Схема дифференциального автомата: Внутреннее устройство УЗО и дифференциального автомата – СамЭлектрик.ру

Содержание

Подключение авдт 32 во Владивостоке

Подключение авдт 32

Дифференциальные автоматы - цены, акции, скидки

Таким образом обесточатся не только поврежденная линия но и две неповрежденных. Жду от Вас вопросов и комментариев. Чаще всего он применяется для защиты электрических групп размещенных в помещениях с повышенной влажностью ванных комнатах, кухнях или в помещениях к которым предъявляются повышенные требования по электробезопасности - например, детская комната. Более подробно об этом я рассказывал в статье про выбор и покупку УЗО. Об этом я писал в следующих своих статьях (переходите по ссылочкам и читайте Еще раз повторю, что УЗО не защищает электропроводку и электрооборудование от коротких замыканий и перегрузов его само необходимо защищать, устанавливая перед ним автоматический выключатель.

Вторая схема собрана без селективных дифференциальных автоматических выключателей, поэтому здесь при возникновении повреждения в одной из квартир отключится автомат этой квартиры плюс еще и автомат на площадке. Поэтому защитное отключение происходит при любых трех нарушениях в работе электрической сети: - утечка тока; - перегрузка; - короткое замыкание. Мы строго соблюдаем обязательства перед своими партнерами и производим отгрузку продукции. Главное отличие дифференциального автомата от УЗО, в первую очередь необходимо знать, что у этих двух устройств разная функциональность, что является их основным отличием.

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта. Условно, дифавтомат можно представить в виде тождества: Если сказать проще, то дифавтомат это тоже самое УЗО, только с функцией защиты от токов короткого замыкания и перегруза. В данной статье мы разобрали все отличия дифференциального автомата от УЗО и научились внешне отличать их друг от друга. Однако, применение данного метода подключения защитных устройств, по понятной причине обойдется значительно дороже, чем защита одним аппаратом всей электросети. В случае обнаружения разницы, представляющей угрозу для жизни, модуль при помощи встроенного электрического усилителя и катушки электромагнитного сброса преобразовывает ток в механическое воздействие, которое и обесточивает защищенную цепь.

Отличие дифференциального автомата от УЗО Заметки

Принцип работы дифференциального автомата, защиту электрической цепи от перегрузки и короткого замыкания осуществляет встроенный модуль защиты - автоматический выключатель. Ведь диффавтомат на площадке 2 рассчитан на ток утечки 100 мА, а отходящие автоматы рассчитаны на ток утечки. Если же на схеме изображены дифференциальный трансформатор с кнопкой «Тест» и обмотки электромагнитного и теплового расцепителей, то значит это дифавтомат. Он оснащен дифференциальным трансформатором, который постоянно сравнивает проходящий через него ток на входе и на выходе. В качестве примера рассмотрим продукцию от фирмы IEK: УЗО типа ВД1-63, 16 (А 30 (мА) дифференциальный автомат типа авдт32, С16, 30 (мА).

Подбор автоматов по току утечки конечно важно учитывать при подключениях но это не является основанием для селективной работы схемы. Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями). Поэтому при его подключении необходимо соблюдать те же самые правила: к дифференциальному автомату, как и к УЗО, должны подключаться фаза и ноль только той цепи, которые он будет защищать. Схема подключения дифференциального автомата, схема подключения дифференциального автомата практически не отличается от схемы подключения УЗО. Помимо этого, данное устройство не менее эффективно защищает электрическую сеть и электрооборудование от перегрузки и короткого замыкания, выполняя функцию автоматического выключателя.

Всегда поможем: Центр поддержки и продаж, скидки до 10 баллы до 10, доставка по городу от 150. При выборе автоматов, что бы избежать ненужных срабатываний от перегрузок, необходимо учитывать количество потребителей подключенных к данной цепи. Низковольтное оборудование / Аппараты защиты /. Надпись названия устройства, в настоящее время большинство производителей, чтобы не вводить в заблуждение покупателей (а чаще и самих продавцов начали на лицевой стороне или сбоку на крышке писать название устройства, либо это УЗО (выключатель дифференциальный либо дифавтомат (автоматический выключатель дифференциального тока). То есть диффавтомат на площадке не селективный. Наличие кнопки тест для проверки работоспособности устройства и правильности подключения.

Автоматический выключатель дифференциального тока

Об этом читайте в моей следующей статье: «Что выбрать? Как Вы видите, в моем примере УЗО ВД1-63 и дифавтомат авдт32 имеют совершенно одинаковые размеры. . В правильной схеме (селективной) отключится только поврежденная квартира, автомат на площадке останется включенным и остальные, (неповрежденные) квартиры будут получать питание. Авдт32 предназначены для защиты человека от поражения электрическим током при повреждении изоляции электроустановок, для предотвращения пожаров вследствие протекания токов утечки на землю и для защиты от перегрузки и короткого замыкания.

То есть, нельзя нулевой провод который вышел с автомата объединять с другими нулевыми проводами. Похожие товары, это также называют: дифавтомат, двухполюсный, двухполюсной, 2-полюсный, 2-полюсной, двух-полюсный, двух-полюсной, модульный, 2п,. В этом и проявляется его функция как УЗО. Прежде чем установить их на необходимый участок цепи, надо правильно определить его функциональные возможности.

Сообщаем, что в сложившейся ситуации по борьбе с коронавирусом мы не остановили работу основных подразделений нашего предприятия. С чем это связано? Если на корпусе указана только величина номинального тока, а буква перед цифрой отсутствует, то значит это устройство защитного отключения (УЗО). Габаритные размеры, сейчас этот параметр уже не актуален, но когда выпускались первые дифавтоматы, то они были на порядок шире, нежели УЗО,.

к.

Чтобы не запутать Вас окончательно, сразу внесу поправки в наименование и обозначение этих устройств: устройство защитного отключения (УЗО) он же выключатель дифференциальный (ВД) дифференциальный автомат или, сокращенно, дифавтомат он же автоматический выключатель дифференциального тока (авдт). Что, безусловно, можно отнести еще к одному положительному отличию применения схемы подключения нескольких устройств, для защиты нужных групповых линий. Иными словами, дифференциальный автомат одновременно выполняет функции УЗО и автоматического выключателя. Схема, третий способ несколько сложнее, чем второй, но все равно имеет право на жизнь. Основная отличительная особенность дифференциального автомата, от аналогичных ему приборов заключается в его конструкции. Например, у дифференциального автомата авдт32 перед значением номинального тока стоит буква «С которая обозначает тип характеристики электромагнитного и теплового расцепителей.

ИЭК, аВДТ 32 автоматический выключатель

Существенным недостатком применения данной схемы является полное отключение всех групп при аварийном срабатывании автомата в случаи возникновения неполадок в любой защищенной электрической группе. Селективной является схема в которой диффавтомат имеет обозначение «S» - селективный. Мы открыты и остаемся на связи. Защиту человека от поражения электрическим током данное устройство осуществляет при помощи модуля дифференциальной защиты. Похожие материалы на сайте.

В настоящее время наоборот, дифавтоматы стали выпускать с габаритными размерами меньше, чем УЗО. В корпусе дополнительно нужно было разместить тепловые и электромагнитные расцепители. Если перед цифрой, которая указывает значение номинального тока, изображена буква В, С или D, то значит это дифференциальный автомат. . Розничная цена 1116, мин. Дифференциальные автоматы успешно используются как в однофазных, так и в трехфазных электрических сетях переменного тока.

Обычно этот способ применяют для создания более надежной электробезопасности помещений, в которых расположена эта группа. В не большом по размерам корпусе удачно объединены и функционируют два отдельных защитных устройства: УЗО и автоматический выключатель. Теперь нам нужно сделать выбор в ту или иную сторону. Поэтому данный пункт при отличии УЗО от дифавтомата во внимание брать не стоит.

Дифференциальный автомат или автоматический выключатель дифференциального тока - электромеханическое устройство, предназначенное для защиты электрической цепи от утечки токов на землю и защиты цепи от перегрузок и коротких замыканий. В период эпидемии здоровье наших сотрудников и партнеров одна из приоритетных задач, поэтому предприятие предпринимает все необходимые меры для профилактики и предотвращения распространения инфекции. Правила монтажа, большой популярностью у потребителей пользуются дифференциальные автоматы с номинальным током утечки до. Независимый индикатор положения контактов. Первая схема подразумевает защиту всех электрических групп одним дифференциальным автоматом, который устанавливается на вводе (вводной дифавтомат а вторая схема используется при защите автоматом определенной электрической группы, путем включения его в ее цепь.

Схема подключения дифференциального автомата

В него входит механизм независимого расцепления контактов, который срабатывает при возникновении в защищенной электрической цепи короткого замыкания и перегрузок. Для предотвращения ложных срабатываний вводного дифавтомата, установленного в жилых помещениях (особенно со старой проводкой) на утечку тока, рекомендуется применять дифференциальные автоматы, настроенных на срабатывание с током утечки. Для тех кто ленится читать материал в текстовом виде, смотрите видео:.S. В этом случае дифавтомат будет отключаться, потому что по этим проводам будут протекать разные токи. Сайт закрыт на техническое обслуживание.

Компания ГринЭнергоСнаб продолжает работу в штатном режиме. Шт В корзину Минимальное количество в заказе 1 шт Можно заказать только кратно:. Как отличить УЗО от дифавтомата? В моем примере у ВД1-63 на корпусе указан только номинальный ток 16 (А а буква типа характеристики - отсутствует.

Подключение дифференциального автомата


Дифференциальная защита

Защита вторая более «интеллектуальная». Она включается, чтобы защитить нас от поражения, внезапного тока, уходящего из «обслуживаемой» цепи за ее пределы — скорее всего, через нас. На такой ток простой автоматический выключатель может не сработать — ничего не перегорело в схеме и не замкнуло, то есть нагрузка, вообще говоря, нормальная. Просто это случилось при подсоединении к сети еще одной цепочки, через которую ток уходит туда, где потребление не предусмотрено. А это как раз и может быть человек, нечаянно коснувшийся токоведущих частей. Через него и потечет ток в пол или в батарею отопления и далее в землю.

Для обычного установленного автомата этот добавочный ток может оказаться и невелик. Но, начиная с 30 миллиампер, он человеку опасен, такой ток вызывает судорожные сокращения мышц, которые препятствуют, например, высвобождению кисти руки, если она схватилась за провод под напряжением. Вот на такой порог срабатывания и настроены обычно дифференциальные автоматы.

В них такой ток выявляется сравнением двух токов: текущего в цепь по фазовой линии и вытекающего из нее по нулевой. Эта схема сравнения УЗО и называется «дифференциальная», то есть разностная.


Схема работы дифференциальных автоматов по защите от пробоя

1 – входной контакт фазы дифавтомата 2 – выходной контакт фазы дифавтомата N – нулевой провод

I1 – ток в нагрузку I2 – ток из нагрузки I0 – ток утечки

Ток по фазной линии протекает под вторичной обмоткой дифференциального трансформатора в одну сторону, а по нулевой линии — в противоположную. Когда они равны, то индукция от них во вторичной обмотке взаимно компенсируется, и разностный ток получается нулевой. Если в схеме потребления происходит утечка, то, в соответствии с первым законом Кирхгофа, ток по нулевой линии станет меньше тока по фазовой. Появившаяся разница будет усилена схемой логического управления, и в случае превышения ей некоторого порога произойдет размыкание реле дифавтомата.



Конструкция и особенности

При построении электрических систем для их защиты, а также обеспечения безопасного использования, применяются различные модули. Одним из них является дифференциальный автомат. Это комбинированное устройство, объединяющее в одном корпусе автоматический выключатель и устройство защитного отключения (УЗО).

Его использование позволяет одновременно защищать электрические кабели и оборудование от аварийных скачков потребления мощности системы и отключать подачу тока при возникновении его утечки. По внешнему виду он напоминает дифференциальное реле (другое название УЗО), но при этом существует ряд различий.

Выяснить, где дифавтомат, а где реле на самом деле несложно. Если сравнить маркировку изделий, то можно заметить, что на УЗО нет обозначения буквенной характеристики расцепителей, то есть, когда на модуле написано C10 — это дифференциальное устройство, а если 10А — это реле.

Кроме того, на изображённой схеме корпуса дифавтомата рисуется электромеханическое реле.

Состав дифавтомата

Конструкцию защитного изделия можно разделить на 2 части — механическую и электронную. Первая состоит из механизмов коммутационного типа и контактной группы, предназначенной для подключения входных и выходных кабелей, а вторая содержит трансформатор дифференциального тока.

Можно выделить следующие основные элементы конструкции модуля:

  • винтовые клеммы;
  • контактные группы;
  • электромагнитный расцепитель;
  • тепловой расцепитель;
  • дугогасительная камера;
  • канал отвода газов;
  • рычаг включения и отключения;
  • контрольную схему;
  • трансформатор тока;
  • регулировочный винт.

Рычаг включения предназначен для подключения нагрузки к линии электропередачи. Тепловой расцепитель собирается на пластине, получаемой методом спрессовки двух металлов с разной теплопроводностью, что при нагреве позволяет ей изгибаться. Электромагнитный прерыватель — это катушка с сердечником, удерживаемым пружиной. При возникновении короткого замыкания в ней возникает магнитный поток, сила которого превышает усилие пружины.

Таким образом, комбинированное устройство, как и пакетный выключатель в своём составе имеет 2 расцепителя — электромагнитное и тепловое. Они отключают электрическую линию в случае возникновения на ней тока короткого замыкания, или если подключенное к ней оборудование начинает потреблять недопустимо высокую мощность. Это может происходить из-за повреждения изоляции кабеля или неисправности техники.

При этом с помощью дифференциального трансформатора модуль может следить за возникновением тока утечки, при появлении которого срабатывает механизм, прекращающий подачу тока в сторону нагрузки.

Принцип действия

В автомате комплексной защиты используется трансформатор. В основе его работы лежит принцип изменения равновесия магнитного потока. Трансформатор представляет собой тороидальный ферромагнетик, на котором намотано 2 обмотки, фактически образующих 2 катушки.

К первой подключается фазовый провод электрической линии, а ко второй — нулевой. Проходя через витки в прямом и обратном направлении, ток создаёт в каждой обмотке магнитное поле. Эти потоки равны друг другу по величине и противоположны по направлению. В результате создаётся сбалансированная ситуация, так как эти поля взаимно уничтожаются.

Если же в подключённой линии происходит пробой изоляции или возникает контур на землю, то баланс магнитных потоков нарушается. В трансформаторе возникает напряжение, которое прикладывается к управляющим выводам реле. Оно срабатывает и разрывает целостность электролинии, обесточивая участок цепи, подключённый к ней.

Работа трёхфазного дифавтомата происходит аналогичным образом, но при намотке трансформатора используется 4 обмотки, 3 из них являются фазовыми и 1 нулевая. Если ток утечки отсутствует, суммарный магнитный поток также будет равен 0. В случае возникновения потерь тока хотя бы на одном из фазовых проводов, появляется магнитное поле, вызывающее срабатывание реле.

Чтобы устройство среагировало на большое значение тока, используется соленоид (катушка с сердечником) и тепловой расцепитель. При возникновении короткого замыкания ток на линии мгновенно возрастает, что приводит к втягиванию сердечника соленоида. Его перемещение приводит в действие механизм расцепителя, размыкающего силовые контакты. При мгновенном разрыве контактов образуется дуга, для гашения которой используется дугогасительная камера, состоящая их набора пластин. Образовавшиеся газы выводятся через вентиляционное отверстие.

Тепловая защита срабатывает за счёт свойства биметаллической пластины деформироваться при нагреве. Когда начинается избыточное потребление энергии, пластинка нагревается и через какое-то время изгибается, размыкая защищаемую цепь.

Устройство и схема

Дифференциальный автомат сочетает в себе две защиты: защиту от чрезмерного тока в цепи как обыкновенный автомат отключения и защиту от тока утечки. Оби эти схемы включены последовательно.

Есть еще одна особенность. Механизм дифференциального реагирования на расход тока в сети может сам быть запитан от того же напряжения, цепь которого он контролирует. Это нормально, когда происходит ситуация его реагирования в ней. Тогда отключаются и фазовый провод, и нулевой, и цепь оказывается полностью отделенной от питающего напряжения, что и нужно для защиты.

Но если по какой-то причине на дифавтомат подано фазовое напряжение, а нулевой провод оборван где-то раньше, на дифавтомате не будет полноценного питания, но сам он окажется в замкнутом состоянии. То есть фаза пройдет через него в сеть, и в этом случае возможны утечки — то есть аварийные ситуации в этой цепи, — а он на них не среагирует.

В этом случае два выхода: или сделать так, чтобы дифавтомат был в замкнутом состоянии только при наличии приходящих и фазы, и нуля, а при пропадании любого из них сразу размыкался, или делать отдельную схему питания дифференцирующего механизма, независимо от напряжения на его входных клеммах.

Устройства, в которых имеется указанный недостаток, — это наиболее простые дифавтоматы, в них ток утечки усиливается операционным усилителем, который сам питается от того же напряжения. Такие дифавтоматы называются электронными, и они более дешевы, чем дифавтоматы без такого недостатка, называемые электромеханическими. Электронные дешевле, электромеханические дороже.


Две схемы дифавтоматов

а) – слева, схема, не зависящая по питанию от контролируемого напряжения б) – справа, схема дифавтомата, в которой питание логической схемы А заведено от L и от N, то есть подконтрольных фазы и нуля. При обрыве N питание А прекращается, и дифавтомат перестает выполнять свою функцию (справа – перечеркнуто), хотя фаза так и будет поступать на выход L2

Схемы автоматов, которые приведены на картинке, рисуются на лицевой панели устройства, и легко выбрать, какой из них вам подойдет больше: дешевый или более точный. Казалось бы, банальный вопрос.

Однако и тут есть нюансы.

Базовые отличия УЗО от дифавтомата

Зачастую потребители не различают устройство защитного отключения и дифавтомат. Разница становится очевидной, когда выполняется разработка проектов электрической сети. Несмотря на внешнее сходство данных приборов, их функции сильно отличаются:

  • УЗО может сработать, когда в сети, подключение к которой было выполнено, возникает ток утечки, то есть, устройство защитного отключения защищает от поражения электротоком, а также от повреждения электрической проводки;
  • дифференциальный автоматический выключатель – устройство, которое совмещает в себе УЗО и автомат, дифавтомат используется с целью защиты проводки не только от возможных утечек, но и от замыкания, а также от перегрузок.

Чтобы УЗО не стало обычным индикатором повреждения сети, необходимо выполнять последовательное подключение к нему автомата, который будет реагировать на сигнал УЗО и отключать сеть во время перегрузок и короткого замыкания.

Общая и селективная защита

То, что такая защита — вещь, безусловно, хорошая и нужная, спору нет. Только будет ли обеспечена полная безопасность в большой и структурированной схеме потребления? Ведь таких схем теперь стало очень много, и все больше потребителей переходят к развитым системам потребления.

А для таких схем характерно использование множества потребляющих устройств с разными параметрами потребления. Различные мощности, токи, режимы включения и выключения, различная фазность.

Сумеет ли один дифференциальный автомат обеспечить одинаковую безопасность в совершенно разных цепях потребления? А один дифавтомат на распределительном щитке — это и есть самое дешевое решение. Пусть дорогой, совсем лишенный недостатков, но все-таки один?


Схема подключения дифференциального автомата: самый простой вариант

Двухполюсный дифференциальный автомат — это и есть самый минимальный вариант общей защиты. Защита сработает при появлении тока утечки в любой из подсетей, хотя какой именно, автомат не скажет. Кроме того, суммарные мощности подсетей (следовательно, и номиналы токов) должны быть примерно равны, это диктует выбор номинала автомата по току.

В случае подключения более мощного потребителя вся картина будет нарушена.


Схема подключения дифавтомата: два дифавтомата без заземления

Если у дифавтомата схема подключения именно такая, то стоимость защиты возросла почти вдвое, а защиту нельзя считать надежной. Есть способ выставить свои параметры защиты на каждом из дифавтоматов, обслуживающих конкретные сети потребления — например, сеть мощную и сеть «мокрую». А отдельно поставить еще дифавтомат групповой защиты или селективный дифавтомат. Такие автоматы маркируются символом G или S.


Дифференциальные автоматы. Схема подключения селективная с заземлением

Конечно, сразу получаем скачок роста стоимости такой защиты.

Но вот тут и можно вспомнить о дешевых дифавтоматах. А их уже делали еще в 1970-е и 1980-е годы и в самых компактных исполнениях. Ведь задача перед дифавтоматом не стоит защитить провода, ведущие к нагрузке. При качественном выполнении схемы проводок провода, спрятанные в стену, опасности не представляют. Опасность исходит именно от устройств потребления электроэнергии, от их вставленных в розетки шнуров, от их внутренних казусов, могущих пробить изоляцию, от влаги, проникшей в электроприбор и замкнувшей фазу на корпус. Логично и защиту ставить где-то здесь, совсем близко от прибора.


Розетка-УЗО


Адаптер-УЗО


Удлинитель-УЗО

Для защиты детей выпущены УЗОШ — устройства защитного отключения школьного исполнения


УЗОШ

Такие средства защиты недешевы, но бесспорным плюсом является их универсальность и мобильность. Они представляют собой защиту конкретного устройства (стиральной машины или бойлера), не занимают места на щитке питания, а адаптеры, вилки, удлинители не требуют вносить никаких изменений в существующие схемы. Кроме того, процесс «наращивания безопасности» может быть постепенным по необходимости. А некоторые могут быть связаны с производством наружных работ для защиты работающих с дрелью, болгаркой, и так далее — удлинители — и использоваться только в случае необходимости.

Подключение дифавтомата

Подключение дифавтомата в однофазной сети заключается, всего лишь, в правильном соединении фазной и нулевой (нейтральной) линий на входе и на выходе. Перепутать их очень сложно: вход фазы обозначен цифрой один, а нейтрали – латинской литерой N. И еще там обычно написано «Сеть». Выходная фазная клемма промаркирована цифрой 2, а нейтральная – буквой N. Также имеется надпись «Нагрузка».

Схема подключения дифференциального автомата в однофазной электрической сети без дополнительного защитного проводника показана на рисунке ниже.

Не правда ли, все предельно просто и понятно? Сложности и ошибки чаще всего совершаются при работе со схемами, имеющими защитный проводник.

Маркировка дифавтоматов

На лицевую панель нанесена схема дифавтомата и другая информация.


Обозначения на лицевой панели дифавтоматов и УЗО

Время реагирования устройства очень важно. Для человека это время должно быть меньше времени начала фибрилляции сердца при поражении током.

Время отключения дифавтомата по току утечки

Как видим, в селективном дифавтомате время реагирования больше, чем в обыкновенном.

Это правильно, время реакции и ток утечки должны быть больше, это делается для того, чтобы сначала срабатывали дифавтоматы, непосредственно защищающие конкретную подсеть или конкретное устройство.


Времена отключения и пороговые токи утечки

Еще дифавтоматы различаются по токам, в которых предназначены работать.


Типы дифавтоматов по форме рабочего тока

Ток типа АС — обычный переменный ток, который используется в бытовой сети. Тип А — срезанный ток, как это делается в некоторых схемах управления для снижения мощности. Тип В — токи разной непредсказуемой формы. Типы А и В ставят в сетях промышленных предприятий с различными характерами потребляющих устройств возникающих при этом токов.

Трехфазный вариант

Если в системе потребления используются три фазы, то, если фазы разведены раздельно, можно на каждой из них поставить по дифавтомату — обыкновенному, двухполюсному.

Но когда используется именно трехфазная схема питания, то есть смысл ставить и трехфазный дифавтомат, четырехполюсный.


Работа трехфазного дифавтомата

В нем на дифференциальный трансформатор подается один нейтральный провод и три фазных. Нулевой, так же, как и в двухполюсном дифавтомате, положен в обратном направлении, то есть образуемый им магнитный поток является компенсирующим для остальных трех обмоток. В результате в нормальном состоянии ток утечки равен нулю

Формула

Схема подключение дифавтомата в однофазной сети

Дифференциальный автоматический выключатель подачи электроэнергии — это модульное устройство, объединяющее в своей конструкции два электротехнических прибора: автомат включения/выключения и УЗО (устройство защитного отключения).

Прибор способен защитить электропроводку от перегрузок и коротких замыканий (КЗ), а также отключить сеть при утечке тока через поврежденную изоляцию или при касании человеком частей электроприборов, находящихся под напряжением.

Следовательно, дифавтомат выполняет две функции: защищает проводку и электроприборы от перегрузок, а человека от поражения электротоком.

Универсальность устройства наделяет его определенными преимуществами перед раздельно установленными автоматом и УЗО. Физически дифференциальный автомат занимает меньше места, стоит дешевле, чем два защитных модуля автомат + УЗО.

Но недостатки у этого электротехнического изделия тоже есть: при выходе из строя одной из составляющих частей устройства, придется полностью заменять весь дифавтомат, а это несколько дороже.

Но достоинства дифференциального автомата, конечно, нивелируют этот несущественный его недостаток!

Все модели дифавтоматов, трехфазные и однофазные, имеют в своей конструкции специальные флажки, которые указывают на причину срабатывания устройства — перегрузка по мощности или ток утечки. Это очень важно при выяснении обстоятельств аварийного отключения.

Дифференциальные выключатели-автоматы устанавливаются в распределительных электрощитах, чаще всего, на специальных DIN-рейках.

В этой статье мы с вами последовательно рассмотрим следующие вопросы: принцип работы и схемы подключения дифференциального автомата, а также как правильно подключить дифавтомат к сети.

Конструкция и принцип работы дифференциального выключателя

Все корпуса дифавтоматов изготавливаются с использованием не проводящих электрический ток материалов. На задней стенке модуля устанавливается защелка для крепления к DIN-рейки. Монтаж устройства выполняется так же, как и простого автоматического выключателя или УЗО.

В однофазных сетях с напряжением 220 В устанавливаются двухполюсные модули с четырьмя контактами, для ввода и вывода фазных и нулевых проводников.

В трехфазных сетях с напряжением в 380 В используются четырехполюсные дифавтоматы с восемью контактами, для подключения входных и выходных проводников трех фаз и нейтрали.

Защиту цепей электропитания в дифференциальном автомате от КЗ и перегрузок по мощности выполняет встроенный блок автоматического выключения, состоящий из механизма расцепления электрических контактных площадок, который срабатывает на выключение подачи электроэнергии при превышении расчетного тока нагрузки.

Кроме этого, модуль дифавтомата снабжен специальной рейкой ручного включения/выключения.

Для защиты людей и животных от удара электрическим током предназначен второй блок дифавтомата, включающий в себя управляющий дифференциальный трансформатор с электромагнитной катушкой выключения устройства, мгновенно обесточивающей сеть при опасной разнице значений между входной и выходной величиной тока.

Дифференциальные автоматические выключатели с успехом используется как в трехфазных, так однофазных линиях передачи переменного электрического тока.

Эти электротехнические изделия в значительной степени повышают безопасность эксплуатации различной бытовой техники и электроприборов.

Но для того чтобы дифавтомат выполнял свои защитные функции, его необходимо правильно подключить к сети, соблюдая нормы ПУЭ (правил устройства электроустановок). Ниже мы рассмотрим схемы подключения дифференциальных защитных автоматов.

Схемы подключения дифавтоматов

Схема подключения дифференциального автомата зависит от многих условий: количества фаз в сети, наличия заземления или его отсутствия, места монтажа дифавтомата и особенностей помещения, для защиты которого он предназначено.

Все эти факторы влияют на выбор схемы подключения устройства, да и к тому же оно само может иметь разную конструкцию — двухполюсную или четырехполюсную, а также различные технические характеристики.

Ниже мы рассмотрим наиболее распространенные схемы подключения дифавтомата к электрическим сетям.

  1. Простая схема подключения к однофазной линии с заземлением. Этот вариант предусматривает защиту всей внутренней электропроводки помещения одним вводным дифавтоматом, установленном в распределительном щите после счетчика электроэнергии. Такая схема проста в реализации, но имеет довольно серьезный недостаток. При возникновении аварийной ситуации дифференциальный автомат обесточивает всю проводку полностью. В этом случае найти причину срабатывания защиты значительно труднее, чем при других схемах подключения дифавтоматов.
  2. Надежная схема подключения к однофазной линии с заземлением. Эта схема подключения дифавтомата является усовершенствованным вариантом. В ней реализуется принцип разделения потребителей электроэнергии на группы, где для каждой из них устанавливается отдельный дифференциальный выключатель. Надежность такого подключения безусловно выше, да и определить где возникла утечка тока или перегрузка в сети намного проще, чем при первом варианте. Недостатком такого подключения дифавтомата является повышение материальных затрат на приобретения дополнительных устройств.
  3. Схема подключения дифференциального автомата без заземления. Данная схема подключения дифавтомата используется в старых многоэтажных домах, частных домовладениях и на дачах, где используется двухпроводная сеть без заземляющего проводника. Такое подключение способно защитить электроприборы от перегрузок и КЗ. Отсутствие заземления повышает риск поражения людей электротоком, но дифференциальный автоматический выключатель и в этом случае способен обеспечить безопасность человеку, мгновенно обесточив сеть при возникновении тока утечки через его тело. И все-таки, следует заменить электрическую проводку на новую, с полноценным заземляющим контактом.
  4. Селективная схема подключения дифавтомата для однофазной сети. Надежную защиту бытовой техники и человека в однофазной сети можно обеспечить используя селективный дифавтомат (имеет маркировку S) в комплексе с обычными устройствами. Селективная схема предназначена для подключения нескольких потребителей. В случае аварийной ситуации связка дифавтоматов отключит от сети только то помещение, где произошла перегрузка или утечка тока. Для других потребителей электроэнергии отключения от  сети не произойдет.
  5. Схема подключения для трехфазной сети с нейтральным проводником. Для реализации этой схемы следует использовать трехфазный дифференциальный автоматический выключатель. Сама схема подключения мало чем отличается от предыдущих если не учитывать то, что на входе и выходе из устройства будут применены по четыре токоведущих жилы. Такой вариант подключения дифавтомата чаще всего используется в коттеджах, гаражах и мастерских, где используется мощная техника и оборудование.

Любая схема с дифференциальным автоматическим выключателем — это отличная защита от КЗ и перегрузок для бытовых электроприборов и самой линии подачи электроэнергии, а также человека от поражения электротоком. Оптимально подобранная схема подключения способна выполнить все свои функции, конечно, если правильно выполнить монтаж дифавтомата.

Монтаж дифференциального автомата в распределительном щите

После выбора схемы подключения дифавтомата необходимо его правильно установить с интеграцией в электрическую сеть.

Чаще всего, дифференциальный выключатель монтируется в распределительном щите, где установлен счетчик электроэнергии, но иногда набор модульных устройств устанавливают в дополнительной распределительной коробке, которая находится внутри помещения.

В обеих случаях, правила и этапы подключения устройства одинаковы. Рассмотрим этот процесс на примере монтажа дифавтомата в дополнительном электрощите:

  • начинать монтаж дифференциального автоматического выключателя следует с проверки целостности его корпуса, так как любое повреждение приведет к нестабильной работе этого устройства;
  • после этого отключаем электроэнергию на объекте и проверяем отсутствие напряжения в сети с помощью индикаторной отвертки или мультиметра и если все в порядке переходим непосредственно к монтажу дифавтомата;
  • устанавливаем дифференциальный автоматический выключатель на специальную DIN-рейку и закрепляем его защелкой, расположенной на тыльной стороне корпуса дифавтомата;
  • снимаем изоляцию со всех подключаемых жил, используя при этой операции специальный инструмент, который не способен повредить металлические проводники проводов;
  • выполняем подключение всех токопроводящих проводников, в соответствии с ранее выбранной схемой подключения дифавтомата, при этом входящие жилы заводятся сверху, а выходящие снизу;
  • на последнем этапе включаем подачу электроэнергии и проверяем работоспособность дифференциального автоматического выключателя доступными способами.

Технология монтажа дифавтомата, на первый взгляд, очень проста! Но даже такие работы можно выполнить с ошибками, о которых мы расскажем ниже.

Традиционные ошибки при монтаже дифавтомата

Если монтаж дифференциального автоматического выключателя выполнен с нарушением правил и норм, то в обязательном порядке возникнут проблемы, такие как ложные срабатывания дифавтомата или даже полный выход из строя всего устройства или отдельных его частей. Виновниками таких негативных событий могут стать следующие основные ошибки, возникающие при подключении дифавтомата к сети.

  1. Нулевой проводник на выходе из дифавтомата соединен напрямую с нулевыми контактами других модульных устройств, расположенных в распределительном электрощите. Такое подключение категорически запрещено! При таком некорректном монтаже обязательно появятся ложные срабатывания устройства, которые возникают за счет разных величин электрического тока в нулевых проводниках каждого модуля.
  2. Входящие в дифавтомат фазные (L) и нейтральные проводники (N) ошибочно заведены снизу корпуса устройства. Такой монтаж способен полностью вывести модуль из строя. Эту ошибку очень часто допускают невнимательные люди. На принципиальной схеме, нарисованной на передней панели самого дифференциального выключателя, точно указано, что входящие провода должны присоединятся к верхним контактам и никак иначе.
  3. Ноль дифавтомата заведен на «землю», что характерно для домов старой постройки, где используется однофазная двухпроводная линия подачи электроэнергии. Такое подключение дифференциального автоматического выключателя также недопустимо, так как этот вариант монтажа будет вызывать постоянные ложные срабатывания защиты.
  4. Нейтральный проводник (N) заведен в квартиру, дом или другое строение напрямую, минуя дифавтомат. При подключении устройства перепутаны фазы с нулем. Эти две ошибки приведут к ложному срабатыванию устройства или выходу его из строя, с необходимостью последующей замены.

Выше мы рассмотрели основные ошибки при монтаже дифавтоматов, которые может совершить человек в результате невнимательности или плохой профессиональной подготовке. Любая из них недопустима, так как приводит к тому, что устройство не способно выполнять свою главную функцию — защиту людей от удара электротоком, а электрическую проводку и бытовые приборы от перегрузок и коротких замыканий!

Заключение

Подключение дифференциального автоматического выключателя к сети своими руками — вполне решаемая задача, но только если вы обладаете навыками выполнения монтажных электротехнических работ.

В противном случае, учитывая сложность этого изделия и необходимость учета многих параметров и характеристик сети, следует обратиться к профессиональным электрикам.

При таком варианте установки дифавтомата можно не сомневаться, что он надежно защитит бытовую сеть от перегрузок, а вас от удара электрическим током!

Видео по теме

Источник: https://ProFazu.ru/elektrooborudovanie/zaschita/podklyuchenie-difavtomata.html

Подключение дифавтомата – схемы, правила монтажа и особенности установки своими руками. Пошаговая инструкция начинающего электрика!

Что такое дифавтомат? Дифавтомат (полное название – дифференциальный автоматический выключатель) – это устройство, относящееся к электромеханическим приборам, которое обеспечивает функцию защиты электросети. Защита требуется, как от высоких нагрузок в электросети, так и от перепадов напряжения.

Понимание устройства прибора является необходимым для его подключения к электросети. Вне зависимости от использования фото-инструкции подключения дифавтомата, или словесных объяснений, без комплексного понимания конструктивных особенностей не обойтись.

Прибор состоит из двух основных частей:

  • Устройство защитного отключения;
  • Защитный автомат;

  • Устройство защитного отключения представляет собой реле, к которому, при нормальной работе дифавтомата в щитке, применяется одинаковая сила магнитных потоков, тем самым реле не размыкается и продолжает функционировать.

А при воздействии колеблющихся сил магнитных потоков, реле в дифавтомате размыкается, тем самым обеспечивая безопасность в электросети.

Защитный автомат представляет собой сочетание электромагнитной катушки и биметаллической пластины, которые также называют расцепителями. Электромагнитная катушка исполняет функцию отключения питания в случае короткого замыкания. В свою очередь биометаллическая пластина играет функцию обесточивания сети при нагрузках, которые будут превышать расчетную мощность.

  1. Помимо этих основных элементов в дифавтомат входят элемент усиления, а также трансформатор.

Дифавтомат и однофазная сеть: способ подключения

Инструкция, как подключить дифавтомат к однофазной сети имеет ряд особенностей. Так защитный автомат в зависимости от того, к какой сети его подключают, может иметь как два, так и четыре полюса. Но это не все особенности.

Так в обычных, бытовых, домашних электросетях подавляющее большинство составляют именно однофазную составляющую. Тем самым напряжение, которое циркулирует через сеть, составляет всего 220 вольт.

Подключение к однофазной сети лучше доверить электрику, но для тех, кто хочет выполнить данную работу самостоятельно следует действовать следующим образом:

  • Возьмите нулевые провода;
  • Присоединить ноль от нагрузки к контактам в нижней части вашего устройства.
  • Присоединить ноль от питания к контактам в верхней части прибора.
  • Помните о полярности при подсоединении контактов ( на приборах должна быть общая схема подключения)

Осуществляйте подсоединение устройства лишь в обесточенной сети. Заранее убедитесь в этом, а также проверьте корпус на наличие каких-либо повреждений.

Дифавтомат и трехфазная сеть: способ подключения

Подключение автомата к трехфазной сети требует больших мер предосторожности, так как работа ведется с более высоким напряжением в сети. Монтаж такого автомата, который к тому же имеет четыре полюса, осуществляется при работе с напряжением в 380 вольт.

Осуществляется установка схожим образом, что и подключение двуполюсного автомата к однофазной сети. При этом следует принять в расчет, что по своим размерам трехфазное устройство занимает больше места в щитке. Причина банальна и обусловлена безопасностью, так как необходимо установить блок, осуществляющий дифференциальную защиту.

Помимо этого следует упомянуть и о типе дифавтомата, который может осуществлять работу, как в однофазной, так и трехфазной сетях. На них нанесена маркировка – 230/400V.

Но необходимо принять во внимание, что при установке в трехфазную сеть такой дифавтомат будет располагаться не в щитке, к примеру, на отдельной группе розеток, или же на отдельном приборе.

Роль заземления для дифавтомата

Согласно более ранним технологиям строительства зданий, каждое должно было иметь заземление для безопасного функционирования.

Однако, в современном мире щиток с дифавтоматом без заземления не редкость, так как данное устройство берет на себя функцию по защите электросети. Помимо этого в сетях без заземления он также играет роль по прекращению утечки электроэнергии.

Советы для правильного подключения дифавтомата своими руками

Как говорилось ранее, лучше всего доверить установку дифавтомата квалифицированному электрику. Но для тех, кто хочет сделать это самостоятельно, приведем несколько советов для подключения:

Правильно выбрать линию, часть сети, или сеть для защиты, которой предназначен дифавтомат. Так как универсальной схемы для правильного подключения дифавтомата своими руками не существует, необходимо тщательно разобраться, что именно вы хотите защитить, установив дифавтомат. Может быть это группа розеток? Отдельный прибор, или станок?

Или же вся домашняя сеть?

В случае если решили защищать всю сеть сразу и установить дифавтомат в щиток. Устанавливайте дифавтомат на вводном проводе. У данной схемы имеется ряд положительных и отрицательных качеств.

К положительным качествам можно отнести: защиту одновременно всей сети, экономию средств (вы купите только один дифавтомат), занимает мало места. К отрицательным качествам отнесем: зависимость всей сети (при нарушении в какой-либо части сети будут выключены абсолютно все электроприборы дома), невозможно сразу определить, где произошла неполадка.

  • В случае если решили защитить отдельные ветви электросети, производится установка дифавтоматов на каждую ветвь электросети, а также на наиболее энергопотребляющие приборы.

Главной положительной характеристикой является уровень предлагаемой безопасности. Также можно выяснить в какой части сети произошел сбой. При возникновении перепада напряжения в одной части дома, будет обесточена лишь та часть, в которой это произошло.

Очевидным минусом является большая стоимость одновременной покупки нескольких дифавтоматов. Также потребуется больше места для их установки.

  1. В заключении хотелось бы отметить, что в данный момент дифавтомат, представляет собой один из наиболее надежных способов защиты электросети вашего дома!

Фото подключения дифавтомата

Источник: https://electrikmaster.ru/podklyuchenie-difavtomata/

Как подключить дифавтомат в однофазной сети — схема и порядок подключения

07.07.2017

Дифференциальный автоматический выключатель – это электромеханический прибор, обеспечивающий защиту электросети от повреждений в результате короткого замыкания или высоких нагрузок. Помимо этого, он обеспечивает безопасность людей, не допуская поражения электричеством при касании линии, в которой имеется утечка тока. Таким образом, он объединяет в себе функции двух аппаратов: защитного автомата и УЗО. Подключение дифавтомата – задача не из легких, и чтобы правильно выполнить ее, нужно соблюдать меры безопасности, а также выполнять правила монтажа. О том, как подключить дифавтомат, и пойдет речь в этой статье.

Конструктивные особенности дифференциальных автоматов

Как уже было сказано, установка в сеть дифавтомата позволяет обеспечить защиту от утечек электротока, перегрузок и сверхтоков КЗ. Этот прибор является комбинированным, и в его состав входят две основных составляющих:

  • Защитный автомат с электромагнитным (катушка) и тепловым (биметаллическая пластина) расцепителями. Первый отключает питание линии при возникновении в ней короткого замыкания, а второй обесточивает сеть при появлении нагрузки, превышающей расчетную. АВ в дифавтоматах могут иметь 2 или 4 полюса, в зависимости от того, какую сеть они защищают – однофазную или трёхфазную.

  • Устройство защитного отключения. В состав этого элемента входит реле, на которое при нормальном функционировании сети воздействуют магнитные потоки одинаковой силы, не давая разъединить линию. При возникновении утечки (ухода электричества в землю) равномерность потоков нарушается, в результате чего происходит переключение реле с обесточиванием линии.

Кроме АВ и УЗО, автомат имеет в своем составе дифференциальный трансформатор, а также электронный элемент усиления.

Установка дифавтомата в одно- и трехфазной сети

Прежде чем начать подключение дифференциального автомата, необходимо нажать на его корпусе кнопку «Тест». Таким образом, искусственно создается утечка тока, на которую прибор должен отреагировать отключением. Это позволит удостовериться в исправности устройства. Если при тестовом испытании аппарат не отключился, пользоваться им нельзя.

В бытовых однофазных сетях, где показатель рабочего напряжения составляет 220В, устанавливаются двухполюсные АВДТ.

Подключение дифавтомата в однофазной электрической сети требует правильного подсоединения нулевых проводов: ноль от нагрузки подключается с нижней части прибора, а от питания – с верхней.

Монтаж четырехполюсного диф. автомата, предназначенного для защиты трехфазной сети, рабочее напряжение в которой равно 380В, производится по аналогичному принципу. При этом нужно учитывать, что трехфазный (четырехполюсный) дифавтомат занимает в распределительном щите больше места, чем однофазный. Это обусловлено необходимостью установки блока дифференциальной защиты.

Корпус некоторых типов АВДТ маркируется обозначением 230/400V. Такое устройство может устанавливаться в сети как с одной, так и с тремя фазами. Во втором случае эти приборы монтируются на потребители, использующие только одну фазу – это может быть группа розеток или отдельные аппараты.

Схемы подключения

Основное правило, которое должна учитывать любая схема подключения дифференциального автомата, гласит: АВДТ нужно подсоединять к фазам и нулевому проводнику исключительно той линии или ответвления, для защиты которой предназначен этот прибор.

Вводной автомат

Дифференциальный автомат в щитке в этом случае устанавливается на вводном проводе. Такая схема подключения дифавтомата получила свое название потому, что устройство защищает все группы и ветки сети, к которой оно подсоединено.

При подборе АВДТ для этой схемы необходимо учитывать все рабочие параметры линии, в том числе и потребляемую мощность. Такой способ подключения защитного устройства имеет ряд плюсов, к которым относятся:

  • Экономия, поскольку на всю сеть устанавливается единственный автомат.
  • Компактность, так как одно устройство не занимает в щитке много места.

Минусы этой схемы таковы:

  • При возникновении нарушений в сети обесточивается вся квартира или дом.
  • При любой неисправности на ее поиск и устранение уйдет много времени, поскольку нужно будет найти ветку, на которой произошел сбой, а также установить конкретную причину неполадок.

Наглядные схемы подключения дифавтоматов на видео:

Отдельные автоматы

Этот метод подключения предусматривает установку нескольких дифференциальных АВ. Установка дифавтомата производится на каждую отдельную ветку или мощный потребитель. Кроме того, дополнительный АВДТ ставится перед группой самих защитных устройств. К примеру, на осветительные приборы устанавливается один аппарат, на розеточную группу – другой, а на электроплиту – третий.

Преимуществом этого способа является максимальный уровень обеспечения безопасности, а также достаточно легкий поиск возможных неисправностей. Недостаток его – большие затраты, связанные с покупкой нескольких дифференциальных автоматов.

Дифавтомат в схеме без заземления

Еще не так давно технология строительства любых зданий учитывала обязательное устройство заземляющего контура. Все имеющиеся в доме распределительные щиты подключались к нему. В современном строительстве оборудование заземления не является обязательным.

В таких зданиях и имеющихся в них квартирах дифференциальные АВ должны устанавливаться обязательно, чтобы обеспечить необходимый уровень электрической безопасности.

Дифавтомат в такой схеме не только защищает сеть от неполадок, но и играет роль заземляющего элемента, предотвращая утечку электротока.

Наглядно про подключение дифавтоматов на видео:

Что нужно помнить при подключении дифференциального автомата?

Независимо от того, в однофазную или трехфазную сеть подключается защитное устройство, при его установке должны соблюдаться нижеперечисленные правила:

  • Питающие кабели следует подсоединять к верхней части прибора, а провода, идущие на потребители – к нижней. На корпусной части большинства дифференциальных АВ имеется принципиальная схема, а также обозначение разъемов.

Очень важно правильно подключить дифавтомат, поскольку неверное подсоединение проводников с высокой долей вероятности станет причиной сгорания устройства. Если кабели недостаточно длинны, их нужно заменить или нарастить. Как вариант – аппарат можно перевернуть на ДИН-рейке, но в этом случае можно запутаться по ходу дальнейшей установки.

  • Необходимо соблюдать полярность контактов. Все защитные устройства в соответствии с международными стандартами имеют маркировку разъемов: для фазных – L, для нулевых – N. Подводящий кабель обозначается цифрой 1, а отводящий – 2. Если контакты будут подключены неправильно, то прибор, скорее всего, не сгорит, но при этом не будет реагировать на неполадки в сети.
  • Во многих аппаратах схема подключения предусматривает подсоединение всех нулевых проводников к общей перемычке. Но в случае с дифференциальным АВ этого делать нельзя, иначе питание будет постоянно отключаться. Чтобы не вызвать сбоев в работе, нулевой контакт каждого дифавтомата следует соединять только с той веткой, которую он защищает.

Порядок подключения

Теперь поговорим о том, как правильно подключить АВДТ. После того, как вы определились со схемой монтажа и приобрели все, что нужно для установки, переходим к подключению. Оно производится в следующем порядке:

  • Внимательно осмотрите корпус устройства. На нем не должно быть трещин и других дефектов, поскольку они могут стать причиной некорректной работы прибора.
  • Отключите питание в домашней сети рубильником в распределительном щитке.
  • Тестером или отверткой-индикатором проверьте контакты подключенных потребителей, чтобы убедиться, что к ним не поступает напряжение.
  • Прикрепите к DIN-рейке дифавтомат.
  • Снимите изоляционный слой с концов подключаемого провода (примерно по 5 мм). Для этого удобнее всего использовать бокорезы.
  • Подсоедините фазные и нулевые жилы: от провода питания – к верхним клеммам защитного устройства, а от защищаемой линии – к нижним.
  • После этого остается включить питание сети и удостовериться, что прибор работает правильно.
  • Порядок сборки распредщита на дифавтоматах на видео:

Наиболее распространенные ошибки при подключении АВДТ

Если после подсоединения дифференциального автомата он срабатывает при малейшей нагрузке или не включается вообще, значит, его установка была произведена неправильно.

Существует несколько ошибок, которые чаще всего допускают неопытные пользователи при самостоятельном подключении дифавтомата:

  • Соединение нейтрального провода с кабелем заземления. В этом случае включить АВДТ будет невозможно, так как не получится установить в верхнее положение рычажки устройства.
  • Подключение нуля к нагрузке с нулевой шины. При таком подсоединении рычажки прибора устанавливаются в верхнее положение, но отключаются при подаче малейшей нагрузки. Ноль следует брать только с выхода защитного аппарата.
  • Подсоединение нуля с выхода устройства вместо нагрузки к шине, а с последней – к нагрузке. Если подключение выполнено таким образом, рычажки прибора можно будет установить в исходное положение, но как только будет включена нагрузка, АВДТ вырубит. Кнопка «Тест» в этом случае также работать не будет. Такие же симптомы будут наблюдаться, если перепутать подключение нуля, подсоединив его с шины к нижней, а не к верхней клемме аппарата.
  • Перепутанное подключение нулевых проводов с двух разных АВДТ. В этом случае оба автомата будут включаться, кнопка «Тест» на каждом из них будет работать правильно, но как только будет подключена нагрузка, вырубятся сразу оба устройства.

  • Соединение нулевых проводов от двух АВДТ. Когда допущена эта ошибка, рычажки обоих аппаратов устанавливаются в рабочее положение, но при подключении нагрузки или нажатии кнопки «Тест» на любом дифавтомате отключатся оба одновременно.

Разбор основных ошибок подключения на видео:

Заключение

В этой статье мы рассказали, как правильно подключить дифавтомат, а также разобрались с основными ошибками, которые допускаются при этой процедуре. Учитывая это, вы сможете самостоятельно установить защитное устройство, а если при этом будет допущена ошибка – легко найдете и исправите ее.

Источник: https://YaElectrik.ru/jelektroshhitok/kak-podklyuchit-difavtomat

Как подключить дифференциальный автомат: схемы подключения

Электропроводка несет для дома, его жильцов и техники много рисков. Исключить большинство из них способна установка автоматического выключателя дифференциального тока (АВДТ) – дифавтомата.

Это устройство обеспечивает защиту от тока утечки, сетевой перегрузки, короткого замыкания и поражения человека током. Важно знать, как подключить дифференциальный автомат, чтобы максимально защитить оборудование, здоровье людей и имущество.

Принцип работы дифавтомата

В дифавтомат встроено три механизма, каждый из которых отключает напряжение в определенной ситуации:

  • наличие тока утечки;
  • неожиданное короткое замыкание;
  • перегрузка электрической сети по мощности.

Утечка определяется с помощью дифференциального трансформатора, который реагирует на разницу между значениями тока на «нуле» и «фазе».

Отличие может возникнуть при контакте человека с предметами под напряжением или при частичном замыкании электроприборов на окружающие их поверхности. В таких случаях срабатывает дифавтомат и отключает электричество.

Механизм защиты при обнаружении утечки тока может быть электромеханическим или электронно-механическим. Второй вариант подразумевает наличие управляющей микросхемы

Датчик короткого замыкания реагирует на высокий ток. А подключение избыточной нагрузки определяется по нагреву металлической термопластины, которая размыкает электросеть при повышении собственной температуры.

Таким образом, любая опасная ситуация, связанная с электропроводкой, быстро определяется дифавтоматом и заканчивается защитным отключением напряжения в проблемном контуре.

Возможные схемы подключения

Способы подключения дифавтоматов отличаются не столько вариантами расположения проводов, сколько количеством и характеристиками самих устройств. Поэтому важно разобраться в возможных схемах, узнать особенности их применения и подключения, чтобы обеспечить максимальную защиту себя и бытовой техники за минимальные деньги.

Система с единственным дифавтоматом

Первая схема подключения дифавтомата подразумевает наличие только одного защитного устройства. Оно монтируется сразу после электросчетчика. К выходу АВДТ подключаются все имеющиеся электрические контуры.

Необходимо, если это возможно, установить в начале каждой цепи концевой выключатель. Так надо, чтобы можно было проводить ремонт электропроводки в одной комнате без выключения света во всей квартире.

Единственный дифавтомат на всю квартиру – самый бюджетный вариант, но и он способен защитить жильцов от удара током при случайном контакте с поверхностью под напряжением

Максимальная токовая нагрузка защитного устройства должна соотноситься с мощностью одновременно подключенной техники и характеристиками электросчетчика. Желательно, чтобы АВДТ срабатывал раньше, чем предохранители на приборе учета.

К единственному дифавтомату сверху подключаются питающие провода от электросчетчика, а снизу выходят те, к которым присоединяется внутриквартирная разводка. Плюсом такой схемы является простота, дешевизна и минимальная потребность в месте для размещения АВДТ.

К недостатку описываемого варианта электрозащиты относится неудобство поиска причины выбивания дифавтомата. Так как обесточивается сразу вся квартира, то определить, в какой комнате находится причина срабатывания АВДТ, довольно трудно.

Кроме того, если проблема с электропроводкой возникнет только в одном помещении, то напряжение нельзя будет включить во всей квартире. Чтобы избежать минусов схемы с единственным дифавтоматом, рекомендуется присмотреться к другим вариантам его подключения.

Двухуровневая система подключения

Двухуровневая система дифавтоматов является более надежной и удобной в обслуживании. На первом уровне находится подключенный после электросчетчика АВДТ, через который проход вся нагрузка. Выходящие из него провода параллельно подключаются к нескольким дифавтоматам, число которых равно количеству электрических контуров в квартире.

Для установки нескольких дифавтоматов продаются специальные щиты, которые позволяют экономить место на стене, сохраняя удобство подключения электропроводов

Устройства второго уровня могут быть менее мощными и иметь меньший пороговый ток утечки. Это позволит сэкономить, сохранив эффективность оборудования.

Теоретически отдельное защитное устройство можно подключить к каждому бытовому прибору, но на практике это нецелесообразно. Иногда в отдельный контур выделяют наиболее мощное оборудование в ванной – стиральную машину, электрифицированную душевую кабину, джакузи.

К преимуществам двухуровневой схемы подключения дифференциального автомата относят:

  1. Надежность и безопасность. Дифавтомат первого уровня, по сути, является дублирующим и способен отключать электроэнергию одновременно со следующими за ним защитными устройствами.
  2. Легкость поиска электроконтура, в котором возникла неисправность.
  3. Возможность отключения лишь одной комнаты от электричества на период ремонтных работ.

К недостаткам такого варианта защиты электросети можно отнести лишь необходимость покупки нескольких дифавтоматов и сложность в выделении места для их установки.

Двухуровневую схему рационально использовать при разветвленной сети с несколькими электрическими контурами. Если же к электросчетчику подключено минимум техники, то будет достаточно установки единственного дифавтомата.

Одноуровневая система дифавтоматов

Одноуровневая схема подключения дифавтоматов напоминает двухуровневую. Отличие заключается лишь в отсутствии общего АВДТ. Сторонники этого варианта подчеркивают, что он позволяет сэкономить деньги и место за счет исключения одного защитного устройства из схемы.

В одноуровневой схеме подключения дифавтоматов рекомендуется использовать коммутирующую шину, которая упорядочивает электрические провода и упрощает их монтаж

Минусом такого способа монтажа является отсутствие в цепи дублирующего устройства, которое бы обеспечивало дополнительный уровень защиты. Что касается особенности установки и сфер применения распределенной одноуровневой схемы, то они идентичны таковым в двухуровневом варианте.

Установка дифавтоматов без заземления

Принципиальная схема подсоединения дифавтоматов при отсутствии заземления практически не отличается от рассмотренных выше одноуровневых и двухуровневых вариантов. Разница заключается лишь в отсутствии специальной жилы, которая должна подходить к каждой электроточке, обеспечивая съем тока с корпуса прибора при нарушении его электроизоляции.

Отсутствие заземления в квартире значительно облегчает монтаж электрической проводки, но создает дополнительные риски при эксплуатации бытовой техники

В старых многоэтажках и частных домах заземляющая система просто не была предусмотрена. В результате такой непредусмотрительности возникал риск поражения человека током при контакте с техникой и конструкциями, которые случайно оказались под напряжением.

Дифавтомат функционально замещает провод заземления, разрывая электрическую цепь за сотые доли секунды после определения утечки тока. За это время электроудар не успевает навредить человеку, а воздействие ограничивается максимум легким испугом.

Дополнительно АВДТ защищает оборудование от перегрузок и короткого замыкания, чем выгодно отличается от обычного заземления.

Отличия в действии дифференциальных автоматов и УЗО перечислены и разобраны в статье, посвященной вопросам сравнения двух типов защитных устройств для электропроводки.

Схема при трехфазной сети

Иногда возникает необходимость установить дифавтомат в здании, куда подведена сеть 380В. Это может быть гараж, магазин или небольшое промышленное помещение. В таком случае применяются те же схемы, что и в сети 220В. Отличается только сама конструкция дифавтомата.

Подключение проводов трехфазной сети к клеммам дифференциального автомата проводится в строгом соответствии с маркировкой на его корпусе

АВДТ для трехфазного напряжения имеет четыре входных клеммы и столько же выходных, от которых идут провода к электроприборам. Желательно, чтобы в электрическом контуре была жила заземления. Но при отсутствии таковой на ток утечки обязательно среагирует дифавтомат и обесточит помещение.

Преимущества и недостатки разных вариантов подключения АВДТ к трехфазной сети такие же, как и при напряжении 220В.

Особенности монтажа селективных дифавтоматов

Большинство селективных дифавтоматов имеют в названии индекс S. Эти устройства отличаются от обычных АВДТ увеличенным временем срабатывания при обнаружении тока утечки.

Селективные дифавтоматы применяются только в качестве главного прибора в двухуровневых схемах. Они обеспечивают индивидуальное срабатывание устройств второго уровня без отключения электропитания во всей сети.

Селективный дифаппарат рационально покупать только при монтаже двухуровневых схем.

Если он будет единственным в квартире, то задержка срабатывания станет, наоборот, его недостатком

Их особенность заключается в следующем.

При появлении тока утечки его могут обнаружить дифавтоматы обоих уровней. Какой из них сработает первым, отдается на откуп случайности, но обычно отключают электричество оба.

Увеличение времени срабатывания центрального АВДТ позволяет дифавтомату второго уровня сработать первым. Таким образом, в результате неисправности отключается только один электроконтур, а остальная квартира продолжает оставаться под напряжением. Использование селективности позволяет использовать дифавтоматы с одинаковым пороговым током утечки.

Существует и другая схема подключения, без селективного устройства, которая позволяет добиться избирательного отключения АВДТ второго уровня при появлении тока утечки.

Для этого центральный аппарат выбирается с пороговым значением параметра в 100мА, а второстепенные – 30 мА. В таком случае первыми будут срабатывать дифавтоматы второго уровня, избирательно отключая только один электроконтур. Однако 100% работоспособность такой схемы не гарантируется.

Приоритет при покупке необходимо отдавать селективным дифавтоматам, которые обеспечивают большую надежность и удобство.

Пошаговая инструкция по установке дифавтомата

Установка дифавтомата не представляет сложностей и может быть произведена самостоятельно без специального обучения.

К месту с блоком дифавтоматов должен быть свободный доступ. Вокруг него желательно не размещать легковоспламеняющиеся и взрывоопасные предметы

Последовательность действий при этом следующая:

  1. Проверить целостность АВДТ и работоспособность его тумблеров.
  2. Зафиксировать дифавтомат на специальной металлической DIN-рейке в месте его постоянного расположения.
  3. Отключить напряжение в квартире и проверить его отсутствие индикатором.
  4. Зачистить питающие жилы в кабеле и подсоединить их к двум верхним клеммам дифавтомата. Синий цвет обычно подключается к «нулю» АВДТ, желтый или коричневый – к контуру заземления, а третий цвет – к «фазе» прибора.
  5. К нижним клеммам дифавтомата подключить провода, подающие напряжение в квартиру или на последующие защитные устройства.
  6. Подать напряжение на АВДТ и проверить работоспособность прибора.

Для тестирования дифавтомата на нем предусмотрена специальная кнопка «Т».

При её нажатии в электрической цепи появляется ток утечки, который должен привести к срабатыванию аппарата и отключению напряжения. Если АВДТ не отреагировал, значит, он неисправен и подлежит замене.

В деревянных домах обязателен огнестойкий щит для дифавтомата. Он защитит стены дома от огня в случае возгорания защитных устройств

В электрической сети квартиры дифавтомат является лишь промежуточным звеном, обеспечивающим дополнительную защиту, поэтому его монтаж не вызовет затруднений.

Полезные монтажные советы

Монтаж дифавтомата имеет множество мелких нюансов, которые помогут сделать работу оборудования эффективной и надёжной.

«Ноль» к нагрузке обязательно должен идти от дифавтомата, иначе возникнет разница значений токов, и защитное устройство сразу сработает. В результате подключить электроприборы не удастся

В электрике не следует пренебрегать советами, поэтому к приведенным рекомендациям следует отнестись внимательно:

  1. При подключении проводов к дифференциальному автомату обязательно нужно соблюдать полярность. Клемма «нуля» обозначается как N, а «фазы» – 1 или 2.
  2. Работы по подключению необходимо производить при полном обесточивании всех проводов.
  3. Наилучшую безопасность обеспечивает двухуровневая схема с селективным дифавтоматом первого уровня.
  4. Стоит подбирать мощность дифавтоматов второго уровня в соответствии с предполагаемой нагрузкой на электроконтур в каждой комнате.
  5. Нельзя объединять выходящие «ноль» и «фазу» дифавтомата с неподключенными к нему электропроводами, даже если они идут от параллельно подключенных АВДТ.
  6. Выходящий из дифавтомата «ноль» не должен соприкасаться с жилой заземления.

При фиксации провода в клемме нужно следить, чтобы в разъем не попала изоляция. Плохой контакт может привести к перегреванию дифавтомата и его поломке.

При несоблюдении большинства вышеописанных рекомендаций АВДТ просто не будет функционировать должным образом. Он может «выбивать» при подключении нагрузки или вообще не срабатывать на утечку тока. Поэтому к электрической схеме подключения нужно отнестись со всей серьёзностью.

Выводы и полезное видео по теме

  • С какими трудностями можно столкнуться при подключении защитных устройств, вы узнаете из следующих видеороликов.
  • Тестирование двухуровневой селективной и неселективной схемы:
  • Внутреннее устройство дифавтомата:
  • Разбор различных схем подключения дифавтоматов (3 части):

Подключение защитного дифференциального автомата – процесс несложный.

Главным условием быстрого монтажа является четкое соблюдение рекомендованных электрических схем. В этом случае самостоятельная установка защитных устройств удастся с первого раза, а сами АВДТ будут надежно служить долгие годы.

Хотите поделиться собственным опытом в подключении дифференциального автомата? Знаете тонкости установки прибора, не приведенные в статье? Пишите, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фото  в расположенном ниже блоке.

Источник: https://sovet-ingenera.com/elektrika/uzo-schet/kak-podklyuchit-differencialnyj-avtomat.html

Схема подключения автоматического выключателя дифференциального тока

Электропроводка несет для дома, его жильцов и техники много рисков. Исключить большинство из них способна установка автоматического выключателя дифференциального тока (АВДТ) — дифавтомата.

Это устройство обеспечивает защиту от тока утечки, сетевой перегрузки, короткого замыкания и поражения человека током. Важно знать, как подключить дифференциальный автомат, чтобы максимально защитить здоровье людей и имущество.

Принцип работы дифавтомата

В дифавтомат встроено три механизма, каждый из которых отключает напряжение в определенной ситуации:

  • наличие тока утечки;
  • неожиданное короткое замыкание;
  • перегрузка электрической сети по мощности.

Утечка определяется с помощью дифференциального трансформатора, который реагирует на разницу между значениями тока на «нуле» и «фазе».

Отличие может возникнуть при контакте человека с предметами под напряжением или при частичном замыкании электроприборов на окружающие их поверхности. В таких случаях срабатывает дифавтомат и отключает электричество.

Механизм защиты при обнаружении утечки тока может быть электромеханическим или электронно-механическим. Второй вариант подразумевает наличие управляющей микросхемы

Датчик короткого замыкания реагирует на высокий ток. А подключение избыточной нагрузки определяется по нагреву металлической термопластины, которая размыкает электросеть при повышении собственной температуры.

Таким образом, любая опасная ситуация, связанная с электропроводкой, быстро определяется дифавтоматом и заканчивается защитным отключением напряжения в проблемном контуре.

Возможные схемы подключения

Способы подключения дифавтоматов отличаются не столько вариантами расположения проводов, сколько количеством и характеристиками самих устройств. Поэтому важно разобраться в возможных схемах, узнать особенности их применения и подключения, чтобы обеспечить максимальную защиту себя и бытовой техники за минимальные деньги.

Система с единственным дифавтоматом

Первая схема подключения дифавтомата подразумевает наличие только одного защитного устройства. Оно монтируется сразу после электросчетчика. К выходу АВДТ подключаются все имеющиеся электрические контуры. По возможности, необходимо установить в начале каждой цепи концевой выключатель, чтобы можно было проводить ремонт электропроводки в одной комнате без выключения света во всей квартире.

Единственный дифавтомат на всю квартиру – самый бюджетный вариант, но и он способен защитить жильцов от удара током при случайном контакте с поверхностью под напряжением

Максимальная токовая нагрузка защитного устройства должна соотноситься с мощностью одновременно подключенной техники и характеристиками электросчетчика. Желательно, чтобы АВДТ срабатывал раньше, чем предохранители на приборе учета.

К единственному дифавтомату сверху подключаются питающие провода от электросчетчика, а снизу выходят те, к которым присоединяется внутриквартирная разводка. Плюсом такой схемы является простота, дешевизна и минимальная потребность в месте для размещения АВДТ.

К недостатку описываемого варианта электрозащиты относится неудобство поиска причины выбивания дифавтомата. Так как обесточивается сразу вся квартира, то определить, в какой комнате находится причина срабатывания АВДТ, довольно трудно. Кроме того, если проблема с электропроводкой возникнет только в одном помещении, то напряжение нельзя будет включить во всей квартире.

Чтобы избежать минусов схемы с единственным дифавтоматом, рекомендуется присмотреться к другим вариантам его подключения.

Двухуровневая система подключения

Двухуровневая система дифавтоматов является более надежной и удобной в обслуживании. На первом уровне находится подключенный после электросчетчика АВДТ, через который проход вся нагрузка. Выходящие из него провода параллельно подключаются к нескольким дифавтоматам, число которых равно количеству электрических контуров в квартире.

Для установки нескольких дифавтоматов продаются специальные щиты, которые позволяют экономить место на стене, сохраняя удобство подключения электропроводов

Устройства второго уровня могут быть менее мощными и иметь меньший пороговый ток утечки. Это позволит сэкономить, сохранив эффективность оборудования.

Теоретически отдельное защитное устройство можно подключить к каждому бытовому прибору, но на практике это нецелесообразно. Иногда в отдельный контур выделяют наиболее опасное оборудование в ванной – стиральную машину, электрифицированную душевую кабину, джакузи.

К преимуществам двухуровневой схемы подключения дифференциального автомата относят:

  1. Надежность и безопасность. Дифавтомат первого уровня, по сути, является дублирующим и способен отключать электроэнергию одновременно со следующими за ним защитными устройствами.
  2. Легкость поиска электроконтура, в котором возникла неисправность.
  3. Возможность отключения лишь одной комнаты от электричества на период ремонтных работ.

К недостаткам такого варианта защиты электросети можно отнести лишь необходимость покупки нескольких дифавтоматов и сложность в выделении места для их установки.

Двухуровневую схему рационально использовать при разветвленной сети с несколькими электрическими контурами. Если же к электросчетчику подключено минимум техники, то будет достаточно установки единственного дифавтомата.

Одноуровневая система дифавтоматов

Одноуровневая схема подключения дифавтоматов напоминает двухуровневую. Отличие заключается лишь в отсутствии общего АВДТ. Сторонники этого варианта подчеркивают, что он позволяет сэкономить деньги и место за счет исключения одного защитного устройства из схемы.

В одноуровневой схеме подключения дифавтоматов рекомендуется использовать коммутирующую шину, которая упорядочивает электрические провода и упрощает их монтаж

Минусом такого способа монтажа является отсутствие в цепи дублирующего устройства, которое бы обеспечивало дополнительный уровень защиты. Что касается особенности установки и сфер применения распределенной одноуровневой схемы, то они идентичны таковым в двухуровневом варианте.

Установка дифавтоматов без заземления

Принципиальная схема подсоединения дифавтоматов при отсутствии заземления практически не отличается от рассмотренных выше одноуровневых и двухуровневых вариантов. Разница заключается лишь в отсутствии специальной жилы, которая должна подходить к каждой электроточке, обеспечивая съем тока с корпуса прибора при нарушении его электроизоляции.

Отсутствие заземления в квартире значительно облегчает монтаж электрической проводки, но создает дополнительные риски при эксплуатации бытовой техники

В старых многоэтажках и частных домах заземляющий провод просто не был предусмотрен. В результате такой непредусмотрительности возникал риск поражения человека током при контакте с техникой и конструкциями, которые случайно оказались под напряжением.

Дифавтомат функционально замещает провод заземления, разрывая электрическую цепь за сотые доли секунды после определения утечки тока. За это время электроудар не успевает навредить человеку, а воздействие ограничивается максимум легким испугом. Дополнительно АВДТ защищает оборудование от перегрузок и короткого замыкания, чем выгодно отличается от обычного заземления.

Схема при трехфазной сети

Иногда возникает необходимость установить дифавтомат в здании, куда подведена сеть 380В. Это может быть гараж, магазин или небольшое промышленное помещение. В таком случае применяются те же схемы, что и в сети 220В. Отличается только сама конструкция дифавтомата.

Подключение проводов трехфазной сети к клеммам дифференциального автомата проводится в строгом соответствии с маркировкой на его корпусе

АВДТ для трехфазного напряжения имеет четыре входных клеммы и столько же выходных, от которых идут провода к электроприборам. Желательно, чтобы в электрическом контуре была жила заземления. Но при отсутствии таковой на ток утечки обязательно среагирует дифавтомат и обесточит помещение.

Преимущества и недостатки разных вариантов подключения АВДТ к трехфазной сети такие же, как и при напряжении 220В.

Особенности монтажа селективных дифавтоматов

Большинство селективных дифавтоматов имеют в названии индекс S. Эти устройства отличаются от обычных АВДТ увеличенным временем срабатывания при обнаружении тока утечки. Селективные дифавтоматы применяются только в качестве главного прибора в двухуровневых схемах. Они обеспечивают индивидуальное срабатывание устройств второго уровня без отключения электропитания во всей сети.

Селективный дифаппарат рационально покупать только при монтаже двухуровневых схем. Если он будет единственным в квартире, то задержка срабатывания станет, наоборот, его недостатком

Их особенность заключается в следующем. При появлении тока утечки его могут обнаружить дифавтоматы обоих уровней. Какой из них сработает первым, отдается на откуп случайности, но обычно отключают электричество оба.

Увеличение времени срабатывания центрального АВДТ позволяет дифавтомату второго уровня сработать первым. Таким образом, в результате неисправности отключается только один электроконтур, а остальная квартира продолжает оставаться под напряжением. Использование селективности позволяет использовать дифавтоматы с одинаковым пороговым током утечки.

Существует и другая схема подключения, без селективного устройства, которая позволяет добиться избирательного отключения АВДТ второго уровня при появлении тока утечки.

Для этого центральный аппарат выбирается с пороговым значением параметра в 100мА, а второстепенные – 30 мА. В таком случае первыми будут срабатывать дифавтоматы второго уровня, избирательно отключая только один электроконтур. Однако 100% работоспособность такой схемы не гарантируется.

Приоритет при покупке необходимо отдавать селективным дифавтоматам, которые обеспечивают большую надежность и удобство.

Пошаговая инструкция по установке дифавтомата

Установка дифавтомата не представляет сложностей и может быть произведена самостоятельно без специального обучения.

К месту с блоком дифавтоматов должен быть свободный доступ. Вокруг него желательно не размещать легковоспламеняющиеся и взрывоопасные предметы

Последовательность действий при этом следующая:

  1. Проверить целостность АВДТ и работоспособность его тумблеров.
  2. Зафиксировать дифавтомат на специальной металлической DIN-рейке в месте его постоянного расположения.
  3. Отключить напряжение в квартире и проверить его отсутствие индикатором.
  4. Зачистить питающие жилы в кабеле и подсоединить их к двум верхним клеммам дифавтомата. Синий цвет обычно подключается к «нулю» АВДТ, желтый или коричневый – к контуру заземления, а третий цвет – к «фазе» прибора.
  5. К нижним клеммам дифавтомата подключить провода, подающие напряжение в квартиру или на последующие защитные устройства.
  6. Подать напряжение на АВДТ и проверить работоспособность прибора.

Для тестирования дифавтомата на нем предусмотрена специальная кнопка «Т». При её нажатии в электрической цепи появляется ток утечки, который должен привести к срабатыванию аппарата и отключению напряжения. Если АВДТ не отреагировал, значит он неисправен и подлежит замене.

В деревянных домах обязателен огнестойкий щит для дифавтомата. Он защитит стены дома от огня в случае возгорания защитных устройств

В электрической сети квартиры дифавтомат является лишь промежуточным звеном, обеспечивающим дополнительную защиту, поэтому его монтаж не вызовет затруднений.

Полезные монтажные советы

Монтаж дифавтомата имеет множество мелких нюансов, которые помогут сделать работу оборудования эффективной и надёжной.

«Ноль» к нагрузке обязательно должен идти от дифавтомата, иначе возникнет разница значений токов, и защитное устройство сразу сработает. В результате подключить электроприборы не удастся

В электрике не следует пренебрегать советами, поэтому к приведенным рекомендациям следует отнестись внимательно.

  1. При подключении проводов к дифференциальному автомату обязательно нужно соблюдать полярность. Клемма «нуля» обозначается как N, а «фазы» – 1 или 2.
  2. Работы по подключению необходимо производить при полном обесточивании всех проводов.
  3. Наилучшую безопасность обеспечивает двухуровневая схема с селективным дифавтоматом первого уровня.
  4. Стоит подбирать мощность дифавтоматов второго уровня в соответствии с предполагаемой нагрузкой на электроконтур в каждой комнате.
  5. Нельзя объединять выходящие «ноль» и «фазу» дифавтомата с неподключенными к нему электропроводами, даже если они идут от параллельно подключенных АВДТ.
  6. Выходящий из дифавтомата «ноль» не должен соприкасаться с жилой заземления.

При фиксации провода в клемме нужно следить, чтобы в разъем не попала изоляция. Плохой контакт может привести к перегреванию дифавтомата и его поломке.

При несоблюдении большинства вышеописанных рекомендаций АВДТ просто не будет функционировать должным образом. Он может «выбивать» при подключении нагрузки или вообще не срабатывать на утечку тока. Поэтому к электрической схеме подключения нужно отнестись со всей серьёзностью.

Выводы и полезное видео по теме

С какими трудностями можно столкнуться при подключении защитных устройств, вы узнаете из следующих видеороликов.

Тестирование двухуровневой селективной и неселективной схемы:

Внутреннее устройство дифавтомата:

Разбор различных схем подключения дифавтоматов (3 части):

Подключение защитного дифференциального автомата – процесс несложный. Главным условием быстрого монтажа является четкое соблюдение рекомендованных электрических схем. В этом случае самостоятельная установка защитных устройств удастся с первого раза, а сами АВДТ будут надежно служить долгие годы.

Дифференциальный автоматический выключатель – это электромеханический прибор, обеспечивающий защиту электросети от повреждений в результате короткого замыкания или высоких нагрузок. Помимо этого, он обеспечивает безопасность людей, не допуская поражения электричеством при касании линии, в которой имеется утечка тока. Таким образом, он объединяет в себе функции двух аппаратов: защитного автомата и УЗО. Подключение дифавтомата – задача не из легких, и чтобы правильно выполнить ее, нужно соблюдать меры безопасности, а также выполнять правила монтажа. О том, как подключить дифавтомат, и пойдет речь в этой статье.

Конструктивные особенности дифференциальных автоматов

Как уже было сказано, установка в сеть дифавтомата позволяет обеспечить защиту от утечек электротока, перегрузок и сверхтоков КЗ. Этот прибор является комбинированным, и в его состав входят две основных составляющих:

  • Защитный автомат с электромагнитным (катушка) и тепловым (биметаллическая пластина) расцепителями. Первый отключает питание линии при возникновении в ней короткого замыкания, а второй обесточивает сеть при появлении нагрузки, превышающей расчетную. АВ в дифавтоматах могут иметь 2 или 4 полюса, в зависимости от того, какую сеть они защищают – однофазную или трёхфазную.
  • Устройство защитного отключения. В состав этого элемента входит реле, на которое при нормальном функционировании сети воздействуют магнитные потоки одинаковой силы, не давая разъединить линию. При возникновении утечки (ухода электричества в землю) равномерность потоков нарушается, в результате чего происходит переключение реле с обесточиванием линии.

Кроме АВ и УЗО, автомат имеет в своем составе дифференциальный трансформатор, а также электронный элемент усиления.

Установка дифавтомата в одно- и трехфазной сети

Прежде чем начать подключение дифференциального автомата, необходимо нажать на его корпусе кнопку «Тест». Таким образом, искусственно создается утечка тока, на которую прибор должен отреагировать отключением. Это позволит удостовериться в исправности устройства. Если при тестовом испытании аппарат не отключился, пользоваться им нельзя.

В бытовых однофазных сетях, где показатель рабочего напряжения составляет 220В, устанавливаются двухполюсные АВДТ.

Подключение дифавтомата в однофазной электрической сети требует правильного подсоединения нулевых проводов: ноль от нагрузки подключается с нижней части прибора, а от питания – с верхней.

Монтаж четырехполюсного диф. автомата, предназначенного для защиты трехфазной сети, рабочее напряжение в которой равно 380В, производится по аналогичному принципу. При этом нужно учитывать, что трехфазный (четырехполюсный) дифавтомат занимает в распределительном щите больше места, чем однофазный. Это обусловлено необходимостью установки блока дифференциальной защиты.

Корпус некоторых типов АВДТ маркируется обозначением 230/400V. Такое устройство может устанавливаться в сети как с одной, так и с тремя фазами. Во втором случае эти приборы монтируются на потребители, использующие только одну фазу – это может быть группа розеток или отдельные аппараты.

Схемы подключения

Основное правило, которое должна учитывать любая схема подключения дифференциального автомата, гласит: АВДТ нужно подсоединять к фазам и нулевому проводнику исключительно той линии или ответвления, для защиты которой предназначен этот прибор.

Вводной автомат

Дифференциальный автомат в щитке в этом случае устанавливается на вводном проводе. Такая схема подключения дифавтомата получила свое название потому, что устройство защищает все группы и ветки сети, к которой оно подсоединено.

При подборе АВДТ для этой схемы необходимо учитывать все рабочие параметры линии, в том числе и потребляемую мощность. Такой способ подключения защитного устройства имеет ряд плюсов, к которым относятся:

  • Экономия, поскольку на всю сеть устанавливается единственный автомат.
  • Компактность, так как одно устройство не занимает в щитке много места.

Минусы этой схемы таковы:

  • При возникновении нарушений в сети обесточивается вся квартира или дом.
  • При любой неисправности на ее поиск и устранение уйдет много времени, поскольку нужно будет найти ветку, на которой произошел сбой, а также установить конкретную причину неполадок.

Наглядные схемы подключения дифавтоматов на видео:

Отдельные автоматы

Этот метод подключения предусматривает установку нескольких дифференциальных АВ. Установка дифавтомата производится на каждую отдельную ветку или мощный потребитель. Кроме того, дополнительный АВДТ ставится перед группой самих защитных устройств. К примеру, на осветительные приборы устанавливается один аппарат, на розеточную группу – другой, а на электроплиту – третий.

Преимуществом этого способа является максимальный уровень обеспечения безопасности, а также достаточно легкий поиск возможных неисправностей. Недостаток его – большие затраты, связанные с покупкой нескольких дифференциальных автоматов.

Дифавтомат в схеме без заземления

Еще не так давно технология строительства любых зданий учитывала обязательное устройство заземляющего контура. Все имеющиеся в доме распределительные щиты подключались к нему. В современном строительстве оборудование заземления не является обязательным. В таких зданиях и имеющихся в них квартирах дифференциальные АВ должны устанавливаться обязательно, чтобы обеспечить необходимый уровень электрической безопасности. Дифавтомат в такой схеме не только защищает сеть от неполадок, но и играет роль заземляющего элемента, предотвращая утечку электротока.

Наглядно про подключение дифавтоматов на видео:

Что нужно помнить при подключении дифференциального автомата?

Независимо от того, в однофазную или трехфазную сеть подключается защитное устройство, при его установке должны соблюдаться нижеперечисленные правила:

  • Питающие кабели следует подсоединять к верхней части прибора, а провода, идущие на потребители – к нижней. На корпусной части большинства дифференциальных АВ имеется принципиальная схема, а также обозначение разъемов.

Очень важно правильно подключить дифавтомат, поскольку неверное подсоединение проводников с высокой долей вероятности станет причиной сгорания устройства. Если кабели недостаточно длинны, их нужно заменить или нарастить. Как вариант – аппарат можно перевернуть на ДИН-рейке, но в этом случае можно запутаться по ходу дальнейшей установки.

  • Необходимо соблюдать полярность контактов. Все защитные устройства в соответствии с международными стандартами имеют маркировку разъемов: для фазных – L, для нулевых – N. Подводящий кабель обозначается цифрой 1, а отводящий – 2. Если контакты будут подключены неправильно, то прибор, скорее всего, не сгорит, но при этом не будет реагировать на неполадки в сети.
  • Во многих аппаратах схема подключения предусматривает подсоединение всех нулевых проводников к общей перемычке. Но в случае с дифференциальным АВ этого делать нельзя, иначе питание будет постоянно отключаться. Чтобы не вызвать сбоев в работе, нулевой контакт каждого дифавтомата следует соединять только с той веткой, которую он защищает.

Порядок подключения

Теперь поговорим о том, как правильно подключить АВДТ. После того, как вы определились со схемой монтажа и приобрели все, что нужно для установки, переходим к подключению. Оно производится в следующем порядке:

  • Внимательно осмотрите корпус устройства. На нем не должно быть трещин и других дефектов, поскольку они могут стать причиной некорректной работы прибора.
  • Отключите питание в домашней сети рубильником в распределительном щитке.
  • Тестером или отверткой-индикатором проверьте контакты подключенных потребителей, чтобы убедиться, что к ним не поступает напряжение.
  • Прикрепите к DIN-рейке дифавтомат.
  • Снимите изоляционный слой с концов подключаемого провода (примерно по 5 мм). Для этого удобнее всего использовать бокорезы.
  • Подсоедините фазные и нулевые жилы: от провода питания – к верхним клеммам защитного устройства, а от защищаемой линии – к нижним.

После этого остается включить питание сети и удостовериться, что прибор работает правильно.

Порядок сборки распредщита на дифавтоматах на видео:

Наиболее распространенные ошибки при подключении АВДТ

Если после подсоединения дифференциального автомата он срабатывает при малейшей нагрузке или не включается вообще, значит, его установка была произведена неправильно.

Существует несколько ошибок, которые чаще всего допускают неопытные пользователи при самостоятельном подключении дифавтомата:

  • Соединение нейтрального провода с кабелем заземления. В этом случае включить АВДТ будет невозможно, так как не получится установить в верхнее положение рычажки устройства.
  • Подключение нуля к нагрузке с нулевой шины. При таком подсоединении рычажки прибора устанавливаются в верхнее положение, но отключаются при подаче малейшей нагрузки. Ноль следует брать только с выхода защитного аппарата.
  • Подсоединение нуля с выхода устройства вместо нагрузки к шине, а с последней – к нагрузке. Если подключение выполнено таким образом, рычажки прибора можно будет установить в исходное положение, но как только будет включена нагрузка, АВДТ вырубит. Кнопка «Тест» в этом случае также работать не будет. Такие же симптомы будут наблюдаться, если перепутать подключение нуля, подсоединив его с шины к нижней, а не к верхней клемме аппарата.
  • Перепутанное подключение нулевых проводов с двух разных АВДТ. В этом случае оба автомата будут включаться, кнопка «Тест» на каждом из них будет работать правильно, но как только будет подключена нагрузка, вырубятся сразу оба устройства.
  • Соединение нулевых проводов от двух АВДТ. Когда допущена эта ошибка, рычажки обоих аппаратов устанавливаются в рабочее положение, но при подключении нагрузки или нажатии кнопки «Тест» на любом дифавтомате отключатся оба одновременно.

Разбор основных ошибок подключения на видео:

Заключение

В этой статье мы рассказали, как правильно подключить дифавтомат, а также разобрались с основными ошибками, которые допускаются при этой процедуре. Учитывая это, вы сможете самостоятельно установить защитное устройство, а если при этом будет допущена ошибка – легко найдете и исправите ее.

Дифференциальный автомат или автоматический выключатель дифференциального тока — электромеханическое устройство, предназначенное для защиты электрической цепи от утечки токов на землю и защиты цепи от перегрузок и коротких замыканий.

Иными словами, дифференциальный автомат одновременно выполняет функции УЗО и автоматического выключателя.

Основным предназначением дифавтомата, является полная защита человека от поражения электричеством при его контакте с токоведущими частями электрооборудования. В этом и проявляется его функция как УЗО.

Помимо этого, данное устройство не менее эффективно защищает электрическую сеть и электрооборудование от перегрузки и короткого замыкания, выполняя функцию автоматического выключателя.

Основная отличительная особенность дифференциального автомата, от аналогичных ему приборов заключается в его конструкции. В не большом по размерам корпусе удачно объединены и функционируют два отдельных защитных устройства: УЗО и автоматический выключатель.

Поэтому защитное отключение происходит при любых трех нарушениях в работе электрической сети:

  • — утечка тока;
  • — перегрузка;
  • — короткое замыкание.

Принцип работы дифференциального автомата

Защиту электрической цепи от перегрузки и короткого замыкания осуществляет встроенный модуль защиты — автоматический выключатель. В него входит механизм независимого расцепления контактов, который срабатывает при возникновении в защищенной электрической цепи короткого замыкания и перегрузок. Кроме этого защитный модуль снабжен рейкой сброса приводящейся в действие внешним механическим воздействием.

Защиту человека от поражения электрическим током данное устройство осуществляет при помощи модуля дифференциальной защиты. Он оснащен дифференциальным трансформатором, который постоянно сравнивает проходящий через него ток на входе и на выходе.

В случае обнаружения разницы, представляющей угрозу для жизни, модуль при помощи встроенного электрического усилителя и катушки электромагнитного сброса преобразовывает ток в механическое воздействие, которое и обесточивает защищенную цепь.

Схема подключения дифференциального автомата

Схема подключения дифференциального автомата практически не отличается от схемы подключения УЗО. Поэтому при его подключении необходимо соблюдать те же самые правила: к дифференциальному автомату, как и к УЗО, должны подключаться фаза и ноль только той цепи, которые он будет защищать.

То есть, нельзя нулевой провод который вышел с автомата объединять с другими нулевыми проводами. В этом случае дифавтомат будет отключаться, потому что по этим проводам будут протекать разные токи.

Первая схема подразумевает защиту всех электрических групп одним дифференциальным автоматом, который устанавливается на вводе (вводной дифавтомат), а вторая схема используется при защите автоматом определенной электрической группы, путем включения его в ее цепь. Обычно этот способ применяют для создания более надежной электробезопасности помещений, в которых расположена эта группа.

При подключении устройства первым способом провода с питающим напряжением подключают к верхним клеммам, а к нижним подают нагрузку от каждой электрической группы, предварительно разделенные автоматическими выключателями.

Существенным недостатком применения данной схемы является полное отключение всех групп при аварийном срабатывании автомата в случаи возникновения неполадок в любой защищенной электрической группе.

Для предотвращения ложных срабатываний вводного дифавтомата, установленного в жилых помещениях (особенно со старой проводкой) на утечку тока, рекомендуется применять дифференциальные автоматы, настроенных на срабатывание с током утечки 30 мА.

Наиболее надежным и удобным способом защиты электрической сети при аварийных ситуациях дифференциальным автоматом, считается подключение дифавтомата по второй схеме.

Чаще всего он применяется для защиты электрических групп размещенных в помещениях с повышенной влажностью – ванных комнатах, кухнях или в помещениях к которым предъявляются повышенные требования по электробезопасности — например, детская комната.

Бесспорно, что защита, каждой электрической группы отдельным автоматом дает более эффективный результат. Причем это касается не, только электробезопасности, но и практичности, ведь если по какой либо причине сработает один дифавтомат, то это не повлечет за собой полное обесточивание электросети. Что, безусловно, можно отнести еще к одному положительному отличию применения схемы подключения нескольких устройств, для защиты нужных групповых линий.

Применение данного метода будет гарантией надежного и бесперебойного электроснабжения. Однако, применение данного метода подключения защитных устройств, по понятной причине обойдется значительно дороже, чем защита одним аппаратом всей электросети.

Что такое селективная схема подключения дифференциальных автоматов

Разберемся в чем разница между селективной и не селективной схемой подключения. Имеется два рисунка: одна площадка и три квартиры на первом рисунке, на втором рисунке вторая площадка тоже с тремя квартирами.

Что произойдет если вдруг в какой то из квартир возникнет утечка. В правильной схеме (селективной) отключится только поврежденная квартира, автомат на площадке останется включенным и остальные, (неповрежденные) квартиры будут получать питание.

Вторая схема собрана без селективных дифференциальных автоматических выключателей, поэтому здесь при возникновении повреждения в одной из квартир отключится автомат этой квартиры плюс еще и автомат на площадке.

Таким образом обесточатся не только поврежденная линия но и две неповрежденных. С чем это связано? Ведь диффавтомат на площадке 2 рассчитан на ток утечки 100 мА, а отходящие автоматы рассчитаны на ток утечки 30 мА.

Подбор автоматов по току утечки конечно важно учитывать при подключениях но это не является основанием для селективной работы схемы.

Селективной является схема в которой диффавтомат имеет обозначение «S» — селективный. То есть диффавтомат на площадке не селективный.

Правила монтажа

Большой популярностью у потребителей пользуются дифференциальные автоматы с номинальным током утечки до 30 мА. Дифференциальные автоматы успешно используются как в однофазных, так и в трехфазных электрических сетях переменного тока.

Прежде чем установить их на необходимый участок цепи, надо правильно определить его функциональные возможности. При выборе автоматов, что бы избежать ненужных срабатываний от перегрузок, необходимо учитывать количество потребителей подключенных к данной цепи.

Похожие материалы на сайте:

  • 1) Принцип работы дифавтомата
  • 2) Подключение автоматических выключателей
  • 3) Din-рейка для установки автоматов

Если вы решили защитить своих близких и имущество с помощью дифавтомата (АВДТ), то правильно делаете, но только подключите его правильно. Сначала изучите схему подключения автоматического выключателя дифференциального тока и только потом занимайтесь его монтажом. Хотя тут ничего сложного нет, но если все равно сомневаетесь как подключить дифавтомат, то ниже я подробно рассказал как это сделать…

Подключение дифавтомата практически похоже на подключение УЗО, но только здесь в схеме отсутствует дополнительный автоматический выключатель. На что тут нужно обратить особое внимание при подключении дифавтомата:

  1. Подключение проводов. Приходящий провод всегда подключается только на верхние контакты, а отходящий всегда на нижние. Не меняйте их местами. От этого может сгореть АВДТ и тогда побежите в магазин за новым. Если вдруг у вас не хватает длины проводов до нужных контактов, то замените провод.
  2. Соблюдение полярности. На дифавтомат заводятся и фаза «L» и нуль «N». У одних производителей нулевой контакт может быть справа, а у других слева. Внимательно смотрите на корпус АВДТ, там все подписано. Буква N — это для подключения нулевого проводника. Цифра 1 — это для подключения приходящего фазного проводника. Цифра 2 — это для подключения отходящего проводника. Соблюдение полярности позволяет исправно выполнять все свои функции АВДТ. Модуль отвечающий за функции автоматического выключателя часто стоит только на фазном полюсе. Если мы перепутаем полярность, то тогда наш любимый дифавтомат не сможет защитить проводку от короткого замыкания и перегрузки.
  3. Следите за нулевыми проводниками. Как мы привыкли «нуль» должен быть везде общим и должен объединять все нулевые проводники. А вот  использование дифавтомата немного нарушает это правило. Запомните, что объединение нулей после АВДТ запрещено. После дифавтомата фаза и нуль ушли только в контролируемую данным АВДТ цепь и на всем ее протяжении ни с чем больше не объединяются.

Схема подключения дифавтомата

Теперь ниже давайте рассмотрим несколько схем подключения дифавтомата, которые могут встретиться в обычных квартирах.

В варианте предложенным ниже предлагается установка общего входного автоматического выключателя дифференциального тока, который будет защищать всю квартиру. Рекомендованные параметры АВДТ приведены на схеме, но учтите что у каждого разная нагрузка и нужно ее считать индивидуально.

Плюсы такой схемы:

  • дешевизна, так как необходим только один АВДТ;
  • необходимо немного места в распределительном щитке.

Минусы:

  • при срабатывании дифавтомата обесточивается вся квартира;
  • затруднен поиск неисправности (В какой линии произошла утечка? А может было короткое замыкание?)

Следующая схема подключения дифавтомата состоит из общего входного АВДТ и дифавтоматов в каждой отходящей линии. Это самый безопасный и надежный вариант схемы распределительного щитка. Тут входной АВДТ контролирует всю сеть, а групповые дифавтоматы контролируют каждый свою цепь.

В данном варианте необходимо соблюсти селективность в выборе автоматических выключателей дифференциального тока. Групповые выбираем с током утечки 30мА, а входное с током утечки 100-300мА. Это нужно чтобы при неисправности к какой-либо цепи не сработали сразу групповой и входной дифавтоматы. Также селективность может быть достигнута с помощью применения АВДТ типа «S» (селективного). Оно имеет задержку в времени срабатывании, что дает возможность сработать только одному групповому АВДТ.

Плюсы такой схемы:

  • надежность и безопасность;
  • при аварии обесточивается только неисправная линия, что облегчает поиск места неисправности.

Минусы:

  • дороговизна, так как дифавтоматы стоят недешево;
  • необходимо много место в распределительном щитке, чтобы все это разместить;
  • сложность схемы (может это и не минус).

Последняя предлагаемая схема подключения дифавтомата является почти аналогичной предыдущей схемы, но только без применения общего входного АВДТ. Многие говорят, что зачем тратить лишние средства на входной дифавтомат, так как каждая цепь уже контролируется автоматическим выключателем дифференциального тока. Плюсы и минусы такой схемы такие же как и в предыдущем варианте.

Если у Вас остались вопросы, то задавайте их в комментариях. Будем вместе разбираться что к чему.

Вот несколько фотографий, где показано наглядно подключение дифавтоматов. Это моя работа по сборке и подключению электрощитов. Для заказа разработки схемы распределительного щита и его сборки пишите запрос в любой форме на адрес Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. . Готовые электрощиты отправляю в любую точку России через транспортные компании. При заказе сборки схему разрабатываю бесплатно.

Специально для Елены ответ на комментарий №2. Схема подключения дифавтомата как делать НЕЛЬЗЯ.

Улыбнемся:

Тост:
Висел на столбе электромонтер, сжимал зубами два куска провода. Бежала мимо лиса:
— Монтер-монтер, а что это ты на проводах раскачиваешься, хоть бы лестницу поставил!
Молчит монтер, сжимает провода пуще прежнего. А лиса не унимается:
— Монтер, ты бы хоть паяльник взял, разве можно зубами?
Молчит монтер. А лиса снова:
— Монтер, ты электричество-то выключи, ведь тебя сейчас током долбанет!
Не выдержал монтер, разжал зубы да как гаркнет во все горло:
— А ну вали отсюда, дура рыжая, ты еще будешь меня учить работать!
А как разжал зубы — вниз брякнулся и ногу вывихнул. А провода разомкнулись, и во всем городе свет погас.
Так выпьем за то, чтобы не обращать внимания на советы дилетантов.

Как подключить УЗО в однофазной сети без заземления


Дифференциальная защита

Защита вторая более «интеллектуальная». Она включается, чтобы защитить нас от поражения, внезапного тока, уходящего из «обслуживаемой» цепи за ее пределы — скорее всего, через нас. На такой ток простой автоматический выключатель может не сработать — ничего не перегорело в схеме и не замкнуло, то есть нагрузка, вообще говоря, нормальная. Просто это случилось при подсоединении к сети еще одной цепочки, через которую ток уходит туда, где потребление не предусмотрено. А это как раз и может быть человек, нечаянно коснувшийся токоведущих частей. Через него и потечет ток в пол или в батарею отопления и далее в землю.

Для обычного установленного автомата этот добавочный ток может оказаться и невелик. Но, начиная с 30 миллиампер, он человеку опасен, такой ток вызывает судорожные сокращения мышц, которые препятствуют, например, высвобождению кисти руки, если она схватилась за провод под напряжением. Вот на такой порог срабатывания и настроены обычно дифференциальные автоматы.

В них такой ток выявляется сравнением двух токов: текущего в цепь по фазовой линии и вытекающего из нее по нулевой. Эта схема сравнения УЗО и называется «дифференциальная», то есть разностная.


Схема работы дифференциальных автоматов по защите от пробоя

1 – входной контакт фазы дифавтомата 2 – выходной контакт фазы дифавтомата N – нулевой провод

I1 – ток в нагрузку I2 – ток из нагрузки I0 – ток утечки

Ток по фазной линии протекает под вторичной обмоткой дифференциального трансформатора в одну сторону, а по нулевой линии — в противоположную. Когда они равны, то индукция от них во вторичной обмотке взаимно компенсируется, и разностный ток получается нулевой. Если в схеме потребления происходит утечка, то, в соответствии с первым законом Кирхгофа, ток по нулевой линии станет меньше тока по фазовой. Появившаяся разница будет усилена схемой логического управления, и в случае превышения ей некоторого порога произойдет размыкание реле дифавтомата.

Устройство и схема

Дифференциальный автомат сочетает в себе две защиты: защиту от чрезмерного тока в цепи как обыкновенный автомат отключения и защиту от тока утечки. Оби эти схемы включены последовательно.

Есть еще одна особенность. Механизм дифференциального реагирования на расход тока в сети может сам быть запитан от того же напряжения, цепь которого он контролирует. Это нормально, когда происходит ситуация его реагирования в ней. Тогда отключаются и фазовый провод, и нулевой, и цепь оказывается полностью отделенной от питающего напряжения, что и нужно для защиты.

Но если по какой-то причине на дифавтомат подано фазовое напряжение, а нулевой провод оборван где-то раньше, на дифавтомате не будет полноценного питания, но сам он окажется в замкнутом состоянии. То есть фаза пройдет через него в сеть, и в этом случае возможны утечки — то есть аварийные ситуации в этой цепи, — а он на них не среагирует.

В этом случае два выхода: или сделать так, чтобы дифавтомат был в замкнутом состоянии только при наличии приходящих и фазы, и нуля, а при пропадании любого из них сразу размыкался, или делать отдельную схему питания дифференцирующего механизма, независимо от напряжения на его входных клеммах.

Устройства, в которых имеется указанный недостаток, — это наиболее простые дифавтоматы, в них ток утечки усиливается операционным усилителем, который сам питается от того же напряжения. Такие дифавтоматы называются электронными, и они более дешевы, чем дифавтоматы без такого недостатка, называемые электромеханическими. Электронные дешевле, электромеханические дороже.


Две схемы дифавтоматов

а) – слева, схема, не зависящая по питанию от контролируемого напряжения б) – справа, схема дифавтомата, в которой питание логической схемы А заведено от L и от N, то есть подконтрольных фазы и нуля. При обрыве N питание А прекращается, и дифавтомат перестает выполнять свою функцию (справа – перечеркнуто), хотя фаза так и будет поступать на выход L2

Схемы автоматов, которые приведены на картинке, рисуются на лицевой панели устройства, и легко выбрать, какой из них вам подойдет больше: дешевый или более точный. Казалось бы, банальный вопрос.

Однако и тут есть нюансы.

Правила подключения дифавтомата

При подключении дифференциальных автоматов необходимо строго соблюдать такие правила:

  1. Питающие провода обязаны подходить к устройству сверху, а отходящие стоит располагать снизу. У многих автоматов присутствует соответствующее обозначение подобных клемм и нарисована их принципиальная схема. Другой способ подсоединения проводов может обойтись очень дорого, потому что приведет к выходу из строя устройства. Когда длины кабелей недостаточно, то их необходимо поменять. А также можно нарастить провода или перевернуть автомат на специальной рейке.
  2. Необходимо строго соблюдать полярность всех контактов. В современном мире на всех дифференциальных автоматах клеммы для подсоединения нулевого провода обозначаются N, а фазные провода имеют надпись L. Стоит заметить, что дифавтомат способен работать и при некачественном подсоединении, но изменение полярности может привести к тому, что устройство не будет срабатывать при опасной нагрузке или коротком замыкании.
  3. Многие новички подключают все нулевые провода к одной клемме, потому что это требуют схемы подсоединения большинства бытовых изделий. Но в дифференциальном автомате подобное подсоединение может вызвать конфликт, и выключить электрическое питание. Чтобы устройство качественно выполняло свои функции, необходимо нулевой провод каждого изделия подключать только к своей цепи.

Общая и селективная защита

То, что такая защита — вещь, безусловно, хорошая и нужная, спору нет. Только будет ли обеспечена полная безопасность в большой и структурированной схеме потребления? Ведь таких схем теперь стало очень много, и все больше потребителей переходят к развитым системам потребления.

А для таких схем характерно использование множества потребляющих устройств с разными параметрами потребления. Различные мощности, токи, режимы включения и выключения, различная фазность.

Сумеет ли один дифференциальный автомат обеспечить одинаковую безопасность в совершенно разных цепях потребления? А один дифавтомат на распределительном щитке — это и есть самое дешевое решение. Пусть дорогой, совсем лишенный недостатков, но все-таки один?


Схема подключения дифференциального автомата: самый простой вариант

Двухполюсный дифференциальный автомат — это и есть самый минимальный вариант общей защиты. Защита сработает при появлении тока утечки в любой из подсетей, хотя какой именно, автомат не скажет. Кроме того, суммарные мощности подсетей (следовательно, и номиналы токов) должны быть примерно равны, это диктует выбор номинала автомата по току.

В случае подключения более мощного потребителя вся картина будет нарушена.


Схема подключения дифавтомата: два дифавтомата без заземления

Если у дифавтомата схема подключения именно такая, то стоимость защиты возросла почти вдвое, а защиту нельзя считать надежной. Есть способ выставить свои параметры защиты на каждом из дифавтоматов, обслуживающих конкретные сети потребления — например, сеть мощную и сеть «мокрую». А отдельно поставить еще дифавтомат групповой защиты или селективный дифавтомат. Такие автоматы маркируются символом G или S.


Дифференциальные автоматы. Схема подключения селективная с заземлением

Конечно, сразу получаем скачок роста стоимости такой защиты.

Но вот тут и можно вспомнить о дешевых дифавтоматах. А их уже делали еще в 1970-е и 1980-е годы и в самых компактных исполнениях. Ведь задача перед дифавтоматом не стоит защитить провода, ведущие к нагрузке. При качественном выполнении схемы проводок провода, спрятанные в стену, опасности не представляют. Опасность исходит именно от устройств потребления электроэнергии, от их вставленных в розетки шнуров, от их внутренних казусов, могущих пробить изоляцию, от влаги, проникшей в электроприбор и замкнувшей фазу на корпус. Логично и защиту ставить где-то здесь, совсем близко от прибора.


Розетка-УЗО


Адаптер-УЗО


Удлинитель-УЗО

Для защиты детей выпущены УЗОШ — устройства защитного отключения школьного исполнения


УЗОШ

Такие средства защиты недешевы, но бесспорным плюсом является их универсальность и мобильность. Они представляют собой защиту конкретного устройства (стиральной машины или бойлера), не занимают места на щитке питания, а адаптеры, вилки, удлинители не требуют вносить никаких изменений в существующие схемы. Кроме того, процесс «наращивания безопасности» может быть постепенным по необходимости. А некоторые могут быть связаны с производством наружных работ для защиты работающих с дрелью, болгаркой, и так далее — удлинители — и использоваться только в случае необходимости.

Подключение и установка дифавтомата своими руками

Дифавтомат имеет 3 основные функции: защищает от перенапряжения электросети, от утечки тока, а также спасает при коротком замыкании. В корпусе этого агрегата сочетается автоматический выключатель вместе с УЗО.

Дальше в статье в малейших подробностях будет описываться как выполняется монтаж автомата и происходит дальнейшее его подключение собственноручно.

Содержание статьи

Способы установки

Сначала рассмотрим какие существуют виды электромонтажных работ. Дело в том, что проводка бывает 3-фазной (380 В), 1-фазной (220 В), а также может быть с заземлением и без. При этом аппарат можно фиксировать исключительно на вводный щиток или на каждую группу проводов.

Схема подключения данного устройства, исходя от таких условий, может быть несущественно измененной, да и само устройство может быть другой конструкции (4-полюсное или 2-полюсное). Ознакомимся более подробно со всеми способами подключения такого рода устройств в щитке.

Простая защита

Наиболее легким типом установки является единственный вводной автомат, который будет обеспечивать защиту всей проводки в квартире. В такой ситуации нужно иметь мощное устройство с расчетом всей нагрузки тока от всего количества приборов в доме. Минусом данной системы является то, что при срабатывании защиты, найти самостоятельно зону с поломкой достаточно непросто, ведь обрыв провода может находится в любом месте.

Необходимо понимать, что отдельно проложенный провод соединяется с заземляющей шиной, к которой в свою очередь подключаются проводники, идущие от электроприборов. Что касается нулевого проводника, то с его подключением также не все просто. Выведенный ноль, ни в коем случае нельзя соединять с другими нолями. Объяснить это можно тем фактом, что по каждому нолю проходят разные токи и при их взаимодействии устройство может сработать.

Хорошая защита

Более совершенным подключением данного устройства считается нижеприведенная схема:

Она заключается в том, что каждой группе проводов соответствует один автомат, который будет срабатывать исключительно при возникновении опасности на его участке. При этом другие устройства не реагируют и функционируют в привычном режиме. Плюсом данного типа подключения является то, что когда происходит утечка, а также перенапряжение/замыкание, появляется возможность определить участок с проблемами и можно начать его ремонтировать. К минусам данного метода можно отнести большие материальные затраты на покупку сразу нескольких автоматов.

Маркировка дифавтоматов

На лицевую панель нанесена схема дифавтомата и другая информация.


Обозначения на лицевой панели дифавтоматов и УЗО

Время реагирования устройства очень важно. Для человека это время должно быть меньше времени начала фибрилляции сердца при поражении током.

Время отключения дифавтомата по току утечки

Как видим, в селективном дифавтомате время реагирования больше, чем в обыкновенном.

Это правильно, время реакции и ток утечки должны быть больше, это делается для того, чтобы сначала срабатывали дифавтоматы, непосредственно защищающие конкретную подсеть или конкретное устройство.


Времена отключения и пороговые токи утечки

Еще дифавтоматы различаются по токам, в которых предназначены работать.


Типы дифавтоматов по форме рабочего тока

Ток типа АС — обычный переменный ток, который используется в бытовой сети. Тип А — срезанный ток, как это делается в некоторых схемах управления для снижения мощности. Тип В — токи разной непредсказуемой формы. Типы А и В ставят в сетях промышленных предприятий с различными характерами потребляющих устройств возникающих при этом токов.

Трехфазный вариант

Если в системе потребления используются три фазы, то, если фазы разведены раздельно, можно на каждой из них поставить по дифавтомату — обыкновенному, двухполюсному.

Но когда используется именно трехфазная схема питания, то есть смысл ставить и трехфазный дифавтомат, четырехполюсный.


Работа трехфазного дифавтомата

В нем на дифференциальный трансформатор подается один нейтральный провод и три фазных. Нулевой, так же, как и в двухполюсном дифавтомате, положен в обратном направлении, то есть образуемый им магнитный поток является компенсирующим для остальных трех обмоток. В результате в нормальном состоянии ток утечки равен нулю

Формула

Схема подключения дифавтомата в однофазной сети

После того как выбран способ и приобретены все нужные устройства, стоит начинать монтаж дифференциальных автоматов. Сначала необходимо осмотреть дифавтомат на присутствие сколов и различных дефектов, которые способны повлиять на качество работы оборудования. Помещение отключается от электрической сети путем выключения распределительного щита. Необходимо убедиться в полном отсутствии электричества при помощи измерительного прибора или индикаторного инструмента. Дифавтомат устанавливается на специальную рейку.

При помощи пассатижей или специализированного приспособления снимается лишняя изоляция с подключаемых проводов. Далее, подсоединяются нулевые и фазные провода. На верхние разъемы устройства нужно подключить жилы питающего провода, а на нижние разъемы стоит подсоединить провода от нагрузок. Вот теперь необходимо подать питание от силового провода и проверить работу распределительного щита.

Назначение и принцип работы дифференциального автомата

Часто, новоселы, оказавшись в новом, но еще не обустроенном доме задаются вопросом: «Какой диффавтомат лучше выбрать?». Далее будет на дан ответ на этот вопрос и приведены краткие теоретические сведения по этому вопросу.

Диффавтомат представляет собой аппарат, выполняющий задачи автоматического выключения и УЗО.

Подключение дифференциального автомата позволяет выполнить нескольких важных функций:

  • Осуществление заслона от воздействия сверхтока в случае замыканий или перегрузок;
  • Наличие диффавтомата позволяет избежать пожаров и нанесения вреда здоровью человека при утечках тока через нарушенный изоляционный слой провода силовой линии или поврежденного предмета быта, использующего электричество.

Из-за своих качеств, это устройство пользуется большой популярностью как дома, так и на предприятиях.


Содержимое статьи

Устройство

Они производятся из металлов с плохой проводимостью электричества и оснащаются защёлками крепления на DIN-рейке.

Если взглянуть на обозначение диффавтоматов на схеме, то обнаружится что аппарат состоит из трех системообразующих элементов:

  • Диффтрансформатор;
  • Электромагнитный и тепловой расцепители;

Число полюсов обусловливает количество обмоток диффтрансформатора. Этот узел сравнивает силы напряжения токов и при их несимметричности на выходе вторичной обмотки возникает ток утечки.  Перейдя на пусковой орган, им расцепляются силовые контакты устройства.

Работоспособность проверяется с помощью кнопки специального устройства «TEST». Ее подключают шаг за шагом, с сопротивлением, подающимся через одну из имеющихся или дополнительную обмотку.

Нажав на переключатель, создается дисбаланс токов, приводящий к созданию диффтока, что приводит к реагированию автомата если он работоспособен.

Электромагнитный расцепитель это элемент, влияющий на процесс отключения, состоящий из магнита с сердечником. Он задействуется при превышении током порога реагирования – например, в ходе короткого замыкания. Действие происходит за миллисекунды.

Задача теплового расцепителя защищать сети от перегрузок. Фактически, это биметаллическая пластина, деформирующаяся от контакта с током, превышающим его номинальные нагрузки. В процессе, она меняет свое положение и приводит к отключению аппарата. Скорость реакции зависит от величины токов нагрузки и температурного фона в помещении.


Область применения

Многие пользуются подобным решением из-за его малых габаритов и компактности. В независимости от модели, при установке устройство займёт значительно меньшую площадь в сравнении с установкой по отдельности УЗО и автомата.

Особенно это становится заметно в случае необходимости разместить в щитке одновременно несколько приборов аварийного выключения и автовыключателей.

Инструмент великолепно справляется с защитой проводки, а потому нашел широкое применение как дома, так и на различных предприятиях.

Отличие диффавтомата заключается в том, что он не уступает в производительности отдельным УЗО и автовыключателям, что позволяет использовать его без каких-либо ограничений.

Его установка допускается и на вводе, и на отходящих линиях электропередачи, благодаря чему становиться возможным достижение отличного уровня пожаробезопасности и ограждение людей от соприкосновения с высоким напряжением.

Монтаж диффавтоматов происходит, как и монтаж УЗО. Тип сети обусловливает тип дифференциального автомата, что будет установлен. Двухполюсные диффавтоматы сочетаются с однофазной сетью на 220 вольт. Нулевой и фазный проводник активной сети подсоединяются к креплениям верхних полюсов, аналогичные проводники нагрузки – к нижним полюсам.


Также, бренд товаропроизводителя и особенности выпущенной серии часто предопределяют число модулей, занимаемых при монтаже на DIN-рейку. Четырехполюсные модели предназначены для трехфазных сетей с напряжением на 330 вольт. Здесь, на верхних и нижних клеммах вешается по три фазных кабеля, только на нижние еще ноль от нагрузок.

После проведения по монтажу на DIN-рейку они располагаются значительно большем количестве модулей, поскольку добавляется еще и блок диффзащиты.

Выбор устройства дифференциального тока

Выбор этих устройств осуществляется в соответствии с теми же критериями, что и выбор условных автовыключателей.

Следовательно, заказывая из интернета достаточно внимательно рассмотреть фото дифференциального автомата и обратить внимание на самые привычные параметры выбора любого электрооборудования:

  • Цели использования;
  • Максимально допустимая нагрузка тока;
  • Чувствительность срабатывания защитных механизмов;
  • Дизайн корпуса.

Говоря о выборе модели для дома, чаще всего останавливаются на однофазных «АС» или «А». Также, отлично себя зарекомендовали диффавтоматы серии «abb».

При использовании в сетях жилых комплексов идеальными станут варианты с чувствительностью 10-30 мА на касание и 100 мА в плане пожаробезопасности. Единственным критерием при выборе дизайна корпуса является его практичность и удобство при монтаже.


Нельзя забывать, что такие устройства неразрывно связаны с автовыключателем, а потому их следует выбирать с одинаковыми характеристиками.

Фото дифференциальныого автомата

Также рекомендуем просмотреть:

Вам понравилась статья?

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

Услуги электрика по установке диф автоматов (дифференциальный автомат)

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

Для чего устанавливать диф автоматов (дифференциальный автомат

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

Принцип действия ДИФа

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

Технические характеристика наиболее популярных устанавливаемых в Санкт-Петербурге Диф автоматов

Дифференциальный автомат ABB

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

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

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

25

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

6000

Количество циклов механических

10000 


Дифференциальный автомат Legrand

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

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

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

25

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

4000

Количество циклов механических

10000


Дифференциальный автомат Schneider electric

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

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

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

30

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

4500

Количество циклов механических

10000


Дифференциальный автомат IEK

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

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

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

30

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

4500

Количество циклов механических

10000


Дифференциальный автомат DEK

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

Параметр

Значение

Номинальное напряжение Un, B

220, 380

Рабочая частота fn, Гц

50

Номинальный ток нагрузки In, A

16

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn, мА

30

Максимальный условный ток короткого замыкания  А Inc

6000

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

30

Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2

25

Количество циклов электрических

4500

Количество циклов механических

10000

 

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

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

Оптимальное соотношение цены и качества - выбор умных людей.

Вам остается только позвонить и сделать заказ.

Т. +7 (812) 740-51-93

Заказать

Исторические заметки из книги Стивена Вольфрама «Новый вид науки»

От: Стивен Вольфрам, Новый вид науки
Примечания к главе 2: Решающий эксперимент
Раздел: Почему эти открытия не были сделаны раньше
Page 876

История клеточных автоматов. Несмотря на их очень простую конструкцию, примерно в 1950-х годах ничего похожего на обычные клеточные автоматы не рассматривалось ранее. Тем не менее, в 1950-е годы, во многом вдохновленные появлением электронных компьютеров, были независимо представлены несколько различных видов систем, эквивалентных клеточным автоматам.Можно идентифицировать множество прекурсоров. Операции с последовательностями цифр использовались с древних времен в арифметических вычислениях. Конечно-разностные приближения к дифференциальным уравнениям начали появляться в начале 1900-х годов и были довольно хорошо известны к 1930-м годам. И машины Тьюринга, изобретенные в 1936 году, основывались на размышлении о произвольных операциях над последовательностями дискретных элементов. (Такие понятия в физике, как модель Изинга, по-видимому, не оказали прямого влияния.)

Самый известный способ введения клеточных автоматов (и который в конечном итоге привел к их названию) заключался в работе Джона фон Неймана. разработать абстрактную модель самовоспроизведения в биологии - тему, которая возникла в результате исследований в области кибернетики.Примерно в 1947 году - возможно, на основе химической инженерии - фон Нейман начал с размышлений о моделях, основанных на трехмерных фабриках, описываемых уравнениями в частных производных. Вскоре он начал думать о робототехнике и, возможно, представил, как реализовать пример с помощью игрушечного конструктора. Однако по аналогии с электронными схемами он понял, что 2D должно быть достаточно. И следуя предложению 1951 года Станислава Улама (который, возможно, уже независимо рассматривал проблему), он упростил свою модель и получил двумерный клеточный автомат (он, очевидно, надеялся позже преобразовать результаты обратно в дифференциальные уравнения).Конкретный клеточный автомат, который он сконструировал в 1952-1953 годах, имел 29 возможных цветов для каждой ячейки и сложные правила, специально разработанные для имитации работы компонентов электронного компьютера и различных механических устройств. Чтобы дать математическое доказательство возможности самовоспроизведения, фон Нейман затем обрисовал в общих чертах создание конфигурации из 200 000 клеток, которые будут воспроизводить себя (детали были заполнены Артуром Берксом в начале 1960-х годов). Фон Нейман, по-видимому, полагал - предположительно отчасти из-за сложности реальных биологических организмов и электронных компьютеров - что нечто подобное этому уровню сложности неизбежно будет необходимо для системы, чтобы демонстрировать сложные возможности, такие как самовоспроизведение.В этой книге я показываю, что это абсолютно не так, но с интуицией, которую он получил из существующей математики и инженерии, фон Нейман, по-видимому, никогда не мог себе этого представить.

Две непосредственные нити возникли из работы фон Неймана. Первый, в основном в 1960-х годах, был все более причудливым обсуждением создания реальных самовоспроизводящихся автоматов - часто в форме космических кораблей. Второй был попыткой лучше понять суть самовоспроизведения с помощью математических исследований детальных свойств клеточных автоматов.В течение 1960-х годов были найдены конструкции для все более простых клеточных автоматов, способных к самовоспроизведению (см. Стр. 1186) и универсальным вычислениям (см. Стр. 1121). Начиная с начала 1960-х годов были замечены несколько довольно простых общих черт клеточных автоматов, которые, как считалось, имеют отношение к самовоспроизведению, и изучались с применением все более сложного технического формализма. (Примером был результат так называемого Эдемского сада, согласно которому в клеточных автоматах могут быть конфигурации, которые возникают только как начальные условия; см. Стр.963.Также были сделаны различные явные конструкции клеточных автоматов, поведение которых проявляло определенные простые особенности, возможно, относящиеся к самовоспроизведению (такие как так называемая синхронизация расстрельной команды, как на странице 1039).

К концу 1950-х годов было отмечено, что клеточные автоматы можно рассматривать как параллельные компьютеры, и особенно в 1960-х годах последовательность все более подробных и технических теорем - часто аналогичных теоремам о машинах Тьюринга - была доказана относительно их формальных вычислительных возможности.В конце 1960-х годов начали предприниматься попытки связать клеточные автоматы с математическими обсуждениями динамических систем - хотя, как обсуждается ниже, на самом деле это уже было сделано десятью годами ранее, с другой терминологией. К середине 1970-х работа над клеточными автоматами стала в основном эзотерической, и интерес к ней в значительной степени угас. (Некоторые работы, тем не менее, продолжались, особенно в России и Японии.) Обратите внимание, что даже в информатике использовались различные имена для клеточных автоматов, включая автоматы тесселяции, клеточные пространства, итерационные автоматы, однородные структуры и универсальные пространства.

Как упоминалось в основном тексте, к концу 1950-х годов уже существовали всевозможные универсальные компьютеры, на которых было бы легко выполнить моделирование клеточных автоматов. Но по большей части эти компьютеры использовались для изучения традиционных гораздо более сложных систем, таких как уравнения в частных производных. Однако примерно в 1960 году было проведено несколько симуляций, связанных с двумерными клеточными автоматами. Станислав Улам и другие использовали компьютеры в Лос-Аламосе для создания нескольких примеров того, что они называли рекурсивно заданными геометрическими объектами - по сути, результатов развития обобщенных двумерных клеточных автоматов из отдельных черных ячеек (см. Стр. 930).Особенно после получения больших изображений в 1967 году Улам отметил, что по крайней мере в одном случае довольно простые правила роста порождают сложную структуру, и упомянул, что это может иметь отношение к биологии. Но, возможно, из-за того, что традиционные математические методы почти не продвинулись в этом направлении, результат не был широко известен и никогда не использовался. (Улам попытался построить одномерный аналог, но в итоге получил не клеточный автомат, а вместо этого последовательности, основанные на числах, обсуждаемых на странице 910.Примерно в 1961 году Эдвард Фредкин смоделировал двумерный аналог правила 90 на компьютере PDP-1 и отметил его свойства самовоспроизведения (см. Стр. 1186), но в целом его больше интересовало обнаружение простых физических свойств.

Несмотря на отсутствие научных исследований, один пример клеточного автомата действительно широко вошел в развлекательные вычисления в начале 1970-х годов. По-видимому, частично мотивированный вопросами математической логики, а частично работой над «симуляционными играми» Улама и других, Джон Конвей в 1968 году начал проводить эксперименты (в основном вручную, но позже на компьютере PDP-7) с различными различные правила двумерного клеточного автомата, и к 1970 году он придумал простой набор правил, которые он назвал «Игра в жизнь», которые демонстрируют ряд сложного поведения (см. стр. 249).Во многом благодаря популяризации в Scientific American Мартина Гарднера, Life стала широко известна. Огромное количество усилий было потрачено на поиск особых начальных условий, которые дают определенные формы повторяющегося или другого поведения, но практически не было проведено систематической научной работы (возможно, отчасти потому, что даже Конвей относился к системе в значительной степени как к отдыху), и почти без исключения только когда-либо исследовались очень конкретные правила Жизни. (В 1978 году Джонатан Миллен в качестве возможного одномерного аналога Жизни, который легче было реализовать на ранних персональных компьютерах, кратко рассмотрел то, что оказалось тотальным правилом кода 20 k = 2, r = 2 со страницы 283.)

Совершенно оторванные от всего этого, даже в 1950-х годах определенные типы двумерных и одномерных клеточных автоматов уже использовались в различных электронных устройствах и специализированных компьютерах. Фактически, когда в середине 1950-х годов стала выполняться цифровая обработка изображений (для таких приложений, как оптическое распознавание символов и подсчет микроскопических частиц), правила двумерных клеточных автоматов обычно использовались для удаления шума. И в течение нескольких десятилетий, начиная с 1960 года, была построена длинная линия так называемых клеточных логических систем для реализации двумерных клеточных автоматов, в основном для обработки изображений.Большинство используемых правил были специально настроены на простое поведение, но иногда отмечалось, что это, в основном, развлекательный вопрос, что, например, можно было сгенерировать шаблоны чередующихся полос («кластеризация»).

В конце 1950-х и начале 1960-х годов схемы электронной миниатюризации и ранние интегральные схемы часто основывались на наличии идентичных логических элементов, размещенных на линиях или сетках, чтобы сформировать так называемые сотовые массивы. В начале 1960-х годов был интерес к итеративным массивам, в которых данные будут многократно проходить через такие системы.Но появилось несколько принципов проектирования, и технология изготовления микросхем с более сложными и менее однородными схемами быстро развивалась. Тем не менее, начиная с 1960-х годов, идея создания массивов или параллельных компьютеров неоднократно появлялась, особенно в таких системах, как ILLIAC IV 1960-х и 1970-х, систолические массивы и различные массивно-параллельные компьютеры 1980-х годов. Однако обычно правила, придуманные для каждого элемента таких систем, намного сложнее, чем для любого из рассматриваемых мной простых клеточных автоматов.

По крайней мере, с начала 1940-х годов электронные или другие цифровые линии задержки или регистры сдвига были обычным способом хранения данных, таких как цифры чисел, а к концу 1940-х годов было отмечено, что так называемые регистры сдвига с линейной обратной связью (см. стр.976) может генерировать сложные выходные последовательности. Эти системы оказываются по существу одномерными аддитивными клеточными автоматами (как правило 90) с ограниченным числом ячеек (сравните стр. 259). Обширный алгебраический анализ их поведения проводился начиная с середины 1950-х годов, но большая часть его была сосредоточена на таких вопросах, как периоды повторения, и даже не выявил явно вложенных шаблонов.(Связанный анализ линейных повторений над конечными полями был выполнен в нескольких случаях в 1800-х годах и более подробно в 1930-х.) Общие одномерные клеточные автоматы связаны с нелинейными регистрами сдвига с обратной связью, и некоторые их исследования, в том числе неожиданно близкие к правилу 30 (см. стр. 1093) - были созданы с использованием специального оборудования Соломоном Голомбом в 1956–1995 годах для применения в устойчивом к помехам радиоуправлении - хотя опять же с упором на такие вопросы, как периоды повторения. Регистры сдвига с линейной обратной связью быстро стали широко использоваться в приложениях связи.Регистры сдвига с нелинейной обратной связью, кажется, широко использовались для военной криптографии, но, несмотря на постоянные слухи, подробности того, что было сделано, по-прежнему остаются в секрете.

В чистой математике бесконечные последовательности нулей и единиц рассматривались в различных формах, по крайней мере, с конца 1800-х годов. Начиная с 1930-х годов развитие символической динамики (см. Стр. 963) привело к исследованию отображения таких последовательностей на самих себя. К середине 1950-х годов проводились исследования (в частности, Густав Хедлунд) так называемых блочных карт с коммутацией сдвигов, которые оказались в точности одномерными клеточными автоматами (см. Стр. 963).В 1950-х и начале 1960-х годов в этой области (по крайней мере, в США) проводились работы ряда выдающихся чистых математиков, но, поскольку они были в значительной степени применимы к криптографии, большая часть их держалась в секрете. И то, что было опубликовано, было в основном абстрактными теоремами о функциях, слишком глобальных, чтобы раскрыть какую-либо сложность, о которой я говорю.

Определенные типы клеточных автоматов также возникали - обычно под разными названиями - в широком диапазоне ситуаций. В конце 1950-х и начале 1960-х годов то, что по сути было одномерными клеточными автоматами, изучались как способ оптимизации схем для арифметических и других операций.Начиная с 1960-х годов, моделирующие идеализированные нейронные сети в некоторых × имели нейроны, связанные с соседями по сетке, что давало двумерный клеточный автомат. Точно так же различные модели активных сред - особенно сердца и других мышц - и процессов реакции-диффузии использовали дискретную сетку и дискретные состояния возбуждения, соответствующие двумерному клеточному автомату. (В физике дискретные идеализации статистической механики и динамические версии систем, таких как модель Изинга, были в некоторой степени близки к клеточным автоматам, за исключением того решающего различия, что случайность встроена в их основные правила.Аддитивные клеточные автоматы, такие как правило 90, неявно возникли в исследованиях биномиальных коэффициентов по модулю простых чисел в 1800-х годах (см. Стр. 870), но также появились в различных условиях, таких как «леса низкорослых деревьев», изученные около 1970 года. К концу 1970-х годов, несмотря на все эти разные направления, исследования систем, эквивалентных клеточным автоматам, в значительной степени прекратились. То, что это должно было произойти как раз в то время, когда компьютеры впервые стали широко доступны для исследовательской работы, вызывает иронию.Но в каком-то смысле это было удачно, потому что это позволило мне, когда я начал работать над клеточными автоматами в 1981 году, определить поле по-новому (хотя, к моему большому сожалению, я решил - в попытке признать историю - использовать имя «клеточные автоматы» для изучаемых мной систем). Публикация моей первой статьи о клеточных автоматах в 1983 г. (см. Стр. 881) привела к быстрому росту интереса к этой области, и с тех пор с тех пор количество статей постоянно увеличивалось (на что указывает количество исходных документов в Указанный ниже индекс научного цитирования) были опубликованы по клеточным автоматам - почти все они следуют указанным мною направлениям.

Стивен Вольфрам, Новый вид науки (Wolfram Media, 2002), стр. 876.
© 2002, Stephen Wolfram, LLC

Является ли Вселенная клеточным автоматом?

MrJavaFrank / YouTube

В начале 1970-х программисты всего мира были очарованы странными событиями, происходящими на их экранах.Прямо у них на глазах они наблюдали цифровых существ, появляющихся из пустоты, ползающих вокруг, размножающихся, пожирающих друг друга и исчезающих в небытии. Все это было частью популярной Игры Жизни Джона Конвея: простого алгоритма, генерирующего удивительно сложные шаблоны.

Игра в жизнь начинается с шахматной сетки, в которой каждый квадрат или «ячейка» заполнен двоичным фрагментом цифровой информации - битом - установленным либо на ноль, либо на единицу. Для целей игры ноль представляет несуществующее или «мертвое» (пустая ячейка), а один представляет «живое» (занятая ячейка).После заполнения начальных значений экран повторно обновляется - каждая итерация зависит от предыдущей в соответствии с правилами, основанными на непосредственном соседстве каждой ячейки.

Дэвид Хуа, Йонатан Биль и Мартин Пеликан / программа STARS-2012

Всякий раз, когда пустая ячейка (с нулем) окружена ровно тремя занятыми ячейками (с единицами), на следующей итерации происходит «рождение», и она становится занятой.Если рядом с живой клеткой находится меньше двух других живых клеток, она «умирает» от «недостаточного населения». Больше трех, и он «умирает» от «перенаселения». Только если живая клетка имеет два или три других по соседству, она доживает до следующего раунда. В результате получается постоянно развивающаяся серия узоров, напоминающих живых существ. Некоторые из этих конфигураций, такие как так называемая «планерная пушка» (разработанная Биллом Госпером и иногда известная как планерная пушка Госпера), похоже, порождают повторяющиеся потоки «организмов», порожденных, как головастики, от цифровых «родителей».”

Блестящая игра

Конвея представляет собой подкласс более общего механизма, называемого «клеточным автоматом», разработанного в конце 1940-х - начале 1950-х годов Джоном фон Нейманом и Станиславом Уламом в результате компьютерной революции. Необходимые компоненты для такой системы включают сеть (одномерную, двумерную или даже более сложную), набор значений (обычно двоичных) и набор простых, детерминированных правил для итераций, которые чаще всего зависят от значения в каждой окрестности ячеек.В то время как исходные клеточные автоматы имели необратимые правила, некоторые из них полностью обратимы - действуют одинаково вперед и назад во времени. Таким образом, обратимые версии имеют некоторое сходство с механикой Ньютона, хотя и с дискретными временными шагами, а не с непрерывным поведением, определяемым дифференциальными уравнениями.

Музей истории компьютеров, ок. 1960

Компьютеры выполняют сложные функции, основанные на элементарных операциях с битами. Может ли сама Вселенная на самом глубоком уровне действовать на основе аналогичных дискретных цифровых правил? Такой сценарий был предложен в 1960-х годах мыслителем-новатором Эдом Фредкином, а позже назван «Это из бита» опытным физиком Джоном Уилером.Он остается в центре многих дискуссий о значении клеточных автоматов.

Одно из ключевых различий между клеточными автоматами и вселенной состоит в том, что первые не являются непрерывными как в пространстве, так и во времени. В пространственном отношении это означает, что они пикселизированы, как на экране телевизора, монитора компьютера или смартфона в небольшом масштабе.

ln736637 / Pixabay

Дорога, которая привела Уиллера к «Это из Бита», началась с шутки, которую он подарил своему ученику Якову Бекенштейну в начале 1970-х годов. Ссылаясь на закон неубывающей энтропии (мера нехватки полезной энергии, когда тела с разной температурой приближаются к равновесию), Уилер обычно шутил, что если он поставит чашку горячего чая рядом с чашкой со льдом и позволит им даже из-за их температуры он совершит преступление, увеличив количество энтропии во Вселенной.Когда температуры выравниваются (состояние с высокой энтропией), никакая термодинамическая работа не может выполняться без внешнего источника (с низкой энтропией). В конечном итоге для Вселенной в целом это приведет к инертному состоянию, называемому «тепловой смертью». В тот день Уиллер пошутил над преступлением, которое он совершил.

Коммуникационная наука ЕС

И все же, как он заметил Бекенштейну, если он бросит обе чашки в черную дыру, гравитационно коллапсировавшее ядро ​​массивной звезды, не останется никаких следов его «преступления». Визуальных признаков увеличения энтропии не будет. В таком случае, задумался Уиллер, что произойдет с дополнительной энтропией?

Бекенштейн блестяще разработал решение, которое соединило площадь поверхности горизонта событий черной дыры (сферическую область, внутри которой свет не может выйти, согласно классической картине) с мерой гравитационной энтропии черной дыры.Любой материал, попадающий в черную дыру, внесет энтропию через соответствующее расширение обхвата горизонта событий. Следовательно, падение чаши Уиллера во Вселенную увеличило бы невидимую границу черной дыры и, тем самым, в конечном итоге привело бы к чистому увеличению энтропии.

Т. Баккер / д-р Й.П. ван дер Шаар, Амстердамский университет

Благодаря работе Клода Шеннона, Бекенштейн и Уиллер узнали о другой форме энтропии, называемой информационной энтропией, которая позволяет количественно определять содержание цепочек битов.Эта связь привела их к пониманию: если площадь поверхности горизонта событий черной дыры пикселирована в квадратах, каждый из которых равен планковской длине (примерно 6 × 10 -34 дюймов, нижние пределы измерения согласно квантовой теории), тогда его информационное содержание может быть изображено в виде одного бита (0 или 1) в каждом квадрате. Следовательно, по мере увеличения горизонта событий будет увеличиваться и его битовый массив, что приведет к все большей и большей информационной энтропии.

Уте Краус, Группа физического образования Крауса, Университет Хильдесхайма; задний план: Axel Mellinger

Работа Фредкина, разработанная независимо, включала гипотезу о том, что такая цифровая информация может представлять реальность на уровне частиц.Вещество атомов - электроны, протоны и нейтроны (а также кварки и глюоны, составляющие последние два) - на самом деле будет составом битов, которые организуются и взаимодействуют друг с другом как универсальный клеточный автомат. Материя и энергия были бы иллюзиями; только цифровая информация будет реальной.

Для исследователя, предлагающего столь радикально новую концепцию в науке, опыт Фредкина был необычным. Не имея даже степени бакалавра, но обладая значительной компьютерной хваткой, он был назначен руководителем лаборатории информатики Массачусетского технологического института и преподавал ряд классов.Он разработал собственный курс «цифровой физики» на стыке физических и вычислительных наук. Мало кто знал о его гипотезе до тех пор, пока в конце 1980-х гг. Научный писатель Роберт Райт не взял у него интервью.

В статье Райта в апрельском выпуске журнала Atlantic за 1988 г., Была ли Вселенная только что, , Фредкин раскрыл свою философию природы:

Я не верю, что существуют такие объекты, как электроны и фотоны, и вещи, которые есть сами по себе, и ничего больше.Я считаю, что существует информационный процесс, и биты, когда они находятся в определенных конфигурациях, ведут себя как то, что мы называем электроном, или атомом водорода, или чем-то еще.

Исследования IBM

Как указал Ричард Фейнман, идея Фредкина о моделировании природы как обратимого клеточного автомата имела серьезное ограничение: она не могла учесть квантовые процессы.Квантовая механика (согласно большинству распространенных интерпретаций) вообще не детерминирована с точки зрения измерения. Скорее, есть много возможных результатов, которые происходят в соответствии с вероятностными переходами, а не предсказуемыми правилами. Фейнман показал, что квантовую систему нельзя полностью смоделировать с использованием классического компьютера и классических алгоритмов, скорее, необходимо то, что стало известно как квантовый компьютер. Вместо битов он будет основан на кубитах, которые будут существовать в суперпозиции состояний (например, суперпозиции вращения вверх и вниз) до тех пор, пока в конце вычислений не будет проведено измерение.

Но если сама Вселенная представляет собой цифровую систему, включающую суперпозицию нулей и единиц, кто возьмёт измерение, вызвавшее «коллапс», в окончательные значения? Уиллер знал, что это не может быть кто-то за пределами Вселенной, поэтому внутренние наблюдатели должны активировать его изнутри. (Он рассмотрел и позже отверг идею множества миров, гипотезу своего ученика Хью Эверетта, которые не потребуют коллапса.)

Кристофер Ланган

Уиллер поэтому задумался над концепцией «самовозбуждающейся» цепи, в которой астрономические измерения прошлого вынуждают цифровую информацию в ранней Вселенной принимать определенные значения. Он назвал свою модель «вселенной участия».

Сегодня, когда лаборатории по всему миру стремятся усовершенствовать квантовые компьютеры, будет интересно посмотреть, как развивается представление о Вселенной как о клеточном автомате (хотя и управляемом квантовыми правилами).Идея о том, что информация является фундаментальной, хотя еще очень далека от адекватного объяснения законов природы, остается интригующей гипотезой, заслуживающей дальнейшего размышления.

(PDF) На клеточном автомате с временной задержкой для моделирования раковых опухолей

[7] Берталан Ф. Д., Шахтер Р., Али Дж. И Ингимундсон Дж. К., Митотическая скорость и время удвоения внутрибрюшинного

подкожная асцитная опухоль Эрлиха, 1965 г. Исследования рака 25 685.

[8] Басерга Р., Взаимосвязь клеточного цикла с ростом опухоли и контролем клеточного деления: Обзор, 1965 г.

Cancer Research 25 5 581.

[9] Hatfield DL, Yoo M -H, Carlson BA и Gladyshev VN, Селенопротеины, которые действуют в профилактике рака

и продвижение, 2009 Biochimica et Biophysica Acta 1790 1541.

[10] Венкатесваран V, Klotz LH and Fleshner NE, Селеновая модуляция клеточной пролиферации и клеточного цикла

биомаркеров в клеточных линиях карциномы простаты человека, 2002 Cancer Research 62 2540.

[11] Wheldon TE, 1988 Mathematical Models in Cancer Research, Taylor and Francis.

[12] Морейра Дж. И Дойч А., Клеточные автоматные модели развития опухолей: критический обзор, 2002 г. Успехи

в сложных системах 5247.

[13] Вольфрам С., 1986 Теория и приложения клеточных автоматов, Мировая наука.

[14] Маллет Д.Г. и Де Пиллис Л.Г., Модель клеточного автомата взаимодействий опухолево-иммунной системы, 2006 Журнал

Теоретической биологии 239 334.

[15] Гао Д., Цзян Р., Ху S -X, Ван Б. - H и Wu Q -S, Модель клеточного автомата с адаптацией скорости в

в рамках теории трехфазного движения Кернера, 2007 Physical Review E 76 026105.

[16] Копелли М., Роке А. С., Оливейра Р. Ф. и Киноути О. Физика психофизики: Стивенс и Вебер-Фехнер.

Законы

являются передаточными функциями возбудимых сред, Физическое обозрение 2002 E 65 060901 (R).

[17] Поместье А и Шнерб Н.В., Происхождение парето-подобных пространственных распределений в экосистемах, Физический обзор 2008 г.

Letters 101 268104.

[18] Судзудо Т. Формирование пространственного паттерна в асинхронных клеточных автоматах с сохранением массы, 2004 г. Физика

А343 185.

[19] Kansal AR, Torquato S, Harsh GR, Chiocca EA и Deisboecke TS, Моделирование роста опухоли головного мозга

динамика с использованием трехмерного клеточного автомата, 2000 Журнал теоретической биологии 203 367.

[20] Quaranta В., Уивер AM и Каммингс П.Т., Математическое моделирование рака: будущее прогноза

и лечение, 2005 Clinica Chimica Acta 357 173.

[21] Гатенби Р.А., Гавлински Е.Т., Гликолитический фенотип в канцерогенезе и опухолевой инвазии: Исследования с помощью математических моделей

, Исследования рака, 2003 г. 63 3847.

[22] Duchting W. и Vogelsaenger T., Недавний прогресс в моделировании и моделировании трехмерной опухоли

рост и лечение, 1985 Biosystems 18 79.

[23] Qi A -S, Zheng X, Du C -Y и An B-S, Модель клеточного автомата ракового роста, 1993 Журнал

Теоретическая биология 161 1.

[24] Патель А.А., Гавлински Е.Т., Лемье С.К. и Гатенби Р.А., Модель клеточного автомата ранней опухоли

рост и инвазия: эффекты васкуляризации нативных тканей и усиление анаэробного метаболизма опухолей,

2001 Journal of Theatical Biology 213 315.

[25] Андерсон А.Р. и капеллан MJ, Непрерывные и дискретные математические модели индуцированного опухолью ангиогенеза

, 1998 Бюллетень математической биологии 60 857.

[26] Рейс Е.А., Сантос LBL и Пинхо STR, Модель клеточного автомата для бессосудистого роста солидной опухоли под

эффект терапии, 2009 Physica A 388 1303.

[27] Бирн HM, Влияние временных задержек на динамику бессосудистого роста опухоли, 1997 Mathematical

Biosciences 144 83.

[28] Цуй С. и Сюй С. Анализ математических моделей роста опухолей с задержкой времени в клетках.

пролиферация, 2007 г. Журнал математического анализа и приложений 336 523.

[29] Стил Г. Г., 1977 г. Кинетика роста. опухолей, Оксфорд: Clarendon Press.

[30] Банерджи С. и Саркар Р.Р., Модель задержки, индуцированная опухольиммунным взаимодействием и контроль злокачественной опухоли

, рост опухоли, 2008 Biosystems 91 268.

[31] Томлинсон Р., Измерение и лечение карциномы груди, 1982 Клиническая радиология 33 481.

[32] Вилласана М. и Радунская А., Модель дифференциального уравнения задержки для роста опухоли, 2003 Математический

Биология 47 270.

[33] Юань З., Ху Д. и Хуанг Л., Анализ стабильности и бифуркации на дискретных объектах. временная система двух нейронов,

2004 Applied Mathematics Letters 17 1239.

[34] Хошен Дж. и Копельман Р. Перколяция и распределение кластеров. I. Метод множественной маркировки кластеров и алгоритм критической концентрации

, Physical Review B 14 8 3438, 1976 г.

[35] Мендес Р.Л., Сантос А.А., Мартинс М.Л. и Вилела М.Дж., Распределение кластеров клеточных агрегатов в культуре по размеру,

2001 Physica A 298 471.

[36] Ватанабе С., Метастазируемость опухолевых клеток, 1954 г. Рак 72 215.

[37] Эванс К. В., Метастатическая клетка, 1991 г. Поведение и биохимия, Чепмен и Холл, Лондон.

[38] Стиг П. С., Метастаз опухоли: понимание механизмов и клинические проблемы, 2006 Nature Medicine 12 8 895.

Dynamic Days South America 2010 IOP Publishing

Journal of Physics: Conference Series 285 (2011) 012015 doi: 10.1088 / 1742-6596 / 285/1/012015

Квантовые блуждания и клеточные автоматы Дирака на программируемом квантовом компьютере с захваченными ионами

Обзор квантовых блужданий и связи с уравнением Дирака

DQW состоит из двух квантово-механических систем , эффективная монета и пространство позиций ходока, а также оператор эволюции, который применяется к обеим системам с дискретными временными шагами. Эволюция задается унитарным оператором, определенным на тензорном произведении двух гильбертовых пространств \ ({{\ mathcal {H}}} _ {{\ rm {c}}} \ otimes {{\ mathcal {H}}} _ {{\ rm {p}}} \), где \ ({{\ mathcal {H}}} _ {{\ rm {c}}} \) - гильбертово пространство монеты, натянутое на внутренние состояния \ ({\ left | 0 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} \) и \ ({\ left | 1 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} \) одного кубита, а \ ({{\ mathcal {H}}} _ {p} \) представляет положение в гильбертовом пространстве, заданное состояниями положения \ (\ left | x \ right \ rangle \) с \ (x \ in {\ mathbb { Z}} \), закодированный в несколько кубитов, как описано ниже.Здесь унитарная квантовая операция подбрасывания монеты, \ ({\ hat {C}} _ ​​{\ theta} \), является унитарным оператором вращения, который действует в пространстве кубитов монеты,

$$ {\ hat {C}} _ {\ theta} = \ left [\ begin {array} {cc} \ cos \ theta & -i \ sin \ theta \\ -i \ sin \ theta & \ cos \ theta \ end {array} \ right] \ otimes {\ hat {I}} _ {{\ rm {p}}}, $$

(1)

, где θ - параметр смещения монеты, который может изменяться на каждом шаге для изменения весов суперпозиции трактов QW.Оператор условного сдвига позиции \ (\ hat {S} \) переводит частицу влево и вправо в зависимости от состояния кубита монеты,

$$ \ hat {S} = {\ left | 0 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}} \, {\ rm {c}}} \ langle 0 | \ otimes \ sum _ {x \ in {\ mathbb {Z}}} | x-1 \ rangle {\ langle x | + | 1 \ rangle} _ {{\ rm {c}} \, {\ rm {c}}} \ langle 1 | \ otimes \ sum _ {x \ in {\ mathbb {Z}}} | x + 1 \ rangle \ left \ langle x \ right |. $$

(2)

Состояние частицы в позиционном пространстве после t шагов блуждания достигается повторным действием оператора \ (\ hat {W} = \ hat {S} {\ hat {C}} _ ​​{ \ theta} \) от начального состояния частицы \ ({\ left | \ psi \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} = \ alpha {\ left | 0 \ right \ rangle} _ { {\ rm {c}}} + \ beta {\ left | 1 \ right \ rangle} _ {\ rm {c}}} \) в позиции x = 0, как показано на рис.{2} \).

Рис.1: Схема квантового блуждания в дискретном времени .

Каждый шаг состоит из операции квантовой монеты, \ ({\ hat {C}} _ ​​{\ theta} \), с настраиваемыми параметрами эффективного смещения монеты, θ i , за которой следует операция сдвига , \(\шляпы}\).

Недавние работы показали связь между DQW и уравнением Дирака 14,15,16,17,18,43 . Начиная с оператора эволюции в дискретном времени и затем переходя из пространственного положения в пространство импульсов, кинематика Дирака может быть восстановлена ​​из диагональных членов унитарного оператора эволюции для малых импульсов в режиме малых масс 16,17,18 .В отличие от этих предложений в системе Фурье, мы фокусируем нашу реализацию на распределении вероятностей ДКЯ, которое аналогично распространению релятивистской частицы. Для реализации DCA и восстановления уравнения Дирака используется квантовое блуждание с разделением шагов, одна из форм DQW 40 . Каждый шаг квантового блуждания с разделением шагов представляет собой композицию двух полушаговых эволюций с разными смещениями монет и операторами сдвига позиции,

$$ {\ hat {W}} _ {{\ rm {ss}}} = { \ hat {S}} _ {+} {\ hat {C}} _ ​​{{\ theta} _ {2}} {\ hat {S}} _ {-} {\ hat {C}} _ ​​{{\ theta} _ {1}}, $$

(4)

, где монетная операция \ ({\ hat {C}} _ ​​{\ theta} _ {j}} \) с j = 1, 2 дана в уравнении.(1). Операторы сдвига позиции с разделением шагов:

$$ {\ hat {S}} _ {-} = {\ left | 0 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}} \, {\ rm {c}}} \ langle 0 | \ otimes \ sum _ {x \ in {\ mathbb {Z}}} | x-1 \ rangle {\ langle x | + | 1 \ rangle} _ {{\ rm {c}} \, {\ rm {c}}} \ langle 1 | \ otimes \ sum_ {x \ in {\ mathbb {Z}}} | x \ rangle \ left \ langle x \ right |, $$

(5)

$$ {\ hat {S}} _ {+} = {\ left | 0 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}} \, {\ rm {c}}} \ langle 0 | \ otimes \ sum_ {x \ in {\ mathbb {Z}}} | х \ rangle {\ langle x | + | 1 \ rangle} _ {{\ rm {c}} \, {\ rm {c}}} \ langle 1 | \ otimes \ sum_ {x \ in {\ mathbb {Z}}} | x + 1 \ rangle \ left \ langle x \ right |. {2} / 2) {\ sigma} _ {z} {\ partial} _ {x} + i {\ theta} _ {2 } {\ sigma} _ {x}] \ Psi (x, t) \ приблизительно 0 \).

В то же время, выбирая θ 1 = 0, оператор квантового блуждания \ ({\ hat {W}} _ {{\ rm {ss}}} \), заданный в уравнении. (4) принимает форму унитарного оператора для DCA 40 ,

$$ {\ hat {W}} _ {{\ rm {ss}}} = \ left [\ begin {array} {cc} \ cos ({\ theta} _ {2}) {S} _ {-} & - i \ sin ({\ theta} _ {2}) {\ mathbb {1}} \\ -i \ sin ({\ theta} _ {2}) {\ mathbb {1}} & \ cos ({\ theta} _ {2}) {S} _ {+} \ end {array} \ right] = {U} _ {{\ rm {DCA}}}. $$

(8)

В этих рамках θ 2 определяет массу дираковской частицы.Двухступенчатый DQW, описываемый оператором \ ({\ hat {W}} _ {\ rm {ss}}} \), эквивалентен двухпериодному DQW с альтернативными монетными операциями, θ 1 и θ 2 , когда альтернативные точки в позиционном пространстве с нулевой вероятностью игнорируются 47 . Следовательно, вся динамика DCA может быть восстановлена ​​из эволюции DQW с помощью \ (\ hat {W} \) и чередования двух операций с монетами. См. В разделе Методы сравнения DCA и явного решения уравнения Дирака.Типичные черты уравнения Дирака в релятивистской квантовой механике, такие как Zitterbewegung 40 и парадокс Клейна 48 , также являются динамическими особенностями DCA, а также расширением вероятностного распределения и запутыванием локализованных положительных энергетические состояния. Отметим, что эти эффекты также были показаны в прямом аналоговом моделировании уравнения Дирака с захваченными ионами 35 и BEC 49 .

Экспериментальная реализация DQW

Чтобы реализовать DQW на системе кубитов, необходимо выбрать отображение положения частицы в пространство кубитов.Как показано в 50 , не существует уникального способа сопоставить состояния положения с состояниями нескольких кубитов, поэтому разложение каждой схемы зависит от принятой конфигурации. Прямое отображение каждой позиции ходока в один кубит в цепочке, имитирующее расположение массива кубитов, неэффективно с точки зрения количества кубитов и требуемых вентилей (первый растет линейно, а второй - квадратично с моделируемым размером пространства позиций). Чтобы свести к минимуму использование ресурсов, мы используем преимущества цифрового представления для отображения пространства позиций в многокубитовое состояние и переупорядочиваем его таким образом, чтобы состояние \ (\ left | 0 \ right \ rangle \, ( \ left | 1 \ right \ rangle) \) последнего кубита соответствует четным (нечетным) номерам позиций.Это позволяет минимизировать изменения, необходимые в конфигурации пространства кубитов на каждом этапе обхода (см. Рис. 2). Для реализации квантового блуждания в одномерном положении требуется гильбертово пространство размером 2 n , ( n + 1) кубитов. Один кубит действует как монета, а другие n кубитов имитируют положение гильбертова пространства с 2 n - 1 позициями симметричного обхода вокруг \ (\ left | x = 0 \ right \ rangle \). Мы отмечаем, что частица может быть запущена из любой точки в пространстве позиций, однако установка начального состояния уменьшает подсчет вентилей в схеме и, следовательно, уменьшает общую ошибку.Операция с монетой достигается вращением одного кубита на кубите-монете, в то время как операторы сдвига реализуются с помощью монеты в качестве управляющего кубита для изменения состояния положения во время прогулки.

Рис. 2: Отображение состояний нескольких кубитов в состояния положения .

Мультикубитовые состояния переупорядочены таким образом, что состояние \ (\ left | 0 \ right \ rangle \, (\ left | 1 \ right \ rangle) \) последнего кубита соответствует четному (нечетному ) номера позиций и их соответствие в пространстве позиций.

Мы реализуем прогулку по цепочке из семи отдельных ионов 171 Yb + , заключенных в ловушку Пауля и охлаждаемых лазером близко к их движущемуся основному состоянию 45,51 . Пять из них используются для кодирования кубитов на их сверхтонком уровне 2 S 1/2 . Вращения одного кубита, или R-вентили, и двухкубитные запутывающие взаимодействия, или XX-вентили, достигаются путем применения двух встречных оптических рамановских лучей к цепочке, один из которых имеет индивидуальную адресацию (подробности эксперимента см. В Методах).Мы можем представить до 15 позиций симметричной КЯ, включая начальную позицию \ (\ left | x = 0 \ right \ rangle \).

На основе этого позиционного представления составлена ​​принципиальная схема DQW на пяти кубитах с начальным состоянием \ ({\ left | 0 \ right \ rangle} _ {c} \ otimes \ left | 0000 \ right \ rangle \) до пяти шагов, см. рис. 3. Каждый шаг эволюции \ (\ hat {W} \) начинается с операции вращения монеты-кубита \ ({\ hat {C}} _ ​​{{\ theta } _ {j}} \), за которым следует набор управляемых вентилей, которые изменяют состояние положения частицы под \ (\ hat {S} \).Из-за необоснованного выбора используемого представления позиции достаточно выполнять однокубитовый поворот последнего кубита на каждом шаге, что также может быть выполнено классическим трекингом 50 .

Рис. 3: Схемная реализация квантовых блужданий на процессоре захваченных ионов и его эволюция во времени .

a Принципиальная схема DQW и DCA. Каждый пунктирный блок описывает один шаг квантового блуждания. b Квантовая прогулка в дискретном времени. Сравнение экспериментальных результатов (слева) и теоретического распределения вероятностей квантового блуждания (справа) для первых пяти шагов с начальным состоянием частицы b i и b iv \ ({\ left | \ psi \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} = {\ left | 0 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} \), b ii и b iv \ ({\ left | \ psi \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} = {\ left | 1 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} \), b iii и b vi \ ({\ left | \ psi \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} = {\ left | 0 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} + i {\ left | 1 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} \) и состояние положения \ (\ left | x = 0 \ right \ rangle \). c Выход клеточного автомата Дирака step-5 для θ 1 = 0 и, c i и c iv θ 2 = π /4, c ii и c v θ 2 = π /10 и c iii и c vi θ 2 = π /20 с начальным состоянием \ (\ left | {\ Psi } _ {{\ rm {in}}} \ right \ rangle = ({\ left | 0 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} + i {\ left | 1 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}}) \ otimes \ left | x = 0 \ right \ rangle \).

Вычислительные вентили, такие как CNOT, Toffoli и Toffoli-4, генерируются компилятором, который разбивает их на составляющие одно- и двухкубитные вентили физического уровня. 45 . Принципиальная схема, подробно описывающая скомпилированные строительные блоки, показана в разделе "Методы". Чтобы подготовить начальное состояние частицы, отличное от \ ({\ left | 0 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} \), достаточно перед первым шагом выполнить вращение монеты-кубита. В некоторых случаях это вращение может быть поглощено первыми воротами на первом этапе.Таблица 1 суммирует количество собственных вентилей, необходимых для каждого шага для начального состояния. Чтобы восстановить эволюцию уравнения Дирака в DQW после пяти шагов, требуется 81 вентиль с одним кубитом и 32 элемента XX.

После эволюции ряда шагов мы производим выборку соответствующего распределения вероятностей 3000 раз и исправляем результаты на предмет ошибок считывания. Для эволюции DQW до пяти шагов, показанных на рис. 3, используется сбалансированная монета ( θ 1 = θ 2 = π /4), где начальное положение равно \ (\ left | x = 0 \ right \ rangle \) для разных начальных состояний частицы, \ ({\ left | 0 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} \) на рис.3b i, \ ({\ left | 1 \ right \ rangle} _ {{\ rm {c}}} \) на рис. 3b ii, и их равная суперпозиция на рис. 3b iii. На рис. 3b iv, b v и b vi мы показываем идеальный результат классического моделирования схемы для сравнения (график разницы см. В разделе «Методы»). В сбалансированной монете частица эволюционирует в равной суперпозиции в левую и правую позиции на каждом временном шаге, и при измерении существует 50/50 вероятность найти частицу слева или справа от ее предыдущего положения, как и при классическом блуждании. .Если мы позволим DQW развиваться более чем на три шага, прежде чем мы выполним измерение положения, мы обнаружим совершенно другое распределение вероятностей по сравнению с классическим случайным блужданием 52 .

Та же экспериментальная установка может быть использована для восстановления DCA с двухпериодным DQW. Здесь мы установили θ 1 = 0 и изменили θ 2 , чтобы восстановить уравнение Дирака для различных значений массы. На рис. 3в представлены экспериментальные результаты для θ 2 = π /4, π /10 и π /20, соответствующих массе 1.1357, 0,3305 и 0,159 в единицах ℏc −2 s −1 , с начальным состоянием частицы в суперпозиции \ ({\ left | 0 \ right \ rangle} _ {c} + i {\ left | 1 \ right \ rangle} _ {c} \). Основным признаком DCA для малых значений массы является наличие пиков, движущихся наружу, и плоское распределение в середине, как показано для случаев с небольшими значениями θ 2 , рис. 3c ii-iii. Это бимодальное распределение вероятностей в позиционном пространстве указывает на одномерный аналог первоначально локализованной дираковской частицы с положительной энергией, развивающейся во времени, которая распространяется во всех направлениях в позиционном пространстве со скоростью, близкой к скорости света 53 .Напротив, DCA с θ 2 = π /4, рис. 3c i соответствует массивной частице и, следовательно, имеет место медленное распространение, а не баллистическая траектория в пространстве позиций.

Растущие нейронные клеточные автоматы

Содержание

Эта статья является частью Тема для дифференцируемых самоорганизующихся систем, экспериментальный формат сбора приглашенных коротких статей, углубляющихся в дифференцируемые самоорганизующиеся системы с вкраплениями критических комментарии нескольких экспертов в смежных областях.

Тема для дифференцируемых самоорганизующихся систем Самоклассифицирующиеся цифры MNIST

Большинство многоклеточных организмов начинают свою жизнь как отдельная яйцеклетка - одиночная клетка, потомство которой надежно самоорганизуется в очень сложные анатомии с множеством органов и тканей в одном и том же расположении каждый раз. Способность строить собственное тело, наверное, самая лучшая. фундаментальный навык, которым обладает каждое живое существо. Морфогенез ( процесс формирования формы организма) является одним из самых ярких Примеры феномена под названием самоорганизация .Клетки, крошечные строительные блоки тел, общаются со своими соседями, чтобы решить форма органов и планы тела, где выращивать каждый орган, как соединить их, и когда в конечном итоге остановиться. Понимание взаимодействия возникновения сложных исходов из простых правил и гомеостатический Саморегулирующиеся петли обратной связи, пытающиеся поддерживать тело в стабильном состоянии или сохранить его правильную общую морфологию при внешнем возмущения петли обратной связи - активная область исследований .Что ясно в том, что эволюция научилась использовать законы физики и вычислений реализовать высоконадежное морфогенетическое программное обеспечение, работающее на кодируемое геномом клеточное оборудование.

Этот процесс чрезвычайно устойчив к возмущениям. Даже когда организм полностью развитые, некоторые виды все еще могут восстанавливать повреждения - процесс, известный как регенерация. Некоторые существа, например саламандры, могут полностью регенерировать жизненно важные органы, конечности, глаза или даже части мозга! Морфогенез - удивительно адаптивный процесс.Иногда даже очень атипичный процесс развития может привести к появлению жизнеспособного организма - например, когда зародыш раннего млекопитающего разрезать пополам, каждая половина сформирует полный особи - однояйцевые близнецы!

Самая большая загадка в этой области - это вопрос о том, как клеточный коллектив знает, что строить и когда останавливаться. Науки о геномике и стволовых клетках биология - это только часть головоломки, поскольку они объясняют распространение конкретные компоненты в каждой ячейке и создание разных типов ячеек.Хотя мы знаем о многих генах, которые требуют для процесса регенерации, мы до сих пор не знаем алгоритм, который достаточно , чтобы клетки знали, как строить или реконструировать сложные органы к очень конкретной анатомической конечной цели. Таким образом, одна из главных опор будущего работа в области биомедицины - это открытие процесса, с помощью которого крупномасштабные анатомия определяется внутри коллективов клеток, и как мы можем это переписать информация для рационального управления ростом и формой.Это также становится ясно, что программное обеспечение жизни обладает многочисленными модулями или подпрограммами, например «Построй глаз здесь», который можно активировать простым сигналом триггеры. Обнаружение таких подпрограмм и отображение логики развития - это новая область на пересечении биология развития и информатика. Следующий важный шаг - попробовать сформулировать вычислительные модели этого процесса, чтобы обогатить концептуальный инструментарий биологов и помощь в переводе открытий биологии в лучшую робототехнику и вычислительные технологии.

Представьте, если бы мы могли проектировать системы такой же пластичности и надежности, как биологическая жизнь: структуры и машины, которые могут расти и ремонтироваться сами себя. Такая технология трансформирует текущие усилия в регенеративная медицина, где ученые и клиницисты стремятся открыть входы или стимулы, которые могут заставить клетки тела строить структуры на спрос по мере необходимости. Чтобы помочь разгадать загадку морфогенетического кода, и также использовать знания биологии для создания самовосстанавливающихся систем в в реальной жизни, мы пытаемся воспроизвести некоторые из желаемых свойств в in silico эксперимент.

Модель

Специалисты по инженерным дисциплинам и исследователи часто используют разные виды моделирование, включающее локальное взаимодействие, в том числе системы частичных производное уравнение (PDE), системы частиц и различные типы сотовых Автоматы (СА). Мы сосредоточимся на моделях клеточных автоматов в качестве дорожной карты для усилия по выявлению правил на уровне ячейки, которые приводят к сложным, регенеративное поведение коллектива. Центры сертификации обычно состоят из сетки ячейки, которые итеративно обновляются, с тем же набором правил, применяемых к каждая ячейка на каждом шагу.Новое состояние ячейки зависит только от состояний из нескольких ячеек в непосредственной близости. Несмотря на их очевидные простота, центры сертификации часто демонстрируют богатое, интересное поведение и долгая история применения для моделирования биологических явлений.

Давайте попробуем разработать правило обновления клеточного автомата, которое, начиная с одиночная ячейка, создаст предопределенный многоклеточный узор на 2D-сетке. Это наша аналогичная игрушечная модель развития организма.Чтобы спроектировать CA, мы должны указать возможные состояния ячеек и их функцию обновления. Типичный Модели CA представляют состояния ячеек с набором дискретных значений, хотя существуют варианты, использующие векторы непрерывных значений. Использование непрерывного values ​​имеет то достоинство, что позволяет правилу обновления быть дифференцируемым функция состояний соседства ячейки. Правила, которыми руководствуются поведение отдельной клетки, основанное на локальной среде, аналогично низкоуровневая аппаратная спецификация, кодируемая геномом организма.Запуск нашей модели на заданное количество шагов от начальной конфигурации покажет поведение паттерна, которое обеспечивается таким оборудованием.

Итак - что же такого особенного в дифференцируемых правилах обновления? Они позволят использовать мощный язык функций потерь, чтобы выразить свои пожелания, и обширный существующий механизм вокруг градиентных числовых оптимизация для их выполнения. Искусство складывать отличные друг от друга функции, и оптимизация их параметров для выполнения различных задач имеет долгая история.В последние годы он процветал под разными названиями, такими как (Глубокие) нейронные сети, глубокое обучение или дифференцируемое программирование.

Один шаг обновления модели.

Состояние ячейки

Мы представим состояние каждой ячейки как вектор из 16 реальных значений (см. рисунок выше). Первые три канала представляют цвет ячейки, видимый для нас (RGB). Целевой шаблон имеет значения цветового канала в диапазоне [0,0,1,0] [0,0, 1,0] [0,0,1,0]. и α \ alphaα равняется 1.0 для пикселей переднего плана и 0,0 для фона.

Альфа-канал (α \ alphaα) имеет особое значение: он разграничивает живые клетки, принадлежащие выращиваемому образцу. В частности, клетки имеющие α> 0,1 \ alpha> 0,1α> 0,1 и их соседи считаются «живыми». Другой ячейки являются «мертвыми» или пустыми, и для них явно заданы значения вектора состояния до 0,0 на каждом временном шаге. Таким образом, клетки с α> 0,1 \ alpha> 0,1α> 0,1 можно рассматривать как как «зрелые», а их соседи с α≤0.1 \ alpha \ leq 0.1α≤0.1 «растут», а могут стать зрелыми, если их альфа превышает порог 0,1.

state⃗ → 0.00 \ vec {state} \ rightarrow 0.00state⃗ → 0.00, когда нет соседа с α> 0.10 \ alpha> 0.10α> 0.10

Скрытые каналы не имеют предопределенного значения, и это зависит от обновления. правило, чтобы решить, для чего их использовать. Их можно интерпретировать как концентрации некоторых химикатов, электрические потенциалы или другие сигнальный механизм, который используется клетками для управления ростом.В с точки зрения нашей биологической аналогии - все наши клетки имеют один и тот же геном (правило обновления) и различаются только информацией, закодированной химические сигналы, которые они получают, излучают и хранят внутри (их состояние векторы).

Правило клеточного автомата

Пришло время определить правило обновления. Наш CA работает на обычной 2D-сетке из 16-мерные векторы, по сути, трехмерный массив формы [высота, ширина, 16]. Мы хотим применить одну и ту же операцию к каждой ячейке, и результат этого операция может зависеть только от небольшой (3x3) окрестности ячейки.Этот сильно напоминает операцию свертки, один из краеугольных камней обработки сигналов и дифференциального программирования. Свертка - это линейная операции, но ее можно комбинировать с другими операциями для каждой ячейки для получения сложное правило обновления, способное запомнить желаемое поведение. Наша ячейка Правило обновления можно разделить на следующие этапы, применяемые по порядку:

Восприятие. Этот шаг определяет, что каждая клетка воспринимает. окружающая среда.Мы реализуем это с помощью свертки 3x3 с фиксированное ядро. Кто-то может возразить, что определение этого ядра излишне - в конце концов, мы могли бы просто заставить клетку научиться необходимому восприятию коэффициенты ядра. Наш выбор фиксированных операций мотивирован тот факт, что реальные клетки часто полагаются только на химические градиенты, чтобы направлять развитие организма. Таким образом, мы используем классические фильтры Собеля для оценки частные производные каналов состояний клеток в x⃗ \ vec {x} x⃗ и y⃗ \ vec {y} y⃗ направлений, формируя двумерный вектор градиента в каждом направлении, для каждый государственный канал.Мы объединяем эти градиенты с собственными ячейками. состояний, образуя 16 * 2 + 16 = 4816 * 2 + 16 = 4816 * 2 + 16 = 48 мерный вектор восприятия , или скорее воспринимаемых векторов, по на каждую ячейку.

по умолчанию (state_grid):

sobel_x = [[-1, 0, +1],

[-2, 0, +2],

[-1, 0, +1]]

sobel_y = транспонировать (sobel_x)

# Свернутые фильтры Собеля с состояниями

# по x, y и размеру канала.

grad_x = conv2d (sobel_x, state_grid)

grad_y = conv2d (sobel_y, state_grid)

# Объединить каналы состояния ячейки,

# градиенты каналов по x и

# градиент каналов по y.

perception_grid = concat (

state_grid, grad_x, grad_y, axis = 2)

вернуть perception_grid

Обновить правило. Каждая ячейка теперь применяет серию операций к вектору восприятия, состоящему из типичного дифференцируемого программирования строительные блоки, такие как 1x1-свертки и нелинейности ReLU, которые мы вызовите "правило обновления" ячейки.Напомним, что правило обновления изучено, но в каждой ячейке выполняется одно и то же правило обновления. Сеть, параметризующая это обновление Правило состоит примерно из 8000 параметров. Вдохновленный остаточной нервной системой сети, правило обновления выводит инкрементное обновление состояния ячейки, который применялся к ячейке до следующего временного шага. Правило обновления разработан, чтобы демонстрировать начальное поведение «ничего не делать» - реализовано инициализация весов последнего сверточного слоя в правиле обновления с нуля.Мы также не применяем ReLU к выходу последнего слоя правило обновления, поскольку инкрементные обновления состояния ячейки должны обязательно уметь как прибавлять, так и убавлять из состояния.

обновление по умолчанию (perception_vector):

# Следующий псевдокод работает на

# вектор восприятия отдельной клетки.

# В нашей эталонной реализации используется 1D

# сверток по соображениям производительности.

x = плотный (perception_vector, output_len = 128)

x = relu (x)

ds = плотный (x, output_len = 16, weights_init = 0.0)

возврат ds

Обновление стохастической ячейки. Типичное обновление клеточного автомата все клетки одновременно. Это подразумевает наличие глобальных часов, синхронизация всех ячеек. Не стоит полагаться на глобальную синхронизацию можно ожидать от самоорганизующейся системы. Мы ослабляем это требование, предполагая, что каждая ячейка выполняет обновление независимо, ожидая случайный интервал времени между обновлениями. Чтобы смоделировать это поведение, мы применяем случайная маска для каждой ячейки для обновления векторов, установка всех значений обновления на ноль с некоторой предопределенной вероятностью (мы используем 0.5 во время тренировки). Этот Операцию можно также рассматривать как применение отсева для каждой ячейки для обновления векторов.

def stochastic_update (state_grid, ds_grid):

# Обнулить случайную часть обновлений.

rand_mask = cast (random (64, 64) <0,5, float32)

ds_grid = ds_grid * rand_mask

вернуть state_grid + ds_grid

Маскировка живых клеток. Мы хотим смоделировать процесс роста который начинается с одной ячейки и не хочет, чтобы пустые ячейки участвовали в вычислений или несут какое-либо скрытое состояние.Мы обеспечиваем это явным обнуление всех каналов пустых ячеек. Ячейка считается пустой, если в его окрестности 3x3 нет «зрелой» (альфа> 0,1) клетки.

по умолчанию alive_masking (state_grid):

# Возьмем альфа-канал как мерило «жизни».

в живых = max_pool (state_grid [:,:, 3], (3,3))> 0,1

state_grid = state_grid * cast (жив, float32)

вернуть state_grid

Эксперимент 1. Учимся расти

Тренировочный режим для обучения целевому паттерну.

В нашем первом эксперименте мы просто обучаем CA для достижения целевого изображения. после случайного количества обновлений. Этот подход довольно наивен и будет работать в вопросы. Но проблемы, с которыми он сталкивается, помогут нам улучшить будущее. попытки.

Мы инициализируем сетку нулями, за исключением одной исходной ячейки в центре, в котором будут все каналы, кроме RGB Мы устанавливаем RGB-каналы начального числа на ноль, потому что хотим, чтобы он был видимым. на белом фоне.установлен на единицу. После инициализации сетки мы итеративно применяем обновление. правило. Мы выбираем случайное количество шагов CA из [64, 96] Это должно быть достаточное количество шагов, чтобы вырастить узор размер, с которым мы работаем (40x40), даже с учетом стохастической природы наших обновить правило. диапазон для каждого шага обучения, так как мы хотим, чтобы шаблон был стабильным на протяжении количество итераций. На последнем шаге мы применяем пиксельную потерю L2 между Каналы RGBA в сетке и целевом шаблоне.Эта потеря может быть дифференцированно оптимизированный Мы наблюдали тренировочную нестабильность, которая проявлялась в виде резкие скачки величины потерь на более поздних этапах обучения. Мы удалось смягчить их, применив нормализацию L2 для каждой переменной к градиенты параметров. Это может иметь эффект, похожий на вес нормализация. Другое обучение параметры доступны в сопроводительном исходном коде. в отношении параметров правила обновления путем обратного распространения ошибки во времени, стандартный метод обучения рекуррентных нейронных сетей.

Как только оптимизация сойдется, мы можем запустить моделирование, чтобы увидеть, как наши изученные паттерны роста CA, начиная с семенной клетки. Посмотрим, что происходит, когда мы выполняем его дольше, чем количество шагов, использованных во время подготовка. На анимации ниже показано поведение нескольких разных моделей. обучены генерировать различные шаблоны эмодзи.

Ваш браузер не поддерживает видео тег. Многие модели демонстрируют нестабильность в течение более длительных периодов времени.

Воспроизвести в записной книжке

Мы видим, что различные обучающие прогоны могут привести к созданию моделей с очень большим различное долгосрочное поведение. Некоторые имеют тенденцию вымирать, некоторые, кажется, не умирают. знаю, как перестать расти, но некоторые из них оказываются почти стабильными! Как мы можем направлять обучение на постоянное создание устойчивых паттернов?

Эксперимент 2: То, что сохраняется, существует

Один из способов понять, почему предыдущий эксперимент был нестабильным, - это нарисовать параллель динамическим системам.Мы можем рассматривать каждую клетку как динамическая система, в которой каждая ячейка разделяет одну и ту же динамику, и все ячейки будучи локально связанными между собой. Когда мы обучаем нашу клетку обновлению модель мы корректируем эту динамику. Наша цель - найти динамику, которая удовлетворяют ряду свойств. Изначально мы хотели, чтобы система развивалась от исходного образца к целевому образцу - траектория, которую мы достигли в эксперименте 1. Теперь мы хотим избежать наблюдаемой нестабильности, которая в нашей метафоре динамической системы состоит в том, чтобы сделать целевой шаблон аттрактор.

Одна из стратегий для достижения этого - позволить CA выполнять итерацию в течение гораздо более длительного времени. и периодически прикладывая урон к цели, тренируя систему путем обратного распространения через эти более длительные интервалы времени. Интуитивно мы утверждаем что с более длинными временными интервалами и несколькими приложениями потерь модель с большей вероятностью создаст аттрактор для целевой формы, поскольку мы итеративно формировать динамику, чтобы вернуться к целевому паттерну из любого места система решила рискнуть.Однако более длительные периоды времени существенно увеличить время тренировки и, что более важно, память требования, учитывая, что промежуточные активации всего эпизода должны быть сохраненным в памяти для выполнения обратного прохода.

Вместо этого мы предлагаем стратегию, основанную на «пуле образцов», для достижения аналогичного эффекта. Мы определить пул начальных состояний для запуска итераций, изначально заполненных с начальным состоянием одиночного черного пикселя. Затем мы пробуем партию из этого бассейн, который мы используем на нашем этапе обучения.Чтобы предотвратить эквивалент «Катастрофическое забывание» заменяем один образец в этой партии на исходное однопиксельное начальное состояние. По завершении этапа обучения мы заменить образцы в пуле, которые были отобраны для партии, выходными состояния из шага обучения над этой партией. На анимации ниже показан случайная выборка записей в пуле каждые 20 шагов обучения.

определение pool_training ():

# Установить альфа и скрытый каналы на (1.0).

семя = нули (64, 64, 16)

начальное число [64 // 2, 64 // 2, 3:] = 1.0

target = цели [«ящерица»]

пул = [начальное число] * 1024

для i в диапазоне (training_iterations):

idxs, партия = pool.sample (32)

# Сортировать по убыванию, по убыванию.

партия = sort_desc (партия, потеря (партия))

# Замените образец с наибольшими потерями семенем.

партия [0] = начальное число

# Провести обучение.

выходов, потери = поезд (партия, цель)

# Поместите выходы обратно в пул.

пул [idxs] = выводит

Ваш браузер не поддерживает видео тег. Случайная выборка паттернов в пуле во время обучения, отобранная каждые 20 тренировочных шагов.

Воспроизвести в записной книжке

На ранних этапах тренировочного процесса случайная динамика в системе позволяет модель попадет в различные неполные и неправильные состояния.Как эти состояния выбираются из пула, мы уточняем динамику, чтобы иметь возможность оправиться от таких состояний. Наконец, по мере того, как модель становится более надежной из начального состояния в целевое состояние, образцы в пуле отражают это и с большей вероятностью будут очень близки к целевому паттерну, что позволяет обучение для дальнейшего совершенствования этих почти завершенных моделей.

По сути, мы используем предыдущие конечные состояния как новые отправные точки для заставляют наш CA научиться сохранять или даже улучшать уже сформированный шаблон, в дополнение к возможности вырастить его из семени.Это делает это можно добавить периодический убыток для значительно более длительных интервалов времени чем это возможно в противном случае, поощрение генерации аттрактора в качестве форма цели в нашей связанной системе. Мы также заметили, что пересев выборка с наибольшими потерями в пакете вместо случайной делает обучение более стабильный на начальных этапах, так как помогает убирать некачественные состояния из пула.

Вот как выглядит типичный прогресс обучения правилу CA.Клетка Правило учится стабилизировать паттерн параллельно с уточнением его характеристик.

Ваш браузер не поддерживает видео тег. Поведение CA на шагах обучения 100, 500, 1000, 4000.

Воспроизвести в записной книжке

Эксперимент 3: Обучение регенерации

Помимо способности выращивать собственное тело, живые существа отлично их поддерживает. Мало того, что изношенная кожа заменяется новой кожа, но очень тяжелые повреждения сложных жизненно важных органов могут быть восстановлены в некоторые виды.Есть ли вероятность, что некоторые из моделей, которые мы обучили выше есть регенеративные способности?

Ваш браузер не поддерживает видео тег. При повреждении узоры проявляют некоторые регенерирующие свойства, но не полный повторный рост.

Воспроизвести в записной книжке

На приведенной выше анимации показаны три разные модели, обученные с использованием одного и того же настройки. Мы позволяем каждой из моделей развить шаблон более 100 шагов, затем повредить конечное состояние пятью разными способами: удаляя разные половинки сформированного узора, и вырезав из центра квадрат.Один раз опять же, мы видим, что эти модели показывают совсем другой режим вне тренировки. поведение. Например, «ящерица» развивает довольно сильную регенеративную возможности, без явного обучения этому!

Поскольку мы обучили нашу связанную систему ячеек генерировать аттрактор к целевой форме из одной ячейки, вероятно, что эти системы, однажды поврежденный, будет обобщен в сторону несаморазрушающих реакций. Это потому, что системы были обучены расти, стабилизироваться и никогда не полностью самоуничтожиться.Некоторые из этих систем могут естественным образом притягиваться к регенеративным способностям, но ничто не мешает им развиваться различное поведение, такое как взрывные митозы (неконтролируемый рост), невосприимчивость к повреждению (сверхстабилизация) или даже самоуничтожение, особенно для наиболее серьезных повреждений.

Если мы хотим, чтобы наша модель показывала более последовательные и точные регенеративные возможностей, мы можем попытаться увеличить область притяжения для нашей цели узор - увеличивают пространство конфигураций ячеек, которые естественным образом тяготеют к нашей целевой форме.Мы сделаем это, повредив несколько отобранных из пула состояния перед каждым шагом обучения. Теперь система должна уметь регенерация из состояний, поврежденных случайно расположенными стирающими кругами. Наш надеюсь, что это будет распространено на регенерационные способности от различные виды повреждений.

Ваш браузер не поддерживает видео тег. Повреждение образцов в бассейне способствует изучению надежных восстановительные качества. Строка 1 - образцы из пула, Строка 2 - их соответствующие состояния после итерации модели.

Воспроизвести в записной книжке

На приведенной выше анимации показан прогресс обучения, включая примерный урон. Мы отбираем 8 состояний из пула. Затем мы заменяем образец с наибольшими потерями (крайний левый верхний на рисунке выше) с исходным состоянием и повредить три состояния с наименьшими потерями (верхний правый угол), задав случайную круговую область в шаблоне до нулей. В нижней строке показаны состояния после итерации. из соответствующего самого верхнего начального состояния. Как и в эксперименте 2, результирующие состояния возвращаются в пул.

Ваш браузер не поддерживает видео тег. Узоры, подверженные повреждениям во время тренировок, демонстрируют поразительные регенеративные возможности.

Воспроизвести в записной книжке

Как видно из приведенной выше анимации, модели, подвергшиеся повреждениям во время тренировок гораздо более устойчивы, в том числе к видам повреждений не опытных в тренировочном процессе (например, прямоугольные повреждения как над).

Эксперимент 4. Вращение поля восприятия

Как описано ранее, мы моделируем восприятие клеткой соседних ячеек путем оценки градиентов каналов состояний в x⃗ \ vec {x} x⃗ и y⃗ \ vec {y} y⃗ с использованием фильтров Собеля.Удобная аналогия: у каждого агента есть два датчика (например, хемосенсорные рецепторы), указывающие ортогонально направления, которые могут ощущать градиенты в концентрации определенных химикаты вдоль оси датчика. Что произойдет, если мы повернем эти датчики? Мы можем сделать это, вращая ядра Собеля.

[KxKy] = [cosθ − sinθsinθcosθ] ∗ [SobelxSobely] \ begin {bmatrix} K_x \\ K_y \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} \ cos \ theta & - \ sin \ theta \\ \ sin \ theta & \ cos \ theta \ end {bmatrix} * \ begin {bmatrix} Sobel_x \\ Sobel_y \ end {bmatrix} [Kx Ky] = [cosθsinθ −sinθcosθ] ∗ [Sobelx Sobely]

Эта простая модификация поля восприятия дает повернутые версии. шаблона для угла выбора без переобучения, как показано ниже.

Вращение оси, по которой шаг восприятия вычисляет градиенты вызывает повернутые версии узора.

Воспроизвести в записной книжке

В идеальном мире, не квантованном отдельными ячейками в пиксельной решетке, это было бы неудивительно, ведь в конце концов, можно было бы ожидать воспринимаемые градиенты в x⃗ \ vec {x} x⃗ и y⃗ \ vec {y} y⃗ инвариантны к выбранному угол - простая смена системы отсчета. Однако важно обратите внимание, что в модели на основе пикселей все не так просто.Вращающийся пиксель основанная на графике включает в себя вычисление сопоставления, которое не обязательно является биективным и обычно включает интерполяцию между пикселями для достижения желаемого результат. Это потому, что один пиксель при повороте теперь, скорее всего, будет перекрывают несколько пикселей. Успешный рост паттернов, как указано выше, предполагает определенная устойчивость к основным условиям за пределами тех испытал во время обучения.

CA и PDE

Существует обширная литература, описывающая различные ароматизаторы клеточных автоматов и систем PDE и их приложения для моделирование физических, биологических или даже социальных систем.Хотя было бы невозможно дать краткий обзор этой области в нескольких строках, мы будем опишите несколько ярких примеров, вдохновивших на эту работу. Алан Тьюринг представил свои знаменитые паттерны Тьюринга еще в 1952 году. , предлагая, как системы реакции-диффузии могут быть действительной моделью для химического поведения во время морфогенеза. Особенно вдохновляющая модель реакции-диффузии, которая выдержала испытание временем - модель Грея-Скотта , который показывает крайнее разнообразие поведение контролируется всего несколькими переменными.

С тех пор, как фон Нейман представил центры сертификации как модели для самовоспроизведения они захватили умы исследователей, которые наблюдали чрезвычайно сложные поведение, возникающее из очень простых правил. Точно так же более широкая аудитория вне академических кругов были соблазнены жизненным поведением CA благодаря Игра жизни Конвея. Возможно частично мотивировано доказательством того, что такая простая вещь, как Правило 110, Тьюринг завершен, книга Вольфрама « A New Kind of Science» требует сдвига парадигмы в центре вокруг широкого использования элементарных компьютерных программ, таких как CA как инструменты для познания мира.

Совсем недавно несколько исследователей обобщили "Игру жизни" Конвея на работу. на более непрерывных доменах. Нас особенно вдохновили работы Рафлера SmoothLife и Ления из Чана , последний из который также обнаруживает и классифицирует целые виды «форм жизни».

Ряд исследователей использовали эволюционные алгоритмы для поиска правил CA. которые воспроизводят предопределенные простые шаблоны . Например, Дж. Миллер предложил эксперимент, аналогичный нашему, с использованием эволюционных алгоритмов для разработки CA Правило, которое могло создать и возродить французский флаг, начиная с семени клетка.

Нейронные сети и самоорганизация

Тесная связь между сверточными нейронными сетями и сотовой Автоматы уже наблюдались рядом исследователей. . В связь настолько сильна, что позволила нам построить нейронные модели CA, используя компоненты, легко доступные в популярных фреймворках машинного обучения. Таким образом, используя другой жаргон, наш Neural CA потенциально может быть назван «Recurrent Остаточные сверточные сети с выпадением «на пиксель».

Нейронный графический процессор предложения вычислительная архитектура очень похожа на нашу, но применяется в контекст обучения умножению и алгоритм сортировки.

Если смотреть шире, мы думаем, что концепция самоорганизации находит свое отражение в массовом машинном обучении с популяризацией Графические модели нейронных сетей. Обычно GNN выполняет повторное вычисление по вершинам (возможно, динамический) график. Вершины сообщаются локально через ребра графа, и агрегировать глобальную информацию, необходимую для выполнения задачи по нескольким раундов обмена сообщениями, так же как атомы можно рассматривать как общаются друг с другом, чтобы создать новые свойства молекула или даже точки точки облако разговаривает со своими соседями, чтобы выяснить их глобальную форму .

Самоорганизация также проявилась в увлекательной современной работе с использованием большего количества традиционные сети динамических графов, в которых авторы развили Самособирающиеся агенты для решения множества виртуальных задач .

Swarm Robotics

Одна из самых ярких демонстраций силы самоорганизации. когда это применяется к моделированию роя. Еще в 1987 году Рейнольдс Боидс смоделировал стайку птиц с просто крошечный набор правил, созданных вручную.В настоящее время мы можем встраивать крошечных роботов с программами и проверять их коллективное поведение на физических агентах, как продемонстрировано такими работами, как Mergeable Nervous Systems и килоботы . Насколько нам известно, программы встроенные в роевые роботы в настоящее время разрабатываются людьми. Мы надеемся, что наш работа может служить источником вдохновения для данной области и способствовать созданию коллективное поведение посредством дифференцируемого моделирования.

Обсуждение

Эмбриогенетическое моделирование

Ваш браузер не поддерживает видео тег.Способный к регенерации двухголовый планарий, создание, которое вдохновило этот работу

Воспроизвести в записной книжке

В этой статье описывается игрушечная модель эмбриогенеза и регенерации. Это основное направление для будущей работы со многими приложениями в биологии и вне. В дополнение к значениям для понимания эволюции и контроль регенерации и использование этого понимания для биомедицинских ремонт, есть биоинженерия.При переходе поля от синтетическая биология коллективов отдельных клеток до истинной синтетической морфологии новых живых машин, это будет иметь важное значение для разработки стратегий программирования на системном уровне. возможности, такие как анатомический гомеостаз (регенеративная репарация). Она имеет давно известно, что регенеративные организмы могут восстанавливать специфические анатомический узор; однако совсем недавно было обнаружено, что цель морфология не жестко закодирована ДНК, но поддерживается физиологический контур, который хранит уставку для этого анатомического гомеостаза .Техники теперь доступно для перезаписи этой уставки, в результате чего, например, у двухголовых плоских червей что при разрезании на части в простой воде (без дополнительных манипуляций) приводят к появлению последующих поколений регенерированных двухголовых червей (как показано над). Важно приступить к разработке моделей вычислительной процессы, которые хранят целевое состояние системного уровня для поведения роя , чтобы можно было разработать эффективные стратегии для рационального редактирования этого информационная структура, приводящая к желаемым крупномасштабным результатам (таким образом, победить обратную проблему, которая сдерживает регенеративную медицину и многие другие другие достижения).

Инженерия и машинное обучение

Модели, описанные в этой статье, работают на мощном графическом процессоре современного компьютер или смартфон. Тем не менее, давайте порассуждаем о том, что «более физическое» реализация такой системы могла бы выглядеть. Мы можем представить это как сетку крошечных независимых компьютеров, имитирующих отдельные ячейки. Каждый из этих компьютерам потребуется примерно 10 КБ ПЗУ для хранения «ячейки геном »: веса нейронной сети и управляющий код, а также около 256 байт RAM для состояния ячейки и промежуточных активаций.Клетки должны иметь возможность для передачи своих 16-значных векторов состояния соседям. Каждая ячейка также требуется RGB-диод для отображения цвета пикселя, который он представляет. А обновление одной ячейки потребует около 10 тыс. операций умножения-сложения и выполняет не нужно синхронизировать по сети. Мы предполагаем, что клетки могут ждать случайных интервалов времени между обновлениями. Система, описанная выше единообразно и децентрализовано. Тем не менее, наш метод позволяет его запрограммировать. для достижения предопределенного глобального состояния и восстановления этого состояния в случае многоэлементные сбои и перезапуски.Поэтому мы предполагаем такой вид моделирование можно использовать для создания надежных самоорганизующихся агентов. На более теоретический фронт машинного обучения, мы показываем пример децентрализованная модель, способная выполнять чрезвычайно сложные задачи. Мы верим это направление должно быть противоположным более традиционному используемому глобальному моделированию. в большинстве современных работ в области глубокого обучения, и мы надеемся эта работа послужит источником вдохновения для изучения более децентрализованного обучения моделирование.

Эта статья является частью Тема для дифференцируемых самоорганизующихся систем, экспериментальный формат сбора приглашенных коротких статей, углубляющихся в дифференцируемые самоорганизующиеся системы с вкраплениями критических комментарии нескольких экспертов в смежных областях.

Тема для дифференцируемых самоорганизующихся систем Самоклассифицирующиеся цифры MNIST

TEMPO (Архив) - [Verimag]

Группа синхронизированных и гибридных систем в VERIMAG интересуется всеми аспектами системного проектирования, начиная от теоретических основ, через методы проектирования и заканчивая реализацией.Что касается моделей, область исследований группы характеризуется двумя основными расширениями дискретных моделей, таких как автоматы, традиционно используемые для описания систем, а именно синхронизированные и гибридные системы.

Чисто дискретные модели, такие как автоматы, могут выражать поведение системы только качественным образом, то есть упорядочение между событиями. Они не могут выражать количественные (метрические) свойства, которые говорят о времени, прошедшем между двумя событиями. Другими словами, поведение не встроено в ось реального времени.Теория синхронизированных автоматов, автоматов, дополненных часовыми переменными, которые измеряют время, которое автомат проводит в определенных состояниях, оказалась очень эффективной при моделировании большого количества явлений в различных областях, таких как программы реального времени, планирование в производственных системах и т. Д. анализ синхронизации цифровых схем. Члены нашей группы представили первый инструмент проверки для временных автоматов, Kronos, в 1990 году, и с тех пор мы продолжаем работать над всеми аспектами предметной области.

Среди наших результатов по системам с синхронизацией по времени можно найти определение формализмов спецификации для поведения по времени, таких как временная логика в реальном времени и синхронизированные регулярные выражения, разработка символьных алгоритмов проверки моделей для временных автоматов, эффективная реализация этих алгоритмов с использованием специальных данных. -структуры для хранения зон (особый тип многогранников для хранения наборов оценок часов), разработка скомпилированной на лету версии Kronos (OpenKronos), моделирование и проверка десятков тематических исследований, разработка структура моделирования для составления и планирования программного обеспечения в реальном времени, разработки алгоритмов кратчайшего пути для временных автоматов и их применения к задачам планирования.

В последние годы часть технологий синхронизированных систем была передана в промышленность. Временной компонент инструмента IF, разработанный и поддерживаемый группами DCS VERIMAG, используется для проверки программ SDL. В рамках проекта TAXYS некоторые технологии Kronos были интегрированы в компилятор для языка Esterel для проверки возможности планирования во время компиляции. Другие приложения для многопоточных программ Java в настоящее время исследуются. Мы считаем, что синхронизированные автоматы обеспечивают отличный уровень абстракции для явлений в различных областях и что они могут служить объединяющей моделью для многих проблем.

Гибридные системы уводят нас дальше от дискретных систем к области непрерывных динамических систем, используемых инженерами по управлению для моделирования среды, которой они хотят управлять, а также определенных частей контроллеров. Управляющим сообществом было признано, что чисто непрерывных моделей недостаточно для описания и анализа таких систем во всем регионе их эксплуатации. Существует множество «логических» функций, которые мешают модели из-за «переключения режимов», насыщения датчиков и исполнительных механизмов, неисправностей, дискретных явлений, таких как столкновения и т. Д.Хотя теория дифференциальных уравнений дает солидную математическую поддержку непрерывному управлению, такие гибридные системы с явлениями переключения обычно оставляются на откуп хакерам. В 1990 году члены нашей группы предложили модель гибридного автомата, которую можно рассматривать как расширение временного автомата, то есть автомат с непрерывными переменными, которые развиваются в соответствии с отдельным дифференциальным уравнением в каждом состоянии автомата. Большая часть нашей работы в этой области связана с распространением методологии верификации на такие непрерывные и гибридные области, задача далеко не тривиальная из-за совершенно разной природы пространства состояний и траекторий непрерывных систем.Из-за новизны подхода и исследовательского и междисциплинарного характера исследования инструменты, разработанные нашей группой, еще не созрели для реальных промышленных приложений.

% PDF-1.4 % 103 0 объект > эндобдж xref 103 636 0000000016 00000 н. 0000013071 00000 п. 0000013391 00000 п. 0000013452 00000 п. 0000013483 00000 п. 0000013579 00000 п. 0000014752 00000 п. 0000015078 00000 п. 0000015161 00000 п. 0000015249 00000 п. 0000015379 00000 п. 0000015447 00000 п. 0000015538 00000 п. 0000015629 00000 п. 0000015698 00000 п. 0000015809 00000 п. 0000015877 00000 п. 0000015941 00000 п. 0000016005 00000 п. 0000016073 00000 п. 0000016137 00000 п. 0000016201 00000 п. 0000016250 00000 п. 0000016318 00000 п. 0000016464 00000 п. 0000016610 00000 п. 0000016756 00000 п. 0000016902 00000 п. 0000017048 00000 п. 0000017194 00000 п. 0000017340 00000 п. 0000017486 00000 п. 0000017632 00000 п. 0000017778 00000 п. 0000026229 00000 п. 0000026282 00000 п. 0000026772 00000 н. 0000026825 00000 п. 0000027032 00000 п. 0000027085 00000 п. 0000027138 00000 п. 0000027191 00000 п. 0000027675 00000 н. 0000027728 00000 н. 0000027950 00000 п. 0000028003 00000 п. 0000028192 00000 п. 0000028245 00000 п. 0000028460 00000 п. 0000028513 00000 п. 0000028910 00000 п. 0000028964 00000 п. 0000029179 00000 п. 0000029232 00000 п. 0000029285 00000 п. 0000029338 00000 п. 0000029391 00000 п. 0000029605 00000 п. 0000029659 00000 п. 0000030389 00000 п. 0000030443 00000 п. 0000030466 00000 п. 0000033284 00000 п. 0000033508 00000 п. 0000034057 00000 п. 0000034080 00000 п. 0000036916 00000 п. 0000036939 00000 п. 0000039774 00000 п. 0000039797 00000 п. 0000041021 00000 п. 0000041044 00000 п. 0000042236 00000 п. 0000042259 00000 п. 0000043507 00000 п. 0000043802 00000 п. 0000043875 00000 п. 0000043988 00000 п. 0000044011 00000 п. 0000045847 00000 п. 0000045870 00000 п. 0000048290 00000 н. 0000073621 00000 п. 0000095726 00000 п. 0000135606 00000 н. 0000147747 00000 н. 0000153393 00000 н. 0000179289 00000 н. 0000179352 00000 н. 0000179448 00000 н. 0000179535 00000 н. 0000179733 00000 н. 0000179808 00000 н. 0000179962 00000 н. 0000180031 00000 н. 0000180109 00000 п. 0000180178 00000 н. 0000180247 00000 н. 0000180352 00000 н. 0000180415 00000 н. 0000180524 00000 н. 0000180587 00000 н. 0000180650 00000 н. 0000180713 00000 н. 0000180776 00000 н. 0000180839 00000 н. 0000180902 00000 н. 0000181088 00000 н. 0000181270 00000 н. 0000181468 00000 н. 0000181670 00000 н. 0000181867 00000 н. 0000182062 00000 н. 0000182256 00000 н. 0000182453 00000 н. 0000182650 00000 н. 0000182836 00000 н. 0000183028 00000 н. 0000183220 00000 н. 0000183418 00000 н. 0000183615 00000 н. 0000183807 00000 н. 0000183999 00000 н. 0000184194 00000 н. 0000184392 00000 н. 0000184584 00000 н. 0000184776 00000 н. 0000184968 00000 н. 0000185163 00000 н. 0000185355 00000 н. 0000185547 00000 н. 0000185737 00000 н. 0000185929 00000 н. 0000186118 00000 н. 0000186310 00000 н. 0000186500 00000 н. 0000186692 00000 н. 0000186884 00000 н. 0000187076 00000 н. 0000187268 00000 н. 0000187460 00000 н. 0000187652 00000 н. 0000187844 00000 н. 0000188036 00000 н. 0000188231 00000 н. 0000188423 00000 н. 0000188615 00000 н. 0000188806 00000 н. 0000188998 00000 н. 0000189192 00000 н. 0000189384 00000 н. 0000189579 00000 п. 0000189776 00000 н. 0000189974 00000 н. 00001

00000 н. 00001 00000 н. 00001
00000 н. 00001

00000 н. 0000190946 00000 н. 0000191148 00000 н. 0000191346 00000 н. 0000191528 00000 н. 0000191722 00000 н. 0000191904 00000 н. 0000192101 00000 н. 0000192295 00000 н. 0000192483 00000 н. 0000192678 00000 н. 0000192879 00000 н. 0000193071 00000 н. 0000193266 00000 н. 0000193448 00000 н. 0000193643 00000 н. 0000193835 00000 н. 0000194033 00000 н. 0000194228 00000 н. 0000194415 00000 н. 0000194616 00000 н. 0000194805 00000 н. 0000194997 00000 н. 0000195186 00000 н. 0000195379 00000 н. 0000195568 00000 н. 0000195757 00000 н. 0000195947 00000 н. 0000196136 00000 н. 0000196325 00000 н. 0000196514 00000 н. 0000196712 00000 н. 0000196901 00000 н. 0000197090 00000 н. 0000197290 00000 н. 0000197488 00000 н. 0000197677 00000 н. 0000197863 00000 н. 0000198058 00000 н. 0000198247 00000 н. 0000198429 00000 н. 0000198611 00000 н. 0000198806 00000 н. 0000198998 00000 н. 0000199180 00000 н. 0000199362 00000 н. 0000199554 00000 н. 0000199746 00000 н. 0000199928 00000 н. 0000200110 00000 н. 0000200299 00000 н. 0000200488 00000 н. 0000200680 00000 н. 0000200862 00000 н. 0000201051 00000 н. 0000201243 00000 н. 0000201432 00000 н. 0000201614 00000 н. 0000201806 00000 н. 0000201995 00000 н. 0000202184 00000 н. 0000202368 00000 н. 0000202560 00000 н. 0000202749 00000 н. 0000202936 00000 н. 0000203125 00000 н. 0000203314 00000 н. 0000203503 00000 н. 0000203692 00000 н. 0000203894 00000 н. 0000204083 00000 н. 0000204269 00000 н. 0000204456 00000 н. 0000204645 00000 н. 0000204836 00000 н. 0000205025 00000 н. 0000205214 00000 н. 0000205403 00000 н. 0000205592 00000 н. 0000205784 00000 н. 0000205983 00000 н. 0000206175 00000 н. 0000206364 00000 н. 0000206550 00000 н. 0000206736 00000 н. 0000206927 00000 н. 0000207124 00000 н. 0000207313 00000 н. 0000207502 00000 н. 0000207691 00000 н. 0000207883 00000 н. 0000208075 00000 н. 0000208267 00000 н. 0000208460 00000 н. 0000208652 00000 н. 0000208841 00000 н. 0000209033 00000 н. 0000209223 00000 н. 0000209418 00000 н. 0000209610 00000 н. 0000209796 00000 н. 0000209985 00000 н. 0000210177 00000 н. 0000210369 00000 п. 0000210561 00000 п. 0000210753 00000 п. 0000210942 00000 н. 0000211128 00000 н. 0000211323 00000 н. 0000211515 00000 н. 0000211707 00000 н. 0000211899 00000 н. 0000212088 00000 н. 0000212283 00000 н. 0000212478 00000 н. 0000212671 00000 н. 0000212866 00000 н. 0000213061 00000 н. 0000213256 00000 н. 0000213451 00000 п. 0000213639 00000 н. 0000213854 00000 п. 0000214046 00000 н. 0000214241 00000 н. 0000214433 00000 н. 0000214625 00000 н. 0000214820 00000 н. 0000215018 00000 н. 0000215204 00000 н. 0000215402 00000 н. 0000215590 00000 н. 0000215788 00000 н. 0000215977 00000 н. 0000216174 00000 н. 0000216363 00000 н. 0000216555 00000 н. 0000216747 00000 н. 0000216939 00000 н. 0000217141 00000 н. 0000217343 00000 п. 0000217535 00000 н. 0000217729 00000 н. 0000217919 00000 н. 0000218111 00000 п. 0000218293 00000 н. 0000218490 00000 н. 0000218688 00000 н. 0000218880 00000 н. 0000219072 00000 н. 0000219264 00000 н. 0000219456 00000 н. 0000219648 00000 н. 0000219833 00000 н. 0000220028 00000 н. 0000220220 00000 н. 0000220412 00000 н. 0000220601 00000 н. 0000220796 00000 н. 0000220988 00000 н. 0000221180 00000 н. 0000221371 00000 н. 0000221568 00000 н. 0000221753 00000 н. 0000221945 00000 н. 0000222137 00000 н. 0000222329 00000 н. 0000222521 00000 н. 0000222713 00000 н. 0000222901 00000 н. 0000223096 00000 н. 0000223288 00000 н. 0000223480 00000 н. 0000223672 00000 н. 0000223864 00000 н. 0000224056 00000 н. 0000224245 00000 н. 0000224436 00000 н. 0000224624 00000 н. 0000224813 00000 н. 0000225005 00000 н. 0000225200 00000 н. 0000225395 00000 н. 0000225584 00000 н. 0000225772 00000 н. 0000225957 00000 н. 0000226146 00000 н. 0000226341 00000 п. 0000226533 00000 н. 0000226731 00000 н. 0000226937 00000 н. 0000227125 00000 н. 0000227314 00000 н. 0000227509 00000 н. 0000227704 00000 н. 0000227927 00000 н. 0000228116 00000 н. 0000228323 00000 н. 0000228527 00000 н. 0000228731 00000 н. 0000228944 00000 н. 0000229130 00000 н. 0000229325 00000 н. 0000229544 00000 н. 0000229753 00000 н. 0000229941 00000 н. 0000230130 00000 н. 0000230319 00000 н. 0000230510 00000 н. 0000230720 00000 н. 0000230912 00000 н. 0000231101 00000 н. 0000231290 00000 н. 0000231482 00000 н. 0000231697 00000 н. 0000231892 00000 н. 0000232081 00000 н. 0000232270 00000 н. 0000232465 00000 н. 0000232684 00000 н. 0000232879 00000 н. 0000233068 00000 н. 0000233257 00000 н. 0000233452 00000 н. 0000233644 00000 н. 0000233833 00000 н. 0000234027 00000 н. 0000234216 00000 н. 0000234405 00000 н. 0000234602 00000 н. 0000234791 00000 п. 0000234980 00000 н. 0000235172 00000 п. 0000235361 00000 п. 0000235550 00000 н. 0000235742 00000 н. 0000235934 00000 п. 0000236123 00000 н. 0000236312 00000 н. 0000236501 00000 н. 0000236693 00000 н. 0000236882 00000 н. 0000237071 00000 н. 0000237260 00000 н. 0000237460 00000 н. 0000237649 00000 н. 0000237838 00000 п. 0000238027 00000 н. 0000238217 00000 н. 0000238409 00000 н. 0000238598 00000 н. 0000238787 00000 н. 0000238976 00000 н. 0000239165 00000 н. 0000239354 00000 п. 0000239543 00000 н. 0000239739 00000 н. 0000239928 00000 н. 0000240117 00000 н. 0000240309 00000 н. 0000240498 00000 п. 0000240687 00000 н. 0000240882 00000 н. 0000241071 00000 н. 0000241266 00000 н. 0000241461 00000 н. 0000241650 00000 н. 0000241845 00000 н. 0000242034 00000 н. 0000242223 00000 н. 0000242424 00000 н. 0000242617 00000 н. 0000242806 00000 н. 0000242991 00000 н. 0000243192 00000 н. 0000243381 00000 н. 0000243566 00000 н. 0000243755 00000 н. 0000243944 00000 н. 0000244136 00000 н. 0000244325 00000 н. 0000244520 00000 н. 0000244718 00000 н. 0000244925 00000 н. 0000245107 00000 н. 0000245290 00000 н. 0000245495 00000 н. 0000245690 00000 н. 0000245886 00000 н. 0000246078 00000 н. 0000246275 00000 н. 0000246470 00000 н. 0000246665 00000 н. 0000246863 00000 н. 0000247058 00000 н. 0000247250 00000 н. 0000247445 00000 н. 0000247627 00000 н. 0000247816 00000 н. 0000248008 00000 н. 0000248197 00000 н. 0000248386 00000 н. 0000248579 00000 п. 0000248768 00000 н. 0000248957 00000 н. 0000249146 00000 н. 0000249332 00000 н. 0000249521 00000 н. 0000249710 00000 н. 0000249899 00000 н. 0000250088 00000 н. 0000250280 00000 н. 0000250472 00000 н. 0000250661 00000 н. 0000250850 00000 н. 0000251039 00000 н. 0000251228 00000 н. 0000251417 00000 н. 0000251606 00000 н. 0000251795 00000 н. 0000251984 00000 н. 0000252173 00000 н. 0000252362 00000 н. 0000252557 00000 н. 0000252746 00000 н. 0000252928 00000 н. 0000253117 00000 н. 0000253309 00000 н. 0000253498 00000 н. 0000253687 00000 н. 0000253876 00000 н. 0000254068 00000 н. 0000254268 00000 н. 0000254460 00000 н. 0000254649 00000 н. 0000254843 00000 н. 0000255036 00000 н. 0000255225 00000 н. 0000255417 00000 н. 0000255612 00000 н. 0000255801 00000 н. 0000255996 00000 н. 0000256188 00000 н. 0000256382 00000 н. 0000256571 00000 н. 0000256766 00000 н. 0000256954 00000 н. 0000257146 00000 н. 0000257338 00000 н. 0000257539 00000 н. 0000257731 00000 н. 0000257922 00000 н. 0000258114 00000 н. 0000258314 00000 н. 0000258506 00000 н. 0000258698 00000 н. 0000258893 00000 н. 0000259081 00000 н. 0000259273 00000 н. 0000259474 00000 н. 0000259656 00000 н. 0000259848 00000 н. 0000260040 00000 н. 0000260234 00000 н. 0000260416 00000 н. 0000260601 00000 п. 0000260796 00000 н. 0000260988 00000 н. 0000261180 00000 н. 0000261379 00000 н. 0000261573 00000 н. 0000261765 00000 н. 0000261954 00000 н. 0000262146 00000 н. 0000262340 00000 н. 0000262530 00000 н. 0000262716 00000 н. 0000262913 00000 н. 0000263105 00000 н. 0000263299 00000 н. 0000263488 00000 н. 0000263682 00000 н. 0000263874 00000 н. 0000264073 00000 н. 0000264265 00000 н. 0000264451 00000 п. 0000264641 00000 п. 0000264832 00000 н. 0000265032 00000 н. 0000265224 00000 н. 0000265410 00000 н. 0000265599 00000 н. 0000265788 00000 н. 0000265980 00000 н. 0000266177 00000 н. 0000266382 00000 н. 0000266571 00000 н. 0000266763 00000 н. 0000266949 00000 н. 0000267141 00000 н. 0000267330 00000 н. 0000267522 00000 н. 0000267714 00000 н. 0000267908 00000 н. 0000268100 00000 н. 0000268292 00000 н. 0000268481 00000 н. 0000268673 00000 н. 0000268865 00000 н. 0000269054 00000 н. 0000269248 00000 н. 0000269440 00000 н. 0000269629 00000 н. 0000269831 00000 н. 0000270026 00000 н. 0000270215 00000 н. 0000270397 00000 н. 0000270591 00000 н. 0000270780 00000 н. 0000270975 00000 н. 0000271222 00000 н. 0000271422 00000 н. 0000271624 00000 н. 0000271828 00000 н. 0000272033 00000 н. 0000272244 00000 н. 0000272456 00000 н. 0000272669 00000 н. 0000272883 00000 н. 0000273068 00000 н. 0000273253 00000 н. 0000273438 00000 н. 0000273623 00000 н. 0000273817 00000 н. 0000274011 00000 н. 0000274202 00000 н. 0000274393 00000 н. 0000274584 00000 н. 0000274772 00000 н. 0000274964 00000 н. 0000275152 00000 н. 0000275344 00000 н. 0000275533 00000 н. 0000275722 00000 н. 0000275911 00000 н. 0000276100 00000 н. 0000276289 00000 н. 0000276478 00000 н. 0000276670 00000 н. 0000276868 00000 н. 0000277057 00000 н. 0000277247 00000 н. 0000277441 00000 н. 0000277627 00000 н. 0000277813 00000 н. 0000278005 00000 н. 0000278197 00000 н.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *