Подключение дифференциального автомата: Страница не найдена – Совет Инженера

Схема подключения дифавтомата

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.

устройство и принцип работы, монтаж, схемы и способы подключения в распределительном щите

Электричество — это, безусловно, благо. Однако, обращаться с ним нужно осторожно, ведь из-за короткого замыкания или перепадов напряжения в электросети могут пострадать бытовые приборы. А для человека, случайно соприкоснувшегося с электропроводкой под напряжением, может все кончится летальным исходом. Защитить имущество и окружающих можно с помощью специального прибора, о нем и пойдет речь ниже.

Дифференциальный автомат: общие сведения

Дифференциальный автомат (дифавтомат) — является электромеханическим устройством, которое имеет два основных предназначения:

• защитить электрическую цепь от утечки токов на землю;
• защитить цепь от перегрузки в сети и короткого замыкания.

Дифференциальный автомат соединяет в себе функции УЗО и автоматического выключателя. Как УЗО, дифавтомат полностью защищает человеческий организм от поражения электричеством при соприкосновении с токонесущей частью электрооборудования.

Кроме этого, дифференциальный автомат отлично защищает сеть от короткого замыкания и перегрузок, то есть ведет себя, как автоматический выключатель.

Конструкция дифавтомата отличается от аналогичных ему устройств. В малом с виду корпусе удачно сочетаются и действуют два защитных прибора: УЗО и автоматический выключатель.

Благодаря этому, дифференциальный автомат может быстро произвести защитное отключение. Соответственно это может произойти в случае утечки тока, перегрузки сети или короткого замыкания.

Принципы работы дифавтомата

Встроенный в дифавтомат автоматический выключатель обеспечивает защиту от перегрузок в сети и короткого замыкания. В этот защитный модуль входит устройство расцепления контактов. Оно сработает если в электрической сети возникнет перегрузка или короткое замыкание. Также автомат имеет рейку сброса. Она приводится в действие благодаря внешнему механическому воздействию.

Для защиты человека от воздействия электричества в дифавтомате встроен модуль дифференциальной защиты, в который входит дифференциальный трансформатор. Это устройство проводит постоянное сравнение текущих через него токов на входе и на выходе. Если обнаружится разница, которая несет угрозу, защитный модуль с помощью усилителя и электромагнитной катушки преобразует электрический ток в механическое действие, что и обесточит цепь.

Монтаж и схема подключения дифференциального автомата

При подключении дифавтомата нужно руководствоваться следующим правилом: в дифференциальный автомат подсоединяются ноль и фаза той цепи, которую будет защищать дифавтомат. Ни в коем случае нельзя объединять нулевой провод, приходящий с автомата с другим нулевым проводом. Это приведет к отключению дифавтомата.

Монтаж дифавтомата: схема подключения №1

Первая схема подключения защищает все электрические группы при помощи одного дифференциального автомата. Устройство устанавливают на входе цепи.

Во второй схеме дифавтомат, подключенный в цепь, защищает определенную электрическую группу. Этот вариант применяется для разработки надежной электробезопасности в помещении, где находится электрическая группа.

Если дифавтомат подключается по первому варианту, то к верхним клеммам прибора подводятся провода с питающим напряжением, а к нижним — подключают нагрузку от каждой группы в отдельности. При этом группы предварительно разделены электрическими выключателями.

Главный минус такого варианта подключения является то, что в случае аварийного срабатывания автомата полностью отключатся все электрические группы.

Чтобы избежать ложного срабатывания вводного дифавтомата, рекомендуется применять автомат с током утечки 30 мА.

Монтаж дифференциального автомата: схема подключения №2

Этот вариант защиты электрической сети дифавтоматом считается наиболее надежной и удобной. Часто эта схема применяется в помещениях с повышенными требованиями по электробезопасности или во влажных помещениях

— кухня или ванная комната. Особенностью второй схемы подключения дифавтомата является то, что аварийное отключение одного дифавтомата не повлечет за собой отключение остальных. Безусловно, это положительный момент такой схемы подключения дифференциального автомата для защиты необходимых групповых линий. Впрочем, эта схема стоит дороже по сравнению с первой.

Монтаж дифавтомата: подключение по селективной схеме

Разобраться, чем отличается селективная схема подключения от неселективной, можно на примере двух схем, приведенных ниже.

Для простоты понимания опишем эти схемы, как схемы условной электрической разводки на лестничной площадке дома. Вводный дифавтомат размещается в распределительном щите на площадке, а остальные дифавтоматы пусть будут установлены в трех квартирах.

Схема с селективным подключением дифавтомата.

Принцип работы такой: если из-за повреждения происходит аварийное отключение автомата в одной из квартир, то автоматы в остальных квартирах и дифавтомат в распределительном щите будут продолжать работать. В селективной схеме дифавтомат имеет обозначение «S» — селективный.

Схема без селективного подключения дифавтомата.

При срабатывании на отключение автомата в квартире, происходит отключение дифавтомата и в распределительном щите. Кроме поврежденной линии обесточиваются и две рабочие. Это происходит потому что дифавтомат в распределительном щите рассчитан на ток утечки 100 мА, а отводные автоматы рассчитанны на 30 мА. Очень важно правильно подобрать автомат по току утечки.

В зависимости от вида дифавтомата, схема подключения будет либо селективной либо неселективной.

Правила монтажа дифавтомата в распределительном щите

Подключая дифавтомат в распределительном щите, нужно следовать определенным правилам.

1. Подсоединять фазу следует на вход дифавтомата, то есть туда, где на верхней части устройства имеются обозначения «1» или «L».
2. Рядом с ними будет стоять буква «N» — это вход нуля на дифавтомат.
3. Выход фазы с устройства находится в нижней части и обозначен «2» или «L».
4. Выход нуля с прибора тут же и имеет обозначение «N».

Дифавтомат подключается, следуя приложенной к прибору инструкции.

Мастер, производящий подключение, должен четко осознавать какой из проводов и куда нужно подключать. Определить фазу можно с помощью отвертки-индикатора.

Дифавтоматы подключаются как к однофазной сети, так и к трехфазной сети переменного тока.

Подключение дифференциального автомата проводится с соблюдением всех мер электробезопасности.

Если недостаточно средств или не хватает места в распределительном щите, то стоит выбрать схему №1. Но нужно учесть, что если сработает водный дифавтомат — вся квартира будет обесточена. Также в этой схеме очень сложно искать неисправности.

Если есть время и желание повозится с более сложной схемой, хватает финансов на покупку дифавтоматов, а также имеется много места в распределительном щите, то можно смело выбирать схему №2. Она обеспечит надежность и безопасность. Ведь в случае аварии отключится лишь одна линия, а, значит, искать неисправность в такой схеме будет гораздо легче.

Что касается селективной и неселективной схем, то они, независимо от выбора дифавтомата, считаются очень надежными и вполне могут защитить людей, бытовые приборы и сеть.

Подключение дифференциального автомата – «Электро Проф»

Для обеспечения защиты электрических сетей от утечек тока, перегрузок и коротких замыканий необходимо устанавливать дифференциальные автоматы. По сути они представляют собой сложное устройство, в котором одновременно реализованы функции УЗО и автоматического выключателя. Поэтому их рекомендуется устанавливать не только в сети промышленного масштаба, а и потребительские. Установка дифавтомата достаточно проста и не потребует использования специнструментов или наличия опыта монтажа электросетей.

Особенности подключения

Дифференциальный автомат должен подключаться непосредственно к той сети, которую требуется защитить. То есть даже ноль не должен быть общим с другими сетями, так как в таком случае будет срабатывать защита из-за различия в токах.

Способы подключения к сетям однофазным и трёхфазным с заземлением и без него существенно отличаются, поскольку потребуется использование разных конструкций дифавтоматов: двухполюсной или четырёхполюсной.

Рисунок 1. Внешний вид дифавтомата.

Особое внимание при подключении автоматов следует уделять следующим пунктам:

1. Вводные провода подключаются только к верхним контактным клеммам, а выходные – к нижним. Если их перепутать, то в лучшем случае будет постоянно срабатывать защита, а в худшем – выйдет из строя защитное устройство. Поэтому если не хватает провода, то лучше его нарастить с применением специальных колодок либо перевернуть дифавтомат, что делать не желательно, так как можно перепутать включённое и выключенное состояние.
2. Обязательно соблюдение полярности подключения, то есть ноль и фаза должны соединяться с соответствующими клеммами. Фаза обозначается буквой «L», а нуль – «N». Цифровое обозначение «1» говорит о том, что клеммы вводные, а «2» – выходные. Неправильная полярность может стать причиной несрабатывания защиты от перегрузок и коротких замыканий.
3. Соединение нулевых кабелей после автомата запрещено.

Селективная и неселективная схемы подключения

Схема подключения дифавтомата может выполняться по двум принципам: селективному и неселективному. Они позволяют реализовать различную функциональность подключённых сетей и поэтому применяются там, где наиболее целесообразно реализовать именно такую схему. Селективная предназначена для защиты определённой группы подключённых нагрузок, а неселективная – для защиты всех подгрупп сетей. Другими словами, при селективной схеме в случае возникновения нестандартных ситуаций будет отключена только подсеть, где возникли проблемы, а основная электросеть будет запитана. В неселективной при нештатных режимах будут обесточены все подсети.

Рисунок 2. Подключение по селективной схеме.

В селективной схеме подключение дифференциального автомата, от которого планируется выполнять ответвления на подсети, подбирается по суммарным размерам токов утечки всех подсоединяемых автоматов. То есть при соединении трёх подсетей с дифавтоматами по 30 мА основной автомат, от которого проводится разветвление, должен быть рассчитан на токи утечки не менее 100 мА. Однако это вовсе не значит, что отключение будет производиться селективно, так как дополнительным условием полной реализации схемы является применение специальных автоматов с маркировкой «S». Их особенностью является задержка в срабатывании, по сравнению с обычными, что собственно и предотвращает моментальное отключение всех подсетей. Для неселективной схемы применяют обычные дифавтоматы.

Варианты подключения дифавтоматов к счётчикам

Подключение дифавтомата может быть выполнено по следующим схемам:

1) Установка одного автомата на вводе в объект. Позволяет обеспечить надёжную базовую защиту всей сети при минимальных финансовых затратах. Но при этом станет возможным подключение потребителей с примерно одинаковой нагрузкой. Недостатком такой защиты является сложность поиска проблем утечек тока или коротких замыканий.

Рисунок 3. Подключение по схеме 1.

2) Общий автомат на вводе кабеля на объект с подразделением на несколько вспомогательных линий с отдельными дифавтоматами, то есть селективная защита. В таком случае обеспечивается двойной контроль за безопасностью сети. При этом схема существенно усложняется и становится в несколько раз дороже обычной. Зато при её правильной реализации повышается надёжность и устойчивость к нестандартным ситуациям.

Рисунок 4. Подключение по схеме 2.

3) Использование параллельного подключения дифавтоматов, отвечающих за защиту отдельных подсетей. В отличие от предыдущего варианта, стоимость оборудования становится меньшей, а все преимущества сохраняются.

Рисунок 5. Подключение по схеме 3.

Рисунок 6. Подключение дифавтоматов к счётчику с заземлением.

Рисунок 7. Подключение к счётчику дифавтоматов по двухпроводной схеме.

Основные ошибки подключения

• Вводные кабели подключены к нижней части из-за невнимательности или незнания схемы и принципа работы автомата. Особенно если учесть, что принципиальная схема указывается на лицевой части корпуса защитного устройства.
• Соединение нулевого провода с нулями других подсетей. Это вызовет разницу в проходящих токах и срабатывание защиты.
• Ошибочное соединение нуля с заземлением. Часто такая схема реализуется при двухпроводной схеме подключения.
• Прямое подключение нейтрали к потребителям, минуя защитное устройство. Это также приведёт к срабатыванию защиты.
• При подключении нескольких дифавтоматов выполнено неправильное соединение фазы и нуля между ними. Это вызовет срабатывание автоматов по отдельности либо сразу всех одновременно.

схема подключения и особенности, видео

Дифференциальный автомат – это устройство, состоящее из двух функциональных узлов, и предназначенное для защиты электросети. Первый узел – автоматический выключатель, а второй – модуль дифзащиты. Основное назначение дифференциального автомата – защита человека от поражения электротоком. Защита обеспечивается быстрым срабатыванием автомата, который размыкает электрическую цепь (для устройства с пределом срабатывания 20 мА, скорость срабатывания — 0,04 секунды).

Разница дифавтомата и УЗО

Многие считают, что существенной разницы между устройством защитного отключения и дифатоматом нет. Они похожи внешне и имеют практически аналогичный принцип действия. Но все же характерные различия между ними есть:

1.УЗО – это коммутационный аппарат, который используется для защиты человека от прямого или косвенного поражения электрического тока. Также он осуществляет контроль за состоянием проводки и отключает подачу питания при наличии ее повреждений. Таким образом, УЗО не защищает электрическую сеть от коротких замыканий – для этого требуется автоматический выключатель.

2. Дифференциальный автомат – это коммутационное устройство, который является, и УЗО, и автоматическим выключателем. То есть его функционал гораздо шире.

Внешние отличия этих устройств:

• название – указывается сбоку или на лицевой стороне корпуса;

• маркировка – если на корпусе указывается только значения номинального тока, при этом буквенные обозначения перед числом отсутствуют, то перед вами УЗО; если перед маркировкой имеется буква B, Cили D, то это – дифавтомат.

Более старые модели имеют еще и различие в габаритах. А вот современные устройства никаких существенных отличий по этому показателю не имеют.

Схема подключения дифавтомата

По способу подключения дифференциальные автоматы делятся на два типа:

• вводные;
• отдельные.

В обоих вариантах устройство подключается к нулю и фазе той цепи, которую оно будет защищать. Рассмотри оба варианты более подробно.

Подключение вводного дифавтомата

Эта схема подразумевает использование одно дифференциального устройства на вводе для защиты нескольких групп электрических потребителей. Основной недостаток такого метода – при возникновении аварийной ситуации на одной группе, автомат отключает электрическую сеть для всех потребителей.

Подключение отдельного дифавтомата

Отдельный дифавтомат применяется для защиты одной электрической группы. Как правило, такая схема используется в помещения, где предъявляются высокие требования к электрической безопасности. Эта схема более надежная, так как в аварийной ситуации отключается только поврежденная сеть, а остальные группы продолжают работать в штатном порядке.

Правила подключения дифференциальных автоматов к сети

Все устройства поставляются с подробной инструкцией по установке, но несмотря на это, многие испытывают определенные сложности при их монтаже.

Во всех случаях аппараты подключаются следующим образом:

1.Вход дифференциального автомата обозначается цифрой «1», либо буквой латинского алфавита «L». К входу подсоединяется фаза.

2.Рядом с фазой находится вход для нуля. Он обозначается латинской буквой «N».

3.В нижней части корпуса находится выход дифавтомата. Под цифрой «2» или буквой «L» находится фаза.

4.Рядом с выходом фазы находится выход нуля. Он обозначается буквой «N».

Следующим моментом является правильность определения фазы и нуля на проводах. Для этого понадобиться индикаторная отвертка. Провода обычно имеют цветовую маркировку, позволяющую определить принадлежность каждой жилы.

Дифференциальные автоматы используются, как в однофазных, так и трехфазных электрических сетях с переменным током. Подключение этого устройства производится только с заземлением. В сетях, где заземление отсутствует, дифавтомат будет единственным устройством для защиты от утечки тока.

При нарушении изоляции дифавтомат, конечно, не сработает, но если появится утечка, то есть человек возьмется за часть оборудования с фазой, то дифавтомат отключит питание. Это возможно благодаря принципу работы устройства, основанном на разности потенциалов и дифференциальной разбалансировке.

Подключение дифавтомата своими руками

Проводка должна быть обеспечена защитой от ситуаций, связанных с перегрузками и утечками тока. При этом прибегают к помощи защитного автомата и УЗО. Данную задачу можно решить, если использовать дифференциальный защитный автомат. Он как бы объединяет два прибора в один. Они даже расположены в одном корпусе. Чтобы прибор функционировал полноценно, его следует правильно подключить.

Условия подбора дифавтомата

Немаловажным моментом является экономическая сторона вопроса. Купить один прибор обойдется дешевле, чем приобретать два устройства. Наконец, потребуется лишь определение номинала автоматы защиты. УЗО встраивается по умолчанию в соответствии с необходимыми характеристиками.

К сожалению, не обошлось и без недостатков. Если из строя выйдет лишь какая-то часть прибора, то замене будет подлежать автомат полностью. Понятно, что это сопряжено с дополнительными расходами.

Далеко не все подобные автоматы снабжаются флажком, с помощью которого определяется причина срабатывания прибора, выяснение которой принципиально важно.

Читайте также статью ⇒ Как отличить узо от дифавтомата.

Характеристика и выбор дифференциального автомата

Поскольку прибор состоит из двух устройств, требуется вести учет характеристик каждого из них.

На схемах дифавтоматы обозначаются следующим образом:

Примеры обозначения дифференциальных автоматов, включенных в состав различных схем подключения

При выборе подходящей модели следует учитывать следующие характеристики:

1. Номинальный ток.

Под ним следует понимать величину максимального тока, которую в течение определенного времени выдерживает автомат, не теряя при этом своей работоспособности. Эта величина указана на панели корпуса. Она носит стандартный характер и находится в диапазоне от 6 до 63 А.

Аппараты малого номинала (10-16 А) устанавливают на осветительных линиях. Приборы со средним номиналом связаны с серьезным потребителем и группами розеток. Использование мощных устройств (40 А и выше) применяются на линиях ввода.

Совет №1: Подбор прибора следует осуществлять в соответствии с сечением кабеля.

2. Время и электромагнитный расцепитель.

Обозначение ведется латинскими буквами B, C, D. Определяет величину перегрузки, при которой отключится автомат.

На корпусе приборов указываются их основные технические характеристики и параметры работы

3. Категорийность, обозначаемая буквами, имеет следующую градацию:

• В – превышение тока в 3-5 раз;
• С – номинал превышен в 5-10 раз;
• D – превышение составляет 10-20 раз.

4. Величина номинального напряжения и частоты сети

Имеется ввиду специфика сети, для которой предназначается конкретный аппарат, проще говоря, 220 либо 380 В, частотой 50 Гц. Иных вариантов в розничной продаже просто не бывает:

Устройство может иметь двойную маркировку — 230/400 V. Это является свидетельством того, что он применяется, как на сети 220, так и 380 В. Если сеть трехфазная, то установка подобных устройств имеет отношение к розеточным группам. При одной фазе они связаны с отдельными потребителями.

Вводные дифавтоматы в трехфазных сетях должны иметь четыре вывода. По причине своих приличных габаритов спутать их с чем-то другим весьма проблематично.

5. Номинальный отключающий дифференциальный ток

Этот показатель связан с чувствительностью прибора по отношению к возникающим утечкам. Он определяет условия срабатывания защиты.

В бытовом плане проводят использование лишь двух номиналов:

• линия с одним мощным устройством;
• сочетание двух опасных факторов, связанных с электроэнергией и водой (посудомоечная машина).

Если речь идет о группе розеток и наружном освещении, то устанавливают дифавтоматы на 30 А. Местом их расположения является линия освещения. Они не монтируются внутри дома из соображений экономии.

6. Класс

Этот показатель характеризует тип тока утечки, от которого защищает устройство. Классность защиты определяется типом нагрузки. Техника, имеющая микропроцессоры подпадает под класс А. Линии, идущие на освещение или питание обычных устройств, имеют классность АС. Для частных домов и квартир установка устройств классности В проводится довольно редко, поскольку отсутствует потребность в «отлавливании» всех типов утечек тока.

Класыс S и G используются в многоуровневых схемах защиты. Их устанавливают на входах, если далее схема предполагает наличие других дифференциальных устройств.

Если сработает один из расположенных ниже по схеме приборов, входное устройство будет оставаться в работе.

7. Величина номинальной отключающей способности.

Если возникнет короткое замыкание, этот показатель определит величину тока, которую сможет отключить автомат. Все номиналы носят стандартный характер. Их диапазон составляет от 3000 до 10 000 А.

Учитывая этот тип, подбор автомата проводят в соответствии с расстоянием, на котором расположена подстанция. Если она находится на значительном удалении, то в квартире или доме устанавливают автомат на 6000 А. При близком расположении подстанции используют аппарат на 10 000 А.

Корпус снабжен квадратиком, в который заключена цифра, характеризующая это значение.

Величина рабочего отключения нанесена на корпус прибора и заключено в квадрат

8. Классность по токоограничению.

Ток становится максимальным при коротком замыкании через определенное время. Чем быстрее отключится питание, тем меньше шансов получить повреждение. Градация классности в этом плане выражается значениями от 1 до 3. Лучшим является третий класс. Он быстрее всех отключит линию. Несмотря на то, что цена на такие устройства самая высокая, они надежнее всех.

9. Характеристика температурного режима.

Практически все автоматы предназначаются для работы в помещении. Температурный разброс составляет от -5 до +35 градусов. Корпус таких приборов не имеет никакой, связанной с этим маркировки. Но есть и такие устройства, которые устанавливаются в щитках на улице. Температурный диапазон у них немного шире и составляет от -25 до +40 градусов. На корпус таких приборов нанесен специальный знак.

Подключение автомата

Обычно с подключением не возникает никаких сложностей. Крепиться автомат может разными способами, но наиболее распространенным вариантом является крепление на DIN-рейку. На ней имеются специальные выступы, которые и удерживают устройство:

Совет №2: Автомат следует подключать с помощью проводов, имеющих изоляцию. Выбор сечения определяется номиналом. Схема нанесена на корпус.

Проверка работоспособности выполняется после установки автомата. На корпусе имеется кнопку «Тест». После ее нажатия должно произойти срабатывание. Если этого не случилось, проверяется точность подключения. Если все сделано правильно, но срабатывания не происходит, то это свидетельствует о неисправности прибора.

Читайте также статью ⇒ Причины срабатывания дифавтомата.

Варианты схем

Схем существует достаточно много. Все они подходят для любых условий в плане удобства и безопасности. Наличие простых схем предполагает минимальные затраты. Они используются там, где присутствует минимум бытовой техники (дачный коттедж).

Самая простая схема

Используется тогда, когда нет необходимости в установке множества защитных устройств. Вполне достаточной будет установка лишь одного входного автомата. Другое устройство будет относиться к розеточным группам и осветительной линии.

Схема подключения дифференциального автомата, отличающаяся наибольшим удобством и простотой исполнения

Вариант с большей надежностью

Часто приходится ставить автомат применительно к помещениям «мокрой» группы (ванная). Здесь уже нужна большая безопасность.

Надежная схема, применяющаяся преимущественно для помещений с повышенным уровнем влажности

Селективный вариант

Разветвленная сеть предполагает еще более надежную дорогостоящую систему. Здесь устанавливаются автоматы с классностью S или G. В отношении каждой группы устанавливается отдельный автомат.

Подключение дифференциального автомата по селективной схеме для каждой группы нагрузок

Если отключится лишь одно какой-то один прибор, оставшиеся будут функционировать.

Ошибки при подключении и монтаже

Частой ошибкой является несоблюдение указанной в паспорте устройства схемы подключения.

Нередко встречается также и  ошибочное соединение нуля и защитного проводника за дифавтоматом.

Еще одной ошибкой является неполнофазное подключение, при котором фаза соединяется с устройством, а ноль подключается непосредственно к нулевой шине.

Также зачастую осуществляется подключение нулевой жилы к общей шине после автомата.

Ошибочным также является соединение нулей от различных автоматов в распределительной коробке.

Оцените качество статьи:

Дифференциальный автоматический выключатель

Дифференциальный автоматический выключатель является одним из наиболее распространенных устройств, размещаемых почти в каждом электрическом щите. Он предназначен для обеспечения защиты электрической сети от токов коротких замыканий, перегрузок, а также от возникновения токов утечки в проводах заземления. Эти токи возникают вследствие повреждения изоляции потребителей или соединительных проводов. Другими словами, выключатель дифференциального тока совмещает в себе функции УЗО и автоматического выключателя.

Особенности конструкции дифавтомата

Поскольку дифавтомат предназначен для выполнения нескольких различных функций, то в его конструкцию входят относительно обособленные элементы, принцип работы и назначение которых несколько различаются. Все составные части устройства собраны в компактном диэлектрическом корпусе, имеющем крепления для монтажа на DIN-рейку в электрическом щитке.

К рабочей части дифференциального автомата относятся:

1. Механизм независимого расцепления.
2. Электромагнитный расцепитель. Это устройство состоит из катушки индуктивности, оборудованной подвижным металлическим сердечником. Сердечник соединен с подпружиненным возвратным механизмом, обеспечивающим надежное замыкание контактов выключателя в нормальном режиме работы электрической цепи. Электромагнитный расцепитель срабатывает в тех случаях, если в цепи протекает ток КЗ.
3. Тепловой расцепитель. Это устройство размыкает электрическую цепь при протекании по ней тока, незначительно превышающего номинальное значение.
4. Рейка сброса.

К защитной части устройства относятся модуль дифференциальной защиты, срабатывающий в тех случаях, если есть ток в проводах заземления электроустановки. В случае превышения этим током определенного значения устройство дает команду на размыкание основных контактов, а также сигнализирует о причинах срабатывания защиты дифференциального автомата.

Составными частями конструкции модуля защиты являются:

1. Дифференциальный трансформатор.
2. Электронный усилитель.
3. Катушка электромагнитного сброса.
4. Устройство контроля исправности защитной части дифавтомата.

На передней части корпуса изделия есть специальная кнопка, которая предназначена для проверки работоспособности защитной части устройства. Чтобы спровоцировать контрольное срабатывание дифавтомата нужно просто нажать на кнопку, при этом происходит замыкание цепи, вызывающее ток утечки, на который реагирует защита.

Для обеспечения нормальной работы защитного модуля он подключается последовательно за рабочей частью дифавтомата.

Принцип действия

Ток утечки в системе электроснабжения квартиры может возникать при повреждении изоляции электроприборов. Если при этом используется заземляющий проводник, то на корпусе электроустановки отсутствует повышенное по отношению к земле напряжение. Протекание тока через заземляющий проводник приводит к его нагреву и возможному увеличению сопротивления или даже обрыву заземляющего провода. В том случае, если электроустановка оказывается незаземленной, есть высокая вероятность поражения человека электрическим током.

Существенным минусом защитного заземления является невозможность контролировать состояние целостности изоляции и протекания дифференциальных токов. Принцип работы автомата заключается в осуществлении такого контроля с отключением электрической цепи в случае превышения током утечки допустимых значений.

В основу работы защитной части дифавтомата положен принцип электромагнитной индукции. В качестве датчика, реагирующего на разность токов во входящем и выходящем проводах, используется измерительный трансформатор.

В конструкцию этого устройства входят две встречно включенные обмотки, каждая из которых создает в сердечнике свой магнитный поток. До тех пор, пока эти потоки равны между собой, ток во вторичной обмотке трансформатора равен нулю. Если в сердечнике появляется магнитный поток, то он провоцирует возникновение тока во вторичной обмотке, что вызывает срабатывание защитного механизма, размыкающего основные контакты дифавтомата.

Сфера применения дифавтоматов

Использование этих устройств определяется их функциональным назначением. Правильно подключенный дифференциальный автомат позволяет:

1. Добиться обеспечения необходимого уровня электрической безопасности в тех случаях, если повреждена изоляция электроустановки или произошло замыкание фазного провода на ее корпус.
2. Предотвратить перегрев и возгорание поврежденных мест изоляции, через которые в течение длительного времени может протекать ток утечки.
3. Обеспечить защиту от поражения электрическим током человека в случае непреднамеренного прикосновения его к открытым токоведущим частям электроустановки.
4. Надежно защитить систему электроснабжения от выхода из строя ее элементов при возникновении в них коротких замыканий и перегрузок.
5. Если есть необходимость в снижении массогабаритных показателей распределительных устройств, то использование дифавтоматов поможет решить эту проблему. За счет совмещения в одном корпусе автоматического выключателя и УЗО можно существенно сэкономить место в электрическом щите.

Выбор дифференциального автомата

Большое количество производителей электрооборудования, а также широкий модельный ряд представленных на рынке дифавтоматов существенно затрудняют выбор этих устройств. Для того чтобы правильно выбрать качественный выключатель тока утечки для конкретной системы электроснабжения, необходимо обратить внимание на такие его характеристики:

• Количество полюсов. Каждый полюс обеспечивает независимый путь прохождения тока и может быть отключен общим разъединительным механизмом. Таким образом, для защиты однофазной сети следует использовать двухполюсные дифференциальные автоматы, а для установки в трехфазной сети – четырехполюсные.

• В зависимости от номинального напряжения различают автоматы на 220 и 400 В.
• Поскольку дифавтомат выполняет функции защиты от токов КЗ и перегрузок, то при его выборе следует руководствоваться теми же правилами, что и для автоматического выключателя. Важнейшими параметрами этих устройств является номинальный ток, значение которого определяется исходя из номинальной мощности подключаемой нагрузки, а также тип времятоковой характеристики. Этот параметр показывает зависимость протекающего через автомат тока от времени срабатывания расцепителя. Для установки в электрических сетях бытового назначения рекомендовано использовать автоматы, имеющие времятоковую характеристику типа С.
• Номинальное значение тока утечки. Показывает максимальное значение разности токов (для определения этого параметра есть специальный символ Δ, нанесенный на корпус устройства), при котором дифавтомат не размыкает электрическую цепь. Как правило, для электрических сетей бытового назначения номинальное значение тока утечки составляет 30 мА.

• Существуют автоматические выключатели дифференциальных токов, предназначенные для работы в сетях постоянного (А или DC) или переменного (АС) тока.
• Надежность устройства. Этот параметр во многом зависит от компании-изготовителя. При выборе и приобретении дифференциального автомата нужно опасаться подделок, приобретая электрооборудование в специализированных магазинах, у которых есть все необходимые документы и разрешения.

Следует заметить, что в случае обрыва нулевого провода, защита, которую обеспечивает дифференциальный автомат, не сможет функционировать из-за отсутствия электропитания. В большинстве моделей дифавтоматов предусмотрена защита от повреждения нулевого проводника, размыкающая цепь при пропадании в ней напряжения.

При обрыве заземляющего проводника может возникнуть ситуация, при которой дифавтомат не среагирует на появлении на корпусе электроустановки повышенного потенциала относительно земли. Однако в этом случае устройство сработает в случае прикосновения человека к такой электроустановке и создания таким образом пути протекания тока утечки.

Подключение

Схема подключения дифференциального автомата достаточно проста. Целесообразно рассмотреть ее на примере одной из наиболее популярных моделей этого устройства ВД1 – 63.

Для работы этого дифавтомата в однофазной сети нужно использовать нулевой и фазный провода, которые подсоединяются к соответствующим клеммам устройства ВД1 – 63. Входные клеммы выключателя дифференциального тока ВД1 – 63 расположены в верхней части его корпуса и имеют маркировку «N» и «1», соответствующую нулевому и фазному проводу.

Подключение дифавтомата ВД1 – 63 выполняется по схеме, представленной на рисунке.

Такое устройство защищает от возникновения токов в цепи заземления сразу несколько групп потребителей. Если в одном из элементов электрической сети возникнет ток утечки, то автоматом ВД1 – 63  будут немедленно отключены все потребители. Достоинством такой схемы является ее простота, а также небольшое количество элементов, не загромождающих пространство в электрическом щите. Эта схема может быть использована в тех случаях, если необходимо обеспечить защиту небольшого количества потребителей.

Для устранения недостатка, связанного с неизбирательностью защиты, обеспечиваемой дифавтоматом ВД1 – 63, используется подключение аналогичных устройств на каждую группу потребителей. Линейка номинальных токов для автоматов ВД1 – 63  достаточно широка и включает в себя стандартные значения от 16 до 100А. Разветвленная схема подключения является более дорогой и сложной в монтаже, соединение ее элементов требует гораздо большего места в распределительном щитке. Однако применение подобной защиты существенно повышает ее надежность и селективность.

Недостатки

Подключение дифференциального автомата обеспечивает значительно больше преимуществ, чем недостатков. Однако, помимо достаточно высокой стоимости этих устройств, к их отрицательным качествам нужно отнести невозможность определения места повреждения изоляции электрической цепи, из-за которого сработал дифавтомат.

Еще одним негативным моментом является относительная сложность этих устройств, которая, во-первых, приводит к снижению их надежности, а во-вторых, требует замены всего изделия в тех случаях, если из строя выходит какой-либо его элемент.

Дифавтоматы. Подключение и применение. Достоинства и недостатки

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

Подключение

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

Порядок подключения:

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

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

Схема с входным дифавтоматом

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

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

Дифавтоматы на опасных нагрузках

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

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

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

Ошибки подключения

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

Некоторые основные ошибки при самостоятельной сборке схемы:

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

Преимущества и недостатки дифавтомата и УЗО

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

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

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

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

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

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

Область использования

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

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

Советы по выбору

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

Для квартиры

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

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

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

Защита для дачи

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

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

Особо необходимо отметить деревянные строения. Для них существуют отдельные требования по монтажу электрической проводки, и разделению устройств защиты:

• Противопожарная защита.
• Защитные устройства, предотвращающие поражение током человека.

Защита для частного дома

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

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

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

Похожие темы:

Двигатели | Двигатель Бэббиджа

Двигатели

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

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

Обнаружение двоичных, десятичных чисел и ошибок

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

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

Разница № двигателя 1

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

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

Аналитическая машина

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

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

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

Новый двигатель различий

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

Модель

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

Физическое наследие

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

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

типов дифференциалов и принцип их работы

Как и большинство других элементов современных автомобилей, простая зубчатая передача, известная как дифференциал, подвергалась постоянным усовершенствованиям и экспериментам, что привело к появлению целого ряда типов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Концепция дифференциала, то есть позволяющая колесам, установленным на одной оси, вращаться независимо друг от друга, является древней конструкцией, и первый известный пример ее использования был зарегистрирован в Китае в 1939-м году -го тысячелетия до нашей эры.

Хотя это было задолго до изобретения автомобиля, повозки, повозки и колесницы все еще страдали от той же проблемы, связанной с буксованием или волочением одного колеса на поворотах, что увеличивало износ и приводило к повреждению дорог.

Появление двигателей, приводящих в движение передние или задние колеса для приведения в движение транспортного средства, вместо того, чтобы просто тянуть их на лошади, добавило новую проблему, которую необходимо преодолеть – как обеспечить независимое вращение, сохраняя при этом возможность приводить в действие оба колеса.

Первые автомобили не пытались, они просто приводили в движение только одно колесо на независимой оси. Но это было далеко от идеала, так как это означало, что они были недостаточно мощными и часто сталкивались с проблемами сцепления на любом другом участке, кроме твердой, ровной поверхности.

В конечном итоге это привело к разработке открытого дифференциала до того, как были разработаны другие более сложные типы для преодоления более сложных условий вождения.

Посмотрите это видео, в котором с помощью трехмерных изображений объясняется, как работают следующие типы дифференциала:

Открытый дифференциал:

Дифференциал в своей основной форме состоит из двух половин оси с шестерней на каждом конце, соединенных вместе третьей шестерней, составляющих три стороны квадрата.Обычно это дополняется четвертой передачей для дополнительной силы, завершая квадрат.

Затем этот базовый блок дополнительно дополняется кольцевой шестерней, добавляемой к корпусу дифференциала, который удерживает основные основные шестерни, и эта кольцевая шестерня позволяет приводить колеса в движение путем соединения с приводным валом через шестерню.

^{В этом примере вы можете увидеть три стороны внутреннего зубчатого колеса, которые составляют основной механизм, причем большая синяя шестерня представляет коронную шестерню, которая будет соединяться с приводным валом.На левом изображении показан дифференциал с обоими колесами, вращающимися с одинаковой скоростью, а на правом изображении показано, как внутренние шестерни входят в зацепление, когда одно колесо вращается медленнее, чем другое.}

Эта зубчатая передача составляет дифференциал открытого типа, и является наиболее распространенным типом автомобильного дифференциала , от которого происходят более сложные системы.

Преимущество этого типа в основном ограничивается основной функцией любого дифференциала, как описано ранее, с упором в первую очередь на обеспечение возможности поворота оси более эффективно, позволяя колесу за пределами поворота двигаться с большей скоростью, чем внутреннее колесо. поскольку он покрывает больше земли.Он также выигрывает от того, что его базовая конструкция относительно дешева в производстве.

Недостатком этого типа является то, что, поскольку крутящий момент распределяется равномерно между обоими колесами, количество мощности, которое может передаваться через колеса, ограничивается колесом с наименьшим сцеплением.

По достижении предела тяги обоих колес вместе, колесо с наименьшим тяговым усилием начнет вращаться, что еще больше снижает этот предел, поскольку сопротивление со стороны уже вращающегося колеса еще меньше.

Прочтите наш блог о турбонагнетателях, нагнетателях и безнаддувных двигателях

Заблокированный дифференциал:

Блокировка или блокировка дифференциала – вариант, встречающийся на некоторых транспортных средствах, в первую очередь на тех, которые едут по бездорожью. По сути, это открытый дифференциал с возможностью блокировки на месте для создания фиксированной оси вместо независимой. Это может происходить вручную или с помощью электроники в зависимости от технологии в автомобиле.

Преимущество заблокированного дифференциала в том, что может получить значительно большее тяговое усилие, чем открытый дифференциал .Поскольку крутящий момент не разделен поровну 50/50, он может передавать больший крутящий момент на колесо, которое имеет лучшее сцепление с дорогой, и не ограничивается более низким сцеплением другого колеса в любой данный момент.

Поскольку маловероятно, что вы будете двигаться со скоростью и обычно путешествуете по неровной поверхности, проблема торможения и износа шин на поворотах на неподвижной оси является меньшей проблемой.

Одним из недостатков заблокированных дифференциалов называется заедание, которое возникает, когда в трансмиссии накапливается избыточная энергия вращения (крутящий момент), и ее необходимо ослабить – обычно это достигается за счет отрыва колес от земли для сброса положения.Или просто сняв замки, когда они больше не нужны.

Представьте себе длинную картонную трубку, которую держат на каждом конце, а затем скручивают трубку в противоположных направлениях до такой степени, что трубка не может больше выдерживать силу, складывается и разрывается – это связывание. Это происходит из-за того, что колеса движутся с разной скоростью, что приводит к скручиванию осей и увеличению давления на шестерни, но нагрузки на колеса и их повышенного тягового усилия достаточно, чтобы предотвратить проскальзывание шин и сбросить давление.

Сварной / золотниковый дифференциал:

Сварные дифференциалы, по сути, такие же, как заблокированный дифференциал, только он был постоянно приварен из открытого дифференциала к фиксированной оси (также известный как дифференциал золотника). / Фиксированная ось, которая облегчает одновременное вращение обоих колес, желательны – например, в автомобилях, предназначенных для дрифта.

Обычно это не рекомендуется, поскольку тепло от сварки может снизить прочность компонентов и увеличить риск катастрофического отказа детали – что может даже привести к поломке шестерен дифференциала, вылетевшей из корпуса дифференциала и создавая опасность для других участников дорожного движения и пешеходов.

Дифференциал повышенного трения:

LSD объединяет преимущества открытого и заблокированного дифференциалов в более сложной системе. Есть две категории, которые используют разные формы сопротивления для достижения одного и того же эффекта:

Механическое сцепление LSD:

Этот тип LSD окружает ту же самую центральную шестерню, видимую на открытом дифференциале, парой нажимных колец, которые оказывают усилие на два набора дисков сцепления, расположенных рядом с шестернями.Это обеспечивает сопротивление независимому вращению колес, изменяя действие дифференциала с открытого на заблокированный – и обеспечивая ему повышенное тяговое усилие, которое этот тип выигрывает от более открытого дифференциала.

На этом разрезе вы можете увидеть нажимные кольца (также срезанные), окружающие центральные шестерни, которые при вращении раздвигаются центральными зубчатыми штифтами, прижимающимися к наклонным поверхностям. Это движение толкает нажимные кольца на блоки сцепления (желтый и синий) с обеих сторон, создавая сопротивление и изменяя поведение оси с открытого на фиксированный.

LSD с механической муфтой также делятся на подтипы, которые ведут себя немного по-разному и изменяются при воздействии давления на диски сцепления и нажимные кольца:

• В LSD с односторонним движением давление действует только при ускорении. Это означает, что при прохождении поворотов и выключении питания дифференциал ведет себя как открытый тип, позволяя им поворачиваться независимо, но при ускорении принудительное вращение дифференциала создает трение в дисках сцепления, блокируя их на месте, чтобы получить больше тяги.
• A Двусторонний LSD делает шаг вперед и оказывает давление на диски сцепления также при замедлении, чтобы улучшить устойчивость при торможении на дорожном покрытии с изменчивой поверхностью.
• полуторога снова пытается объединить лучшее из обоих подтипов, оказывая большее давление при ускорении и меньшее – при замедлении.

Обратной стороной механических LSD является то, что они требуют регулярного обслуживания для поддержания работоспособности и склонны к полному износу, что приводит к дорогостоящей замене деталей.

Вязкий LSD:

Второй тип дифференциала повышенного трения, в котором вместо муфт используется густая жидкость для создания сопротивления, необходимого для изменения поведения дифференциала между разомкнутым и заблокированным состояниями. Из-за того, что у них меньше движущихся частей, чем у механических LSD, VLSD проще, но также имеют более широкий спектр преимуществ и недостатков по сравнению с ними.

В своей основной работе эффект более плавный в применении, чем механические LSD, поскольку сопротивление растет в унисон со скоростью, на которой движутся колеса по сравнению с корпусом дифференциала, обеспечивая очень постепенное увеличение.

VLSD также способны передавать крутящий момент более эффективно на колесо, у которого больше тяги . Поскольку жидкость действует так, чтобы сопротивляться пониженной скорости, если колесо когда-либо теряет сцепление с дорогой и вращается, разница в скорости между двумя колесами внутри дифференциала создает большее сопротивление медленнее движущемуся колесу, передавая больший крутящий момент от ведущего вала на него.

VLSD становятся менее эффективными при длительном использовании, поскольку жидкость нагревается, они становятся менее вязкими и обеспечивают меньшее сопротивление.Он также не может блокироваться так же полно, как механический LSD, из-за того, что жидкость не может обеспечить абсолютное сопротивление в подходящем пространстве.

Недостатком как механических, так и вязких LSD является то, что система не всегда эффективно направляет крутящий момент во время прохождения поворотов на высокой скорости, поскольку она может интерпретировать более быстро движущееся внешнее колесо как потерю сцепления. Затем он направляет крутящий момент на внутреннее колесо, создавая избыточную / недостаточную поворачиваемость в момент, противоположный тому, когда это необходимо.

Torsen Дифференциал:

В дифференциале Torsen ( Tor que – Sen sing) используется хитроумная передача, обеспечивающая тот же эффект, что и в дифференциале с ограниченным скольжением, без необходимости использования муфт или гидравлического сопротивления.

Это достигается за счет добавления слоя червячной передачи к традиционной передаче открытого дифференциала. Эти наборы червячных шестерен, действующих на каждую ось, обеспечивают сопротивление, необходимое для передачи крутящего момента, которое затем достигается за счет постоянного зацепления червячных шестерен друг с другом через соединенные прямозубые цилиндрические шестерни.

_{На первом и втором изображениях показаны три пары червячных шестерен, находящихся в зацеплении с каждой половиной оси – с цилиндрическими шестернями на конце каждого червяка, соединяющими пары.Именно это соединение передает крутящий момент от одного колеса к другому, когда одна ось начинает вращаться быстрее, чем другая. В то время как первое и второе изображения имеют оригинальный дизайн торсена, третье изображение представляет собой вторую версию дифференциала торсена. В новой конструкции червячные шестерни переставлены на одну линию с осями, но при этом выполняют то же механическое действие. Каждая червячная передача все еще находится в контакте со своей парой, и только одна сторона оси с промежутками в шестерне удаляет зацепление с другой стороны.}

Постоянное зацепление между двумя сторонами дифференциала имеет дополнительное преимущество, заключающееся в немедленной передаче крутящего момента, что делает его чрезвычайно чувствительным к изменяющимся дорожным и дорожным условиям.

В то время как открытый дифференциал всегда должен распределять крутящий момент 50/50 между каждым колесом, дифференциал Torsen способен направлять больший процент крутящего момента через одно колесо в зависимости от передаточных чисел шестерен. Этот снимает ограничение мощности, которое испытывают открытые дифференциалы , потому что величина доступного крутящего момента не ограничивается величиной тяги в любом колесе.

Кроме того, зубчатая передача также может быть обработана таким образом, чтобы придавать другое соотношение сопротивления при ускорении и замедлении, как это делает полутораходовой дифференциал повышенного трения.

Все это достигается механически без использования электроники или каких-либо скоропортящихся деталей, приносимых в жертву трению, и в целом дифференциал Torsen является превосходной механической системой , которая сочетает в себе основные преимущества всех перечисленных ранее типов дифференциалов.

Прочтите наш блог о трансмиссиях с двойным сцеплением и принципах их работы

Активный дифференциал:

Очень похожий на дифференциал повышенного трения, в активном дифференциале по-прежнему используются механизмы, обеспечивающие сопротивление, необходимое для передачи крутящего момента с одной стороны на другую, но вместо того, чтобы полагаться на чисто механическую силу, эти муфты могут активироваться электронным способом.

Активный дифференциал может использовать электронику для искусственного изменения механических сил, которые система испытывает при изменении условий движения.Это делает их управляемыми и, следовательно, программируемыми, а с помощью ряда датчиков на транспортном средстве компьютер может автоматически определять, на какие ведущие колеса и когда направить мощность.

Это значительно улучшает характеристики, особенно на несовершенных дорожных покрытиях, и особенно нравится водителям ралли, чьи автомобили выдерживают быстро меняющиеся условия движения и нуждаются в системе, которая может не отставать от их непрерывных корректировок транспортного средства.

Дифференциал с вектором крутящего момента:

TVD продвигает эту усовершенствованную с помощью электроники систему еще дальше, используя ее для управления углом или вектором транспортного средства в поворотах и ​​выходе из них, побуждая определенные колеса получать больший крутящий момент в ключевые моменты, что улучшает характеристики прохождения поворотов.

Активировав сцепление, противоположное тому, что обычно включает LSD с чисто механическим приводом, вы можете использовать этот эффект для помощи в рулевом управлении, а также снизить мощность, преодолевая недостатки системы LSD.

При входе в поворот, многоходовой LSD оказывает сопротивление обоим колесам, чтобы хотя бы частично заблокировать ось и стабилизировать ее при торможении, которое затем освобождается, когда скорость колес падает и автомобиль поворачивает, позволяя колесам вращаться. на разных скоростях.

Однако, вместо того, чтобы ослабить сопротивление на обоих колесах, TVD продолжает активировать сцепление только на внешнем колесе, увеличивая сопротивление, испытываемое этим колесом, и заставляя систему передавать через него больший крутящий момент. Этот дисбаланс внешней силы способствует резкому повороту автомобиля в повороте и снижению недостаточной поворачиваемости.

Продолжая применять это сопротивление через поворот, когда транспортное средство проходит вершину и начинает ускоряться, оно будет продолжать игнорировать нормальный многосторонний LSD, который снова будет интерпретировать более быстрое движение внешнего колеса как пробуксовку и отвлекать крутящий момент во время ускорения до внутреннее колесо, которое воспринимается как лучшее сцепление.

Поскольку TVD оказывает большее сопротивление муфте внешних колес, он обманом заставляет систему отводить через него больше крутящего момента – увеличивая мощность, которую можно приложить , и уменьшая недостаточную поворачиваемость, возникающую при ускорении на выходе из поворота.

_{Желтая стрелка указывает на передачу крутящего момента, происходящую через угол, создаваемую искусственным сопротивлением, оказываемым TVD на внешнее колесо. Это позволяет добиться большего ускорения на выходе из поворота, в то же время повышая поворачиваемость автомобиля.}

Дифференциал с вектором крутящего момента способен передавать 100% доступного крутящего момента через одно колесо, когда это необходимо в самых экстремальных обстоятельствах.

Обратной стороной этой системы является то, что она очень сложна и очень дорога, и обычно используется только для гонок / треков из-за ее потенциала для прохождения поворотов на высокой скорости.

У каждой системы есть свои преимущества и недостатки, и хотя более сложные системы, как правило, лучше, их стоимость намного превышает стоимость более простых систем.

Как и во всем автомобильном мире, польза от каждой системы зависит от того, что именно вы будете делать со своим автомобилем и на что должен быть способен ваш дифференциал. У вас не будет особой нужды в дифференциале векторизации крутящего момента при посещении местного супермаркета, если только вы не воображаете себя в следующем WRC и не можете позволить себе штраф – но вам может понадобиться дифференциал блокировки, если вы живете в сельской местности. лучше доступен для внедорожника.

Щелкните здесь для визуального просмотра различных типов дифференциала.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

2.972 Как работает дифференциал

---

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

ДИЗАЙН ПАРАМЕТР: Дифференциал

---

ИСТОРИЯ: Дифференциал был впервые изобретен в Китае, в третий век,

г. н.э.

---

ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Компоненты дифференциала Система

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

---

ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

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

Повороты, колеса разные Скорости	Расположение дифференциала в автомобиле

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

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

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

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

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

---

ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Переменная	Описание	Метрическая система Единицы	Английский Единицы
в	Скорость при точка контакта между шестернями	м / сек	дюйм / сек
выигрыш	Угловая скорость коронной шестерни	рад / с	об / мин
w1	Угловая скорость одной шестерни / колеса	рад / с	об / мин
w2	Угловая скорость другой шестерни / колеса	рад / с	об / мин
R1	Радиус шага одна передача	м	дюйм
R2	Радиус шага другая передача	м	дюйм
Штифт	Входная мощность, от трансмиссия	Вт	Мощность
Pout1	Выход на Левый полуоси	Вт	Мощность
Pout2	Выход на Полуось правый	Вт	Мощность
T1	Крутящий момент передается на левое колесо	Нм	фут-фунт
T2	Крутящий момент передается на правое колесо	Н-м	фут-фунт
N1	Количество зубьев на одной передаче	–	–
N2	Количество зубьев на другой передаче	–	–

Иллюстрация для объяснения Передаточное число

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

w ₁ x N ₁ = w ₂ x N ₂ ,

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

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

w _дюйм = (w ₁ + w ₂ ) / 2

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

P _вход = P _{выход1 +} P _выход2 , или P _в = (T ₁ x w ₁ ) ₊ (T ₂ x w ₂ ),

, где P _в – потребляемая мощность от трансмиссии на дифференциал, а P _out – выходная мощность от дифференциал к колесам.T – крутящий момент, приложенный к каждой полуоси соответственно.

---

ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

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

---

LIMITED SLIP ДИФФЕРЕНЦИАЛ:

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

---

УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ:

Не отправлено

---

ГДЕ НАЙТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ:

В задних мостах большинства легковых и грузовых автомобилей.

---

ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

http: // www.srl.gatech.edu/education/ME3110/design-reports/RSVP/DR4/catalog/gearbas.htm

http://www.ul.ie/~gordons/lavelles/diflimed.html

Маколей, Дэвид. Как все устроено , стр. 49

Конспект лекций, курс 2.72

---

История дифференциального двигателя Пер-Георга и Эдварда Шойца

---

Дифференциальный двигатель Пера-Георга и Эдварда Шойца

Швед Пер Георг Шойц (см. Биографию Пера Георга Шойца) (1785–1873) был замечательным человеком – юристом, переводчиком и изобретателем.Когда он прочитал описание дифференциального двигателя Бэббиджа в 1834 году, он решил построить такую ​​машину. И, несмотря на то, что он не был математиком (как Бэббидж), он не был инженером, у него не было денег, и он жил в стране, которая сильно отставала от Англии в технологическом отношении. зрения, тем не менее ему это удалось. Ему (вместе со своим сыном Эдвардом) удалось построить первый работоспособный дифференциальный двигатель и первую в мире печатную вычислительную машину.

Шойц сначала узнал о Чарльзе Бэббидже и его машине, когда он начал переводить несколько глав из очень успешной книги Бэббиджа «Экономика машин и производств » для своего журнала для мануфактуры и хушоллнинга в 1832 году. методика составления математических таблиц с использованием «метода разностей». Заинтригованный этим рассказом в «Экономике Бэббиджа», Шойц обнаружил более подробное обсуждение машины Бэббиджа, которое появилось в номере журнала Edinburgh Review за июль 1834 года, в котором автор статьи «Счетная машина Бэббиджа» ирландский популяризатор наука Дионисий Ларднер (1793–1859) рассмотрел набор из семи публикаций, относящихся к машине, от отчетов Бэббиджа за 1822 и 1823 годы до отчета комитета Королевского общества за 1829 год.Ларднер не только представил набросок нескольких основных таблиц, созданных за предыдущие пятьдесят лет, используя их, чтобы проиллюстрировать сложность и важность создания большого количества безошибочных копий, но также описал в относительно нетехнической манере работу машины и Концепция механической записи Бэббиджа.

После более подробного ознакомления с вычислительной техникой и создания разностной машины Бэббиджа , в начале 1837 года Шойц построил несколько предварительных моделей из дерева, картона и проволоки, которые, казалось, подтверждали эту точку зрения.Летом того же года его сын Эдвард, студент Технологического института в Стокгольме, попросил и получил разрешение отца расширить грубую модель разностного двигателя и изготовил металлическую версию. К концу лета Эдвард настолько продвинулся в своей работе, что казалось вполне возможным создать двигатель в сборе. Успехи Эдварда достаточно обрадовали его отца, поэтому 3 октября 1837 года он отправил длинное письмо в Королевскую академию наук.В нем он заявил, что открыл более простую и дешевую конструкцию для разностного механизма, чем Бэббидж, и предложил построить такой улучшенный механизм, который, включая блок печати стереотипов, будет в 19 раз меньше, чем у Бэббиджа! В то время как в 1829 году двигатель Бэббиджа стоил 15000 фунтов стерлингов, «он все еще оставался незавершенным», Шойц (как он утверждал) смог построить двигатель на 20000 риксдаллерских банок (около 1638 фунтов) максимум за один-два года. Академия отказалась поддержать запрос, поскольку это будет стоить «слишком дорого для такой страны, как Швеция, с ее ограниченными ресурсами».

Эдвард и его отец продолжили свои усилия, несмотря на этот первоначальный отказ. Работа продвигалась медленно из-за отсутствия хороших инструментов и денег. Эдвард продолжал возиться с моделью, в то время как старший Шойц пытался получить финансовую поддержку. В 1838 году Георг попытался продать машину во Франции, но безуспешно. К 1840 году у них уже была пятизначная машина, которая вычисляла один порядок разностей. В течение следующих двух лет машина была увеличена для вычисления различий до трех порядков.В начале 1843 года печатный механизм был завершен. При правильной интеграции печатного компонента летом полная модель машины была готова к испытаниям. В том же 1843 году для проверки машины была приглашена комиссия Шведской королевской академии наук. Ниже приводится часть их заявления:
Нижеподписавшиеся берут разрешение на составление следующего заявления относительно счетно-печатной машины, которую им было предложено проверить и которая была разработана аудитором г-ном.Георга Шойца и доведен до законченной формы его сыном Эдвардом Шойцем, студентом Королевского технологического института, который также изобрел несколько важных частей машины.
Общая цель машины состоит в том, чтобы предоставить решение той же проблемы, для которой была разработана английская вычислительная машина, построенная Бэббиджем, а именно для представления в табличной форме и печати в стереотипах последовательных членов арифметических рядов. Таким образом, его можно использовать для построения таблиц, в которых разница определенного порядка становится постоянной.Рассматриваемая машина состоит из трех частей:
1-я – Вычислительный блок . Это, конечно, не может иметь дело с арифметическими рядами более высокой степени, чем третья, и не может дать полных терминов, где требуется более пяти цифр, но в природе механизма нет ничего, что препятствовало бы расширению его производительности. для включения серий произвольной степени и членов с необходимым количеством цифр. Для этого необходимо только поставить дополнительные детали машин, аналогичные уже имеющимся, т.е.е. высота и длина машины увеличены. В своем нынешнем состоянии он [sic], тем не менее, может при определенных обстоятельствах печатать 10-значные числа. Последние пять цифр уже даны правильно, и при условии, что члены не растут слишком быстро, шестая вместе со всеми цифрами слева от нее увеличивается на 1 или, альтернативно, несколько последующих членов становятся постоянными. Этот механизм машины был снабжен другим устройством, которое позволяло отображать недостающие цифры в терминах, превышающих 99999.В нашем присутствии были правильно представлены конкретные термины для пяти различных серий третьей степени, предоставленных нами. Здесь можно заметить, что в случае убывающего ряда машина давала не сами отрицательные члены, а их дополнения относительно 100000. Однако, если машина останавливается на том члене, где ряд изменяется с положительного на отрицательный, а дополнения на различия, возникающие с этого момента, вставляются, в результате возникают отрицательные термины, а не их дополнения.
2nd – Печатный участок. Каждый член, передаваемый вычислительным блоком, представлен в виде напечатанных цифр, расположенных рядами рядом друг с другом, как в печатной таблице, и строки сразу же печатаются на каком-либо материале, что позволяет делать гальванопластические или стереотипные копии. Печать выполняется с помощью обычного принтера, который, однако, в случае более крупной машины или когда цифры должны были быть напечатаны медью, потребовало бы, чтобы она была сделана из стали или другого твердого металла, а строки были установлены с большой точностью, один под другим в одном вертикальном столбце.В ходе проведенного теста цифры были напечатаны тонким слоем свинца.
3-й – Нумератор . Блок печати объединен с другим механизмом, который перед каждым термином печатает соответствующий ему аргумент.
Машина управляется поворотом ручки, с помощью которой без каких-либо дополнительных мер можно выполнять как расчет, так и расположение и печать цифр и строк. В своем нынешнем виде он занимает корпус 2 фута 8 дюймов в длину, 2 фута в ширину и 8 дюймов в высоту.При размещении на столе, достаточно большом, чтобы поддерживать его, его могут поднимать и перемещать вместе со столом два человека.
Наконец, можно отметить, что машина, будучи просто моделью, была построена без доступа к тем механическим инструментам, которые требуются для более точной обработки металла, и поэтому она не обладает тем совершенством, которое характерно для крупномасштабной модели, разработанной для реального использования и выполненный в более благоприятных обстоятельствах, будет и должен обладать. Тем не менее, в своем нынешнем виде он способен оценивать определенные классы математических формул, когда задействованные переменные получают постоянно возрастающие определенные значения.

Разностная машина Шойца (статья на первой полосе в The Illustrated London News в 1855 году)

Вышеупомянутое заключение научного комитета подтвердило концептуальную и технологическую обоснованность предлагаемой машины. Чтобы превратить работающую модель в товарный продукт, оставалось поддерживать капитал. Это было не по силам Шойцам. Попытки Георга Шойца найти покупателя на полноразмерную машину за рубежом (в Англии и Франции) постоянно терпели неудачу.В 1844 году он снова подал заявку на грант в размере 10000 риксдаллеров от шведской короны на создание полномасштабной модели. Но академия, свидетельствуя о физической возможности создания такой машины, не была готова гарантировать от ее постройки преимущества для страны, соизмеримые с затратами. Не имея уверенности в том, что создание механизма различий будет в национальных интересах, правительство отклонило просьбу Шойца, и модель бездействовала в течение нескольких лет.

В 1851 году Георг Шойц снова обратился к короне, на этот раз за меньшим размером в 3333 риксдаллера.И снова неудача, в короне отказано из-за нехватки средств. Однако на этот раз Шведская королевская академия наук одобрила их, и шведский парламент (сейм) выдвинул 5 000 риксдаллер при условии, что изобретатели завершат проект к концу 1853 года. В противном случае деньги придется вернуть.

В отличие от Бэббиджа, Шойцы были в высшей степени практичной парой, и Табулирующая машина , как они ее называли, была завершена по графику (хотя и не в рамках бюджета и подвержена ошибкам).Первая машина, которая была готова в октябре 1853 года, была построена под руководством Эдварда Шойца в мастерской промышленника Бергстрема. Машина (см. Нижнюю фотографию) могла обрабатывать числа из 15 цифр и табулировать функции с 4 порядками разницы (четвертый – постоянный) и распечатывать результаты с округлением до восьми цифр на формах, из которых можно было отливать металлические печатные формы. .

Разностный двигатель Scheutz (любезно предоставлен Нико Баайенсом, www.Calculi.nl)

Общие размеры машины: 56 см x 170 см x 58 см.

Все узлы и подвижные части в машине приводились в действие вручную с помощью кривошипа. Приложенная сила передавалась системой шестерен на кулачки, рычаги и стойки, которые приводили в действие вычислительный блок. Под ним были две тележки (одна из них на колесах), которые двигались по рельсам, которые были изогнуты соответствующим образом, чтобы пять вертикальных осей могли двигаться вверх и вниз. Печатный стол в печатной секции приводился в действие кривошипно-шатунным механизмом.
Расчет таблицы проводился в четыре этапа:
1. Начальные значения рассматриваемой таблицы были рассчитаны вручную.
2. Числовые колеса в счетном блоке были установлены на начальные значения с помощью специального инструмента.
3. К слайду на печатном столе прикрепляли кусок матричного материала, воска, картона или свинца. Затем задвижку вдвигали, пока крючки подачи не достигли первой выемки храповика. Числитель был установлен на ноль.
4.Рукоятку двигателя проворачивали, и после каждого 6-го оборота выводился результат.
Табличные значения и различия были представлены количеством зубчатых колес, расположенных горизонтально в виде массива 15 на 5. Верхний ряд из 15 цифр представляет собой табличные значения; второй ряд, первые отличия; третий ряд, вторые отличия; четвертый ряд, третий; и пятый ряд – постоянные четвертые разности. В начале вычислений числовые колеса устанавливались вручную. Каждое колесо имело механизм добавления, состоящий из комбинации «ловушка и ловушка».К верхней части колеса прикреплен направленный вверх фиксатор, соответствующий фиксатор – к центральной оси, окруженной этим колесом, в точке примерно на полпути между ним и колесом над ним. При вращении осей ловушки вращались внутри счетных колес. У каждой ловушки была рука, которая касалась фиксатора колеса под ней, когда ловушка вращалась.
В зависимости от направления этого вращения, он либо давил на часть защелки и свободно проходил через нее, либо ловился ею и поднимался.Когда ловушка поднималась, она включала числовое колесо над ней, тем самым поворачивая ее. Соответствующий шпилька и рычажный механизм предусмотрены для переноски, когда верхнее колесо проходит от 9 до 0 (или от 5 до 0, в случае “сексуальных” колес. Небольшая шпилька между этими двумя пальцами нажимает на рычаг, когда колесо проходит от С 9 до 0. Этот рычаг выдвигался влево перед предыдущим колесом. Несущее действие было вызвано движущейся вертикальной «стойкой». Если шпилька прижималась к рычагу, она затем соприкасалась со стойкой, вызывая Поверните рычаг на этой стойке, чтобы зацепить колесо за рычагом и сдвинуть его вперед на одну единицу, таким образом выполняя перенос.

Крупным планом вид печатающего механизма машины Шойца (предоставлено Смитсоновским институтом)

Механизм печати (см. Верхнее фото) был присоединен к верхнему ряду машины, потому что должны быть напечатаны только окончательные значения. Набор горизонтальных валов располагался под прямым углом к ​​рядам номерных колес. Посредством набора из восьми кулачков и «улиток» (ступенчатых цилиндрических сегментов) эти валы связывали вертикальные оси, соответствующие восьми ведущим цифрам, с набором стоек, привязанных к колесам восьми типов.Стойки были параллельны рядам номерных колес. Штанга удерживала типовые колеса в неподвижном состоянии, пока машина добавлялась. После того, как расчеты были завершены, стержень был удален, освободив набор грузов. Подвешенные к дискам, прикрепленным к горизонтальным валам, эти грузы были соединены с осями восьми ведущих колес с помощью комбинации улитки и кулачка. После выпуска они приводили в действие колесики шрифтов, нанося 8-значные числа на полоски бумаги длиной 8 дюймов. Эти полосы обычно покрывали черным свинцом, чтобы облегчить изготовление из них стереотипных пластинок.

Разностный двигатель Scheutz приводился в движение падающими грузами, как это видно на фотографии ниже.

Разностная машина Шойца, работающая на падающих грузах (любезно предоставлено Смитсоновским институтом)

В конце 1854 года Шойц со своей машиной отправился в Англию с помощью фирмы Брайана Донкина, известного английского инженера и промышленника, который в 1829 году помог Чарльзу Бэббиджу в создании его дифференциального двигателя. Они сразу же подали заявку на патент, который был выдан в следующем году.Машина была открыта для демонстраций, и ряд английских газет и журналов представили обзоры патента и описания машины. В 1855 году комитет, назначенный Королевским обществом, исследовал машину и отметил, что, хотя Шойц принял предложение Бэббиджа действовать противоположным образом на четных и нечетных различиях, чтобы с ними можно было работать одновременно, механизм машины Шойца отличается от механизма Бэббиджа. К удивлению многих, сам Бэббидж (всегда как джентльмен) не только продемонстрировал положительное отношение к машине, но и в последующие годы будет поддерживать довольно сильного Шойца, несмотря на многие проблемы.

В августе 1855 года машина была перевезена и установлена ​​на Выставке Universelle des produits de l ’Agriculture, de l’Industrie et des Beaux-Arts в Париже, Франция. Бэббидж также прибыл в Париж и рекламировал машину широкой публике. Машина выиграла золотую медаль, отчасти благодаря Бэббиджу, который был очень уважаемым членом Института Франции и лоббировал их интересы. В следующем году Шойцы получили золотую медаль (Medaille d’Honneur) за изобретение своего разностного двигателя Парижской выставки от принца Чарльза на церемониях в Королевском дворце в Стокгольме.Французский журналист барон Леон Брисс описал эту машину следующим образом:
Эта машина, одна из самых изобретательных, решает уравнения четвертой степени и даже более высоких порядков; он действует во всех системах счисления; в десятичной системе, в шестидесятеричной системе (для тригонометрии) или в любой другой системе … Ученых, хвастающихся своими вычислительными способностями, как предсказанием законов природы, будет выгодно заменить простую машину, которая под почти слепым стремление обычного человека, своего рода движение, будет проникать в бесконечное пространство глубже и глубже, чем они.Любой человек, знающий, как сформулировать проблему и имеющий в своем распоряжении машину господ Шойца для ее решения, заменит необходимость в Архимеде, Ньютонах или Лапласе. И посмотрите, как в науках и искусствах все скреплено и переплетено: эта почти интеллектуальная машина не только производит вычисления за секунды, на которые потребовался бы час; он печатает полученные результаты, добавляя достоинства аккуратной каллиграфии к достоинствам вычислений без возможных ошибок: стереотипные цифры появляются сгруппированными по желанию оператора и разделенными, как он хочет, пробелами, линиями или любым произвольным типографским шрифтом. символы.Если простая машина может сказать нам расстояние до звезд, протяженность небесных шаров, путь, который проходят большие кометы по своему параболическому курсу, какой предел отныне можно приписать механизму? Какой мир невозможного не очистится?

Золотая медаль принесла Шойцам заслуженное признание. Это также привлекло покупателя, которого пара искала почти с того дня, как завершила сборку машины. В 1856 году машина была куплена за 5000 фунтов стерлингов обсерваторией Дадли в Олбани, штат Нью-Йорк, США, а в следующем году была перевезена в США, где была использована для первой практической работы – вычисления истинной аномалии Марса.

В то же время в Англии вводили в действие вторую разностную машину Scheutz. В 1857 году британское правительство санкционировало выделение суммы в 1200 фунтов стерлингов на полномасштабную разностную машину с прикрепленным к ней печатающим устройством, основанное на конструкции Шойца, которое будет построено компанией Донкина. Новая машина была почти такой же, как первая (с небольшими вариациями в дизайне), обрабатывала 15-значные числа с 4-мя порядками различий и могла передавать 8-значные числа в печатный механизм. Затраты превысили расходы, и Донкин доставил машину в июле 1859 года, за несколько недель до крайнего срока, что привело к убыткам в 615 фунтов стерлингов.Машина использовалась в Главном регистре для расчета таблиц дожития, которые были опубликованы в 1864 году.

Difference Engine №1 или «Жемчужина всех механизмов»

Difference Engine был нацелен на автоматизацию процесса вычислений. Состоящий из тысяч шестерен, пружин, кронштейнов и других движущихся частей, он был разработан для выполнения множества вычислений, а не одной суммы, превосходя все, что было до него. Он был разработан Чарльзом Бэббиджем (1791–1871), который мечтал создать автоматическую, безошибочную вычислительную машину.Машина, которую сегодня признали бы компьютером.

Разностный двигатель

№1 был далеко не законченным устройством. Он продемонстрировал лишь небольшую часть того, что предвидел Бэббидж. К 1834 году он сконструировал новую, более сложную машину – Аналитическую машину. Подобно современным компьютерам, эту машину можно было «запрограммировать» с помощью серии перфокарт, которые «сообщали» машине, какие вычисления выполнять и в каком порядке (идея, вдохновленная ткацким станком Jacquard Loom, который использовал перфокарты для производства различных текстильных конструкций. ).

Бэббидж сконструировал свою последнюю вычислительную машину – Разностную машину номер 2, создав серию сложных, подробных чертежей и инструкций, чтобы показать, как она будет работать. Но, как и большинство его проектов, он так и не построил его. Только в 2002 году был наконец собран первый полный двигатель Бэббиджа. На его строительство потребовалось семнадцать лет. Его построили современные специалисты в Музее науки в Лондоне с использованием подробных чертежей Бэббиджа. С тысячами движущихся частей машина имеет колоссальные два метра в высоту, более трех метров в длину и весит как большой бегемот! И он работает именно так, как предсказывал Бэббидж в своих проектах, созданных более 150 лет назад.

Он мечтал создать автоматическую, безошибочную, программируемую машину, которая произвела революцию в решении сложных проблем, и тем самым он упредил переход от простого калькулятора к компьютерам будущего. У Difference Engine была возможность хранить информацию, временно удерживая данные, которые можно было использовать для последующей обработки. Сегодня различное программное обеспечение может создавать относительно простые числа и моделирование чего угодно, от игр и музыки до высадки на Луну!

Знаете ли вы..?

Ада Лавлейс (1815-1852), называющая себя «аналитиком (и метафизиком)» и дочь известного поэта лорда Байрона, какое-то время работала с Бэббиджем над проектами. Она опубликовала свои собственные заметки, в которых предлагала способы развития программируемых функций машины, которые более полно, чем кто-либо другой, предвидели более широкое влияние, которое программное обеспечение может оказать на человеческое общество.

В чем разница, сделанная разностным двигателем: из калькулятора Чарльза Бэббиджа появился современный компьютер | История

Как и следовало ожидать из названия, «Разностная машина» – объект, который на удивление сложно описать.Вы можете начать с представления стороны большой детской кроватки со стойками, окруженными небольшими металлическими колесами – или, скорее, катушками, – но лучше увидеть это самому.

Хорошо запыленный и с отполированной латунной фурнитурой, он выставлен в первой галерее выставки «Век информации» в Национальном музее американской истории. Хотя усиленный голос указывает на важность машины в истории науки, она редко привлекает толпу.Однако никогда не сомневайтесь, что Разностная машина – это связь с мощным интеллектуальным возбуждением и с удивительным человеком, которого британское правительство недавно удостоило награды собственной почтовой маркой. Это Чарльз Бэббидж, человек, который более 150 лет назад впервые смутно заметил сегодняшний компьютерный век и стремился его достичь.

The Difference Engine – это калькулятор. Он составляет числовые таблицы с использованием математического метода, известного как метод разности. Сегодня такие таблицы, часто используемые в навигации и астрономии, будут вычисляться и храниться в электронном виде.Почти полтора века назад разностная машина выполняла почти ту же работу, но медленно и механически.

Два шведа, Георг Шойц и его сын Эдвард, построили Смитсоновский станок в 1853 году. На каждом из его длинных валов установлены диски, а на каждом диске есть колеса с десятью зубьями, соответствующими отметкам на дисках. Ученый мог установить диски с известными цифрами, четными или нечетными, повернуть кривошип и, читая на каждом валу, найти результат расчета. Этот конкретный «двигатель» тоже мог распечатывать свои ответы.Проданный обсерватории в Олбани, штат Нью-Йорк, он был передан Смитсоновскому институту в 1963 году.

Шойцы не интересовались приятным дизайном. Однако их устройство работало хорошо, поскольку они следовали до практического завершения концепциям одного из самых блестящих умов XIX века. Изобретатель и философ Бэббидж создал прототип оригинальной разностной машины еще в 1822 году, а затем продолжал вносить улучшения, так и не доработав его. Он с энтузиазмом одобрил работу своих друзей Георга и Эдварда Шойца.Но в течение многих лет, которые потребовались им для завершения своей машины, ум изобретателя нащупывал механическое устройство, которое выходило бы далеко за рамки расчетов. Фактически, будет хранить созданных данных, а затем повторно использовать информацию, чтобы добавить больше. Бэббидж описал этот процесс как «двигатель поедает собственный хвост».

То, что он предвидел, было примитивным компьютером. Как писал его биограф Энтони Хайман, «Бэббидж работал сам по себе, далеко опережая современные мысли.Ему нужно было не только разработать дизайн, но и разработать концепции, конструкцию и даже инструменты для изготовления деталей. Он . . . стоит особняком: великая исконная фигура вычислительной техники ».

Чарльз Бэббидж родился в 1791 году в Девонширской богатой семье. Он пошел в хорошую школу, а затем отправился в Кембридж, не зная, чего там ожидать, за исключением предупреждения, что это плохое место для покупки вина. От природы блестящий в математике, он обнаружил, что его профессора математики на самом деле знают меньше, чем он сам.

Явно гений, Чарльз, похоже, был очаровательным молодым человеком, исполненным юношеской решимости улучшить преподавание математики в Кембридже. Вместе со своим близким другом Джоном Гершелем, сыном знаменитого астронома Уильяма Гершеля, Бэббидж помог основать Аналитическое общество.

Подобно Лунному обществу во времена Джозайи Веджвуда и Эразма Дарвина (дедушка Чарльза), два поколения назад, «аналитики» собрались в шумной компании, чтобы обсудить, среди прочего, производство ткани из хлопка и шерсти и чугунные кузницы и сталелитейные заводы заполнили зеленый Мидлендс Англии.Их целью было вычислить, как наука может наилучшим образом поддержать продолжающуюся промышленную революцию с помощью новых методов, лучших инструментов и более точного планирования.

Задолго до того, как отправиться в Кембридж, Бэббидж изобрел способ ходьбы по воде. «Мой план, – писал он, – заключался в том, чтобы прикрепить к каждой ступне две доски, тесно связанные друг с другом петлями, прикрепленными к подошве обуви». Эта штука сработала достаточно хорошо, чтобы юный Чарльз смог спуститься вниз по реке во время отлива. Но что-то пошло не так, и ему пришлось спасаться плаванием.

Он покинул Кембридж, одержимый идеей использования машин для ускорения трудоемких математических вычислений. Так родилась идея разностной машины. Чарльз также представил машину, которая будет обрабатывать больше десятичных знаков, чтобы ускорить процесс «переноса» и «заимствования».

«Он всегда был великим специалистом по улучшению», – говорит Пегги Кидвелл, куратор разностной машины Scheutz в Смитсоновском институте. Кидвелл, соавтор книги Landmarks in Digital Computing , считает, что Бэббиджа постоянно подстегивало желание улучшить не только свой Engine, но и качество жизни 19-го века.Среди других примеров она приводит его эксперименты с печатью таблиц разными цветами на разных оттенках бумаги (черный отпечаток на белой бумаге был неприятен для глаз). В 1826 году он опубликовал одну страницу таблиц 13 разными красками на бумаге 151 разного цвета.

Что еще более важно, он бесконечно искал способы избавить фабричную работу от убойной рутины. Дозирующие устройства, например, автоматически производят бессмысленный подсчет некоторых повторяющихся действий на мельнице. Он изобрел таймер для того, чтобы набивать удары; подозрительные рабочие назвали это «контрольным сигналом».«Он разработал устройство для записи направления толчков в сейсмоопасных районах, красочный валик для печати и, возможно, думая о тех детских« водных ботинках », предложил идею гидроплана.

Он пытался убедить правительство изменить традиционные значения фунтов, шиллингов и пенсов на десятичную систему. Он прошел примерно так же, как сегодня американские ученые, после долгих лет тщетных призывов ввести метрическую систему. Тем не менее, британцы приняли предложенную им монету в два шиллинга, или флорин, сделав десять флоринов равными фунту стерлингов.

Бэббидж так и не закончил полностью расширенную разностную машину, которую он начал называть «аналитической машиной», но части оригинала плавно отображались на дисплеях и продолжали привлекать к нему все больше внимания. «Теперь, мистер Бэббидж, – сказала одна женщина, выслушав его объяснение, – я хочу знать только одну вещь. Если вы зададите вопрос неправильно, получится ли правильный ответ?» Со временем люди узнали, что компьютер не умнее своего программиста. Как говорится, «мусор на входе, мусор на выходе».«

Бэббидж был прекрасным хозяином. Звонил герцог Веллингтон. Чарльз Диккенс тоже. Бэббидж беседовал с сэром Чарльзом Уитстоном, изобретателем моста Уитстона для измерения электрического сопротивления; с Джозефом Уитвортом, чья винтовочная пушка с шестиугольным отверстием была куплена Конфедеративными Штатами Америки и использовалась со смертельной точностью против несчастных солдат Союза; с Isambard Kingdom Brunel, строителем гигантского железного корабля Great Eastern ( Smithsonian , ноябрь 1994 г.).

Прежде всего, была Августа Ада Байрон, дочь поэта. Это была блестящая и красивая женщина, которую Байрон назвал «Августа» в честь своей сводной сестры, которая также была его любовницей. Хотя Августа Ада была ее дочерью, леди Байрон никогда не простила девушке того же имени, что и женщина, которую она презирала.

Ада хорошо разбиралась в математике и была одним из немногих людей, способных понять и объяснить, в чем суть изобретений Бэббиджа. Это был целомудренный роман – Ада была замужем за графом Лавлейс.Но она посвятила годы тому, чтобы помогать Бэббиджу, писать объяснения его достижений и мечтаний, восхищаясь им как с профессиональной, так и с сыновней преданностью. Она так хорошо написала некоторые из его заметок, что он захотел опубликовать их под ее подписью. Она отказалась. Тем не менее, когда он немного переписал ее копию – просто изменив пару слов – она ​​дала понять, что никто из никогда не переписывает байрона.

Как и многие викторианцы, Ада пристрастилась к опиуму. Во время ее мрачной смерти от рака ее мать спрятала опиум, который она тогда использовала, чтобы облегчить боль, чтобы Ада страдала еще больше и раскаивалась.После ее смерти Бэббидж лишился женщины, которую Энтони Хайман описывает как «свою любимую интерпретатор». В его планах требовалась система перфокарт, которая бы управляла функциями все еще теоретической машины. Он получил идею карты от известного французского ткацкого станка, представленного в начале 1800-х годов Жозефом Мари Жаккаром, который использовал выбранные карты для автоматизации ткачества разноцветных узоров. Именно Ада могла лучше всего выразить то, что карточная система могла бы сделать для машины Чарльза: «Мы можем наиболее точно сказать, что аналитическая машина плетет алгебраические узоры так же, как жаккардовый ткацкий станок плетет цветы и листья.«

Хотя идеи Бэббиджа о хранении информации существуют только в его обширных планах, его концепции продолжали приближаться к нашему компьютерному веку. Карточная система была жизненно важна для самых первых электронных компьютеров, устройств после Второй мировой войны, которые заполняли целую комнату.

Разностная машина Scheutz также связывает нас с ранними днями Смитсоновского института. Джозеф Генри, первый секретарь Института, посетил Бэббиджа в 1837 году и написал: «Он, возможно, больше, чем кто-либо из когда-либо живших, сузил пропасть, [разделяющую] науку и практическую механику.”Мягкая оценка. Сегодня, когда вокруг нас крутятся компьютеры, которые вращаются вокруг нас, делая возможным жизненный опыт, который простирается от космических полетов до Интернета, судя о Бэббидже, трудно не смотреть на этого пророка 19-го века с изумленным трепетом.

Глава 2. Механизмы и простые машины

Yi Zhang
с
Susan Finger
Stephannie Behrens

Содержание

Механизм : основные физические или химические процессы участвует или несет ответственность за действие, реакцию или другое естественное явление.

Станок : сборка деталей, передающих силы, движение и энергия заранее определенным образом.

Простая машина : любой из различных элементарных механизмов, имеющих элементы, из которых состоят все машины. Включен в К этой категории относятся рычаг, колесо и ось, шкив, наклонная плоскость, клин и винт.

Слово механизм имеет много значений. В кинематике механизм – это средство передача, управление или ограничение относительного движения (Хант 78).Движения, которые с электрическим, магнитным и пневматическим управлением исключены из понятие механизма. Центральная тема механизмов – жесткость. тела соединены между собой суставами.

Станок представляет собой комбинацию жестких или устойчивых корпусов, сформированы и связаны таким образом, что они движутся с определенными относительными движениями и передать силу от источника энергии к сопротивлению, которое будет превосходить. У машины две функции: передача определенного родственника движение и передающая сила.Эти функции требуют силы и жесткость для передачи сил.

Термин механизм применяется к комбинации геометрические тела, составляющие машину или часть машины. А механизм , следовательно, может быть определен как комбинация жесткие или прочные тела, сформированные и соединенные таким образом, что они перемещаются с определенные относительные движения относительно друг друга (Ham et al. 58).

Хотя по-настоящему твердого тела не существует, многие инженеры компоненты жесткие, потому что их деформации и искажения ничтожно малы по сравнению с их относительными перемещениями.

Сходство между станками и механизмами составляет что

• они оба представляют собой комбинации твердых тел
• относительное движение между твердыми телами определено.

Разница между машиной и механизмом составляет машины преобразуют энергию для выполнения работы, а механизмы – нет. обязательно выполнять эту функцию. Термин машины в основном имеется в виду машины и механизмы.Рисунок 2-1 показывает изображение основной части дизельного двигателя. В Механизм его цилиндро-рычажно-кривошипной части представляет собой кривошипно-шатунный механизм . механизм , как показано на Рисунке 2-2.

Рисунок 2-1 Поперечное сечение силового цилиндр в дизельном двигателе

Рисунок 2-2 Контур скелета

2.1 Наклонная плоскость

На Рис. 2-3а показан наклонный плоскость , AB – основание, BC – высота, AC – наклон самолет . При использовании наклонной плоскости заданное сопротивление может преодолевать с меньшей силой, чем если бы самолет не использовался.Для Например, на рис. 2-3b предположим, что мы хотим поднять вес 1000 фунтов через вертикальное расстояние BC = 2 фута. Если это груз поднимался вертикально и без использования наклонных плоскость сила 1000 фунтов должна быть приложена через расстояние ДО Н.Э. Если, однако, используется наклонная плоскость и груз перемещается над его наклонной плоскостью переменного тока сила всего 2/3 от 1000 фунтов или 667 фунтов. фунт необходим, хотя эта сила действует на расстоянии AC что больше расстояния BC.

Рисунок 2-3 Наклонная плоскость

Использование наклонной плоскости требует меньшего усилия через большее расстояние, чтобы выполнить определенный объем работы.

Пусть F представляет силу, необходимую для подъема данного веса на наклонная плоскость и W поднимаемый груз, имеем пропорцию:

(2-1)

2.1.1 Винтовой домкрат

Одним из наиболее распространенных применений принципа наклонной плоскости является винт . домкрат , который используется для преодоления сильного давления или подъема тяжелый вес W с гораздо меньшей силой F , приложенной на рукоять. R представляет длину ручки, а P шаг винта, или расстояние увеличивается за один полный оборот.

Рисунок 2-4 Винтовой домкрат

Пренебрегая трением, используется следующее правило: Сила F умноженное на расстояние, которое он проходит за один полный оборот равна поднятому весу, умноженному на расстояние, на которое он подняли в то же время. За один полный оборот конец ручки описывает круг с окружностью 2 R .Это расстояние, на котором действует сила F .

Поэтому из правила выше

(2–2)

а также

(2-3)

Предположим, что R равен 18 дюймов, P равен 1/8 дюйма и вес для подъема равняется 100000 фунтов, тогда сила, необходимая при F тогда составляет 110 фунтов. Это означает, что без учета трения 110 фунтов при F поднимется на 100 000 фунтов при W , но вес будет увеличен. движется намного медленнее, чем сила, приложенная к F .

2,2 Шестерни

Шестерня или зубчатое колесо во время работы может фактически быть рассматривается как рычаг с дополнительной функцией, которая может вращаться непрерывно, вместо того, чтобы раскачиваться взад и вперед через короткий расстояние. Одно из основных соотношений шестеренки – это число зубьев, диаметра и скорости вращения шестерен. На рисунке 2-5 показаны концы двух валов A и B. соединены 2 шестернями по 24 и 48 зубьев соответственно. Обратите внимание, что большая шестерня сделает только пол-оборота, а меньшая – полный оборот.То есть соотношение скоростей (отношение скоростей) от большого к меньшему – от 1 до 2.

Рисунок 2-5 Шестерни

Шестерня, которая находится ближе к источнику питания, называется , водитель , а шестерня, которая получает питание от водителя, называется ведомая шестерня .

2.2.1 Зубчатые передачи

Зубчатая передача может иметь несколько приводов и несколько ведомых шестерен.

Рисунок 2-6 Зубчатая передача

Когда шестерня A поворачивается один раз по часовой стрелке, шестерня B поворачивается 4 раза. против часовой стрелки, а шестерня C поворачивается один раз по часовой стрелке.Следовательно, шестерня B не изменять скорость C по сравнению с той, которая была бы, если бы была настроена прямо на шестерню A, но меняет направление с против часовой стрелки по часовой стрелке.

Соотношение скоростей первой и последней передач в ряду простых шестерен дозу нельзя изменить, поставив между ними любое количество передач.

На рис. 2-7 показаны составные шестерни , в которых на среднем валу две шестерни. Шестерни B и D вращаются одновременно. скорости, поскольку они прикреплены (закреплены) к одному и тому же валу.Количество Зубья на каждой шестерне приведены на рисунке. Учитывая эти числа, если шестерня A вращается со скоростью 100 об / мин. по часовой стрелке, шестерня B поворачивается на 400 об / мин (оборотов в минуту) против часовой стрелки, и шестерня C поворачивает 1200 об / мин по часовой стрелке.

Рисунок 2-7

Составные шестерни

2.2.2 Передаточное число

При работе с шестернями важно знать, какое количество зубьев шестерни должны быть так, чтобы они могли правильно зацепляться с зубчатой ​​передачей. Размер зубьев соединительных шестерен должен быть точно подобран.

2.3 Ремни и шкивы

Ремни и шкивы являются важной частью большинство машин. Шкивы не что иное, как шестерни без зубы, и вместо того, чтобы работать вместе, они вынуждены ездить друг друга с помощью шнуров, веревок, тросов или некоторых видов ремней.

Как и в случае с шестернями, скорости шкивов обратно пропорциональны их диаметры.

Рисунок 2-8

Ремни и шкивы Шкивы также могут быть выполнены в виде блока и захвата.

2,4 Рычаг

2,5 Колесо и ось

2,6 клин

2.7 КПД машин

При отработке проблем на рычагах, , ремнях и шкивы , , наклонные плоскости и пр., мы не взяли учет трения или других источников потерь энергии. Другими словами, мы предполагали, что они идеальны, хотя на самом деле это не так. К измерить производительность машины, мы часто находим ее КПД , который определяется как

(2-4)

где

= эффективность машины,

W _в = входная работа для станка, и

W _out = выходная работа станка.

Содержание

Полное содержание

1 Введение в механизмы

2 Механизмы и простые машины

2.1 Наклонная плоскость

2.1.1 Винтовой домкрат

2.2 Шестерни

2.2.1 Зубчатые передачи

2.2.2 Передаточное число

2.3 Ремни и шкивы

2.4 Рычаг

2,5 Рычаг

2,6 клин

2.7 Эффективность машин

3 Подробнее о машинах и механизмах

4 Основная кинематика жестких тел с ограничениями

5 планарных рычагов

6 кулачков

7 передач

8 Прочие механизмы Индекс

Ссылки

sfinger @ ri.cmu.edu

.