Правильное подключение дифференциального автомата: Страница не найдена – Совет Инженера

Содержание

Дифавтоматы. Подключение и применение. Достоинства и недостатки

Во второй части продолжаем рассмотрение таких устройств защиты, как дифавтоматы. Подробно рассмотрим его правильное подключение по различным схемам, преимущества и недостатки, область использования и советы по выбору.

Подключение

Дифавтоматы не требуют больших знаний и умений. В этом нет ничего сложного. Вверху автомата находятся пластины контактов и крепежные винты для подключения проводников ноля и фазы, приходящих от прибора учета. Внизу расположены контакты, к которым должны подходить проводники от нагрузки потребителя.

Порядок подключения:
  • Зачистить концы проводов от изоляции на длине 1 см.
  • Ослабить винты крепления клемм.
  • Вставить в клеммы проводники.
  • Затянуть винты крепления с усилием, предотвращающим ослабление контакта при эксплуатации.
  • Проконтролировать надежность крепления проводов в клеммах.

Проводники чаще всего применяют с медными жилами. Так как медь является довольно мягким металлом, то после выполнения подключения рекомендуется еще раз подтянуть крепление контактов присоединения проводов.

Схема с входным дифавтоматом

Это одна из распространенных схем соединения дифавтомата, расположенного в схеме на входе после прибора учета. По такой схеме все нагрузки потребителей обеспечены защитой автомата. При появлении аварийных режимов подача электроэнергии будет прекращена.

Недостатком такого подключения является полное обесточивание потребителей, и трудный поиск неисправности. Практически найти неисправность можно, если после устройства защиты на отдельные группы потребителей подключить свои автоматы защиты. При этом их подключают в порядке очереди. Неисправность будет расположена в той группе, где срабатывает защита при включении питания.

Дифавтоматы на опасных нагрузках

Этот вариант схемы довольно спорный, так как существуют оптимальные варианты с такими же результатами, однако имеющими меньшие затраты.

По такой схеме включения дифавтомата имеется возможность отключения каждой группы нагрузок по отдельности. Если сработает защита, то уже точно известно, где находится неисправность, и нет проблем с ее обнаружением. Однако таких же результатов можно достичь намного проще.

Такое же качество защиты будет при подключении после прибора учета двухполюсного УЗО, а далее на каждую линию по отдельному автомату. Единственной проблемой будет выявление места неисправности. Эту проблему решают также, путем подключения автоматов по очереди, до момента срабатывания защиты.

Ошибки подключения

Бывает, что после сборки схемы дифференциальный автомат не включается, либо быстро отключается при подключении потребителя. Это указывает на неправильное подключение или ошибки.

Некоторые основные ошибки при самостоятельной сборке схемы:
  • При наличии 2-х автоматов, отходящие от них нулевые проводники далее по схеме где-то соединены. При этом оба дифавтомата включаются, однако при тестировании сразу отключаются. С подключением потребителя – та же ситуация.
  • Перепутаны нулевые проводники двух автоматов. При этом тестирование проходит нормально, однако при подключении потребителя автоматы сразу выключаются.
  • Неправильное подключение нулевого проводника. С шины ноля провод должен приходить на соответствующий вход, который промаркирован буквой «N», находящийся вверху. Снизу от ноля провод должен уходить к потребителю. Поведение при включении такое же: при включении нагрузки автомат выбивает, тест также не работает.
  • Нулевой провод с выхода автомата подходит не на потребитель, а идет снова на нулевую шину. При проверке работы схемы все симптомы неисправности прежние.
  • Ноль для потребителя взят не от выхода дифавтомата, а сразу с нулевой шины. При проверке работы автомат сразу срабатывает на отключение.
  • Проводники заземления и рабочей нейтрали по схеме где-то объединены. В этом случае дифавтоматы не включаются.
Преимущества и недостатки дифавтомата и УЗО

Что лучше устанавливать, УЗО или дифавтоматы, в том или ином месте – это вопрос неоднозначный, и спорный. Одни специалисты рекомендуют совместное подключение автомата и УЗО, а другие говорят о целесообразности только дифавтоматов. Рассмотрим плюсы и минусы этих устройств.

Место установки. Основным плюсом дифавтомата являются его компактные размеры. Он занимает мало места на установочной рейке в распределительном щите, по сравнению с установкой двух отдельных устройств. Совместное подключение автомата и УЗО займет в распределительном щите три места, а дифференциальный автомат всего два. Это экономия пространства и уменьшения размера распределительного щита. Однако в продаже уже появляются дифавтоматы размером на одно место.

Трудоемкость подключения обычного автомата и УЗО также довольно спорный вопрос, так как квалифицированный специалист выполнит это без особых проблем, а новичок вполне способен допустить ошибку даже при простом подключении.

Сложность выявления неисправности в работе цепи. Этот вопрос уже не такой актуальный, как раньше, так как производятся устройства защиты, оснащенные сигнальными флажками. По ним можно быстро выявить ту часть схемы, где имеется повреждение или неисправность.

Важным моментом является использование электронных дифавтоматов. Их особенностью является утрата работоспособности при обрыве провода ноля. При этом провод фазы остается под напряжением, что часто приводит к удару человека электрическим током.

Электромеханический тип дифавтоматов не имеет такого недостатка, и находится в работе даже при повреждении целостности нулевого провода. Это предотвращает возможность удара человека током. Единственным недостатком электромеханических дифавтоматов является их повышенная стоимость, в отличие от электронных.

Область использования

Дифавтоматы очень популярны в защите электрической проводки и людей в различных областях, как на различных предприятиях и учреждениях, так и в бытовых условиях.

Дифавтоматы используются в 3-фазных и 1-фазных сетях переменного тока. Он способствует увеличению уровня безопасности при постоянной эксплуатации электрических устройств. Такое защитное устройство не уступает по свойствам УЗО и обычному автомату, поэтому для его использования нет никаких ограничений. Подобную защиту устанавливают на вводе и на выходе линий передач электроэнергии для обеспечения защиты от сверхтоков, поражения током людей, пожарной безопасности.

Советы по выбору

Существует большой выбор параметров имеющихся в продаже защитных устройств. Поэтому сразу трудно сориентироваться в правильном выборе устройства защиты, обладающего необходимыми свойствами.

Для квартиры

В условиях городской квартиры можно исключить потребители с большой индуктивной составляющей тока, а также со значительными токами запуска, и соответственно номинальная величина тока такой защиты необходима не выше 50 миллиампер.

Установка дифавтомата со значительным номинальным током срабатывания в данном случае не обоснована, так как электрическая проводка в квартирах проложена под штукатуркой закрытым методом, и вряд ли будет повреждена.

В результате наилучшим выбором для условий квартиры будут дифавтоматы класса С или В, на номинальный ток от 16 до 25 ампер, с защитой от утечки тока категории А, и настройкой уставки на 50 миллиампер.

Защита для дачи

Для такого варианта нагрузку тока определяют для конкретных условий отдельно, так как в условиях дачи можно применять различные насосы для полива, различные устройства с высокой мощностью. Также нужно учесть совместную эксплуатацию нескольких потребителей.

При настройке уставки тока автомата необходимо обращать внимание на состояние сети, и разделять защиту на отдельные ветви. Для этого сеть разделяют на питающие и силовые цепи. Для отдельной ветви схемы подключаются защиты разных категорий по току утечки и номинальному току.

Особо необходимо отметить деревянные строения. Для них существуют отдельные требования по монтажу электрической проводки, и разделению устройств защиты:
  • Противопожарная защита.
  • Защитные устройства, предотвращающие поражение током человека.
Защита для частного дома

В этом варианте необходимо обратить внимание на характер нагрузки потребления электроэнергии, наличие и число электромоторов, вероятность их подключения и работы в одно время. Если они будут часто работать в одно время, со значительными пусковыми токами, то наилучшим выбором будет монтаж автомата категории D.

Величина номинального тока отключения дифавтомата должна рассчитываться из имеющейся нагрузки и состояния сети питания. От тока утечки лучшей защитой будет автомат класса А с уставкой в 50 миллиампер.

Если дом полностью деревянный, то необходимо разделить защиту от тока утечки на защитную и противопожарную.

Похожие темы:

Подключение дифавтомата — особенности подключения и обеспечение безопасности (75 фото)

Правила техники безопасности всегда должны стоять в приоритете. Это касается всего: работы, строительных конструкций, электропроводки и т.д. Одним из важных элементов при проектировании и монтаже электропроводки, является правильная и эффективная система защиты от короткого замыкания и утечки тока на «землю».

Можно конечно использовать два разных прибора: автоматический выключатель при перегрузке по току и устройство защитного отключения (так называемое — УЗО). Однако сегодня существуют комбинированные автоматы, которые совмещают в себе два этих устройства и при всем том, они стоят дешевле, их проще монтировать, т.е., они обладают несомненным преимуществами.

Эти универсальные защитные приборы называются дифференциальными автоматами или дифавтоматами. И хотя, схема подключения дифавтомата в принципе не отличается от подключения от обычного автоматического выключателя, имеется ряд специфических моментов, которые необходимо учитывать при выборе, монтажных работах и практическом применение дифференциальных устройств электрозащиты.

Именно об особенностях установки, конструктивного исполнения, технических параметрах, пойдет речь в данной статье.

Дифавтомат — особенности и параметры

Дифференциальный автоматический выключатель представляет собой устройство защиты электрических цепей от перегрузки по току и его утечки.

Самый обычный вариант, он же самый распространенный — подключение дифавтомата в однофазной сети, т.е., бытовое его использование, являющееся оптимальным вариантом, как в контексте электрической защиты, так и сочетании цены и качества.

Перегрузки по току возникают при коротком замыкании или при подключении к сети нагрузки, превышающей ее расчетные возможности. Токи утечки могут возникать при повреждении изоляции проводов или диэлектрических прокладок либо изоляторов в конструкции электроприбора.

Кроме того, если человек задевает токоведущие элементы и через его тело начинает протекать определенный ток на землю, это также является утечкой.

В случае, если ток утечки превысит заданное значение для автоматического выключателя, защита также сработает и напряжение в сети будет отключено.

Таким образом, правильное подключение дифавтомата обеспечит необходимый уровень защиты проводки и электробезопасности вашего жилья, а также является некой гарантией от возникновения пожаров и позволяет экономить электроэнергию, поскольку своевременно обнаруживает токи утечки и уходящие помимо полезной нагрузки, через поврежденную изоляцию.

Характеристики дифавтоматов

Характеристики дифавтоматов определены его предназначением, а именно:

Рабочий или номинальный ток

Измеряется в амперах и определяет ток, который автомат может выдерживать неопределенный, длительный промежуток времени.

Автоматы могут быть рассчитаны на малые токи — до 16А, средние — до 40А и мощные – свыше 40А. Расчетный номинальный ток автомата должен соответствовать назначению сети.

Временная, токовая характеристика

Данный параметр предопределяет возможность выдерживать автоматом переходные токовые броски. Т.е. в процессе пуска электрооборудования происходит скачок тока в сети, чтобы автомат не реагировал на такие резкие изменения, он может отличаться по конструкции магнитного выключателя.

В целом, различают три вида автоматов: категория B – автомат может выдерживать кратковременное превышение тока в пять раз, относительно номинального, категория C – в десять раз и категория D – в 20 раз соответственно.

Выбор той или иной категории предопределяется видом нагрузки: активная, индуктивная или емкостная.

Напряжение и частота

Параметр показывает, на какое напряжение сети и частоту рассчитан автомат. В данном случае, напряжение может быть 220 или 380 вольт.

Частота для нашей страны всегда составляет 50 Гц. Если на автомате имеется маркировка 220/400, то он может работать в сети как 220, так и 380 вольт.

Номинальный ток утечки отключения дифавтомата

Данный параметр определяет уровень тока утечки, при котором сработает защита. Обычно используют автоматы на 10 и 30 мА.

Ток отключения

Параметр предопределяет ток, при котором автомат не только отключится, но и останется в рабочем состоянии.

Токоограничение

Показывает время, при котором автомат отключится при коротком замыкании.

Диапазон рабочих температур

Название говорит само за себя и не требует дополнительного пояснения.

Имеется еще один важный параметр – класс дифференциальной защиты, который определяет, от какого вида токов утечки может защитить автоматический выключатель. Этот параметр выбирается в соответствии с типом подключенной к сети нагрузки.

Лучше предварительно проконсультироваться со специалистом, поскольку в данном случае требуются знания электротехники.

Установка дифференциального защитного автомата

Поскольку рассматриваемый защитный выключатель представляет собой обычный прибор, вполне возможна установка дифавтомата своими руками. Конструктивно, как правило, он крепится к специальной дин-рейке в установленных распределительных щитках.

При установке и подключении необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, осуществлять монтажные работы необходимо только при отключенном питании.

Все контакты должны быть надежно закреплены. Монтаж необходимо осуществлять в строгом соответствии со схемой подключения прибора.

Заметим: главная особенность дифавтомата в том, что для корректной его работы требуется заземление. Однако в большинстве старых строений его нет.

Лучше будет предварительно его сделать и провести соответствующую проводку – это самый оптимальный с позиции электробезопасности вариант.

В некоторых случаях дифференциальную защиту можно подключать без заземляющего провода, для этого предусмотрены специальные схемы включения, однако полноценную безопасность в таком случае гарантировать невозможно.

Фото подключения дифавтомата

Также рекомендуем посетить:

для чего нужен, схема подключения (в том числе в однофазной сети)

Автор Дмитрий Феферман На чтение 7 мин. Просмотров 975 Опубликовано

К сети электрического питания в частных домах и квартирах подключаются современные бытовые приборы, чувствительные к колебаниям напряжения. Скачки тока и короткое замыкание в проводке выводят из строя электрические устройства, требующие стабильного питания. При случайном соприкосновении человека с устройствами, находящимися под напряжением, велика вероятность летального исхода. Предотвратить возникновение проблемных ситуаций позволяет дифференциальный автоматический выключатель, который важно правильно подключить в распределительном щитке к цепи питания.

Назначение дифференциального автоматического выключателя

Дифавтомат представляет собой электромеханический защитный прибор, предназначенный для следующих целей:

  • отключения напряжения при кратковременном замыкании проводов в сети;
  • защиты потребителей электрической энергии от колебаний напряжения;
  • предотвращения подачи электроэнергии при аварийной утечке тока.

В общем корпусе дифференциального автомата объединено компактное устройство защитного отключения и выключатель-автомат.

Дифференциальный автомат состоит из двух защитных устройств

В случае касания человека с токоведущими элементами электрических приборов и оголёнными проводами срабатывает как устройство защитного отключения, мгновенно обесточивая цепи питания.

При перегрузке, вызванной включением мощных бытовых приборов или внешними факторами, а также в случае замыкания, прибор отключает подачу электрической энергии. В этой ситуации он функционирует как выключатель дифференциального тока.

Принцип и методы работы дифавтомата

Интегрированный в устройство защитный модуль представляет собой автомат, отключающий сеть при контакте нулевой жилы с фазным проводом и перегрузке потребителями. Отключающий механизм размыкает контактную группу при замыкании цепи и скачках напряжения. Устройство защиты оснащено кнопкой сброса, ручное нажатие на которую возвращает механизм отключения в исходное состояние.

Принцип работы автомата

Основной элемент блока дифференциальной защиты — малогабаритный трансформатор. Он осуществляет непрерывное сопоставление величины тока на входном участке и выходной цепи, обеспечивая защиту людей от электрического поражения.

При возникновении значительных перепадов, несущих угрозу жизни, происходит автоматическое срабатывание защиты. Принцип срабатывания защитного устройства, включающего компактный электромагнит, дифференциальный трансформатор и механизм отключения, основан на преобразовании электрической энергии в механическое усилие. При скачках тока цепь разрывается путём механического воздействия.

Видео: принцип работы и устройство дифференциального автомата

Схема подключения

Для защиты домашней электропроводки подключение прибора может осуществляться различным путём. Вариант подключения устройства зависит от количества фаз, наличия заземления, места установки автомата и особенностей помещения (концентрации влаги).

Обычная

Традиционный способ подключения дифавтомата предусматривает общую защиту группы электрических цепей одним устройством, подключённым после счётчика на входной линии.

Защитный автомат во входной цепи обеспечивает полное отключение всех цепей в аварийной ситуации

Подача питающего напряжения осуществляется к верхнему клеммнику устройства, а подключение группы потребителей — к нижним клеммам. Во все цепи с потребителями предварительно включены автоматические выключатели.

Эта схема отличается простотой, но имеет существенный недостаток — полное обесточивание всех цепей при аварийном отключении линии дифференциальным автоматом.

Можно избежать ложных отключений входной защиты, если установить такой автомат, срабатывающий при токе утечки, равном 30 мА.

Для влажных помещений

Для обеспечения надёжной защиты электросети и приборов, расположенных в помещениях с повышенной концентрацией влаги (кухне, ванной и душевой комнате), используется схема раздельного подключения дифференциальных автоматов. Они подсоединяются в различных цепях и обеспечивают отдельную защиту групп потребителей, расположенных в разных помещениях.

Вариант индивидуальной установки двух дифавтоматов для защиты отдельных цепей

Достоинства схемы — возможность оперативно выполнить поиск неисправности и восстановить подачу электроэнергии на повреждённом участке. Недостаток — расходы, связанные с необходимостью приобретения и установки дополнительного защитного устройства.

Предложенная схема отличается повышенной надёжностью и удобством эксплуатации. При срабатывании любого дифференциального автомата остальные продолжают функционировать и не происходит отключение электрической энергии в других помещениях.

Подключение дифавтомата

Осуществляя подключение дифференциального автомата согласно выбранной схеме, соблюдайте главное правило: подсоединяйте к устройству нулевой и фазный провод конкретной электрической цепи, защиту которой будет осуществлять автомат выключения дифференциального тока. Запрещается соединение общей шиной нулевых проводов электрической цепи с нулевой жилой автомата. Нарушение требования повлечёт отключение защитного устройства, вызванное различной величиной протекающих по проводам токов.

Схема для однофазной сети (220 в)

Можно обеспечить надёжную и удобную защиту однофазной сети напряжением 220 В, если использовать селективный дифференциальный автоматический выключатель.

Селективная защита позволяет отключить отдельную цепь

Он осуществляет выборочное отключение проблемного участка электрической сети. Автомат оснащён механизмом задержки отключения. Конструкция устройства предусматривает возможность изменения величины дифференциального тока, отключающего цепь с нагрузкой.

Изображённый на схеме общий селективный автомат, установленный в цепи питания трёх квартир, выборочно отключает квартиру с повреждением электрической сети. При этом селективный автомат находится во включённом состоянии. Он обеспечивает защиту остальных квартир, в которые подаётся напряжение.

В трёхфазной сети (380 в)

Если необходимо выполнить защиту электрической сети с напряжением 380 В, следует применять трёхфазный дифференциальный автомат.

Устройство трёхфазной защиты имеет увеличенный клеммник для подключения к сети напряжением 380 В

Схема подключения четырехполюсного защитного устройства предусматривает подключение к дифавтомату трёх питающих фаз.

На входе и выходе защитного автомата имеются клеммы для подключения фаз и нулевого провода

Этот вариант подключения применяется в коттеджах, частных домах, гаражных помещениях и ремонтных мастерских, где используется мощное электрическое оборудование.

Без заземления

В старых панельных зданиях и дачных постройках применяется электрическая сеть с двумя проводами — фазным и нулевым. В такой сети также можно подключить дифференциальный автомат и обеспечить защиту электрических приборов от перепадов напряжения и замыканий.

Без заземляющего провода возрастает вероятность поражения током

Однако отсутствие заземляющего провода повышает риск поражения людей электрическим током при касании металлических частей, находящихся под напряжением. Схему нельзя назвать безопасной. Установив устройство согласно приведённой схеме, обеспечьте в дальнейшем замену электрической проводки на новую, оснащённую заземляющим контактом.

Рекомендации по установке

Определившись со схемой подключения дифференциального автомата, приступайте к мероприятиям по установке. Этапы работы по подключению устройства защиты включают следующие операции:

  1. Визуальный осмотр состояния корпуса. Не допускаются трещины и повреждения, которые могут повлиять на безопасность и нарушить правильную работу устройства.Убедившись в отсутствии дефектов, можно продолжать установку
  2. Отключение электрической энергии в помещении. Проконтролируйте отсутствие напряжение с помощью мультиметра или индикаторной отвёртки.Мультиметр показывает, что напряжение не отключено
  3. Установку дифференциального автомата в распределительный щиток. Проверьте надёжность крепления и возможность размещения в щитке необходимых устройств.Для установки применяется рейка
  4. Монтаж дополнительных электрических устройств в распределительном щитке. Руководствуйтесь при подключении выбранной электрической схемой.
  5. Подготовку проводов, необходимых для подключения. Используйте провода синего цвета для нулевой цепи, жёлтого — для заземления и любой одинаковый цвет — для фазных цепей.
  6. Зачистку изоляционного покрытия на присоединяемых проводах. Применяйте для удаления изоляции специальный инструмент, обеспечивающий сохранность жил.Специальный инструмент позволяет легко удалить изоляцию
  7. Подключение нулевой жилы и фазного провода к входным и выходным разъёмам на корпусе защитного автомата, а также остальных проводов к находящимся в щитке устройствам. Проверьте надёжность фиксации проводов в специальных разъёмах и соответствие монтажа схеме.Правильное подключение — гарантия надёжной защиты
  8. Подачу электрического питания и контроль работоспособности дифференциального автомата.

Убедившись в функционировании устройства, закройте распределительный щиток. Теперь можно безопасно эксплуатировать находящиеся в помещении бытовые приборы и электрическое оборудование.

Видео: подключение дифавтомата

В ролике представлена информация о подключении и работе устройства.

Самостоятельное подключение дифавтомата — решаемая задача. Важно правильно выбрать схему подключения и качественно выполнить монтаж защитного устройства. Целесообразно применять схемы подключения, предусматривающие установку отдельного дифференциального автомата для каждой группы потребителей. Учитывая сложность устройства и необходимость учёта комплекса параметров, желательно доверить работу по подключению дифференциального автомата квалифицированным специалистам. При этом можно не сомневаться в безопасной и длительной работе электрического оборудования, бытовых приборов, а также надёжной защите людей от поражения электрическим током.

Здравствуйте! Меня зовут Дмитрий. Мне 52 года. По образованию инженер-механик. Три года назад освоил профессию копирайтера. Уверен, что моя инженерная подготовка и практический опыт помогут в написании интересных и читабельных статей. Думаю, что они заинтересуют читателей. Считаю интересной и полезной тематику, предлагаемую на сайте. Для меня это возможность приобрести опыт и поделиться знаниями. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

схема подключения и работа устройства

Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 293 Опубликовано

Пред тем как разбираться в теме статьи: дифавтомат – схема подключения, необходимо понять, что собой представляет сам этот электрический прибор. Итак, дифавтомат, он же автоматический выключатель дифференциального тока, представляет собой устройство электромеханического типа, который предназначается для защиты электрических участков от утечек электрического тока (имеется в виду утечки в землю), коротких замыканий и высоких нагрузок (перегрузок). То есть, само это устройство будет сразу выполнять две функции, которые раньше выполняли УЗО и обычный автомат.

 

То есть, оно заменяет УЗО в плане защиты человека от утечек тока, и автоматический выключатель в плане перегрузок и короткого замыкания. По сути, это небольшой прибор, в котором заключены сразу два вышеописанных прибора. А, значит, дифференциальный автомат будет защищать электрические цепочки сразу от трех нарушений, возникающих в этих сетях. Отсюда и удобство его применения.

Как работает дифференциальный автомат

Так как данный прибор в своей конструкции имеет два разных по назначению блока, то соответственно эти блоки будут по-разному реагировать на нарушения в электрической цепи. К примеру, для отключения цепи при появлении в ней короткого замыкания или повышенных нагрузок срабатывает модуль защиты, по принципу работы схожий с обычным автоматом. В основе этого модуля находится расцепитель, он же механизм расцепления контактов (независимый).

А вот защиту от поражения человека электричеством осуществляется за счет другой части дифавтомата – это так называемый модуль дифференциальной защиты. В нем расположен трансформатор дифференциального типа, который во время работы сети сверяет два значения тока: на входе и на выходе. Если разница двух величин будет значительной, то есть, есть угроза жизни человека, то с помощью двух элементов, а именно с помощью катушки электромагнитного сброса и усилителя, модуль преобразует электрическую энергию в механическую, тем самым обесточивает электрическую цепь, защищаемую собой.

Как правильно подключить дифференциальный автомат

Подключение дифавтомата – это то же самое, что подключить УЗО. Поэтому здесь необходимо придерживаться тех же правил, то есть, подключение проводить к тому участку (фазе и нулю), который данный прибор будет защищать. К примеру, нельзя нулевой провод, вышедший из защитного прибора подключать к другому нулевому проводу. В этом случае дифавтомат просто не будет работать, и цепь останется незащищенной. Все дело в том, что в двух проводах будут течь токи разной силы.

Давайте рассмотрим две схемы подключения дифавтомата. Первая из них, которая изображена на нижнем рисунке, подразумевает, что в ней будет использован один дифференциальный автомат, который будет устанавливаться на входе перед разводкой сети на группы. Поэтому провода питающей сети от счетчика контроля электроэнергии подаются на верхние клеммы автомата, а с нижних клемм провода будут соединены с обычными автоматами, которые установлены по группам.

У этой схемы подключения есть один существенный недостаток – это сам дифавтомат в единственном числе. То есть, если в какой-то группе появится одно из трех нарушений электрической цепочки (КЗ, перегруз, ток утечки), то защитный прибор отключит сразу все группы потребителей.

Вторая схема подключения дифференциального автомата более сложная, но и более надежная. В ней присутствует сразу несколько приборов, которые устанавливаются на каждую группу или разделяют группы на несколько участков. Это хорошо видно на рисунке ниже.

Обычно эта схема подключения раньше использовалась только во влажных помещениях или в комнатах, где присутствует повышенные требования к безопасности (к примеру, в детских). Сегодня ее используют везде в независимости от назначения помещений. Положительных сторон в таком подключении немало, особенно хотелось бы отметить возможность не отключать другие группы, если в одной из них произошло нарушение работы электрического участка. Конечно, цена сборки распределительного шкафа резко возрастет за счет увеличения количества дифавтоматов, но это стоит того.

Селективная схема

Начнем с того, что дифференциальные автоматы есть двух видов: селективные и неселективные. Первые в своей маркировке имеют букву «S». Если рассматривать первую схему подключения, то если в ней установить неселективный автомат, который сработает по трем вышеописанным причинам, то все группы будут тут же обесточены. Как это и говорилось выше.

Появление селективных дифавтоматов решило проблему отключения всех групп. То есть, если в одной из них произойдет короткое замыкание или два других нарушения, то прибор отключит именно эту группу.

Многие могут задаться вопросом, ведь автоматы и дифавтомат были подобраны по току утечки. К примеру, дифференциальный прибор на 100 мА, а автоматические выключатели на 30 мА. Но данный подбор не влияет на селективность работы самой собранной схемы. Хотя правильно подбирать элементы необходимо обязательно. Да и правильно подключить дифавтомат надо тоже уметь.

Полезные советы

  • Перед тем как приобретать дифференциальный защитный прибор, необходимо ознакомиться с его возможностями. Специалисты уверяют, что на сегодняшний день самый популярный автомат – это прибор с номиналом тока утечки 30 мА.
  • Эти приборы можно использовать и в однофазной сети, и трехфазной.
  • Ненужные ложные срабатывания при действии перегрузок – от этого надо избавляться. Поэтому придется учитывать всех потребителей, которые подключаются к защищаемой электрической цепочке.

Заключение по теме

Подключение дифференциального автомата – дело простое, здесь не надо быть большим специалистом. Но когда дело доходит до полной сборки распределительного щита, то тут лучше своими руками ничего не делать, если вы в этом серьезном деле неспециалист. И последнее, отвечая на вопрос, как подключить дифференциальный автомат, лучше использовать схемы, где на каждую группу потребителей устанавливается один отдельный прибор. Особенно это будет актуально в больших частных домах.

В чём разница между дифавтоматом и УЗО

При разработке схемы электроснабжения или капитальном ремонте электропроводки важно обеспечить надежную защиту от короткого замыкания в сети. Здесь возникает вопрос о том, что лучше использовать в каждом конкретном случае: УЗО или дифавтомат. Оба эти устройства относятся к защитным. Они повышают уровень безопасности и даже внешне похожи друг на друга, на первый взгляд отличие минимальное. Поэтому разница в применении не так очевидна.

Защитный дифавтомат в щитке квартиры

Многие просто не знают о том, какой из этих приборов установлен в щитке квартиры и не понимают, в чем состоит разница между устройствами, и как отличить одно от другого. До тех пор пока с проводкой что-то не происходит, вопросов о замене УЗО или как воспользоваться дифавтоматом просто не существует.

Определения

УЗО отключает нагрузку, когда значение дифференциального тока выше допустимого (ГОСТ 31601.2.1-2012). Полное название на русском языке – устройство защитного отключения, а английская аббревиатура названия RCD – residual current device. Несмотря на принятое среди электриков обозначение УЗО, правильное название будет звучать как выключатель дифференциальный. Такое же название будет и на маркировке изделия.

Этот механический аппарат коммуникативного типа срабатывает при изменении векторной разности токов, возникающих в трансформаторе, входящем в дифференциальные выключатели.

Эти изменения происходят при прикосновении человека к токоведущим частям, а также в случае перегрева или пожара, вызванного утечкой тока. Устройства защитного отключения устанавливают не только в системы электроснабжения, но и в некоторые бытовые приборы, которые используются в сырых помещениях, например, в определенные модели фенов.

Схема работы УЗО

Дифавтомат или автоматический выключатель дифференциального тока обладает более широкими возможностями по сравнению с выключателем дифференциальным. В нем соединены вместе устройство защитного отключения и автоматический выключатель (ГОСТ Р 51327.1-2010). За счет такого сочетания дифавтомат защищает от удара электрического тока при утечке или соприкосновении с токоведущими фрагментами, а также предохраняет от перегрузок и коротких замыканий с помощью автомата. Дифавтомат предотвращает пожары, которые могут возникнуть при возгорании изоляции из-за перегрева.

Отличия

Главное предназначение устройства защитного отключения в контроле над утечкой тока, а также отслеживании поступления напряжения к электроприборам. При одновременном подключении всех приборов, находящихся в сети, схема с выключателем дифференциальным не отреагирует на перегрузку, и проводка сгорит.

Даже при принудительном создании короткого замыкания путем соединения нуля и фазы дифференциальные выключатели не отключат напряжение. Дифавтомат, где устройство защитного отключения и автомат работают вместе, способен справиться со всеми этими проблемами.

Только дифавтомат предотвратит короткое замыкание и перегрузку в сети. Дифференциальные выключатели такими функциями не обладают.

Устройство дифавтомата

Главные визуальные различия между УЗО от дифавтоматом
По внешнему виду сразу понять, почему одно устройство называется УЗО, а второе – дифавтоматом не совсем просто.

Корпуса в одном и другом случае примерно одинаковые, есть выключатель, на каждом устройстве нарисована схема, перечислены определенные параметры и заданы технические характеристики. Но при ближайшем рассмотрении видно, что все эти обозначения разные.

Таким образом, можно перечислить основные отличия, по которым можно определить, что именно перед вами находится:

  • название;
  • схема подключения;
  • обозначение минимального тока;
  • аббревиатура.

Рассмотрим, как отличается защита по внешнему виду корпуса. Название, аббревиатура и обозначения минимального тока
Прежде чем присоединять выбранное устройство к сети, внимательно рассмотрите корпус. В большинстве случаев полное название защитного механизма располагается на задней крышке.

На лицевой стороне корпуса будет указана аббревиатура ВД (для УЗО) или АВДТ (при работе с дифавтоматом). В нашем случае – это обозначения ВДТ1-63, то есть выключатель дифференциальный и АВДТ32 –дифавтоматы. Отличие в написание обозначений очевидны, дифавтоматы всегда именуются по-другому.

Различия в обозначении

Отличается и лицевая сторона. Если на корпусе видна большая буква и числа, стоящие за ней, то это дифавтомат (у нас С 16), если же все буквы идут после числа (32 А) – это УЗО. Данные цифры обозначают величину номинального тока в цепи.

Величина номинального тока определяется, исходя из мощности используемых электроприборов и сечения кабеля. Буква, стоящая перед обозначением номинального тока показывает, какие расцепители (электромагнитные и тепловые) используются в сети.

Если вы никак не можете понять, как отличить один прибор от другого, то рисковать и самостоятельно устанавливать защитные устройства нельзя. Вызовите квалифицированного электрика, который решит, где воспользоваться дифавтоматом, а где выключателем дифференциальным вместе с автоматом.

Схемы подключения

Существует разница между подключением таких защитных устройств к сети, а также схемами самого устройства. В работе выключателя дифференциального и при пользовании дифавтоматом применяются разные, хотя и похожие принципы. Важно отличать их друг от друга.

Схема дифференциального выключателя

На рисунке с дифавтоматом обязательно будут присутствовать обозначения теплового расцепителя в виде полукруга с буквой «П», соединенных вместе. Этот расцепитель моментально реагирует на перегрузки, возникающие в сети, и дифавтоматы отключает ток. Отличить разные защитные механизмы можно и по этому признаку.

Схема на корпусе дифавтомата

Что лучше

Выбрать между разными типами защитных устройств без учета индивидуальных характеристик сети невозможно. Ведь важно не только правильно подобрать параметры дифференциального выключателя или необходимые характеристики для работы с дифавтоматом, но и оценить хватит ли для них места в щитке.

Можно выбрать схему, где дифференциальные выключатели и автоматы будут выступать как отдельные элементы цепи, или же все-таки взять отдельно дифференциальный автомат. Хотя не всегда в щитке присутствует место, достаточное для размещения более громоздких схем на рейсе, к которой прикрепляются защитные конструкции. В этом случае дифавтомат будет предпочтительнее.

Профессиональному электрику намного проще установить только один прибор, чем возиться с несколькими сразу. Кроме того, каждый дополнительный разрыв в сети – это потеря мощности и возможная утечка тока. Поэтому специалисты чаще всего советуют использовать дифференциальный автомат вместо УЗО с автоматом в комплексе.

Но с другой стороны, поменять отдельно дифференциальный выключатель или автомат будет дешевле, чем покупать дифавтомат при выходе из строя устройства. При срабатывании дифференциального автомата определить, в чем причина сбоев в сети, трудно. Ведь это устройство реагирует на любые критические изменения в работе электропроводки и приборов.

А при срабатывании схемы, в которой используются выключатель дифференциальный и автомат по отдельности, такой проблемы не существует. Дифференциальные выключатели регистрируют утечку токов, а автомат скачки напряжения. Поэтому найти источник, вызывающий проблемы с подачей электроэнергии, становится намного проще. Особенно это нужно, если к сети подключено несколько разных электроприборов.

Сегодня, когда количество используемых в быту электроприборов постоянно растет, отследить уровень суммарной мощности не всегда представляется возможным. Если для группы электропотребителей будет установлен общий дифавтомат, при возрастании нагрузки потребуется заменять его целиком. Если же используется связка из выключателя и автомата, то достаточно будет подобрать новое УЗО с нужными характеристиками.

Если же нужно защитить электропроводку от перебоев в сети, вызванных работой какого-то конкретного электроприбора большой мощности, имеет смысл установить дифференциальный автомат только на этот участок.

Главное при этом подобрать параметры устройства так, чтобы они четко отслеживали работы конкретного агрегата, например, стиральной машинки или бойлера.

Общий дифавтомат для группы электроприборов

При аварийной ситуации, когда защитные устройства выходят из строя или требуется замена УЗО, на время возможно подсоединить автомат с помощью перемычки без дифференциального выключателя. Таким образом, электроснабжение в дома будет восстановлено. Если же из строя вышли дифавтоматы, то помещение будет обесточено до замены защитного устройства.

Стоимость комплекта с дифференциальным выключателем и автоматом будет выше, чем если используются дифавтоматы. По качеству импортные экземпляры более надежны. Хотя отечественные устройства тоже работают неплохо, но проигрывают по такой важной характеристике, как время срабатывания, и сильнее подвержены механическим повреждениям.

Существуют модели, где в работе с дифавтоматом используются индикаторы, которые показывают, когда дифференциальные токи спровоцировали срабатывание устройства. С такой защитной схемой можно определить, что стало причиной аварийного отключения в сети.

При проведении ремонта электропроводки в квартире или дома можно применять разные схемы подключения для групп электроприборов. Все зависит от назначения конкретной линии сети, а также мощности посаженных на нее приборов.

Почему счетчик вырубается при использовании новых защитных устройств

Электропроводка в старых квартирах и домах выполнялась с учетом требований, которые сегодня не актуальны. Поэтому нередко возникают ситуации, когда автоматы подобраны правильно, хозяева знают, где воспользоваться выключателем дифференциальным с автоматом, а где обойтись одним дифатоматом, а свет все равно вырубает. Причин для подобного явления несколько:

  • использование в электропроводке старых алюминиевых кабелей, которые в отличие от медных эксплуатируются на пределе своих возможностей;
  • некачественный монтаж новой проводки.

Поэтому надо не просто правильно воспользоваться дифавтоматом или выключателем дифференциальным, но и отследить работу всей сети.

Что лучше. Видео

Окончательно определиться с выбором дифавтомата или УЗО поможет это видео. Здесь собраны основные преимущества и недостатки каждого из них.

Прежде чем выбрать между той или иной защитой, важно учитывать, каким способом и для чего нужно обезопасить помещение. Использование одного УЗО не защитит от резких скачков напряжения, но предохранит от утечки тока. Дифавтоматы справятся с любыми проблемами в сети, но их лучше применять не для группы, а для отдельного мощного агрегата.

Оцените статью:

Особенности подключения УЗО — Блог о строительстве

Среди защитных устройств в домашней электропроводке все большей популярностью пользуются устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы (дифавтоматы). Производители выпускают их с различными типами конструкций для использования в однофазных и трехфазных схемах электроснабжения. Все эти устройства имеют общий алгоритм работы.

Принципы работы

По большому счету отличие УЗО от дифференциального автоматасостоит в отсутствии в схеме автоматического выключателя, реагирующего на превышение токов нагрузки. Поэтому схема подключения однофазного или трехфазного УЗО от схемы подключения дифференциального автомата отличается только отсутствием данной функции. Для защиты от коротких замыканий и недопустимых нагрузок в ней требуется устанавливать дополнительную токовую защиту.

Общим же элементом этих защит является схема, основанная на сравнении векторов токов, входящих в устройство и выходящих из него, которая при отклонениях от установленных предельных величин отключает электрооборудование.

Элементная база, на которой работает эта схема, может быть разной, к примеру, на основе электромагнитных реле или полупроводниковых элементов.

Чтобы понять, как правильно подключить УЗО и дифференциальный автомат к электрической сети рассмотрим первый вариант конструкции для упрощенной однофазной сети. Внутренние элементы статических приборов работают по такому же алгоритму. Поэтому их подключение совершенно аналогичное.

Режим нормального электроснабжения

При включении УЗОпод нагрузку через его тоководы, вмонтированные внутрь тороидального магнитопровода, протекает ток нагрузки. Если качество изоляции в схеме хорошее, то через нее никаких токов утечки не будет. Ток I1, входящий по фазному тоководу L1 будет соответствовать по величине значению выходящего из магнитопровода тока I2 и одновременно направлен в противоположную сторону.При этом магнитные потоки ФL и ФN, образованные от токов фаз и нуля, тоже будут равны по величине и противоположны по направлению.

Во время прохождения по магнитопроводу магнитные потоки складываются в нем, взаимно уничтожая друг друга. Суммарный магнитный поток магнитопровода Фс равен нулю.Описанный вариант рассматривает работу идеального устройства, которые существуют только в теории. На практике же всегда проявляется какой-то небаланс соотношений Ф1 и Ф2, но он очень маленький и не оказывает влияния на работу схемы.Режим возникновения тока утечкиВ случае нарушения изоляции часть потенциала фазы станет стекать на землю, образуя ток утечкиIут.

На эту же величину снизится значение тока в нулевом проводнике I2.Он сформирует меньший магнитный поток ФN. При сложении магнитных потоков внутри магнитопровода возникнет превышение потока Ф1 над Ф2. Суммарный поток Фс сразу же увеличится и наведет в намотанной вокруг него катушки ЭДС.Под ее действием в замкнутом контуре катушки возникнет ток ΔI, пропорциональный току утечки.

В случае превышения им значения, выставленной пользователем уставки, произойдет срабатывание электромагнита, выводящего из зацепления защелку встроенного в устройство расцепителя, который сработает и снимет напряжение со всей защищаемой зоны.Режим отключения электроснабженияКак видим, вся работа защит на отключение происходит в автоматическом режиме. Но для того чтобы повторно включить УЗО в работу необходимо выполнить действия:1. проанализировать состояние электросхемы для выяснения причины отключения;2.

устранить выявленную неисправность;3. только после этого использовать рычаг ручного включения на корпусе УЗО или дифавтомата.Возникновение повторного срабатывания УЗО необходимо рассматривать как следствие плохой изоляции электрооборудования и незамедлительно принять меры к ее восстановлению. Загрубление уставок защиты, как и ее блокирование, недопустимо.При первичном монтаже УЗО или дифавтомата в схему электропроводки достаточно правильно подключить входные и выходные провода фазы и нуля на свои клеммы.

Они на всех корпусах четко промаркированы.Схема подключения однофазного УЗО к двухпроводной сетиДля обозначения входных клемм фазы и нуля делаются надписи «1» и «N», а выходных — «2» и «N». Для устройств, использующих электронную базу, важно правильно подключать нейтраль потому, что нельзя ошибаться с ее полярностью. В противном случае высока вероятность повреждения составляющих деталей электронной схемы.В конструкции прибора используется возможность периодического его тестирования во время работы для определения исправности.

С этой целью установлена кнопка «Т», при включении которой через токоограничиваюший резистор и замкнутый контакт создается цепочка для протекания части тока, влияющей на возникновение дисбаланса магнитных потоков, обеспечивающего отключение защиты. Если на УЗО под напряжением нажата кнопка тестирования Т, а отключения не произошло, то это однозначно указывает на то, что устройство неисправно.При ручном включении УЗО в этой схеме замыкаются сразу 3 контакта:1. токовода фазы;2.

токовода нуля;3. цепи тестирования электронной схемы.Во время возникновения токов утечек при срабатывании защиты эти же три контакта автоматически разрывают свои цепочки.Схема подключения трехфазного УЗО к четырехпроводной сети с общей нейтральюЗа основу монтажа трехфазных УЗО и дифавтоматов взята предыдущая схема. В ней тоже надо соблюдать полярность каждой фазы и нуля.

Для этого к нечетным клеммам подключают входные цепи, а к четным — выходные.Такое УЗО работает при возникновении небаланса магнитных потоков, создаваемых токами от всех четырех токопроводов.Схема подключения трехфазного УЗО к трем однофазным сетям с общей нейтральюЭта разработка позволяет одним устройством сразу защищать три однофазных электрических схемы.Для этого достаточно выбрать место установки, позволяющее использовать шинку для подключения к выходу защиты нейтрали для ее разделения по сетям №1, 2, 3.Схема подключения трехфазного УЗО к трехпроводной сети без нейтралиПри частном случае защит электродвигателей, работающих от трех фаз без нейтрали, нулевые клеммы на УЗО не задействуются.Однако при таком подключении лучше использовать электромагнитные конструкции с механическими расцепителями. У статических моделей для работы необходима подача напряжения на блок питания. Он может быть подключен между фазным и нулевым проводами.К тому же отсутствие нулевого потенциала исключает функцию периодического тестирования исправности прибора под напряжением, что не совсем удобно.

Поэтому такое подключение требует проведения доработок внутренней конструкции.Схема подключения трехфазного УЗО к однофазной сетиЭто не очень рациональный способ, но к нему прибегают при последовательном монтаже вначале однофазной сети с последующим добавлением к схеме еще двух электрических цепей для общей защиты, которые будут создаваться через определенное время.В этом случае важно, чтобы фаза была подключена строго на тот токовод, через который проводится тестирование УЗО в рабочем состоянии. Для этого достаточно при включенных силовых контактах с нажатой кнопкой тестирования «прозвонить» сопротивление между входом каждой фазы и нуля.Делать это необходимо на демонтированном УЗО без напряжения. На двух клеммах сопротивление будет соответствовать бесконечности благодаря разорванным контактам, а на одной покажет величину сопротивления токоограничивающего резистора.

К этой клемме и следует подключаться.Отличия схем подключения УЗО от дифференциальных автоматовВ самом начале статьи отмечалось, что УЗО не имеет встроенной защиты от перегрузки и токов коротких замыканий, которые могут возникнуть в любой момент и сжечь устройство. Его надо защищать. Поэтому перед каждым УЗО необходимо монтировать автоматический выключатель с уставкой, обеспечивающей работоспособность и сохранность УЗО.Кроме того, что автоматический выключатель спасает УЗО от токов перегрузки, он еще защищает от трех видов КЗ, которые могут возникнуть в схеме при нарушениях изоляции между:1.

выходным фазным проводом устройства 3 с входным нулевым проводом 2;2. выходным нулевым проводом 4 с входным фазным проводом 1;3. между выходными проводами 3 и 4.Если в первых двух случаях ток короткого замыкания проходит только по одному токопроводу, расположенному внутри корпуса УЗО, то при третьем нагружаются обе магистрали.

Этот вид замыкания самый опасный.Дифференциальные автоматыв такой защите не нуждаются, она у них встроена. Поэтому стоимость этих приборов выше. Схема подключения дифференциального автомата не требует дополнительной установки автоматического выключателя.Надежная и длительная работа УЗО и дифференциального автомата обеспечивается правильным подключением, учитывающим конкретные условия эксплуатируемой схемы, точным выставлением уставок на срабатывание, обеспечивающих защитные функции.УЗО – это средство, защищающее людей от поражения электротоком.

Кроме того, оно предназначено для предохранения квартиры или дома от пожара, который может произойти при воспламенении электропроводки. Схема подключения УЗО без заземления должна быть грамотно составлена, иначе она принесет только вред.Факторы, влияющие на правильное подключение УЗОПонимание принципа работы. От этого зависит способ подключения для определенных условий работы.Для конкретной сети следует правильно выбирать УЗО.УЗО отключает сеть при аварийной ситуации, когда ток утечки достигает заданного предельного значения.Подключение УЗО и автомата: схема без заземления

Для домашней электросети подбираются определенные приборы защиты и способы их подключения. Схема подключения УЗО без заземления предполагает установку аппаратов на отдельных линиях или общего на всю проводку, после главного автоматического выключателя и счетчика. Предпочтительно, когда устройство располагается как можно ближе к источнику электроэнергии.

Обычно на входе устанавливается УЗО с большим номиналом (не менее 100 мА).

Оно применяется преимущественно как противопожарное средство. После него должны быть установлены УЗО на отдельные линии с током отсечки не более 30 мА. Они обеспечивают защиту человека.

При их срабатывании можно легко обнаружить, на каком участке произошла утечка тока. Остальные участки будут работать в обычном режиме. Несмотря на затратный способ подключения, все положительные факторы налицо.

Для простой проводки с небольшим количеством разветвлений можно устанавливать на входе УЗО на 30 мА, выполняющее функции защиты человека и как противопожарное.

Защитные устройстваподключаются преимущественно в местах, представляющих наибольшую опасность. Их устанавливают для кухни, где больше всего электрических приборов, а также для ванной комнаты и других помещений с повышенной влажностью.

Важно! Схема подключения УЗО без заземления требует установки вместе с каждым аппаратом автоматического выключателя, поскольку аппараты не защищают от короткого замыкания и увеличения тока выше нормы. Выключатель приобретается отдельно, но можно купить дифференциальный автомат, совмещающий функции обоих приборов.

Не допускается подключение проводов не в те клеммы прибора. При ошибке он может выйти из строя.

Схема подключения однофазного УЗО без заземления допускает установку вместо него трехфазного прибора, но в этом случае используется только одна фаза.

Как работает УЗО при отсутствии заземления

Когда повреждается изоляция проводов или ослабевают крепления токоведущих контактов приборов, возникают утечки токов, приводящие к нагреву проводки или искрению, в результате чего создается опасность возгорания. При случайном касании человеком оголенного фазного провода, он может получить удар током, прохождение которого через тело в землю создает опасность для жизни.

Схема подключения УЗО без заземления в квартире или в доме предусматривает непрерывное измерение тока на входах и выходах защитных приборов.

Когда разница между ними превышает заданный предел, производится разрыв электрической цепи. Обычно на защищаемом объекте делается заземление. Но его может и не быть.

В старых домах советской постройки применяются УЗО в схемах, где отсутствует защитный проводник РЕ (заземление). От основной трехфазной домовой сети к квартирной проводке подключается фазный провод и нулевой, который совмещен с защитным проводником и обозначается PEN. В трехфазной квартирной сети имеются 3 фазы и PEN-проводник.

Система с объединением функций рабочего N и защитного PE проводников, называется TN-C.

От городской воздушной линии в дом вводится кабель с 4 проводами (3 фазы и нейтраль). На каждую квартиру поступает однофазное питание с межэтажного щита. Нулевой проводсовмещает функции защитного и рабочего проводника.

Схема подключения УЗО в однофазной сети без заземления отличается тем, что при пробое и попадании фазы на корпус защита не сработает. В связи с отсутствием заземления, ток отсечки протекать не будет, но на приборе появится потенциал, опасный для жизни.

При прикосновении к электропроводным частям корпуса электроприбора для прохождения тока создается электрическая цепь в землю через тело.

При токе утечки ниже порогового значения прибор не сработает, ток будет безопасным для жизни. При превышении предела УЗО быстро отключит линию от прикосновения к корпусу. При наличии на нем заземления отключение цепи может произойти до прикосновения человека к корпусу, как только произойдет пробой изоляции.

Особенности подключения дифференциальной защитыв трехфазных сетях

В соответствии с ПУЭ, установка УЗО в трехфазных сетях системы TN-C запрещена. Если электроприемник требуется защитить, заземляющий РЕ-проводник следует подключить к PEN-проводнику перед УЗО. Тогда система TN-C преобразуется в систему TN-C-S.

В любом случае УЗО нужно подключать для повышения электробезопасности, но делать это надо по правилам.

Выбор УЗО

Дифференциальный автомат выбирается с мощностью на одну ступень выше, чем у подключенного с ним в одну линию автоматического выключателя.

Последний рассчитан на работу с перегрузкой в течение нескольких секунд или минут. УЗО одинаковой с ним мощности на подобные нагрузки не рассчитано и может выйти из строя. Маломощные аппараты применяются при токе не более 10 А, а мощные – выше 40 А.

При напряжении в квартире 220 В выбирается двухполюсный аппарат, если 380 В – четырехполюсный.

Важной характеристикой УЗО является ток утечки. От его величины зависит, применять аппарат как противопожарный или для защиты от поражения током.

Устройства имеют разные скорости срабатывания. Если нужен быстродействующий аппарат, выбирается селективный. Здесь есть 2 класса – S и G, где у последнего самая высокая скорость.

Строение автомата может быть электромеханическим или электронным. Для первого не требуется дополнительное питание.

По маркировке можно различить тип тока утечки: АС – переменный, А – любой.

Ошибки при установке и эксплуатации УЗО

    Не допускается соединение выходного нулевого провода УЗО с открытым участком электроустановки или распределительного щита.Нулевой и фазный провода обязательно должны подключаться через защитное устройство. Если нейтраль минует УЗО, оно работать будет, но при этом могут происходить ложные срабатывания.Если подключать в розетке ноль и заземление к одной клемме, УЗО будет постоянно срабатывать при подключении нагрузки.Не допускается установка перемычки между нулевыми проводами нескольких групп потребителей, если к ним подключены отдельные защитные устройства.Фазы подключаются к клеммам, обозначенным “L”, а ноль – к “N”.Не допускается включение устройства сразу после срабатывания. Сначала нужно найти и устранить проблему, а затем производить подключение.

Подключение УЗО без заземления в квартире

Пробой изоляции при отсутствии заземления приводит к появлению на корпусе прибора потенциала, представляющего опасность для человека. Утечка здесь произойдет только после прикосновения. При этом весь ток утечки пройдет через тело, пока не достигнет порогового значения и защитный аппарат не отключит цепь.

При наличии системы TN-C корпус прибора иногда подключают к нулевому проводу.

Схема подключения УЗО без заземления для розеток предусматривает подключение нейтрали к боковой клемме 3. Тогда при пробое провода ток с корпуса прибора пойдет через нее. Подсоединение следует делать на входе в квартиру.

Это является нарушением правил, поскольку возрастает вероятность поражения током. При попадании напряжения на нейтраль во внешней сети оно окажется на корпусах заземленных подобным образом электроприборов. Еще одним недостатком данного способа является частое срабатывание защитного автомата при подключении нагрузок.

Данное подключение нельзя делать самостоятельно. Если все делать по стандарту, необходимо заказать проект изменения системы электроснабженияв соответствии с требованиями ПУЭ. Про сути это должно быть изменение системы на TN-C-S следующим образом:

    переход внутри квартиры от двухпроводной к трехпроводной сети;переход от внутридомовой четырехпроводной сети к пятипроводной;разделение PEN проводника в электроустановке.

Особенности электропроводки для подключения УЗО

Когда производится подключение УЗО в однофазной сети без заземления, разводка делается трехпроводным кабелем, но третий проводник к нулевым клеммам розеток и корпусам приборов не подключается, пока система не будет модернизирована под TN-C-S или TN-S. При подключенном проводе РЕ все токопроводящие корпуса приборов окажутся под напряжением, если фаза попадет на один из них, а заземление будет отсутствовать. Кроме того, суммируются емкостные и статические токи электроприборов, создавая опасность поражения человека.

Не имея опыта монтажа проводки и электрооборудования, проще всего приобрести переходник с УЗО на 30 мА и использовать его при подключении к розеткам электроприборов. Данный способ подключения значительно повышает электробезопасность.

Для электроприборов и розеток в ванной комнатеи других помещениях с повышенной влажностью необходимо установить УЗО на 10 мА.

Схема подключения УЗО в однофазной сети без заземления в частном доме

Домашняя сеть может быть такой же, как в квартире, но здесь у хозяина больше возможностей.

Проще всего установить на входе одно общее или несколько УЗО на основных линиях домашней сети. Для сложной сети подключается несколько уровней защитных устройств.

Вводное УЗО на 300 мА защищает всю проводку от пожара. Кроме того, оно может сработать по суммарному току утечки от всех линий, даже если на них утечки в пределах нормы.

Универсальные УЗО на срабатывание при 30 мА устанавливаются следом за противопожарным, а следующими линиями должны быть ванная и детская комната с Iу= 10 мА.

Как подключать заземление в частном доме

Можно сделать заземляющий контур и переоборудовать сеть в TN-C-S. Не рекомендуется самостоятельно подключать повторное заземление к нейтральному проводу.

При попадании напряжения на нейтраль от внешней сети это заземление может стать единственным для всех соседних домов. При некачественном исполнении оно может отгореть и вызвать пожар. Целесообразно делать повторное заземление в месте отвода от воздушной линии, что сводит к минимуму вероятность пожара в доме.

Подключение УЗО на даче

На даче схема проводки простая, а нагрузки – небольшие. Здесь подойдет схема подключения УЗО в однофазной сети (фото ниже). УЗО выбирается на 30 мА (универсальное), с защитой от пожара и от поражения электрическим током.

Схема подключения УЗО без заземления на даче требует установки главного ввода и пары автоматов на освещение и розетки. Если используется бойлер, его можно подключить через розетку или отдельный автомат.

Заключение

Схема подключения УЗО без заземления является распространенным способом защиты. Заземление также выполняет функцию защиты и его необходимо подключать правильно.

Важно обратить внимание на дополнительную защиту ванной комнаты и других помещений с повышенной влажностью. УЗО дорого стоит, но электробезопасность здесь важнее. В сложных схемах электропроводки целесообразно устанавливать несколько ступеней защиты с селективным срабатыванием УЗО меньшего номинала.

Важно понимать, что УЗО – это единственный тип аппарата, предназначенный для защиты человека от электротока.

УЗО как элемент защиты вошло в нашу техническую жизнь не так уж и недавно. Все нормальные электрики, которые сталкиваются с электромонтажными работами на практике, стараются обязательно устанавливать УЗО.

И не важно, какие это работы монтаж новых электрических щитков с полной заменой электропроводки или модернизация старых щитков с заменой одного автомата.

Не слушайте тех, кто говорит, что УЗО бесполезно ставить, что оно будет ложно срабатывать или что его бессмысленно устанавливать в двухпроводной сети (без заземления). Как показывает статистика при таком мнении остаются электрики старой школы (например, жэковские). Я не хочу наговаривать на жэковских электриков, так как и среди них встречаются нормальные и образованные люди, понимающие всю сущность и необходимость установки данного устройства.

Приветствую всех друзья на канале «Электрик в доме».Давно хотел написать эту статью, но в данный период года очень много работы навалилось, да еще и отпуска наступили.

Мало кому хочется работать в летнее время, включая и меня:). Сегодня рассмотрим вопрос, как подключить одно узо на группу автоматов.Надеюсь, данная статья получится разборчивой и несложной для понимания. Как всегда постараюсь преподнести информацию с графическим сопровождением мысли, то есть будут рисунки и фотографий, так как я считаю лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.

Зачем подключать узо на группу автоматов

Некоторые люди ошибочно считают, что одно узо может защищать только одну линию (потребителя). Это правило, несомненно, нужно соблюдать с автоматическими выключателями. С устройствами защитного отключения в этом плане есть небольшие особенности.

Вы обращали когда-нибудь внимание на шкалу номинальных токов УЗО. Я сейчас имею в виду устройства защитного отключения, рассчитанные для применения в бытовых условиях двухполюсного исполнения. Минимальное значение тока, на которое рассчитано УЗО является 16 Ампер.

Максимальное значение рабочего тока может достигать 63 Ампера, 80 Ампер и даже встречаются экземпляры на 100 Ампер. Причем дифференциальный ток утечки для таких экземпляров не превышает 30 мА.Зачем в квартире или доме ставить узо на 63 или 80 Ампер?

Вся стационарная проводка выполняется проводом сечением2.5 мм2 или 1.5 мм2. На такие токи она явно не рассчитана.Первое, что приходит на ум это использование защитного устройства такого номинала в качестве вводного (противопожарного). Но опять же таки вводное УЗО должно быть «селективного» исполнения помеченное буковкой «S», а ток утечки для него должен быть как минимум 100 мА и выше.Вернемся к нашему вопросу, зачем все эти извращения с подключением одного узо на несколько автоматов?Можно же просто взять и установить в каждую линию свое защитное устройство и не париться.

Зачем эти сложности? А связано все это вот с чем.Помните статью про то, что лучше дифавтомат или узо. Там был раздел, в котором сравнивали затраты на установку этих двух устройств.

Так вот наш сегодняшний вопрос также связан со стоимостью.Если Ваш бюджет ограничен и по проекту для всей квартиры в щитке установлена пара-тройка автоматов, то здесь можно обойтись установкой одного УЗО. Для тех, у кого щиток укомплектован больше чем тремя автоматами, схему можно разбить на несколько групп и на каждую группу установить свое УЗО. Поэтому в этой статье рассмотрим, как подключить узо на несколько автоматови какие здесь имеются подводные камни.

Схема подключения узо на группу автоматов

Коллеги по призванию мне часто задают один вопрос, на который я уже утомился отвечать, поэтому решил написать об этом в своем блоге. Характер вопроса примерно следующий «если для подключения использовать одно узо на несколько автоматических выключателей, каким должно быть это узо по номинальному току?

Какая схема подключения узо на группу автоматов при этом будет? Сколько автоматов можно подключить к одному узо?». В общем, все эти вопросы из серии правильности подключения узо, поэтому давайте разберем их подробно.

Всем известно, что устройство защитного отключения не имеет собственной защиты от перегрузов и коротких замыканий. В паре с УЗО обязательно ставится автомат. Работает этот дуэт примерно так: если по линии возникает утечка тока – срабатывает УЗО, если по линии возникают сверхтоки – срабатывает автомат.

Каким по номиналу должен быть автомат больше или меньше УЗО?

На каждом защитном устройстве указывается его номинальный ток (16А, 25А, 40А, 63А …). Это ток, который может длительно протекать через узо, не причинив ему никакого вреда.

Если реальный ток, протекающий через УЗО, будет больше номинала, это приведет к его повреждению (начнут перегреваться контакты, оплавится корпус, повредятся внутренности).

Поэтому УЗО всегда должно быть защищено автоматом по своему номиналу. Автомат по номиналу ОБЯЗАТЕЛЬНО должен быть меньше или равен номинальному току УЗО. Только в этом случае защита будет обеспечена.

Не важно, где будет размещен автомат до или после УЗО.

Главное чтобы он был. Какое количество автоматов будет подключено одни или несколько также значения не имеет. Для понимания вышеописанного давайте рассмотри несколько вариантов схем подключения узо на группу автоматов.

Пример 1. Нужен ли отдельный защитный автомат для УЗО?

В данном примере, хотел бы показать, в каких случаях нужен отдельный защитный автомат для УЗО.

Например есть схема вводной автомат 50 А, два УЗО по 40 А, по две пары отходящих автоматов от УЗО по 16А каждая. Получается, при максимальной загрузке линий через каждое УЗО будет протекать ток 32 А.

Нуждается УЗО в защите? В данном случае нет, потому что его нагрузочная способность позволяет длительно пропускать через себя такую нагрузку. Отсюда можно сделать вывод:

если суммарный ток номиналов автоматических выключателей подключенных к УЗО не превышает его номинала, защищать УЗО дополнительным автоматом не нужно.

Пример 2. Подключаем к УЗО автоматы не более чем его номинал

Схема, которая состоит из вводного автомата на 40 Ампер. Затем идет два УЗО на 25 А и 40 А. К каждому УЗО подключена своя группа автоматов.

К первому подключены два автомата с номиналом 6А и 16А. Ко второму подключены три автомата номиналом 16А и одни автомат на 10А. Что можно сказать о данной схеме?

Первое УЗО имеет номинал на 25А.Выше него установлен вводной автомат на 40 А, который не может быть использован как защитный для этого УЗО (40А > 25 А). Из этой ситуации есть два выхода.

Первый – установить дополнительный автомат перед ним номиналом не более 25 А.Это затратно, так как придется покупать дополнительный автомат. Второй – подключить к нему автоматы, суммарный ток которых будет не более 25 А. Что в принципе у нас и выполнено (6А + 16А = 22 А).Второе УЗО на этой схеме имеет номинал 40 А.

Защитным для него, является вводной автомат, номинал которого не превышает его собственный. От УЗО отходит четыре автомата, суммарный номинальный ток которых 58А (16А + 16А + 16А + 10А).Страшного в этом ничего нет. Защита УЗО ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ вводным автоматом.

В случае перегруза отключится вводной автомат.Еще один наглядный пример схема состоящая из вводного автомата на 32 А и двух устройств защитного отключения номинальным током 25 А каждое.К первому устройству защитного отключения подключено два автомата по 16 А, суммарный номинальный ток которых 32 А. Узо явно будет перегружено при таком подключении. Вводным автоматом защита данного узо также не обеспечивается (25 А > 32 А).Максимальная возможная нагрузка, которая будет проходить через второе узо, будет не более его номинала (25А >20 А), то есть перегружаться оно не будет.

Пример 3. Если вышестоящий автомат по номиналу выше, то УЗО по номиналу не должно быть меньше номиналов подключенных автоматов

Третья схема подключения узо на группу автоматовсостоит из вводного автомата на 50 А и двух УЗО по 40 А со своими отходящими автоматами.

От первого УЗО у нас подключены автоматы с суммарной нагрузкой 57А (16А + 16А + 25А), что НЕДОПУСТИМО. Защиты для УЗО в этом случае нет.

Как выйти из ситуации в этом случае?Нужно заменить УЗО номиналом на одну ступень выше. Ставим УЗО на 63 Ампера и все Ок. Сумма отходящих автоматов не превышает номинал УЗО.

По второму УЗО замечания аналогичные, три отходящих автомата по 16 А суммарный ток которых превышает его номинал 48 А > 40 А. Вводным автоматом защита УЗО тоже не обеспечивается 50 А > 40 А. Так делать ЗАПРЕЩЕНО!

Особенности подключения групповых узо

С выбором номиналов для УЗО думаю, разобрались. Если остались вопросы обращайтесь в комментариях.

Теперь хотел бы кратко напомнить об особенностях из серии ошибочного подключения узо, которые Вы все наверняка знаете. Как известно, через устройство защитного отключенияпроходит два полюса «фаза» и «ноль». На вход подключается фаза от вводного автомата, ноль берется от автомата или от общей нулевой шины (в зависимости от схемы).

Провода, которые прошли через УЗО, не должны смешиваться с другими проводами. Например, фаза после УЗО идет на автоматы определенной группы и не смешивается с другими. Ноль после УЗО также должен подключаться к потребителям только этой группы.

Для удобства лучше использовать на каждую группу свою нулевую шинку. Вышел ноль с УЗО и сразу подключается на эту шину. Так меньше вероятности запутаться с подключением.

Ошибочно новички собирают щит так, что нулевые провода смешиваются либо с нулевыми проводами других УЗО либо с общим нулевым проводом. Так делать нельзя иначе УЗО будет ложно срабатывать.

Например, имеется схема подключения узо на группу автоматов. Схема состоит из трех групп, две из которых, подключены через УЗО 40А.

Питание на вводные клеммы УЗО подается от вводного автомата (фаза) и от общей нулевой шины (ноль).После выхода с УЗО фаза идет на свою группу автоматов. Ноль после УЗО подключается уже на свою нулевую шину. Потребители каждой группы должны подключаться к автоматам и нулевой шине только своей группы.Если взять фазу от автомата одной группы, а ноль от другой, через УЗО начнет протекать ток небаланса, что приведет к его срабатыванию.

Источники:

  • electrik.info
  • fb.ru
  • electricvdome.ru

Дифференциальный автомат или узо: что выбрать

Основная масса потребителей совершенно не отличает, что перед ними УЗО (устройство защитного отключения) или Дифавтомат (дифференциальный автомат). Существует даже заблуждение, что это совершенно не нужные приборы в электрическом щитке, только повышающие стоимость электромонтажных работ. В данной статье мы с вами и рассмотрим, что лучше дифференциальный автомат или узо.

В целом, проблема, появляющаяся у потребителей для обеспечения безопасности своего жилья, стоит довольно остро. Мы не будем говорить уже о том, что в некоторых отдаленных районах (да и не только) стоят еще старые электросчетчики с керамическими пробками, внутри которых вместо керамического предохранителя намотан «жучек» или вообще стоит кусок гвоздя.

Данная проблема, по мнению профессионалов, подходит уже к критической отметке. Поэтому давайте пройдем небольшое ликбез по этой теме, тем более что это будет очень, полезно знать не только рядовым потребителям электроэнергии, но и профессиональным электрикам.

Чем отличается УЗО от дифференциального автомата?

Самая распространенная, до недавнего времени, схема защиты электрических сетей была установка автоматических выключателей. Правила работы, которых основываются на отключении подачи электроэнергии при появлении короткого замыкания или при перегрузках, т.е. при превышении номинального тока. Работа данного автомата основана на двойном типе защиты, за основу приняты два типа разъединителей:

  • Электромагнитный;
  •  Тепловой.

Электромагнитный разъединитель, разрывает цепь подачи электроэнергии потребителю
при появлении короткого замыкания. Основное действие происходит из-за мгновенного увеличения силы тока, которое приводит к появлению электромагнитного поля в катушке разъединителя. Сердечник соленоида начинает двигаться и размыкает цепь.

Тепловой разъединитель начинает работать при появлении перегрузки в сети. Основная деталь теплового разъединителя – биметаллическая пластина. При прохождении большого тока пластина нагревается, изгибается и разъединяет контакты. Для общего развития читайте: как выбрать дифавтомат.

Главным средством защиты человека от удара электрическим током является УЗО.
В быту часто возникают ситуации использования таких приборов как стиральная машина, микроволновая печь без заземления с неисправной изоляцией и без заземления. В старых домах такое понятие как заземление – отсутствует как класс, в этом случае на помощь к нам приходит УЗО.

Главное отличие УЗО от автоматического выключателя в том, что в конструкцию УЗО добавлен трансформатор тока, который выявляет наличие дифференциального тока. Дифференциальный ток равен току утечки при нарушении изоляции или при контакте человека с поврежденным проводом. Так же при появлении незначительного тока утечки начинается нагрев изоляции в месте повреждения, что может спровоцировать возгорание. Для этого и устанавливается УЗО, для защиты от поражения электрическим током и от повреждения проводки. УЗО не отключает приборы и оборудование от сети при перегрузках и коротком замыкании и устанавливается в паре с автоматическим выключателем. Т. е. если сказать обычным языком, УЗО является только индикатором повреждения изоляции электропроводки. Допустим, Вы включили в сеть все электроприборы, находящиеся в Вашем доме (электроплита, фен, микроволновая печь, пылесос и т.д.) УЗО не сработает и не выключит сеть при перегрузке.

Для обеспечения комплексной защиты от короткого замыкания, перегрузок и нарушения изоляции устанавливается дифференциальный автомат. Узо или дифференциальный автомат,что выбрать? Так вы сможете понять основные отличия. Прочитайте и о том, как выбрать УЗО. 

Дифференциальный автомат или узо: отличия

Дифавтомат позволяет достичь одновременно несколько ступеней защиты:
1. защита от короткого замыкания;
2. защита от перегрузок;
3. защита от удара электрическим током.

Автоматический выключатель дифференциального тока или дифавтомат — это прибор, объединяющий в одном корпусе свойства автоматического выключателя и УЗО. Проще говоря, он позволяет защищать электрическую цепь от напряжения перегрузки и токов короткого замыкания (свойства автоматического выключателя) и от токов утечки (свойства УЗО), позволяя защитить человека от возможного удара электрическим током и предупредить возможность возгорания в результате повреждения изоляции электрической проводки электроустановки.

В корпусе дифференциального автомата сосредоточено вместе УЗО и автоматический выключатель. Работа дифавтомата полностью аналогична работе УЗО + автоматический выключатель. Установкадифавтомата экономит место в электрическом щитке и упрощает работу по установке приборов.

Как отличить УЗО от дифавтомата по занимаемому месту в щитке

Устройство защитного отключения занимает два места в щитке и плюс к нему автоматический выключатель. В конечном итоге получается три места на DIN рейке.
Дифференциальный автомат занимает только два места и если в щитке наблюдается дефицит места, то предпочтение отдается данному прибору.
Так же эти два устройства можно отличить по виду. На первый, беглый, взгляд они совершенно одинаковые: такие же кнопка «ТЕСТ», выключатель, схема и какие-то буквы и цифры.

Схема подключения узо и дифавтомата

А теперь будем разбираться, чем отличается дифференциальный автомат или узо по внешним признакам

Основных внешних отличий четыре:

  • маркировка по номинальному току;
  • электрическая схема;
  • название- оттиск на корпусе устройства;
  • сокращенная надпись на устройстве.

Что ж, начнем с первого: одно из отличий узо от дифавтомата это маркировка по току. Основные характеристики УЗО это номинальный ток в амперах и установка тока утечки. Такие характеристики являются основными и указываются на корпусе прибора, т.е. на лицевой панели.
Основные характеристики автоматического выключателя – это номинальный ток и время – характеристика скорости срабатывания при перегрузке. Обозначается эта характеристика буквенным номиналом перед номинальным током. Естественно, если в конструкции дифавтомата присутствует УЗОи автоматический выключатель, то и маркировки этих приборов должны быть на корпусе дифавтомата.

Так оно и есть. В нашем случае если на корпусе указана только цифра, например 16A – это УЗО. Самый большой ток, который УЗО может выдерживать продолжительное время, сохраняя при этом свою стабильную работоспособность и защитные функции. Отражается на передней панели. Значение номинального тока, которое, определяется сечением используемых проводов и контактов внутри прибора УЗО и конструкцией его силовых контактов.

Если на лицевой панели прибора перед цифрой стоит еще буквенное обозначение, например B, C или D (пример C16), то это не что иное как дифференциальный автомат.

Теперь перейдем к электрической схеме. Для непосвященного человека данные схемы – «темный лес», поэтому не будем вдаваться в подробности, что именно там изображено. Остановимся только на главных моментах.

На схеме УЗО – основновные элементы работы прибора: дифференциальный трансформатор обозначается овалом, реагирующий на токи утечки и размыкающее электромеханическое реле.

На схеме дифавтомата, помимо обозначений, которые имеются на УЗО, добавлены еще обозначения теплового и электромагнитного разъединителей, реагирующих на ток перегрузки и на короткое замыкание.

Теперь взглянув на схемы этих двух приборов, Вы без труда определите, что перед Вами находится, и с легкостью разберетесь, чем отличается УЗО от дифференциального автомата.

Дифференциальный автомат или узо по названию

Тут будет самое интересное. Если Вам трудно будет запомнить все, что было сказано выше, то производитель, зная такую проблему особенно российский, пишут на боковой панели устройства название. Например, УЗО это выключатель дифференциальный.
На боковой части дифавтомата есть надпись – автоматический выключатель дифференциального тока.

Ну и последнее это аббревиатурная надпись на приборе.

В основном такой вопрос возникает при выборе устройств иностранного производства. На приборах российского производства таких проблем обычно не возникает, так как там пишется, если это УЗО, то так и пишут УЗО и маркировка, например ВД. А если это дифавтомат – АВДТ.

Хочется напомнить, что правильное название у устройства защитного отключения (УЗО) – выключатель дифференциальный. А у дифференциального автомата название автоматический выключатель дифференциального тока.

Чем отличается узо от дифференциального автомата: итоги

По цене у УЗО и дифавтомата конечно есть отличия. Хорошего качества узо в связке с автоматическим выключателем российского производства стоит, конечно, дороже, чем такого же качества дифференциальный автомат. Импортные приборы такого же класса стоят, конечно, дороже приборов российского производства, но и по качественные показатели у них выше. Отечественный производитель в принципе выпускает неплохую продукцию, но проигрывает в такой главной характеристике как время срабатывания и уступают в качестве корпусов.Что выбрать УЗО или дифавтомат, особенности, которые стоит учитывать при выборе.

Как следствие того, что дифференциальный автомат, является устройством универсальным, то при срабатывании дифавтомата невозможно определить по какой причине сработало отключение (утечка, короткое замыкание или перегрузка).

Большим плюсом является удобство монтажных работ. Посудите сами, электромонтажные работы обычно ведутся в очень стесненных условиях (электрические шкафы, щитки) и как важно электрику закрутить на два или четыре винта меньше. Да и надежность никто не отменял, всем известно, что чем меньше соединений, тем надежнее схема.

С другой стороны в ремонте дешевле применение пары УЗО  автоматический выключатель. Если что-то сломается можно поменять отдельно, а дифференциальный автомат нужно будет менять полностью.

В любом случае при проектировании схемы электропроводки нужно подходить индивидуально. Так для квартир выбор между парой УЗО  автоматический выключатель и дифференциальным автоматом разницы почти не имеет. Другое совсем дело обстоит с частными домами и коттеджами. Тут надо смотреть и выбирать по максимальной нагрузке, куда можно поставить автоматический выключатель дифференциального тока, а куда пару устройство защитного отключения автомат.

Схожая статья по теме: Как подключить УЗО.

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 — 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.

Двоичное, десятичное и обнаружение ошибок

Вычислительные машины Бэббиджа — десятичные цифровые машины. Они являются десятичными в том смысле, что используют знакомые десять чисел от «0» до «9», и 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 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 около четырех тонн 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 тканях. 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 был способен 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 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 различия

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 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 печатную копию чернильной распечатки 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 использована печатная форма. сделал. Аппарат автоматически набирает результаты и допускает программируемое форматирование i.е. позволяет оператору предварительно задать 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 работа была подробно изучена, и масштабы того, чего он достиг, становится все более очевидным.

Кем был Чарльз Бэббидж? | ИНСТИТУТ ЧАРЛЬЗА БЭББАЖА

Вычислительные машины английского математика Чарльза Бэббиджа (1791–1871) являются одними из самых знаменитых икон в доисторические времена вычислительной техники.Разностная машина № 1 Бэббиджа была первым успешным автоматическим калькулятором и остается одним из лучших образцов точной инженерии того времени. Бэббиджа иногда называют «отцом компьютеров». Международное общество Чарльза Бэббиджа (позднее Институт Чарльза Бэббиджа) взяло его имя в честь его интеллектуального вклада и его связи с современными компьютерами.

Биография

Чарльз Бэббидж родился 26 декабря 1791 года в семье лондонского банкира Бенджамина Бэббиджа.В юности Бэббидж сам был учителем алгебры, которую он страстно любил, и хорошо разбирался в континентальной математике своего времени. Поступив в 1811 году в Тринити-колледж в Кембридже, он обнаружил, что намного опередил своих учителей по математике. Бэббидж стал соучредителем Аналитического общества для продвижения континентальной математики и реформирования математики Ньютона, которую затем преподавал в университете.

В свои двадцать лет Бэббидж работал математиком, в основном в области вычисления функций.Он был избран членом Королевского общества в 1816 году и сыграл видную роль в основании Астрономического общества (позднее Королевского астрономического общества) в 1820 году. Примерно в это же время Бэббидж впервые заинтересовался вычислительной техникой, которая стала его потребителем. страсть на всю оставшуюся жизнь.

В 1821 году Бэббидж изобрел разностную машину для составления математических таблиц. Завершив его в 1832 году, он придумал идею более совершенной машины, которая могла бы выполнять не только одну математическую задачу, но и любые вычисления.Это была аналитическая машина (1856 г.), которая была задумана как универсальный манипулятор символов и имела некоторые характеристики современных компьютеров.

К сожалению, от прототипов вычислительных машин Бэббиджа мало что осталось. Критические допуски, необходимые для его машин, превышали уровень технологий, доступных в то время. И хотя работа Бэббиджа была официально признана уважаемыми научными учреждениями, британское правительство приостановило финансирование его разностной машины в 1832 году и после мучительного периода ожидания завершило проект в 1842 году.Остались только фрагменты прототипа разностной машины Бэббиджа, и хотя он посвятил большую часть своего времени и большое состояние созданию своей аналитической машины после 1856 года, ему так и не удалось завершить ни один из своих нескольких проектов для нее. Шведский печатник Джордж Шойц в 1854 году успешно сконструировал машину, основанную на разработках для разностной машины Бэббиджа. Эта машина печатала математические, астрономические и актуарные таблицы с беспрецедентной точностью и использовалась правительствами Великобритании и Америки.Хотя работу Бэббиджа продолжил его сын, Генри Прево Бэббидж, после его смерти в 1871 году аналитическая машина так и не была успешно завершена и запустила лишь несколько «программ» с досадно очевидными ошибками.

Бэббидж занимал кафедру математики Лукаса в Кембридже с 1828 по 1839 год. Он сыграл важную роль в создании Ассоциации развития науки и Статистического общества (позднее Королевского статистического общества). Он также попытался реформировать научные организации того периода, призывая правительство и общество дать больше денег и престижа научным усилиям.На протяжении всей своей жизни Бэббидж работал во многих интеллектуальных областях, типичных для своего времени, и внес вклад, который обеспечил бы его славу независимо от Различия и Аналитических Машин.

Несмотря на его многочисленные достижения, неспособность построить свои вычислительные машины и, в частности, отказ правительства поддержать его работу, оставили Бэббиджа на склоне лет разочарованным и озлобленным человеком. Он умер в своем доме в Лондоне 18 октября 1871 года.

Difference Engine # 2 — Лондон, Англия

«Желаю Богу, чтобы эти расчеты производились паром.”

Кембриджский математик Чарльз Бэббидж был настоящим дитя раннего машинного века, которого с раннего возраста очаровывали автоматы, выставленные в знаменитом механическом музее Лондона. В своих воспоминаниях он писал, что еще в детстве «Моим неизменным вопросом при получении новой игрушки была мама, а что внутри?»

Повзрослев, Бэббидж был вдохновлен на разработку того, что в 1822 году стало считаться первым примером компьютера, из-за разочарования при обнаружении постоянных ошибок в математических таблицах, рассчитываемых человеком.Но, хотя он был богатым и влиятельным, а его замыслы были требовательными, он так и не смог закончить счетную машину при жизни. К счастью, он оставил после себя пачки заметок, диаграмм и частичных машин, которые позволили современным машинистам взять на себя эту задачу, выпуская две современные викторианские вычислительные машины.

Его первая разработка, известная как Difference Engine # 1, была масштабной и требовала около 25 000 деталей в эпоху нестандартных инструментов и оборудования.

Бэббидж был математиком и изобретателем, членом престижного Королевского общества, но не машинистом.Поэтому ему приходилось полагаться на навыки других, чтобы воплотить в жизнь свои машины. Это могло быть основной проблемой, поскольку ограничения в технологии изготовления прецизионных инструментов той эпохи были проблемой; его проблемы, похоже, были связаны как с его вспыльчивым характером, так и с любыми другими факторами.

Единственный физический двигатель, который Бэббидж видел в своей жизни, была небольшая часть этого первого двигателя, экспериментальная концепция, построенная для него в 1832 году Джозефом Клементом, мастером-машинистом. Споры по поводу оплаты и личные конфликты положили конец их отношениям.Построенный за невероятную сумму в 17 500 фунтов стерлингов на государственные деньги, он стал колоссальным провалом.

Бэббидж, хотя и не являлся той машиной, которую он намеревался построить, успешно использовал это маленькое устройство, чтобы продемонстрировать надежность своих общих концепций. Эта небольшая часть двигателя все еще существует и выставлена ​​в Музее электростанции в Сиднее, Австралия.

В 1833 году Бэббидж встретил юную Аду Лавлейс, дочь поэта лорда Байрона, который в 17 лет был блестящим молодым математиком.Она будет первой, кто поймет, что машина способна манипулировать не числами, а другими вещами.

Его второй проект был его самой передовой концепцией. Разработанная для выполнения сложных вычислений и работы на пару, аналитическая машина была действительно предшественницей современного компьютера. К сожалению, он так и не был построен. Небольшая часть этой машины, построенная его сыном Генри в 1910 году, выставлена ​​в Лондонском музее науки.

Машина, которой он наиболее известен, — это его разностная машина № 2, все еще простая вычислительная машина, но значительно улучшенная за счет меньшего количества деталей.Но Бэббидж умер в 1871 году, так и не увидев, как его мечты осуществились. Он похоронен на кладбище Кенсал-Грин.

Хотя рабочие прототипы были опробованы во время и после жизни Бэббиджа, полностью функциональная разностная машина № 2 была построена Лондонским музеем науки только в 1991 году в ознаменование 200-летия со дня рождения Бэббиджа. Строительством руководил куратор Дорон Суэйд, который написал книгу « Различная машина: Чарльз Бэббидж и поиски создания первого в мире компьютера » о 17-летнем проекте по созданию двигателя.Команда музея работала на основе своей коллекции документов Бэббиджа и 20-страничного чертежа машины, исправляя лишь несколько незначительных ошибок в первоначальном дизайне.

В результате получился 2,6-тонный латунный станок, который не только красив по функциям, но и по форме, особенно когда оживают его многочисленные вращающиеся части.

Разностная машина № 2 1991 года выставлена ​​в Лондонском музее науки вместе с половиной мозга Бэббиджа. Другая половина находится в Музее Хантера в Лондоне.

В 2008 году в Музее компьютерной истории в Маунтин-Вью, Калифорния, была представлена ​​вторая версия Difference Engine # 2, также построенная Лондонским музеем науки. Финансируемый миллионером Microsoft Натаном Мирвольдом, движок технически предоставлен музею в долгосрочную ссуду и может в какой-то момент быть перемещен в очень шикарную гостиную в Кремниевой долине.

Дифференциальный двигатель

— История дифференциального двигателя Чарльза Бэббиджа

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

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.г. 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 Alphonsine Tables . Огромные затраты 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 в 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 19 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 гаджетами, иллюстрирующими научный прогресс человека, а не настоящими помощниками в вычислениях. Обычному калькулятору или ученому, которому приходилось выполнять сложные вычисления, требующие большой точности, стержни Напьера и логарифмическая линейка мало помогли.Фактически, его инструментами были ручка, бумага и таблицы. Были таблицы по математике, астрономии, навигации, физике, инженерии, статистике, торговле и финансам, в армии и по многим другим направлениям. 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 , я бы хотел, 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, наклонив голову вперед на стол в некотором роде. 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, на которых 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.
Рабочая модель имела участок счетного механизма, включающий 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» для журнала Brewster’s Journal of Science:
Я придумал методы, с помощью которых машина должна устанавливать тип 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 такой машины для правительства при создании длинных таблиц для навигации и астрономии и предложил сконструировать машину в увеличенном масштабе для использования правительством.
Астрономическое общество с энтузиазмом восприняло предложение Бэббиджа, 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 видно в таблице на следующем рисунке, где для отмечен первый столбец разницы, а для — второй столбец разностей. Если мы возьмем разности между последовательными значениями , эти так называемые первые разности следуют 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 разница, разница между следующими друг за другом вторыми разностями, была бы постоянной.Как правило, многочлен степени будет иметь постоянную разность n , 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 разработки и создания 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 записи в «Философских трудах Королевского общества» в 1826 году, а затем в 1851 году (см. «Законы механической записи»). 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 внесло 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 намного 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 1832 году 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. Нижнюю фотографию) для демонстрации 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 состоять из 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, с 1830

Цифры представлены в разностной машине 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. Колеса фигурки 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 разностной машины (с 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 3, механизм будет двигаться через три ступени.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 разностных цифр ко вторым разностным цифрам
2 Распространение переноса между цифрами второй разности
3. Вторая разность добавляется к первой разности
4.Распространение переноса между первыми разностными цифрами
5. Первое различие добавляется в столбец результатов
6. В столбце результатов

произошло перенесение. Отрицательные числа могут обрабатываться без дополнительных механизмов, представляя их как их дополнения до десяти.
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 пять и шесть, 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. Переносимость имеет место в равных различиях и в результате.
3. К нечетным прибавляются четные разности.
4. Перенос происходит в нечетных разностях.
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 , двигатель большего размера . В 1823 году двигатель делали на расчет с четырьмя порядками разницы.Количество цифр не упоминается. 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 Бэббидж сам 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 печатающий блок. Там одиннадцать стальных штампов должны были печатать результат и аргумент на медной пластине, создавая 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 могли позволить 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 годов 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 была великим памятником 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. Горстка изобретателей, все с разным опытом, пыталась в течение XIX века 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 19 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 — двигатель, поедающий 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 рисунок 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 в более ранней разностной машине, 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 роликов 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 Дугалд проводили время в рисовальном кабинете Бэббиджа и в мастерской, изучая навыки мастерской. Позже Генри хорошо разбирался в конструкции разностного (и аналитического) двигателя и установил тесную связь 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 дело 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. 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

Кто изобрел первый компьютер 🖥?

Ни энциклопедия, ни Google не могут ответить на такие простые вопросы, как этот: Кто изобрел первый компьютер? Если мы начнем копать глубже, то вскоре найдем много разных ответов, и большинство из них верны. Поиск ответа побуждает нас пересмотреть историю вычислительной техники, встретиться с ее первооткрывателями и обнаружить, что до сих пор не совсем понятно, что такое компьютер.

Чарльз Бэббидж и механический компьютер

До Бэббиджа компьютеров, были людьми. Так называли людей, специализирующихся на числовых вычислениях — тех, кто часами выполнял арифметические операции, повторяя процессы снова и снова и оставляя результаты своих вычислений в таблицах, которые были собраны в ценные книги. Эти таблицы значительно облегчили жизнь другим специалистам, чья работа заключалась в том, чтобы использовать эти результаты для выполнения самых разных задач: от артиллерийских офицеров, решавших, как нацелить пушки, до сборщиков налогов, которые рассчитывали налоги, до ученых, которые предсказывали приливы или движение звезд на небе.

Таким образом, в конце 17 века Наполеон поручил Гаспару де Прони (22 июля 1755 — 29 июля 1839) революционную задачу создания наиболее точных логарифмических и тригонометрических таблиц (с 14 и 29 десятичными знаками) из когда-либо созданных, чтобы уточнить и облегчить астрономические расчеты Парижской обсерватории, а также иметь возможность унифицировать все измерения, сделанные французской администрацией. Для этой колоссальной задачи де Прони пришла в голову блестящая идея разделить самые сложные вычисления на более простые математические операции, которые могли бы выполняться менее квалифицированными людьми-компьютерами.Такой способ ускорить работу и избежать ошибок был одной из вещей, которые вдохновили английского эрудита Чарльза Бэббиджа (26 декабря 1791 — 18 октября 1871) сделать следующий шаг: заменить человеческие компьютеры машинами.

Многие считают Бэббиджа отцом вычислительной техники из-за этого видения, которое никогда не сбылось благодаря его усилиям. Его первой попыткой была разностная машина, которую он начал строить в 1822 году на основе принципа конечных разностей, чтобы выполнять сложные математические вычисления с помощью , простой серии сложений и вычитаний , избегая умножений и делений.Он даже создал небольшой калькулятор, который доказал, что его метод работает, но он не смог построить дифференциальный механизм, чтобы заполнить эти желанные логарифмические и тригонометрические таблицы точными данными. Леди Байрон, мать Ады Лавлейс, утверждала, что в 1833 году видела функциональный прототип, хотя и ограниченный как по сложности, так и по точности, но к тому времени Бэббидж уже исчерпал финансирование, предоставленное британским правительством.

Реплика, построенная Лондонским музеем науки на основе чертежей разностной машины Чарльза Бэббиджа №2. Кредит: Музей науки

Эта неудача не обескуражила математика, философа, инженера и изобретателя Чарльза Бэббиджа. Он сосредоточил все свои силы на разработке аналитической машины, которая была гораздо более амбициозной, поскольку она могла бы выполнять еще более сложные вычисления с помощью вычислений умножения и деления . И снова Бэббидж так и не прошел стадию проектирования, но именно те разработки, которые он начал в 1837 году, сделали его, возможно, не отцом вычислительной техники, но определенно пророком того, что должно было произойти.

Тысячи страниц аннотаций и набросков аналитического механизма

Бэббиджа содержали компоненты и процессы, общие для любого современного компьютера: логический блок для выполнения арифметических вычислений (эквивалент процессора , или ЦП), управляющую структуру с инструкциями, циклы и условное ветвление (например, язык программирования ), а также хранение данных на перфокартах (ранняя версия памяти ), идея, которую он позаимствовал у жаккардовой машины.Бэббидж даже подумал о том, чтобы записать результаты вычислений на бумаге, используя устройство вывода, которое было предшественником сегодняшних принтеров .

Братья Томсоны и аналоговые компьютеры

В 1872 году, через год после смерти Чарльза Бэббиджа, великий физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) изобрел машину, способную выполнять сложные вычисления и предсказывать приливы в определенном месте. Он считается первым аналоговым компьютером, разделяющим награды с дифференциальным анализатором, построенным в 1876 году его братом Джеймсом Томсоном.Последнее устройство было более совершенной и полной версией, в которой удалось решить дифференциальные уравнения путем интегрирования с использованием колесных и дисковых механизмов.

Деталь из гармонического анализатора лорда Кельвина, используемого для математического предсказания приливов и отливов. Кредит: Музей науки

Однако потребовалось еще несколько десятилетий, прежде чем в 20 веке Х.Л. Хазен и Ванневар Буш усовершенствовали идею механического аналогового компьютера в Массачусетском технологическом институте (Массачусетский технологический институт).Между 1928 и 1931 годами они построили дифференциальный анализатор, который был действительно практичным, поскольку его можно было использовать для решения различных задач, и поэтому, следуя этому критерию, он мог считаться первым компьютером.

Тьюринг и универсальная вычислительная машина

К этому моменту эти аналоговые машины уже могли заменять человеческие компьютеры в некоторых задачах и вычисляли все быстрее и быстрее, особенно когда их шестерни начали заменяться электронными компонентами. Но у них все же был один серьезный недостаток.Они были разработаны для выполнения одного типа вычислений, и если они должны были использоваться для другого, их шестерни или схемы необходимо было заменить.

Так было до 1936 года, когда молодой английский студент Алан Тьюринг придумал компьютер, который решал бы любую задачу, которую можно было бы перевести в математические термины и затем свести к цепочке логических операций с двоичными числами, в которой только два решения могут быть приняты: истинное или ложное. Идея заключалась в том, чтобы свести все (числа, буквы, изображения, звуки) к цепочкам из единиц и нулей и использовать рецепт (программу) для решения проблем очень простыми шагами.Так родился цифровой компьютер, но пока это была всего лишь воображаемая машина.

Вакуумные трубки и разъемы от компьютера Pilot ACE, разработанного Аланом Тьюрингом. Кредит : Музей науки

Аналитическая машина Бэббиджа, вероятно, удовлетворяла бы (почти веком ранее) условиям, чтобы быть универсальной машиной Тьюринга … если бы она когда-либо была построена. В конце Второй мировой войны — во время которой он помогал расшифровать код Enigma нацистских закодированных сообщений — Тьюринг создал один из первых компьютеров, похожих на современные, Automatic Computing Engine, который помимо того, что был цифровым, был программируемый; Другими словами, его можно было использовать для многих вещей, просто изменив программу.

Цузе и цифровая вычислительная машина

Хотя Тьюринг и установил, как компьютер должен выглядеть в теории, он не был первым, кто применил это на практике. Эта честь принадлежит инженеру, который не спешил с признанием, отчасти потому, что его работа финансировалась нацистским режимом в разгар мировой войны. 12 мая 1941 года Конрад Цузе завершил работу над Z3 в Берлине, который стал первым полнофункциональным (программируемым и автоматическим) цифровым компьютером . Так же, как позже это сделают пионеры Кремниевой долины, Цузе успешно построил Z3 в своей домашней мастерской, обходясь без электронных компонентов, но используя телефонные реле.Таким образом, первый цифровой компьютер был электромеханическим, и он не был преобразован в электронную версию, потому что правительство Германии исключило его финансирование, поскольку он не считался «стратегически важным» во время войны.

С другой стороны войны, союзные державы придали большое значение созданию электронных компьютеров с использованием тысяч электронных ламп. Первым был ABC (Atanasoff-Berry Computer), созданный в 1942 году в США Джоном Винсентом Атанасоффом и Клиффордом Э.Берри, которая, однако, не была ни программируемой, ни «полной по Тьюрингу». Тем временем в Великобритании двое коллег Алана Тьюринга — Томми Флауэрс и Макс Ньюман, которые также работали в Блетчли-Парке, расшифровывая нацистские коды, — создали Colossus, первый электронный, цифровой и программируемый компьютер . Но Колоссу, как и ABC, не хватало и последней детали: он не был «полным по Тьюрингу».

Рабочая копия Z3 Цузе, первого полностью программируемого и автоматического компьютера. Кредит: Deutsches Museum

Первым компьютером, который был завершен по Тьюрингу и обладал этими четырьмя основными характеристиками наших нынешних компьютеров, был ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер), тайно разработанный армией США и впервые использованный для этого. Университет Пенсильвании 10 декабря 1945 г., чтобы изучить возможность создания водородной бомбы.Для выполнения других расчетов пришлось изменить его «программу», то есть вручную переставить множество кабелей и переключателей. ENIAC, разработанный Джоном Мочли и Дж. Преспером Эккертом, занимал 167 м2, весил 30 тонн, потреблял 150 киловатт электроэнергии и содержал около 20 000 электронных ламп.

ENIAC вскоре был вытеснен другими компьютерами, хранящими свои программы в электронной памяти. Электронные лампы были заменены сначала транзисторами, а затем и микрочипами, с которых началась гонка компьютерной миниатюризации.Но эта гигантская машина, построенная великим победителем Второй мировой войны, положила начало нашему цифровому веку. В настоящее время он был бы единодушно признан первым настоящим компьютером в истории, если бы не Конрад Зузе (1910–1995), который в 1961 году решил восстановить свой Z3, который был разрушен бомбой в 1943 году. Реплика была выставлена ​​на выставке. Немецкий музей в Мюнхене, где он находится сегодня. Прошло несколько десятилетий, пока в 1998 году мексиканский компьютерный ученый Рауль Рохас не попытался глубоко изучить Z3 и сумел доказать, что он может быть «полным по Тьюрингу», что даже его тогдашний покойный создатель не считал. .

Сосредоточенный на том, чтобы заставить его работать, Цузе никогда не подозревал, что у него в руках первая универсальная вычислительная машина. Фактически, он никогда не заставлял свое изобретение работать таким образом … Итак, Чарльз Бэббидж, Конрад Цузе или Алан Тьюринг изобретатель компьютера? Был ли Z3, Colossus или ENIAC первым современным компьютером? По-разному. Сегодня остается открытым вопрос: что делает машину компьютером?

Франсиско Доменек


@fucolin

Дифференциальное машинное обучение.Неоправданно эффективная функция… | Антуан Савин

Неоправданно эффективная аппроксимация функций с новым использованием производных

5-минутный видеообзор, записанный для семинара Bloomberg по барбекю 28 мая 2020 г.

Брайан Хьюдж и я только что опубликовали рабочий документ после шести месяцев исследований и разработок по аппроксимации функций с помощью искусственного интеллекта (AI) в Danske Bank. Одним из основных открытий было то, что обучающие модели машинного обучения (ML) для регрессии (то есть прогнозирования значений, а не классов) могут быть значительно улучшены, когда станут доступны градиенты обучающих меток относительно обучающих входных данных .Учитывая эти дифференциальные метки , мы можем написать простые, но неоправданно эффективные алгоритмы обучения, способные стабильно изучать точные аппроксимации функций с поразительной скоростью и точностью из небольших наборов данных, без необходимости дополнительной регуляризации или оптимизации гиперпараметров, например путем перекрестной проверки.

В этом посте мы кратко резюмируем эти алгоритмы под названием дифференциальное машинное обучение , выделяя основные идеи и преимущества и комментируя код реализации TensorFlow.Все подробности можно найти в рабочем документе, онлайн-приложениях и записных книжках Colab.

В контексте аппроксимации ценообразования финансовых деривативов обучающие наборы моделируются с помощью моделей Монте-Карло. Каждый обучающий пример моделируется на одном пути Монте-Карло, где метка — это последняя выплата транзакции, а входные данные — это вектор начального состояния рынка. Дифференциальные метки — это путевые градиенты выигрыша по отношению к состоянию, которые эффективно вычисляются с помощью автоматической сопряженной дифференциации (AAD).По этой причине дифференциальное машинное обучение , особенно эффективно в финансах, хотя оно также применимо во всех других ситуациях, когда доступны высококачественные производные первого порядка по отношению к обучающим материалам.

Модели обучаются на расширенных наборах данных не только входов и меток, но и дифференциалов:

путем минимизации совокупной стоимости ошибок прогнозирования для значений и производных :

Приведены значения и производные меток .Мы вычисляем предсказанных значений путем логического вывода, как обычно, и предсказывали производных путем обратного распространения. Хотя методология применима к архитектурам произвольной сложности, мы обсуждаем ее здесь в контексте обычных сетей прямого распространения в интересах простоты.

Вспомните обычные уравнения прямой связи:

уравнения прямой связи

, где обозначения являются стандартными и указаны в статье (индекс 3 соответствует статье).

Весь код в этом посте извлечен из демонстрационной записной книжки, которая также включает комментарии и практические детали реализации.

стандартный импорт

Ниже представлена ​​реализация уравнений прямой связи в TensorFlow (1.x). Мы решили писать матричные операции явно вместо высокоуровневых слоев Keras, чтобы выделить уравнения в коде. Мы выбрали активацию softplus. ELU — еще одна альтернатива. По причинам, изложенным в статье, активация должна быть непрерывно дифференцируемой, исключая, например, RELU и SELU.

уравнений с прямой связью в коде

Производные выходных данных по входам прогнозируются с обратным распространением.Напомним, уравнения обратного распространения выводятся как , примыкающие к уравнений прямого распространения, или см. Наш учебник для обновления:

уравнение обратного распространения

Или в коде, вспоминая, что производная от softplus является сигмоидной:

уравнений обратного распространения в коде

Еще раз мы написали Уравнения обратного распространения ошибки явно вместо вызова tf.gradients () . Мы решили сделать это таким образом, во-первых, чтобы снова выделить уравнения в коде, а также, чтобы избежать вложенных слоев обратного распространения ошибки во время обучения, как показано ниже.Во избежание сомнений, замена этого кода одним вызовом tf.gradients () тоже работает.

Затем мы объединяем прямую связь и обратное распространение в одной сети , которую мы называем двойной сетью , нейронной сетью с двойной глубиной, способной одновременно прогнозировать значения и производные с удвоенной стоимостью вычислений:

двойная сеть, двойная сеть комбинация прямого и обратного распространения

Двойная сеть имеет два преимущества. После обучения он эффективно предсказывает значения и производные, заданные на входных данных в приложениях, где прогнозирование производных желательно. В финансах, например, они представляют собой чувствительность цен к переменным состояния рынка, также называемые греками (потому что трейдеры называют их греческими буквами), а также соответствуют коэффициентам хеджирования .

Двойная сеть также является фундаментальной конструкцией для дифференциальной тренировки . Комбинированная функция стоимости вычисляется путем вывода через двойную сеть, прогнозируя значения и производные.Градиенты функции стоимости вычисляются путем обратного распространения через двойную сеть, включая часть обратного распространения, которая выполняется TensorFlow без уведомления как часть его цикла оптимизации. Вспомните стандартный цикл обучения для нейронных сетей:

ванильный цикл обучения

Дифференциальный цикл обучения практически идентичен, безопасен для определения функции стоимости, теперь объединяет среднеквадратичные ошибки значений и производных:

дифференциальный цикл обучения

TensorFlow различает двойника сеть незаметно для нужд оптимизации.Не имеет значения, что часть сети сама по себе является обратным распространением. Это просто еще одна последовательность матричных операций, которую TensorFlow без труда различает.

Остальная часть записной книжки посвящена стандартной подготовке данных, обучению и тестированию, а также применению нескольких наборов данных из учебников по финансам: европейские звонки в Black & Scholes и варианты корзины в коррелированном Bachelier. Результаты демонстрируют необоснованную эффективность дифференциального глубокого обучения.

некоторые результаты тестов, демонстрирующие возможности дифференциального глубокого обучения, воспроизводимые на ноутбуке замечательные результаты.

Дифференциальное обучение накладывает штраф на неправильные производные точно так же, как обычная регуляризация, такая как Ридж / Тихонов, поддерживает малые веса. В отличие от традиционной регуляризации, дифференциальный ML эффективно снижает переоснащение , не внося смещения .Следовательно, нет компромисса смещения и дисперсии или необходимости настраивать гиперпараметры путем перекрестной проверки. Просто работает.

Дифференциальное машинное обучение больше похоже на расширение данных , которое, в свою очередь, можно рассматривать как лучшую форму регуляризации. Расширение данных применяется последовательно, например в области компьютерного зрения с подтвержденным успехом. Идея состоит в том, чтобы создать несколько изображений с метками из одного, например путем кадрирования, масштабирования, поворота или перекраски. В дополнение к расширению обучающего набора с незначительными затратами, увеличение данных учит модель машинного обучения важным инвариантам.Точно так же метки производных не только увеличивают объем информации в обучающем наборе за очень небольшую стоимость (при условии, что они вычисляются с помощью AAD), но также обучают модели машинного обучения модели и функций ценообразования.

Рабочий документ : https://arxiv.org/abs/2005.02347
Github repo : github.com/differential-machine-learning
Colab Notebook : https://colab.research.google.com / github / дифференциал-машинное обучение / записные книжки / blob / master / DifferentialML.ipynb

Антуан Савин

Искусственный интеллект и машинное обучение: в чем разница?

Искусственный интеллект (AI) и машинное обучение (ML) — это термины, которые вызвали много шума в мире технологий, и не зря. Они помогают организациям оптимизировать процессы и раскрывать данные для принятия более эффективных бизнес-решений. Они продвигают вперед почти все отрасли, помогая им работать эффективнее, и становятся важными технологиями для бизнеса, позволяющими поддерживать конкурентное преимущество.

Эти технологии отвечают за такие возможности, как функции распознавания лиц на смартфонах, персонализированные возможности покупок в Интернете, виртуальных помощников по дому и даже медицинскую диагностику заболеваний.

Спрос на эти технологии — и на специалистов, владеющих ими, — быстро растет. Согласно отчету исследовательской компании Gartner, среднее количество проектов ИИ в организации, как ожидается, более чем утроится в течение следующих двух лет.

Этот экспоненциальный рост создает проблемы для организаций.Они сообщают, что их главные проблемы с этими технологиями включают отсутствие навыков, сложность понимания сценариев использования ИИ и озабоченность по поводу объема или качества данных.

AI и ML, которые когда-то были предметом научной фантастики несколько десятилетий назад, сегодня становятся обычным явлением в бизнесе. И хотя эти технологии тесно связаны, различия между ними важны. Вот более подробный анализ ИИ и машинного обучения, основных профессий и навыков, а также того, как вы можете проникнуть в эту быстро развивающуюся отрасль.


Загрузите наше бесплатное руководство по проникновению в компьютерные науки

Если у вас есть технический или нетехнический опыт, вот что вам нужно знать.

СКАЧАТЬ


Что такое искусственный интеллект?

«Искусственный интеллект» — это плохо определенный термин, что способствует путанице между ним и машинным обучением, — говорит Бетани Эдмундс, заместитель декана и ведущий преподаватель магистерской программы Northeastern по информатике.

« Искусственный интеллект — это, по сути, система, которая кажется умной. Однако это не очень хорошее определение, потому что это все равно, что сказать, что что-то «полезно для здоровья». Что именно это значит?» она сказала. «На базовом уровне в искусственном интеллекте машина кажется похожей на человека и может имитировать человеческое поведение».

Эти модели поведения включают в себя решение проблем, обучение и планирование, например, которые достигаются путем анализа данных и выявления в них шаблонов, чтобы воспроизвести это поведение.

Что такое машинное обучение?

Машинное обучение , с другой стороны, — это разновидность искусственного интеллекта, — говорит Эдмундс. «Там, где искусственный интеллект в целом выглядит умным, машинное обучение — это когда машины принимают данные и изучают мир, который людям было бы сложно сделать», — говорит она. «ML может выйти за рамки человеческого интеллекта».

ML в основном используется для очень быстрой обработки больших объемов данных с использованием алгоритмов, которые со временем меняются и улучшаются в том, для чего они предназначены.Завод-производитель может собирать данные с машин и датчиков в своей сети в количествах, намного превышающих те, которые способен обработать любой человек. Затем ML используется для выявления закономерностей и выявления аномалий, которые могут указывать на проблему, которую затем могут решить люди.

«Машинное обучение — это метод, который позволяет машинам получать информацию, недоступную людям», — говорит она. «Мы действительно не знаем, как работает наше видение или языковые системы — это сложно сформулировать легко. По этой причине мы полагаемся на данные и передаем их компьютерам, чтобы они могли имитировать то, что, по их мнению, мы делаем.Вот что делает машинное обучение «.

Искусственный интеллект и машинное обучение: необходимые навыки

Поскольку искусственный интеллект является общим термином для интеллектуальных технологий, необходимый набор навыков носит скорее теоретический, чем технический характер. С другой стороны, специалисты по машинному обучению должны обладать высоким уровнем технических знаний.

Навыки искусственного интеллекта

Люди, которые делают карьеру в области искусственного интеллекта, должны иметь образование:

  • Алгоритмы и методы их анализа
  • Машинное обучение и как применять методы для вывода выводов из данных
  • Этические соображения при разработке ответственных технологий искусственного интеллекта
  • Наука о данных
  • Робототехника
  • Программирование на Java
  • Программирование дизайна
  • Интеллектуальный анализ данных
  • Решение проблем

Машинное обучение

Люди, которые делают карьеру в области машинного обучения, должны иметь опыт:

  • Прикладная математика
  • Архитектуры нейронных сетей
  • Физика
  • Моделирование и оценка данных
  • Обработка естественного языка
  • Языки программирования
  • Вероятность и статистика
  • Алгоритмы

Вакансии в области искусственного интеллекта и машинного обучения

Согласно докладу Всемирного экономического форума «Будущее рабочих мест 2018», к 2022 году будет создано 58 миллионов новых рабочих мест в сфере искусственного интеллекта, и по данным Gartner, для их заполнения будет не хватать квалифицированных специалистов.Согласно отчету сайта вакансий Indeed, ниже приведены наиболее востребованные вакансии, требующие навыков искусственного интеллекта и машинного обучения.

1. Инженер по машинному обучению: 142 859 долл. США

Инженеры по машинному обучению — это продвинутые программисты, которым поручено разрабатывать системы искусственного интеллекта, которые могут учиться на наборах данных. Этим профессионалам необходимы сильные навыки управления данными и способность выполнять сложное моделирование динамических наборов данных.

2. Инженер по глубокому обучению: 75 676 долларов США

Эти профессионалы — компьютерные ученые, которые используют платформы глубокого обучения для разработки систем программирования, имитирующих функции мозга.Обязательно наличие опыта разработки нейронных сетей.

3. Старший специалист по обработке данных: 134 346 долл. США

Старший специалист по анализу данных использует бизнес-данные для расширения бизнес-возможностей с помощью передовых статистических процедур. Это высококвалифицированные специалисты по информатике и специализированные математики, отвечающие за сбор и очистку данных. Они могут использовать экспериментальные рамки для разработки продуктов и машинного обучения, чтобы заложить прочную основу для расширенной аналитики.Они также несут ответственность за мониторинг молодых специалистов по данным и за продвижение организации к культуре, основанной на данных.

4. Инженер по компьютерному зрению: 126 400 долл. США

Инженер по компьютерному зрению определяет, как можно запрограммировать компьютер для достижения более высокого уровня понимания посредством обработки цифровых изображений или видео. Компьютерное зрение использует массивные наборы данных для обучения компьютерных систем интерпретации визуальных образов.

Подробнее : 5 высокооплачиваемых профессий в области искусственного интеллекта

Получение ученой степени в области искусственного интеллекта

Northeastern University предлагает два направления для людей, желающих получить ученую степень в области искусственного интеллекта: степень магистра искусственного интеллекта (MSAI) и степень магистра компьютерных наук (MSCS) со специализацией в области искусственного интеллекта.

По словам Эдмундса, MSAI не требует степени бакалавра в области компьютерных наук и ориентирована на людей, которые хотят более глубокое понимание искусственного интеллекта. «Это тот, кто должен разбираться в искусственном интеллекте, но не обязательно пытается выйти за рамки того, что пытается сделать», — говорит она. «Вместо этого речь идет о продвижении того, как используются машины и как они могут применяться».

В программе MSAI студенты изучают комплексную теорию и практику.Он фокусируется как на фундаментальных знаниях, необходимых для изучения ключевых контекстных областей, так и на сложных технических приложениях систем искусственного интеллекта.

Эта программа включает в себя науку о данных, робототехнику и машинное обучение, которые позволяют студентам проходить целостный и междисциплинарный курс обучения при подготовке к должности в области исследований, операций, разработки программного или аппаратного обеспечения или докторской степени.

«Эта программа привлекает людей из разных слоев общества и дает им достаточно информации, чтобы иметь возможность поговорить с командой, которая отвечает за более технические обязанности в области искусственного интеллекта», — говорит Эдмундс.«Им не нужно знать гайки и болты, но они уйдут с достаточным количеством, чтобы знать, какие вопросы задавать, и убедиться, что они несут ответственность за технологию».

MSCS со специализацией в области искусственного интеллекта, с другой стороны, предназначен для людей, которые являются или хотят стать инженерами-программистами, разработчиками компьютерных наук или исследователями компьютерных наук, в которых их внимание сосредоточено на создании новых приложений для алгоритмов, Например.

Эта программа предназначена для студентов с опытом работы в области информатики и включает курсы по робототехнике и системам, обработке естественного языка, машинному обучению и специальным темам в области искусственного интеллекта.

«AI и ML станут тем, как мы решим некоторые из самых больших проблем. Мы очень сосредоточены на том, чтобы каждый мог получить доступ к этим навыкам, потому что именно так мы собираемся создать лучший мир ».

Чтобы узнать больше о том, как степень магистра может ускорить вашу карьеру в области искусственного интеллекта, изучите наши страницы программ MS in AI и MS in Computer Science или загрузите бесплатное руководство ниже.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *