблице. Было достаточно «регистров» для семи различий, что позволяло вычислять 31-значные значения для многочленов с членами до x 7 .

Как работает дифференциал? 3 вопроса

Нет автомобилей без дифференциалов — иначе мы ехали бы по крутым поворотам с пробуксовкой колес и визгом шин.Этот важный компонент расположен в центре ведущей оси, где его функция заключается в обеспечении того, чтобы два колеса могли вращаться с разной скоростью при движении по поворотам, при этом имея одинаковую тяговую мощность. Крутящий момент двигателя всегда делится в фиксированном соотношении.
Кстати: Полноприводные автомобили имеют дифференциал на каждой оси, плюс центральный дифференциал, который распределяет мощность двигателя между осями в заданном соотношении.

Основным техническим принципом обычно является так называемая коническая дифференциальная передача с клеткой дифференциала, двумя планетарными шестернями и двумя выходными валами.Важнейшей особенностью является то, что две планетарные шестерни образуют соединение между приводом двигателя и двумя выходными валами, но делают это по-разному:

  • При движении прямо: Двигатель приводит в движение клетку дифференциала. Планетарные передачи в это время неподвижны. В результате сепаратор и два выходных вала вращаются с одинаковой скоростью. Это означает, что два колеса на оси также вращаются с одинаковой скоростью.
  • При движении на поворотах: Теперь внешнее колесо на оси должно преодолевать большее расстояние, поэтому два выходных вала должны вращаться с разной скоростью.Для этого планетарные шестерни дифференциала вращаются вокруг своих осей с разной скоростью. Это уравновешивает разницу в скоростях двух колес.

Основной технический принцип дифференциала становится проблемой, когда две шины на ведущей оси движутся по поверхностям с разным сцеплением, например, по льду и сухому асфальту. Колесо на льду будет вращаться, а другое вообще не двинется. Автомобиль «застрянет». Это происходит потому, что дифференциал распределяет мощность двигателя в соответствии с сопротивлением шин.Колесо на льду, естественно, имеет значительно меньшее «сопротивление», поэтому дифференциал распределяет на него всю мощность привода. Блокировки дифференциала помогают поддерживать движение в таких ситуациях. Они передают привод обратно на шину, которая вращается медленнее или не вращается совсем. Блокировки дифференциала бывают разных типов.
Очень ясное и понятное объяснение основного принципа дифференциала дает этот короткометражный фильм от 1937 года:

Как работает дифференциал? 3 вопроса — 3 ответа последний раз изменялись: 10 марта 2021 г., Маркус Исгро

Что такое дифференциал и как он работает? — Вождение.ca

Breadcrumb Trail Links

  1. Как это работает

Без него вы вряд ли сможете повернуть за угол

Автор статьи:

Джил МакИнтош Передний дифференциал на Bronco 2021 года Фото Ford

Содержание статьи

Если вы когда-либо играли с машиной Hot Wheels и, конечно же, играли, то знаете, что игрушка отлично справляется с движением по прямой, но не очень хорошо поворачивает.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Это потому, что у него нет дифференциала. А вот ваш автомобиль — передний, задний, четырех- или полноприводный. Какой у вас дифференциал и даже сколько, зависит от того, на чем вы едете.

В чем разница?

На повороте внешнее колесо движется дальше и быстрее внутреннего. Дифференциал — это набор шестерен, который передает мощность двигателя на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью на поворотах.

При переднем приводе (FWD) дифференциал находится рядом с трансмиссией внутри корпуса, и этот блок называется трансмиссией. При заднем приводе (RWD) дифференциал находится между задними колесами, соединенными с трансмиссией карданным валом. Полноприводные (AWD) и полноприводные (4WD) автомобили добавляют центральный дифференциал или раздаточную коробку для распределения мощности спереди и сзади.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Некоторые гибридные автомобили имеют «электронный» полный привод. Они используют электродвигатели для приведения в действие задних колес и при необходимости поворачивают их быстрее или медленнее на поворотах.

  1. Как это работает: Регулируемый полный привод

  2. Как это работает: ABS

Открытый конец

Самым простым и распространенным элементом является открытый дифференциал, названный так потому, что колеса могут всегда поворачиваются независимо друг от друга.Его главный недостаток заключается в том, что если одно колесо не имеет сцепления, например, если оно ударяется о лед, оно все равно получает большую мощность. Он беспомощно крутится, и ты никуда не идешь.

Чтобы избежать потери тяги во время движения, все новые автомобили должны быть оснащены системой контроля тяги и электронной стабилизации. Они используют датчики антиблокировочной системы тормозов, чтобы определить, вращается ли одно колесо быстрее. Затем он снижает мощность двигателя или тормозит прялку, или и то, и другое, чтобы все было под контролем.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Иногда требуется, чтобы колесо вращалось, например, при попытке выбраться из глубокого снега, поэтому контроль тяги можно временно отключить с помощью кнопки на приборной панели.

Ограничение пробуксовки

В некоторых автомобилях, в первую очередь высокопроизводительных моделях, вместо открытого дифференциала используется дифференциал повышенного трения. Если одно колесо теряет сцепление с дорогой, мощность переходит на другое колесо. Это уменьшает пробуксовку колес, а на более мощном автомобиле с передним приводом помогает предотвратить вращение по крутящему моменту — тенденцию переднего водителя тянуть из стороны в сторону, когда вы нажимаете на дроссель.

Ограниченные промахи служат одной и той же цели, но то, как именно они это делают, зависит от их типа. Дифференциал с механическим сцеплением имеет диски сцепления рядом с шестернями, и при необходимости нажимные кольца давят на диски, чтобы обеспечить сопротивление. Система активного дифференциала работает так же, но использует компьютер для отслеживания условий движения и активации сцепления дифференциала.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Вязкостный дифференциал содержит фрикционные диски, погруженные в масло, и когда колесо проскальзывает, движение жидкости заставляет диски вращаться с разными скоростями и передавать больше мощности там, где это необходимо. Дифференциал Torsen — это торговая марка, производная от Torque Sensing — добавляет червячные передачи к набору дифференциала, чтобы активировать необходимое сопротивление.

Система векторизации крутящего момента передает больше мощности на внешнее колесо, поэтому автомобиль «втыкается» в угол. Фото Porsche

Небольшое усиление на повороте.

Все дифференциалы помогают вам завернуть за угол, но некоторые делают это лучше, чем другие.Автомобиль с вектором крутящего момента передает немного больше мощности на внешнее колесо. Это «подталкивает» автомобиль к повороту и снижает недостаточную поворачиваемость, поэтому поворот становится более крутым.

Некоторые автопроизводители обеспечивают электронный эффект векторизации крутящего момента, используя датчики для включения тормоза на внутреннем колесе, чтобы автомобиль вращался вокруг этой медленно вращающейся шины. В настоящей системе векторизации крутящего момента дифференциал передает больше мощности на внешнее колесо. Это улучшает управляемость, но при этом обходится дороже, поэтому обычно встречается в основном на более дорогих спортивных моделях.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Блокировка в тяжелых условиях

Блокируемый дифференциал позволяет колесам большую часть времени вращаться с разной скоростью, но когда его функция блокировки активирована, оба колеса вращаются с одинаковой скоростью. В основном он используется для езды по бездорожью. В дополнение к блокировке дифференциала заднего колеса, самые прочные полноприводные автомобили также будут иметь блокируемый передний дифференциал.Автомобиль с заблокированным одним или обоими дифференциалами может ползти вперед по камням или неровным поверхностям, но его будет очень сложно повернуть.

Средний менеджмент

В дополнение к передним и задним дифференциалам, автомобили с полным приводом имеют межосевой дифференциал, который распределяет мощность на ту ось, которая напрямую не приводится в движение двигателем. Этот межосевой дифференциал также может быть открытым, ограниченным скольжением, вязкостным или торсеновым.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

В нормальных условиях движения многие автомобили с полным приводом направляют всю мощность двигателя только на одну ось, обычно на переднюю. Если эти колеса начинают буксовать, дифференциал передает мощность другому. Некоторые автомобили постоянно передают мощность на обе оси, хотя одна обычно получает больше, чем другая. У некоторых внедорожников есть функция «блокировки», которая при активации делит мощность 50/50 спереди и сзади, но только на низких скоростях, чтобы выбраться из глубокого снега или грязи, а блокировка автоматически отключается при превышении заданной скорости. .

Системы True 4WD приводят в действие задние колеса, но имеют раздаточную коробку, которая при активации передает мощность на все четыре колеса. Если ваш грузовик или внедорожник имеет только настройки «4LO» и «4HI», обе оси вращаются с одинаковой скоростью, и если только движется по рыхлым дорогам. На асфальте система может заедать. Некоторые системы 4WD также имеют настройку «Авто». Это работает как полноприводная система, передавая мощность на переднюю ось только по мере необходимости, поэтому автомобиль может двигаться на четырех колесах по асфальту.Убедитесь, что вы знаете, что у вас есть и как вы это настроили, прежде чем переходить на четыре колеса.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь, чтобы получать информационный бюллетень Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Нажимая на кнопку подписки, вы соглашаетесь на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc. откажитесь от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки внизу наших писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже готово.Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях. На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными.Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновление в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, комментарии. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

Дифференциальный двигатель

— История создания дифференциального двигателя Чарльза Бэббиджа

Чарльз Бэббидж, 1791–1871. Портрет из Illustrated London News , 4 ноября 1871 г.

Цифровая таблица — это инструмент, предназначенный для экономии времени и труда тех, кто занимается вычислительной работой.Самые старые из сохранившихся таблиц были составлены в Вавилоне в период 1800-1500 гг. До н. Э. Они предназначались для преобразования единиц, умножения и деления, и они были начертаны клинописью на кусках глины. В течение I века до н. Э. Клавдий Птолемей в Александрии создал свою теорию о движении небесных тел в работе, которая позже стала известна под названием Альмагест

Они должны были составить один из самых важных астрономических документов Древнего мира, и они содержали все необходимые таблицы для расчета затмений, а также различные виды эфемерид, то есть таблицы, в которых указывается положение небесных тел в течение определенного периода, т.е.грамм. каждый день в течение всего года. В первой половине XIII века таблицы Птолемея привлекли внимание короля Кастилии Альфонса Мудрого. Затем он собрал в Толедо большое количество ученых, которым было поручено составить новую коллекцию астрономических таблиц. Говорили, что причиной этого стремления было то, что король Альфонсо, интересовавшийся астрономией, обнаружил много ошибок в таблицах Птолемея. Работа началась где-то в 1240-х годах и заняла около десяти лет.Изготовленные столы позже были известны как Альфонсиновые столы . Огромные расходы были оплачены королем, имя которого вскоре распространилось с копиями таблиц по всему европейскому научному миру. Помимо вавилонских таблиц, работ Птолемея и таблиц альфонсов, в этот период было вложено много труда в создание множества других числовых таблиц различного типа.

С появлением печатного искусства во второй половине 15 века по всей Европе были напечатаны первые таблицы.Например, таблицы альфонсов были напечатаны в Венеции в 1483 году. В конце шестнадцатого века было опубликовано несколько известных арифметических и тригонометрических таблиц. Для упрощения работы по умножению были опубликованы таблицы умножения. Настоящая революция в бизнесе таблиц произошла после открытия логарифмов Джоном Напье в 1614 году. Имея под рукой таблицу логарифмов, вычислительные усилия можно было значительно сократить. В 1617 году Генри Бриггс опубликовал первую таблицу логарифмов.

Двести лет спустя, в начале XIX века, числовые таблицы все еще оставались самым важным средством расчетов в Европе. Единственными альтернативами были «Кости Напьера» и логарифмическая линейка. Механические вычислительные машины были чрезвычайно редки, и в лучшем случае горстка очень избранных людей могла когда-либо использовать их для серьезных вычислений. Большинство из них были просто замечательными устройствами, иллюстрирующими научный прогресс человека, а не настоящими помощниками в вычислениях. Обычному калькулятору или ученому, которым приходилось выполнять сложные вычисления, требующие большой точности, стержни Напьера и логарифмическая линейка не помогли.Фактически, его инструментами были ручка, бумага и таблицы. Были таблицы по математике, астрономии, навигации, физике, инженерии, статистике, торговле и финансам, в армии и во многих других областях. Однако публикация таких таблиц потребовала большого количества вычислений вручную, и конечный продукт был полон ошибок.

Где-то в 1821 году молодому английскому математику Чарльзу Бэббиджу (биография Чарльза Бэббиджа) пришла в голову идея о механических вычислениях. Он представил нам две версии происхождения своих идей о машинах, но одна, написанная в 1822 году, кажется более правдоподобной, чем другая, появившаяся в его автобиографии примерно сорок лет спустя.
Согласно первой истории, в 1820 или 1821 году Астрономическое общество поручило Бэббиджу и его другу Гершелю одну из задач по улучшению таблиц навигационной книги Морской альманах . Они построили соответствующие формулы и поручили арифметику клеркам. Чтобы уменьшить количество ошибок, им пришлось выполнять вычисления дважды, каждый раз другим клерком. Затем они сравнили два набора на предмет расхождений. В ходе утомительной проверки Гершель и Бэббидж обнаружили ряд ошибок, и в какой-то момент Бэббидж сказал , что я хочу, чтобы эти вычисления были выполнены паром . Вполне возможно, , — заметил Гершель.
Но в своей автобиографии Бэббидж вспомнил другую версию этой истории, которая, должно быть, произошла либо в 1812, либо в 1813 году:
«… Я сидел в комнатах Аналитического общества в Кембридже, склонив голову вперед на стол как бы мечтательного настроения, передо мной лежала открытая таблица логарифмов. Другой член, войдя в комнату и увидев меня полусонным, крикнул: «Ну, Бэббидж, о чем ты мечтаешь?» на что я ответил: «Я думаю, что все эти таблицы» (указывая на логарифмы) «могут быть рассчитаны с помощью машин.

Как бы то ни было, где-то в 1820 или 1821 году Бэббидж начал свою работу над вычислительной машиной, создав несколько конструкций для часовых механизмов, которые можно было заставить управлять набором колес с числами по краям, которые можно было печатать. бумага. Он сделал небольшую модель, состоящую из 96 колес и 24 осей, которую позже сократил до 18 колес и 3 осей. Машина была готова к концу весны 1822 года, а в июне о ней было объявлено публично, и она была исследована несколькими членами Астрономического общества.
Похоже, Бэббидж очень мало знал о конструкции машин, механических вычислениях и истории таких машин в то время, потому что он начал с рассмотрения использования скользящих стержней вместо более естественного использования колес в механизме сложения. Этот вид механизма, который был «новым» в истории вычислительных машин, вызывает серьезные трудности в процессе переноса, факт, который в конце концов осознал Бэббидж. Фактически, это, кажется, было для него таким откровением, что в ноябре 1822 года он очень торжественно отметил, что в будущем он решил всегда выбирать для этой цели круговое движение.
В рабочей модели была часть счетного механизма, включая два порядка разности, но не печатный механизм. Он успешно вычислил первые тридцать значений, вытекающих из формулы + x + 41 , которая была его любимым примером, потому что она генерирует множество простых чисел. Машина выдавала правильные результаты со скоростью 33 цифры в минуту, поэтому значения были сведены в таблицу за две с половиной минуты. Позже в том же году Бэббидж написал записку в Общество и статью «О теоретических принципах механизма для расчета таблиц» в Brewster’s Journal of Science:
. порядок определяется расчетом.Компоновка такова, что… не должно существовать возможности ошибки в любой печатной копии таблиц, вычисленных этим механизмом.
Бэббидж написал также письмо на общую тему президенту Королевского общества сэру Хэмфри Дэви. В этом письме Бэббидж указал на преимущества, которые такая машина имела бы для правительства при создании длинных таблиц для навигации и астрономии, и предложил сконструировать машину в увеличенном масштабе для использования правительством.
Астрономическое общество восприняло предложение Бэббиджа с большим энтузиазмом, а Королевское общество положительно отозвалось о его проекте создания так называемой разностной машины , специализированной вычислительной машины для расчета таблиц с использованием метода разностей

Бэббидж не был первым, кто предложил печатный калькулятор, и не он был первым, кто предложил метод разностей в качестве подходящего принципа, на котором основываются механизированные вычисления.Эта награда принадлежит немецкому инженеру и мастеру-строителю Иоганну Хельфриху Мюллеру, который описал свои мечты о вычислительной машине, основанной на методе разностей, еще в 1784 году, но его идея осталась только на бумаге. Есть свидетельства того, что в какой-то момент Бэббидж узнал о Мюллере и его проекте, но, скорее всего, это произошло после 1821 года, когда он уже начал свою работу над разностной машиной

В чем суть метода различий, который лежит в основе первой автоматической вычислительной машины Бэббиджа.Давайте рассмотрим ту же формулу, которую использовал Бэббидж: T = x + x + 41 . Он генерирует последовательность значений для , которые оказываются простыми числами, как показано в таблице на соседнем рисунке, где для отмечен первый столбец разностей, а для — второй столбец разностей. Если мы возьмем разности между последовательными значениями , эти так называемые первые разности подчиняются довольно простому правилу. Если мы возьмем различия между различиями, известные как секундные различия , результат будет еще более поразительным — второе различие является константой.Обладая этими знаниями, таблица может быть построена очень простым способом, как показано в рамке в таблице. Возьмите второе различие и добавьте его к первому различию, чтобы сформировать новое первое различие, 4 + 2 = 6. Процесс можно обобщить. В нашем примере вторая разница постоянна, потому что функция T является квадратичной. Если бы функция T была кубической, например, T = x , тогда вторая разница была бы изменена, но третья разность, разница между последовательными вторыми разностями, была бы постоянной.Как правило, многочлен степени будет иметь постоянную разность n и , и каждое последующее новое значение функции может быть получено путем n простых сложений.

Полезность разностных методов значительно возрастает благодаря тому факту, что любой участок непрерывной функции с хорошим поведением может быть аппроксимирован полиномом. Чем короче участок и выше степень полинома, тем ближе приближение. Поэтому, если мы хотим табулировать функцию, такую ​​как синус или время заката, необходимо только разделить функцию на достаточно короткие интервалы и найти подходящий аппроксимирующий полином для каждого интервала.Затем можно использовать метод разностей для табулирования функции на протяжении всего интервала. Этот процесс известен как подведение итогов. Бэббидж понял, что машина может выполнять этот процесс подведения итогов. Во-первых, ему нужен был механизм для раздельного хранения чисел, соответствующих значениям табличного значения, первой разности, второй разности и т. Д., И механизм для добавления каждой разности к значению предыдущей разности.

В процессе проектирования и сборки своей разностной машины Бэббиджу потребовалось множество точных чертежей деталей.Используя эти чертежи, он почувствовал, что они не полностью и адекватно описывают механизм. Для машины с множеством частей, движущихся по-разному, статические чертежи могли показать только форму и расположение частей. Поэтому Чарльз разработал систему механических обозначений, которая также указывала бы, как движутся части — их скорости и взаимосвязи. В отличие от обычных рисунков, обозначения не отображали формы деталей. Скорее, это была таблица чисел, линий и символов, описывающая действия машины.Это была общая система, которую можно было использовать для описания любой машины. Чарльз опубликовал описание своей механической нотации в «Философских трудах» Королевского общества в 1826 году, а затем в 1851 году (см. «Законы механической нотации»). Однако эта механическая нотация не получила широкого распространения.

В интервью, проведенном в 1823 году между Бэббиджем и канцлером казначейства, было достигнуто довольно расплывчатое устное соглашение, согласно которому правительство выделит средства для предприятия, что, как ожидалось, займет три года.Его собственное Астрономическое общество было настолько впечатлено машиной, что наградило его своей первой золотой медалью в 1824 году. В том же году британское правительство выдвинуло Бэббиджу гонорар в размере 1500 фунтов стерлингов, и он начал конструировать полную разностную машину . Бэббиджу была нужна небольшая фабрика и компетентные рабочие, хотя изначально две комнаты в доме Бэббиджа были переоборудованы в мастерские, а третья — в кузницу. Он нанял хорошего инженера Джозефа Клемента для обслуживания механических работ в своей мастерской. К 1828 году Чарльз потратил на строительство более 6000 фунтов стерлингов, а правительство возместило ему только 1500 фунтов стерлингов.После положительного отчета друзей Чарльза из Королевского общества правительство согласилось компенсировать разницу. Но работа шла довольно медленно.

Весь проект занял гораздо больше времени, чем кто-либо ожидал. Пока шло изготовление основных деталей, нужно было рисовать выкройки для других. Полный набор планов был завершен только в 1830 году. К тому времени рабочие Клемента произвели много тысяч деталей, но мало что сделали.
Вскоре Бэббидж и правительство решили, что чертежи и сборку следует вынести из мастерской Клемента.На территории Бэббиджа была построена двухэтажная пожаробезопасная мастерская и второе здание для разностной машины. Бэббидж намеревался перенести все предприятие Клемента в эти новые помещения. Однако Клемент сопротивлялся, потому что на средства, которые Бэббидж предоставил ему, он значительно расширил свою мастерскую. Теперь у него было много станков и несколько сотрудников, и он использовал их для выполнения другой работы, помимо той, которую нанял Бэббидж. И согласно торговой практике того времени, он утверждал, что оборудование принадлежит ему, а не Бэббиджу или правительству.
В течение 1832 года рабочие Клемента завершили сборку двигателя, для которого были детали (было изготовлено около 10 000 деталей). Несмотря на то, что секция вычислений была в основном завершена, секция печати — нет. С этого времени дальнейшая работа не велась. Клемент не стал перемещать свое оборудование в мастерскую Бэббиджа, и только в 1834 году был передан сам двигатель. К тому времени правительство израсходовало 17000 фунтов стерлингов, а Бэббидж потратил около шести тысяч фунтов собственных денег. Правительство не желало идти дальше, учитывая необходимость реорганизации всего проекта после того, как Клемент и Бэббидж расстались.
Почти все части всего вычислительного механизма были изготовлены, но не собраны, когда работа над проектом прекратилась в начале 1833 года. Часть счетного механизма была собрана в 1832 году (см. Нижнее фото), чтобы продемонстрировать комитету Королевского общества и парламента, что проект продвигается удовлетворительно, но он ограничен двумя порядками разницы и пятью цифрами, подходящими только для демонстрационных целей.
Он составляет примерно одну треть высоты и половину ширины, или примерно одну седьмую всего счетного механизма, и состоит примерно из 2000 бронзовых и стальных деталей.Одна только счетная часть была бы в 7 раз больше, чем собранный маленький блок. Предполагалось, что вся машина будет содержать около 25000 деталей и весить более 2 тонн, с размерами примерно 260 см в высоту, 230 см в ширину и 100 см в глубину.

Часть разностной машины, собранная в 1832 г.

Конструкция разностной машины

Разностная машина состояла из двух основных частей — вычислительного механизма и механизма печати и управления.На нижнем чертеже от 1830 г. фасада (верхняя часть рисунка) и планах (нижняя часть) разностной машины они хорошо видны. Слева расположен счетный механизм, хорошо видны оси фигурных колес для табличного значения (крайний справа) и шесть разностей. Печатный механизм находится справа, а движущийся стол, несущий пластину для стереотипной печати, и сектор, несущий штампы цифрового типа, видны в центре обоих чертежей.

Высота (верхняя часть рисунка) и чертежи в плане разностной машины, начиная с 1830

Цифры в разностной машине представлены положением вращения горизонтальных шестерен.Номер состоит из ряда этих фигурных колес, вращающихся вокруг общей вертикальной оси. Самое нижнее колесо представляет единицы, следующие десятки, следующие сотни и так далее. Фигурные колеса имеют диаметр около 15 сантиметров и разнесены по осям вертикально на расстоянии около 7,5 сантиметров. Бэббидж использовал термин ось для обозначения набора колесиков с цифрами, которые вместе хранят число как набор десятичных цифр. Вся система различий состоит из оси для табличного значения функции, другой оси для разности, третьей оси для второй разности и так далее для любого количества порядков разностей, которое требуется.

Часть Difference Engine (из фронтисписа Отрывков из жизни философа , 1864)

Каждая ось служила не только как хранилище чисел, но и как механизм сложения. Сложение происходило в два этапа, которые будут объяснены со ссылкой на добавление первой разницы к табличному значению. Внутри каждого первого разностного фигурного колеса находится механизм, который совершает столько же шагов, сколько значение, сохраненное в фигурном колесе.Если колесо фигурки единиц стоит на отметке 3, механизм будет перемещаться по трем ступеням. Это движение передается с помощью передачи на соответствующее колесо фигурки оси табличных значений. Если последняя изначально стояла на 5, она будет перемещена на три ступени и станет на 8. Этот процесс происходит одновременно в позициях десятков, сотен, тысяч и других цифр.

Может случиться так, что добавление фигурного колеса приведет к переносу, который должен быть передан на следующую более высокую позицию цифры. Если цифра единиц табличного значения изначально была 6 и добавляется 7, она переместится на семь позиций вперед и станет равной трем, но перенос также должен быть передан на колесо чисел десятков табличного значения.Распространение переноса осложняется тем фактом, что, если колесо с цифрами десятков уже стоит в 9, оно будет перемещено переносом до положения 0, и новый перенос будет распространен на колесо с цифрами сотен. В разностной машине эти последовательные переносы могут распространяться, а иногда и должны, от единиц вверх через колесо наиболее значимых фигур. Таким образом, каждое добавление состоит из двух отдельных этапов — одновременного добавления всех цифр первой разности к соответствующим цифрам табличного значения и последовательного распространения переносов от единиц до наиболее значимых цифр по мере необходимости.

Табулирование функции включает в себя повторение этого базового процесса сложения для каждого из задействованных порядков различия. Так как каждая ось также является механизмом сложения, табулирование кубической функции из третьих разностей, например, требует шести шагов для каждого полученного табличного значения (см. Рисунок рядом):
1. Добавление третьих цифр разности ко вторым разностным цифрам
2 Распространение переноса между цифрами второй разности
3. Вторая разница добавляется к первой разности
4.Распространение переноса среди первых разностных цифр
5. Первое различие добавляется в столбец результатов
6. В столбце результатов

произошло перенесение

Отрицательные числа могут обрабатываться без дополнительного механизма, представляя их в виде десяти дополнений.
Эту схему легко распространить на разности более высокого порядка. Очевидно, что количество шагов — это удвоенное количество степеней функции, а это значит, что для более высоких степеней функций потребуется много шагов.Бэббидж нашел способ изменить порядок вычислений так, чтобы для каждого полученного табличного значения требовалось всего четыре шага, независимо от количества задействованных различий. Это характерно для сложных логических соображений, лежащих в основе замыслов Бэббиджа.
Бэббидж заметил, что когда первая разница добавляется к табличному значению на шагах пятом и шестом, как третья, так и вторая разностные оси бездействуют. Таким образом, он мог бы добавить третье различие ко второму различию, шаги один и два, в то же время, когда первое различие добавляется к табличному значению.Шаги один и два перекрывают шаги пятый и шестой. Таким образом, для каждого полученного табличного значения требуется только четыре единицы времени для шагов с третьего по шестой. В современной терминологии мы бы назвали устройство оборудования для выполнения вычислений таким образом конвейером
Идея перекрытия может быть расширена до более высоких различий, и новое табличное значение всегда может быть получено в четыре этапа, а именно:
1. Нечетный различия добавляются к четным и к результату.
2. Перенос происходит в ровных различиях и в результате.
3. К нечетным добавляются четные разности.
4. Перенос происходит в нечетных разногласиях.
Эта измененная форма расчета не только значительно экономит время, но также значительно упрощает управление вычислительным механизмом.

Похоже, что Чарльз Бэббидж изначально не определял математическую мощность двигателя. Он описывает его только как , более крупный двигатель . В 1823 году двигатель делали на расчет с четырьмя порядками разницы.Количество цифр не упоминалось. В 1829 году было сказано, что машина способна работать с разностями шестого порядка, 12 цифрами, и печатать результат 16 цифр со скоростью сорок четыре цифры в минуту. В какой-то момент Бэббидж согласился на шесть порядков разницы, но количество цифр продолжало меняться в зависимости от автора. 18 цифр упоминаются в 1834 году, и, как старик, сам Бэббидж сказал, что вся машина была способна производить вычисления с 20 разрядами цифр.

Матрицы для создания стереотипов таблиц были бы изготовлены в типографии.Результат должен был быть взят из столбца результатов в вычислительном блоке и передан в печатный блок. Там одиннадцать стальных штампов должны были напечатать результат и аргумент на медной пластине, создав распечатку, подобную этой, показанной на рисунке рядом.

Очень жаль, что работа над разностной машиной так близка к завершению. Генри Бэббидж позже подсчитал, что хватило бы еще пятисот фунтов. Бэббидж легко мог найти средства, однако его чувства и отношение как к правительству, так и к Клементу не позволили ему сделать это.Кроме того, в течение года или двух ум Бэббиджа продвинулся далеко в направлении гораздо более сложной и интеллектуально полезной Аналитической машины. Тогда не было никакой возможности вернуться к первоначальному дизайну разностной машины и довести его до завершения, даже если бы события сделали это возможным.
В конце 1860-х Бэббидж сказал: «Я не закончил эту [разностную машину], потому что работая над ней, я пришел к идее моей аналитической машины, которая могла бы делать все, на что она способна, и многое другое.На самом деле идея была настолько проще, что для завершения вычислительной машины потребовалось бы больше работы, чем для разработки и создания другой целиком, поэтому я обратил свое внимание на аналитическую машину ».

Тем не менее, не может быть и речи о том, что Разностная машина стояла как великий памятник человеческой изобретательности и способности механизировать все виды труда. Идея была слишком важной и захватывающей, чтобы о ней можно было забыть. Усилия Бэббиджа вызвали широкую огласку, что было важным фактором сохранения идеи.Другим фактором, естественно, была сама проблема. Горстке изобретателей, все с разным опытом, в течение XIX века предстояло попытаться построить разностные двигатели в соответствии со своими собственными идеями. Первым из них был швед Пер Георг Шойц, которому удалось лишь с небольшой частью ресурсов Бэббиджа в середине XIX века создать работающий разностный двигатель.

В течение нескольких лет Бэббидж показывал рабочую часть своей разностной машины в одной из своих гостиных и использовал часть вычислительного механизма для вычисления почти сотни функций.Он даже разработал некоторые улучшения оригинального механизма. В разностной машине всякий раз, когда в наборе вычислений требовалась новая константа, ее приходилось вводить вручную. В 1834 году Бэббидж придумал способ механической вставки различий, расположив оси разностной машины по кругу так, чтобы столбец «Результат» находился рядом с столбцом последнего различия и, таким образом, легко находился в пределах досягаемости от него. Он назвал это устройство двигателем, поедающим собственный хвост . Но вскоре это привело к идее управлять машиной совершенно независимыми средствами и заставлять ее выполнять не только сложение, но и все арифметические процессы по желанию в любом порядке и столько раз, сколько потребуется.Работа над первой разностной машиной была остановлена ​​10 апреля 1833 года, а первый чертеж аналитической машины датирован сентябрем 1834 года.

После завершения работы над дизайном аналитической машины в 1847 году Бэббидж обратился к разработка разностной машины № 2 с использованием усовершенствованных и упрощенных арифметических механизмов, разработанных для аналитической машины. Логическая схема была такой же, как и для более ранней разностной машины, но он использовал более простые механизмы для хранения и добавления чисел и распространения переноса.Механизм печати был упрощен, так что целое число отпечатывалось на печатной форме как одно действие, а не цифра за цифрой. Обычная печатная копия с использованием красящих валиков была сделана одновременно. Управление было устроено одним стволом очень просто. К середине 1848 г. был подготовлен проект и полный комплект чертежей. Эти Бэббидж предложил британскому правительству, по-видимому, для выполнения обязательства, которое, по его мнению, существовало в результате провала проекта по созданию первой разностной машины, но правительство не проявляет интереса к новой конструкции.

Счетные машины Бэббиджа и относящиеся к ним материалы были унаследованы его младшим сыном, генерал-майором Генри Прево Бэббиджем (1824–1918), который проявил большой интерес к работе своего отца. В подростковом возрасте Генри и его старший брат Дугальд проводили время в рисовальном кабинете Бэббиджа и в мастерской, обучаясь мастерству. Позже Генри хорошо разбирался в конструкции разностного (и аналитического) двигателя и установил тесные отношения со своим отцом, которого он посетил в отпуске после продолжительной военной службы в Индии.Бэббидж завещал свои чертежи, мастерскую и уцелевшие физические реликвии двигателей Генри, который пытался продолжить работу своего отца и популяризировать двигатели после смерти Бэббиджа.

Генри был у постели отца, когда Бэббидж умер 18 октября 1871 года, и с 1872 года он продолжал усердно работать над своим отцом, а затем с перерывами ушел на пенсию в 1875 году. Он собрал около шести небольших демонстрационных деталей для разностной машины номер 1 и одну из них. их он отправил в Гарвард.В 1930-х годах эта штука привлекла внимание Говарда Эйкена, создателя Harvard Mark I, калькулятора с программным управлением.

Верьте только половине того, что вы видите, и ничему, что вы слышите.
Эдгар Аллан По

Загрузка компьютерного пионера 200-летнего дизайна | Наука

Разочарованный человеческой ошибкой, математик и изобретатель Чарльз Бэббидж сконструировал машину для выполнения математических функций и автоматической печати результатов.Библиотека Конгресса

Когда современные специалисты по вычислению чисел хотят произвести быстрые вычисления, они берут свой смартфон, устройство, которое практически невозможно было представить два столетия назад. Но в 1820-х годах по крайней мере один дальновидный математик задумал вычислительную машину, хотя и далеко не портативную. Разочарованный человеческими ошибками, которые он обнаружил в печатных числовых таблицах, английский изобретатель Чарльз Бэббидж сконструировал машину для выполнения математических функций и автоматической печати результатов.Его первоначальный проект, который требовал 25000 деталей, должен был весить 15 тонн и быть размером с конную повозку.

Планы выглядели хорошо на бумаге, но Бэббидж так и не смог построить свою машину. Спустя более века после его смерти в 1871 году компьютерные историки смахнули пыль с его 5000 страниц заметок и рисунков и задались вопросом, могут ли его идеи работать. В 1991 году, к 200-летию со дня рождения Бэббиджа, Музей науки в Лондоне представил его дифференциальную машину № 2, полностью работающую вычислительную машину, построенную по чертежам изобретателя.Полномасштабный клон этой машины сейчас выставлен в Маунтин-Вью, Калифорния, в Музее истории компьютеров до декабря 2009 года.

Бэббидж назвал свое изобретение «разностной машиной», потому что ее функция основана на математическом принципе конечных разностей, который вычисляет сложные математические функции путем повторного сложения без использования умножения или деления. Построенная в чугунной раме, представленная машина имеет длину 11 футов и высоту 7 футов. С каждым поворотом рукоятки стальные и бронзовые кулачки и стержни срабатывают в точном движении, мягко щелкая, как викторианские часы.Вращающиеся стальные кронштейны и колонны шестерен, которые представляют собой числа, создают плавный механизированный винтовой танец. Сенсорных экранов, конечно, нет, но после четырех запусков машина может вычислить алгебраическое уравнение за шесть секунд.

Бэббидж родился в 1791 году, когда в Англии началась промышленная революция. Он учился в Кембридже и, благодаря наследству от своего богатого отца, имел свободное время, чтобы подумать о том, как все работает, и улучшить их. Бэббидж изобрел ловца коров, устройство в передней части поезда, которое убирает мусор, не замедляя поезд.Он также улучшил сигнализацию маяков и создал систему быстрого выпуска для железнодорожных вагонов. Живя среди всех чудесных перемен, вызванных индустриальной эпохой, Бэббидж, изучая очередной набор печатных числовых таблиц, содержащих ошибки, однажды воскликнул: «Я хочу, чтобы эти вычисления были выполнены паром!»

Еще 40 лет назад инженеры, мореплаватели, астрономы и банкиры использовали логарифмические линейки и книги таблиц для выполнения вычислений. «Определяющим событием, положившим конец логарифмической линейке и таблицам таблиц, стал 1972 год, когда Hewlett-Packard представила HP-35, — говорит старший доцент компьютерного музея Тим Робинсон.«Это был первый портативный полнофункциональный научный калькулятор, который заменил все обычные функции таблиц и логарифмической линейки».

К двухсотлетию со дня рождения Чарльза Бэббиджа Музей науки в Лондоне представил его разностную машину № 2, полностью работающую вычислительную машину. Беттманн / Корбис

Хотя вопрос о точном создателе самого первого калькулятора остается спорным, Бэббидж считается одним из пионеров, создавших машину, которая могла надежно вычислять уравнения.Пытаясь создать свой разностный двигатель в 1830-х годах, Бэббидж заручился финансированием от британского правительства и поручил инженеру и мастеру инструментов Джозефу Клементу изготовить 25000 деталей. Когда Клементс закончил примерно половину частей, у них с Бэббиджем возник непримиримый спор, и проект был остановлен.

После десяти лет работы все, что Бэббидж должен был продемонстрировать своими усилиями, — это небольшая демонстрационная машина, которая использовалась, чтобы произвести впечатление на гостей гостиной на его субботних вечерах. И Чарльз Диккенс, и Чарльз Дарвин повернули ручку машины, что для своего времени считалось техническим прорывом.Часто называемый «красивым фрагментом», это один из самых ценных артефактов в Лондонском музее науки.

Как только он потерял своих финансовых спонсоров для вычислительной машины, Бэббидж разработал и частично построил амбициозное устройство, которое он назвал бы «Аналитическая машина». Работая с ним в течение многих лет, он применил многие из тех же принципов и функций, которые присутствуют в современных компьютерах, включая программируемые перфокарты и итерации. В основном из-за его аналитической машины Бэббиджа считают «дедушкой компьютера».”

«Он был совершенно современным мыслителем в том, что касается вычислений», — сказал бывший технический специалист Microsoft Натан Мирвольд на лекции в Музее компьютерной истории.

Используя то, что он узнал при разработке аналитической машины, Бэббидж изменил конструкцию своей машины для вычисления разностей, но умер до того, как смог ее построить. К концу 20-го века несколько компьютерных фанатов внимательно изучили его проекты. Дорон Свэйд, в то время куратор вычислительной техники в Музее науки в Лондоне, решил построить разностную машину No.2, не зная наверняка, сработает ли это. На это у него ушло 17 лет, но когда он закончил, все заработало именно так, как сказал Бэббидж.

Разностная машина была почти готова к празднованию дня рождения Бэббиджа, но у проекта закончились деньги до завершения функций набора и печати машины. Когда Билл Гейтс из Microsoft увидел незавершенную работу, он предположил, что Мирвольд, изобретатель, археолог и инвестор, мог бы профинансировать ее завершение. «Только если Лондонский музей согласится построить действующую копию для его частной коллекции», — сказал Мирвольд при заключении сделки.После того, как колоссальный калькулятор покидает музей Кремниевой долины, он направляется в дом Мирвольда в Сиэтле, возможно, вместе со скелетом тираннозавра рекса в его гостиной.

Между тем, машина демонстрируется со среды по пятницу в 14:00. и по выходным в 13 и 14 часов. Во время недавнего визита доцент повернул кривошип колесика шириной в фут, вернув ее в него. Когда шестерни и кулачки со щелчком пришли в движение, один наблюдатель заметил, что движение было похоже на двойную спираль ДНК.Аудитория была очарована элегантной точностью калькулятора. Наконец-то гений Бэббиджа получил должное.

Компьютеры Математика Ученые Инструменты

2.972 Как работает дифференциал


ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Распределите мощность от вала трансмиссии автомобиля на пару левых и правых колес (1-е ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ), позволяя колеса вращаются с разной скоростью (ВТОРОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ).

ДИЗАЙН ПАРАМЕТР: Дифференциал


ИСТОРИЯ: Дифференциал был впервые изобретен в Китае, в III век, А.Д.


ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Компоненты дифференциала Система

Зубья шестерни : Ведущее колесо и Зубья ведущей шестерни имеют спиральную форму, что позволяет перемещаться вверх и вниз на неровной или неровной дороге условия.


ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

Зачем нужен дифференциал? : Когда машина поворачивает, одно колесо на «внутренней» дуге поворота, а другое колесо — на «вне.»Следовательно, внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем внутреннее. один, чтобы преодолеть большее расстояние за то же время. Таким образом, поскольку два колеса не двигаются с одинаковой скоростью, необходим дифференциал. Машина дифференциал размещается посередине между ведущими колесами на передних, задних или задних колесах. обе оси (в зависимости от того, передний, задний или полноприводный автомобиль). В автомобили заднеприводные, дифференциал преобразует вращательное движение трансмиссии вал, расположенный параллельно движению кабины, до вращательного движения полуосей (на концах которых расположены колеса), которые лежат перпендикулярно движению автомобиля.

в поворотах, колеса различаются Скорости Расположение дифференциала в автомобиле

Как это работает: Предполагая, что колеса не проскальзывают и не выкручиваются управления, следующие два примера движения автомобиля описывают, как работает дифференциал, когда автомобиль движется вперед и при повороте. (см. раздел Дифференциал повышенного трения для колесных скольжение).

Дифференциал при въезде автомобиля Прямая линия (колеса с одинаковой скоростью)

Когда автомобиль едет прямо, оба колеса едут одновременно скорость. Таким образом, шестерни планетарной передачи с обгонной муфтой вообще не вращаются. Вместо этого, как вал трансмиссии вращает коронное колесо, вращательное движение передается непосредственно на полуоси, причем оба колеса вращаются с угловой скоростью коронного колеса (у них такая же скорость).

Дифференциал, когда автомобиль поворачивает A Угол (колеса 2 вне поворота)

Когда автомобиль поворачивается, колеса должны двигаться с разной скоростью. В В этой ситуации шестерни планетарной передачи вращаются относительно зубчатого колеса, когда они вращаются. вокруг солнечных шестерен. Это позволяет неравномерно передавать скорость коронной шестерни на два колеса.


ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Переменная

Описание

Метрическая система Единицы

Английский Единицы

v

Скорость при точка контакта между шестернями

м / сек

дюйм / сек

выигрыш

Угловая скорость коронной шестерни

рад / сек

об / мин

w1

Угловая скорость одной шестерни / колеса

рад / сек

об / мин

w2

Угловая скорость другой шестерни / колеса

рад / сек

об / мин

R1

Радиус шага одна передача

м

дюйм

r2

Радиус шага другая передача

м

В

Штифт

Входная мощность, от трансмиссия

Вт

Мощность

Pout1

Выход на Левый полуоси

Вт

Мощность

Pout2

Выход на Полуось правый

Вт

Мощность

T1

Крутящий момент передается на левое колесо

Н-м

фут-фунт

T2

Крутящий момент передается на правое колесо

Н-м

фут-фунт

N1

Количество зубьев на одной передаче

N2

Количество зубьев на другой передаче

Иллюстрация для объяснения Передаточное число

Передаточные числа: Передаточное отношение скоростей между шестернями в зависимости от соотношения зубьев между двумя соседними шестернями, так что

w 1 x N 1 = w 2 x N 2 ,

, где w — соответствующая угловая скорость, а N = количество зубьев. на шестерне.


Скорость : Когда две шестерни находятся в контакте и нет проскальзывания, v = w 1 x r 1 = w 2 x r 2 , где v — тангенциальная скорость в точке контакта между шестернями, а r — соответствующее продольный радиус шестерни. В дифференциале, поскольку скорость, передаваемая коронной шестерней используется обоими колесами (не обязательно с одинаковой скоростью),

w в = (w 1 + w 2 ) / 2


Мощность:
Обычно каждое зубчатое зацепление имеет потерю эффективности на 1-2%, поэтому с три различных сетки от вала трансмиссии до каждого полуоси, система фактически будет с КПД от 94% до 97%.Для упрощения предположим, что система на 100% эффективна; затем

P вход = P выход1 + P выход2 , или P в = (T 1 x ширина 1 ) + (T 2 x ширина 2 ),

, где P в — потребляемая мощность от трансмиссии на дифференциал, а P out — выходная мощность от дифференциал к колесам.T — крутящий момент, приложенный к каждой полуоси соответственно.


ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

Вещи, которые могут ограничивать или нарушать поведение дифференциала включают контактные напряжения между шестернями, что также ограничивает передачу крутящего момента как усталость, так и потери из-за трения между шестернями.


LIMITED SLIP ДИФФЕРЕНЦИАЛ:

Если одно из колес, прикрепленных к дифференциалу, решает удариться о лед, например, он проскальзывает и вращается со всей скоростью, которую должен распределять дифференциал.Таким образом, механизм блокировки или «дифференциал повышенного трения» позволяет одному колесу свободно проскальзывает или вращается, в то время как некоторый крутящий момент передается на другое колесо (надеюсь, на сухом земля!).


УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ:

Не отправлено


ГДЕ НАЙТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ:

В задних мостах большинства легковых и грузовых автомобилей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *