Характеристика автомата с: Автоматические выключатели — обзор характеристик – СамЭлектрик.ру

Содержание

характеристики срабатывания автоматов


Чувствительность электромагнитных расцепителей регламентируется параметром, называемым характеристикой срабатывания. Это важный параметр, и на нем стоит немного задержаться. Характеристика, иногда ее называют группой, обозначается одной латинской буквой, на корпусе автомата ее пишут прямо перед его номиналом, например надпись C16 означает, что номинальный ток автомата 16А, характеристика С (наиболее, кстати, распространенная). Менее популярны автоматы с характеристиками B и D, в основном на этих трех группах и строится токовая защита бытовых сетей. Но есть автоматы и с другими характеристиками.

Согласно википедии, автоматические выключатели делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:

  • тип B: свыше 3·In до 5·In включительно (где In — номинальный ток)
  • тип C: свыше 5·In до 10·In включительно
  • тип D: свыше 10·In до 20·In включительно
  • тип L: свыше 8·In
  • тип Z: свыше 4·In
  • тип K: свыше 12·In

При этом википедия ссылается на ГОСТ Р 50345-2010. Я специально перечитал весь этот стандарт, но ни о каких типах L, Z, K в нем ни разу не упоминается. В другом месте ссылались на уже не действующий ГОСТ Р 50030.2-94 — но я и в нем упоминания о них не нашел. Да и в продаже я что-то не наблюдаю таких автоматов. У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·In до 3·In). У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения. Например, у АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 — 14·In) и Z (2 — 4·In), соответствующие стандарту МЭК 60947-2. В общем, будем иметь в виду, что, кроме B, C и D существуют и иные кривые, но в данной статье будем рассматривать только эти. Сами по себе кривые отключения одинаковы — они вообще показывают зависимость времени срабатывания теплового расцепителя от тока. Разница лишь в том, до какой отметки доходит кривая, после чего она резко обрывается до значения, близкого к нулю. Посмотрите на следующую картинку, обратите внимание на разброс параметров тепловой защиты автоматических выключателей. Видите два числа сверху графика? Это очень важные числа. 1.13 — это та кратность, ниже которой никакой исправный автомат никогда не сработает. 1.45 — это та кратность, при которой любой исправный автомат гарантированно сработает. Что они означают на деле? Рассмотрим на примере. Возьмем автомат на 10А. Если мы пропустим через него ток 11.3А или меньше, он не отключится никогда. Если мы увеличим ток до 12, 13 или 14 А — наш автомат может через какое-то время отключиться, а может и не отключиться вовсе. И только когда ток превысит значение 14.5А, мы можем гарантировать, что автомат отключится. Насколько быстро — зависит от конкретного экземпляра. Например, при токе 15А время срабатывания может составлять от 40 секунд до 5 минут. Поэтому, когда кто-то жалуется, что у него 16-амперный автомат не срабатывает на 20 амперах, он это делает напрасно — автомат совершенно не обязан срабатывать при такой кратности. Более того — эти графики и цифры нормированы для температуры окружающей среды, равной 30°C, при более низкой температуре график смещается вправо, при более высокой — влево.

Для характеристик k, l, z кривые несколько другие: кратность гарантированного несрабатывания 1.05, а срабатывания 1.3. Извините, более красивого графика не нашел:

Что нам следует иметь в виду, выбирая характеристику отключения? Здесь на первый план выходят пусковые токи того оборудования, которое мы собираемся включать через данный автомат. Нам важно, чтобы пусковой ток в сумме с другими токами в этой цепи не оказался выше тока срабатывания электромагнитного расцепителя (тока отсечки). Проще тогда, когда мы точно знаем, что будет подключаться к нашему автомату, но когда автомат защищает группу розеток, тогда мы только можем предполагать, что и когда туда будет включено. Конечно, мы можем взять с запасом — поставить автоматы группы D. Но далеко не факт, что ток короткого замыкания в нашей цепи где-нибудь на дальней розетке будет достаточен для срабатывания отсечки. Конечно, через десяток секунд тепловой расцепитель нагреется и отключит цепь, но для проводки это окажется серьезным испытанием, да и возгорание в месте замыкания может произойти. Поэтому нужно искать компромисс. Как показала практика, для защиты розеток в жилых помещениях, офисах — там, где не предполагается использование мощного электроинструмента, промышленного оборудования, — лучше всего устанавливать автоматы группы B. Для кухни и хозблока, для гаражей и мастерских обычно ставятся автоматы с характеристикой C — там, где есть достаточно мощные трансформаторы, электродвигатели, там есть и пусковые токи. Автоматы группы D следует ставить там, где есть оборудование с тяжелыми условиями пуска — транспортеры, лифты, подъемники, станки и т.д.

Существует разница в токе срабатывания электромагнитного расцепителя (отсечки) в зависимости от того, переменный или постоянный ток проходит через автомат. Если мы знаем значение переменного тока, при котором срабатывает отсечка, то при постоянном токе срабатывание произойдет при значении, равном амплитудному значению переменного тока. То есть ток нужно умножить примерно на 1.4. Часто приводят вот такие графики (по-моему, не очень верные, но подтверждающие то, что разница между пременным и постоянным током есть):

Все написанное выше относится к обычным модульным автоматическим выключателям. У автоматов других типов характеристики несколько другие. Например, кривые срабатывания для автоматов АП-50 — в частности, можно заметить одно существенное отличие: кратности токов гарантийного срабатывания и несрабатывания у них другие.

Характеристики срабатывания селективных автоматов

Другие кратности и у селективных автоматов (специальные автоматы, применяемые в качестве групповых). Главное отличие селективных автоматов — их срабатывание происходит с небольшой задержкой, для того, чтобы не отключать всю группу, если авария произошла на одной из линий, защищенной нижестоящим автоматом. Ниже приведены характеристики E и K для селективных автоматических выключателей серии S750DR фирмы ABB:

Усенко К.А., инженер-электрик,

[email protected]

Характеристики автоматических выключателей *

Характеристики автоматических выключателей (ниже сокращенно – автоматов) важный фактор при выборе защиты электроприборов в каждом конкретном случае

Потому автомат необходимо выбирать учитывая характеристики автоматических выключателей, обозначения которых нанесены на их корпусе

Автомат нужен нам, потребителям электрической энергии, чтобы защищать идущий к розетке, светильнику  и вообще к  любому электрическому прибору кабель. Нужен он, чтобы мы потребители не перегрели кабель и не сожгли его изоляцию, перегрузив его кучей мощных приборов, для которых сечение жилы слишком мало. Или же включив, допустим неисправный электроприбор, не расплавили жилы кабеля большим током короткого замыкания. Если сила тока превысит допустимую норму, которую могут вынести жилы и изоляция кабеля, автомат должен обесточить сеть автоматически.

Характеристики автоматических выключателей - обозначение

Характеристики автоматических выключателей – обозначение

Для того  чтобы мы могли правильно выбрать автомат, производитель пишет основные характеристики автоматических выключателей на его корпусе. В бытовом автомате обязательно стоят два защитных реле – тепловое в качестве  защиты от перегрузки и электромагнитное  для защиты от короткого замыкания. Реле эти и сам автомат в целом обладают различными характеристиками и некоторые из них  написаны на корпусе автомата, а другие нужно смотреть дополнительно в графиках и таблицах производителя.

Наверху обычно указана фирма производитель – IEK, Schneider  electric, Legrand и тому подобное. Чуть ниже написана серия автомата,  например C60a или Ic60N у Schneider или S201, Sh303L у ABB. Вариантов серий у разных фирм великое множество. Первые буквы и цифры серии обычно ничего не говорят потребителю – просто родители так назвали автомат на заводе. Последние же символы серии обычно означают количество полюсов автомата, (то есть количество клемм крепления проводов входа и выхода, расположенных  вверху и внизу выключателя), номинальный ток и тому подобное. Более развернуто  серии  автоматов расписаны в каталогах изготовителей,  по которым удобно подбирать оборудование по  каждому конкретному монтажу.

Характеристики автоматических выключателей – номинальный ток автомата

Ниже серии, рядом друг с другом изображены латинская буква и число. Допустим  C25, B10 или  D32. Число означает номинальный ток автоматического выключателя (In). То есть,  это самое большое значение силы тока, который в принципе бесконечно долго может протекать через автомат в нормальных условиях. Нормальные условия – это около 30ºC, то есть комнатная температура плюс автоматы в узком пространстве электрощита греют друг друга. При понижении температуры автомат сможет выдерживать больший ток, так как лучше охлаждается, а при повышении  соответственно  будет отключаться  при токе меньше номинального.  В таблицах производителей среди факторов, оказывающих влияние на величину номинального тока, учитывается еще высота над уровнем моря,  частота тока и количество устройств в щите.

Времятоковые характеристики электромагнитного и теплового расцепителей автомата

Латинская буква в обозначениях  означает времятоковую характеристику электромагнитного расцепителя  (упомянутого выше реле, стоящего для защиты от короткого замыкания) и теплового расцепителя (биметаллической пластины, отключающей контакты при перегрузке) –  за какое время и при какой величине тока они отключит нагрузку от напряжения. Существуют следующие буквенные обозначения – A; B; C; D; L; U; K; Z. Обозначают они время отключения автомата при коротком  замыкании или перегреве в зависимости от величины номинального тока. В быту применяются в основном B; C; D. Их и рассматриваем в данном случае.

Так автоматы характеристики B отключат нагрузку при токе короткого замыкания превышающий номинальный от 3 (за время ≥0,1 секунды)  до 5 раз (за менее 0,1 секунды) и применяются для электрических цепей, при включении которых не происходит  резкого увеличения силы тока – лампы накаливания, тэны.

Автоматические выключатели с характеристикой C отключаются при токах в 5 (за ≥0,1 секунды)-10 раз (за <0,1 секунды) превышающих номинальный. Они являются самыми распространенными автоматами. Потому что применяются для защиты смешанной нагрузки.

Несколько реже имеется возможность купить автоматы B типа и еще реже с характеристиками D, отключающими нагрузку при превышении номинала в 10 (за ≥0,1 секунды) -20 раз (за <0,1 секунды), что незаменимо для защиты электродвигателей, имеющих большой пусковой ток.

Из этого следует, что в автомате, на котором написано C25, электромагнитное реле от короткого замыкания сработает при токах от  25*5=125 ампер более чем через 0,1 секунду и гарантировано сработает  при 25*10=250 ампер за 0,1 секунду или еще быстрее. А, скажем, B25 отключится в пределе токов от 75 до 125 ампер.

Времятоковые характеристики теплового расцепителя для автоматических выключателей обозначений B; C; D  одинаковы. Задержка отключения по перегрузке составляет интервал между условным неотключающим током равным 1,13 In (время срабатывания больше или равно часу) и условным током отключения равным 1,45 In (время срабатывания меньше часа).

Значит автоматический выключатель C16 при перегрузке сети до 18,08 ампера (16*1,13=18,08) не будет отключатся в течении часа или более. А при достижении перегрузки в 23,2 A (16*1,45=23,2) отключится тепловым расцепителем менее чем через час. При увеличении перегрузки время срабатывания теплового реле будет постоянно уменьшаться. При достижении силы тока превышающий номинальный в 5 раз (для автомата характеристики C) выключатель будет обесточивать нагрузку при помощи электромагнитного реле. Отключение при помощи электромагнитного расцепителя будет происходить для характеристики B при токе больше номинального в 3 раза, а для D соответственно в 10 раз.

Коммутационная способность автоматического выключателя

Характеристики автоматических выключателей

В низу в прямоугольной рамке стоит обозначение коммутационной способности автомата, то есть такой величины тока, при которой выключатель может отключиться при коротком замыкании и при этом остаться живым и здоровым. Обычно – это числа 3000, 4500, 6000, 10000 ампер и так далее. На 3000 ампер сейчас вроде  никто автоматы не выпускает, так что с таким обозначением может быть только что то устаревшее. Автоматы на 4500 ампер – это обычный бытовой уровень. С 6000 ампер начинаются автоматические выключатели для небольших производственных объектов и так далее по нарастающей.  Но в быту можно установить автоматы с предельной коммутационной способностью и 10000 ампер – кашу маслом не испортишь. Главное чтобы другие характеристики автоматических выключателей подходили для каждого конкретного случая. Более подробно про отключающую способность.

Характеристики автоматических выключателей – класс токоограничения автомата

Под прямоугольником с обозначением предельной коммутационной способностью нарисована маленькая квадратная рамка с цифрами 2 или 3.  Это обозначение класса токоограничения. Характеристика токоограничения показывает, с какой скоростью происходит гашение электрической  дуги при размыкании контактов во время короткого замыкания. Существует три класса токоограничения. Во-первых, наиболее высокий 3-ий класс. При нем гашения дуги происходит за 3-6 миллисекунд (0,003-0,006 секунды). Во-вторых, 2-ой класс. Гашение происходит за 10 миллисекунд (0,01 секунды). В-третьих, 1-класс. На него ограничения не устанавливаются и на корпус не наносятся. Безусловно только то, что гашение длится более 10 миллисекунд. Про класс токоограничения более подробно.

Купить автоматический выключатель

Вы можете прочитать записи на похожие темы в рубрике – Автоматизация и защита

Рекомендуем прочитать

Коммутационная или отключающая способность автоматического выключателя

Коммутационная или отключающая способность автомата – это возможность автомата отключатся определенное количество раз, при токе короткого замыкания (КЗ) определенной силы. Бытовые автоматы маркируются по стандарту IEC 23-3/EN 60898. Международный стандарт-“Выключатели автоматические для защиты от сверхтоков электроустановок бытового и аналогичного назначения”. Натурально, по правилам этого стандарта на автоматическом выключателе указывается номинальная наибольшая отключающая способность Icn   Читать далее…

Класс токоограничения автоматического выключателя

Класс токоограничения автоматического выключателя определяется скоростью гашения электрической дуги, возникающей при отключении автомата в случае короткого замыкания.

По определению, во время короткого замыкания автомат  разрывает контакты и соответственно, отключается. Факт, сила тока при коротком замыкании может достигать несколько тысяч ампер. Понятное дело, между размыкающимися контактами образуется электрическая дуга. Помимо всего прочего, дуга имеет высокую температуру. Следовательно, из-за данного обстоятельства автомат может выйти из строя. Значит, дуга должна быть как можно быстрее погашена. Гасится дуга с помощью дугогасительной камеры   Читать далее…

Ваш Удобный дом

Также рекомендуем прочитать

Что такое время-токовые характеристики автоматических выключателей

Что такое время-токовые характеристики автоматических выключателей
 

 

При нормальной работе электросети и всех приборов через автоматический выключатель (далее по тексту — автомат) протекает допустимый электрический ток. Однако, если сила тока по каким-либо причинам превысила номинальные значения, происходит размыкание цепи из-за срабатывания расцепителей автоматического выключателя.

Характеристика срабатывания автоматического выключателя является очень важной характеристикой, которая описывает то, насколько время срабатывания автоматического выключателя зависит от отношения силы тока, протекающего через автомат, к номинальному току автомата.
Данная характеристика сложна тем, что для ее выражения необходимо использование графиков. Автоматы с одним и тем же номиналом будут при разных превышениях тока по-разному отключаться в зависимости от типа кривой токовой характеристики автомата, благодаря чему имеется возможность применять автоматы с разной характеристикой для разных типов нагрузки.
Тем самым, с одной стороны, осуществляется защитная токовая функция, а с другой стороны, обеспечивается минимальное количество ложных срабатываний – в этом и заключается важность данной характеристики.
В энергетических отраслях бывают ситуации, когда кратковременное увеличение тока не связано с появлением аварийного режима и защита не должно реагировать на такие изменения. Это же относится и к автоматам.
При включении какого-нибудь мотора, к примеру, дачного насоса или пылесоса, в линии происходит достаточно большой бросок тока, который в несколько раз превышает нормальный.
По логике работы, автомат, конечно же, должен отключиться. К примеру, мотор потребляет в пусковом режиме 12 А, а в рабочем – 5 А. Автомат стоит на 10 А, и при значении 12 А он должен отключиться. Что в таком случае делать? Если, например поставить автомат номиналом на 16 А, тогда непонятно отключится он или нет если заклинит мотор или замкнет кабель.
Можно было бы решить эту проблему, если его поставить на меньший ток, но тогда он будет срабатывать от любого движения. Вот для этого и было придумано такое понятие для автомата, как его «время-токовая характеристика».
 

Какие существуют время токовые характеристики автоматических выключателей и их отличие между собой

 

Как известно, основными органами срабатывания автоматического выключателя являются тепловой и электромагнитный расцепитель. Тепловой расцепитель представляет собой пластину из биметалла, изгибающуюся при нагреве протекающим током. Тем самым в действие приводится механизм расцепления, при длительной перегрузке срабатывая, с обратнозависимой выдержкой времени. Нагрев биметаллической пластинки и время срабатывание расцепителя напрямую зависят от уровня перегрузки.
Электромагнитный расцепитель является соленоидом с сердечником, магнитное поле соленоида при определенном токе втягивает сердечник, приводящий в действие механизм расцепления – происходит мгновенное срабатывание при КЗ (Коротком замыкании), благодаря чему пострадавший участок сети не будет дожидаться разогрева теплового расцепителя (биметаллической пластины) в автомате.
Зависимость времени срабатывания автомата от силы тока, протекающего через автомат, как раз и определяется время-токовой характеристикой автоматического выключателя.
Наверное, каждый замечал изображение латинских букв B, C, D на корпусах модульных автоматов. Так вот, они характеризуют кратность уставки электромагнитного расцепителя к номиналу автомата, обозначая его время-токовую характеристику.

 

Эти буквы указывают ток мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя автомата. Проще говоря, характеристика срабатывания автоматического выключателя показывает чувствительность автомата – наименьший ток при котором автомат отключится мгновенно.
Автоматы имеют несколько характеристик, самыми распространенными из которых являются:
·         — B — от 3 до 5хIn;
·         — C — от 5 до 10хIn;
·         — D — от 10 до 20хIn.
Что означают цифры указанные выше?
 
Приведем небольшой пример: допустим, есть два автомата равные по номинальному току, но характеристики срабатывания (латинские буквы на автомате) разные: автоматы В16 и С16.
Диапазоны срабатывания электромагнитного расцепителя для В16 составляет 16*(3…5)=48…80А. Для С16 диапазон токов мгновенного срабатывания 16*(5…10)=80…160А.
При токе 100 А автомат В16 отключится практически мгновенно, в то время как С16 отключится не сразу а через несколько секунд от тепловой защиты (после того как нагреется его биметаллическая пластина).
В жилых зданиях и квартирах, где нагрузки чисто активные (без больших пусковых токов), самыми чувствительными и предпочтительными к применению являются автоматы с характеристикой B. На сегодняшний день очень распространена характеристика С, которую также можно использовать для жилых и административных зданий.
Что касается характеристики D, то она как раз годится для питания каких-либо электромоторов, больших двигателей и других устройств, где могут быть при их включении большие пусковые токи. Также через пониженную чувствительность при КЗ автоматы с характеристикой D могут быть рекомендованы для использования как вводные для повышения шансов селективности со стоящими ниже групповыми автоматами при КЗ.

Согласитесь, логично, что время срабатывания зависит от температуры автомата. Автомат отключится быстрее, если его тепловой орган (биметаллическая пластина) разогретый. И наоборот при первом включении когда биметалл автомата холодный время отключения будет больше.
Поэтому на графике верхняя кривая характеризует холодное состояние автомата, нижняя кривая характеризует горячее состояние автомата.
На рисунках пунктирная линия – это верхняя граница время-токовой характеристики для автоматических выключателей с номинальным током In меньше или равно 32 A.
Что показано на графике время-токовой характеристики
На примере 16-и Амперного автомата, имеющего время токовую характеристику C, попробуем рассмотреть характеристики срабатывания автоматических выключателей.

На графике можно увидеть, как протекающий через автоматический выключатель ток влияет на зависимость времени его отключения. Кратность тока протекающего в цепи к номинальному току автомата (I/In) изображает ось Х, а время срабатывания, в секундах – ось У.
Выше говорилось, что в состав автомата входит электромагнитный и тепловой расцепитель. Поэтому график можно разделить на два участка. Крутая часть графика показывает защиту от перегрузки (работа теплового расцепителя), а более пологая часть защиту от КЗ (работа электромагнитного расцепителя).
Как видно на графике, если к автомату С16 подключить нагрузку 23 А то он должен отключится за 60 сек. То есть при возникновении перегрузки на 45 % автомат отключится через 60 сек.

На токи большой величины, которые могут привести к повреждению изоляции электропроводки автомат способен реагировать мгновенно благодаря наличию электромагнитного расцепителя.
При прохождении через автомат С16 тока 5хIn (80 А) он должен сработать через 0.02 сек (это если автомат горячий). В холодном состоянии, при такой нагрузке, он отключится в пределах 11 сек. и 25 сек. (для автоматов до 32 А и выше 32 А соответственно).
Если через автомат будет протекать ток равный 10хIn, то он отключается за 0,03 секунды в холодном состоянии или меньше чем за 0,01 секунду в горячем.
К примеру, при коротком замыкании в цепи, которая защищена автоматом С16, и возникновении тока в 320 Ампер, диапазон времени отключения автомата будет составлять от 0,008 до 0,015 секунды. Это позволит снять питание с аварийной цепи и защитить от возгорания и полного разрушения сам автомат, закоротивший электроприбор и электропроводку.
Автоматы с какими характеристиками предпочтительнее использовать дома
В квартирах по возможности необходимо обязательно применять автоматы категории B, которые являются более чувствительными. Данный автомат отработает от перегрузки так же, как и автомат категории С.

Автомат c1 — характеристики, маркировка, производитель, цена

Автоматический выключатель – автомат c1 служит для защиты электрической линии от короткого замыкания и токов перегрузки. Вдобавок ко всему прочему, он является коммутационным аппаратом, то-есть им можно включать и отключать нагрузку

Автомат C1Как правило, цена на автомат c1 складывается из его характеристик, количества полюсов и “раскручености” бренда. Как можно увидеть, цены на автоматы C1 одного бренда и с одинаковым количеством полюсов различаются. То есть цена автомата зависит от коммутационной отключающей способности автомата.

Модульный автомат C1

В этой статье рассматривается модульный автомат C1а. Несомненно, автомат называется  модульным потому, что каждый его полюс представляет собой отдельный стандартный модуль.  По существу, изготовление многополюсных автоматов осуществляется соединением нескольких однополюсных модулей друг с другом. Таким образом, модульный автомат отличаются от других видов автоматов методом изготовления корпуса и его сборкой. Например, автомат в литом корпусе представляет собой цельный монолитный прибор. Его нельзя разобрать на отдельные полюса. Соответственно, из нескольких однополюсных автоматов нельзя собрать автомат многополюсный.

Общие характеристики автоматического выключателя c1, их маркировка

При любом количестве полюсов автомат с1 имеет общие характеристики. То есть номинальный ток, коммутационная способность, класс токоограничения. Значения этих характеристик промаркированы на автоматическом выключателе.

Номинальный ток автомата c1

Номинальный ток In автомата c1 равен 1 амперу. То есть, автомат может длительное время не отключаясь  пропускать ток силой не более 0,5 ампер. При средней температуре 30°C. Теоретически автомат C0,5 может пропускать ток такой силы бесконечно долго. Однако, стоит учитывать температурные изменения. С одной стороны, при снижении температуры номинальный ток будет увеличиваться. С другой стороны, в случае увеличения температуры номинальный ток будет снижаться.

Коммутационная или отключающая способность автомата с1

Коммутационная или номинальная отключающая способность  Icn – это возможность автомата отключатся при токе КЗ определенной силы. Автоматический выключатель должен при отключении остаться работоспособным. Как правило, маркировка силы тока указана в прямоугольной рамке на корпусе автомата. Бытовые модульные автоматы обычно имеют коммутационную способность 4500A (4,5 kA), 6000A (6 kA). На промышленных сериях может указываться без рамки. Чем коммутационная способность больше, тем автомат качественней и дороже. Про отключающую способность более подробно.

Класс токоограничения автомата c1

Класс токоограничения автоматического выключателя показывает, за какое время происходит гашение дуги. Соответственно, существует три класса токоограничения автоматических выключателей. Третий класс токоограничения означает, что дуга гасится за 3-5 миллисекунд (0,003-0,005 секунды). В свою очередь, при втором классе гашение дуги происходит за 5-10 миллисекунд (0,005-0,01 секунды). На первый класс ограничение не установлены и гашение происходит за 10 миллисекунд и более.

Маркировка класса токоограничения нанесена на автомат в виде квадратной  рамки с цифрами 3 или 2. По обыкновению, она расположена под прямоугольной рамкой коммутационной способности или рядом с ней. В частности, если маркировки нет, то это автомат с первым классом токоограничения. Про токоограничение более подробно.

Времятоковые характеристики срабатывания электромагнитного и теплового расцепителей  автомата C1

Каждый автомат имеет два расцепителя – тепловой (биметаллическая пластина) и электромагнитный (реле максимального тока). По сути, при помощи этих расцепителей происходит автоматическое отключение. По замыслу, тепловой расцепитель отключает автомат при длительном превышении мощности на участке сети, защищенного этим автоматом. С другой стороны, электромагнитный расцепитель отключает автомат при коротком замыкании. Однако, может быть и наоборот. Такое может произойти при установке автомата, с неверно подобранными характеристиками. Параметры силы тока, при котором происходит отключение, и времени, за которое отключение происходит, называются времятоковыми характеристиками автомата.

Времятоковые характеристики электромагнитного и теплового расцепителей автомата C1 промаркированы на автомате в виде буквы C. Соответственно, эта буква изображена перед числом, обозначающим  номинальный ток. Например, в данном случае перед числом 1.

Времятоковые характеристики отключения теплового расцепителя для автомата c1

Несомненно, чем больше мощность нагрузки подключенной к автомату, тем больше сила тока проходящая через автомат. Соответственно, слишком большая сила тока способна повредить кабель, идущий от автомата к  электроприбору. Значит, задача автомата отключить ток до того, как его сила достигнет величин, способных повредить кабель.

Времятоковые характеристики теплового расцепителя для автомата c1 составляют интервал от 1,13 In до 1,45 In. Строго говоря, при прохождении через тепловой расцепитель автомата C1 тока, равному 1,13 от номинального, он выключится за время, равное или более часа. Во время прохождения тока 1,45 от номинального выключится менее, чем за час.

Так или иначе, автомат c1 выключится тепловым расцепителем в течении часа или более при токе 1,13 Ампер (1,13×1A=1,13A). И выключится за время менее часа при токе 1,45 Ампер (1,45×1A=1,45A).

При повышении силы тока более 1,45 Ампер время отключения автомата будет уменьшаться. Наконец, если сила тока достигнет значений  достаточных для отключения электромагнитного расцепителя, то отключать автомат будет уже этот расцепитель.

Времятоковые характеристики срабатывания электромагнитного расцепителя автомата C1

Автомат C1 будет отключаться электромагнитным расцепителем, когда сила тока, протекающая через автомат, станет в 5 (пять) раз больше номинального тока автомата. Время отключения составит более 0,1 секунды. При токе, превышающий номинальный в 10 (десять) раз, автомат отключится за 0,1 секунды или менее.

При силе тока (1×5=5) 5 Ампер автомат c1 отключится за время более 0,1 секунды. Когда сила тока достигнет (1×10=10) 10 Ампер – за 0,1 секунды или еще быстрее.

Сечение кабеля для автомата c1

Сечение кабеля для автомата c1 обусловлено времятоковыми характеристиками его теплового расцепителя. С одной стороны, через автомат c1 более, чем час времени может протекать ток 1,13 Ампер. С другой стороны, через него, примерно, в течении часа может протекать ток 1,45 Ампер. Образуется интервал длительного не отключения автомата примерно до 1,5 ампер. Значит, сечение проводника, подключаемого после автомата, должно быть примерно 1 мм² меди. Кабель с медными жилами сечением 1 мм², в не лучших для себя условиях, может длительно выдерживать протекание тока силой около 10-14 Ампер. Понятное дело, что это зависит от количества жил, материала изоляции и условий прокладки кабеля. Соответственно, жилы кабеля с таким сечением не будут нагреваться при токе в 1,5 ампера.

Другие характеристики для одно-1p(п) двух-2p(п) трех-3p(п) и четырехполюсного 4p(п) автомата c1a

Некоторые характеристики автомата c1 изменяются в зависимости от количества фаз сети, в которой используется автомат. Точнее, изменяется номинальная напряжение и мощность подключаемой к автомату нагрузки.

Безусловно, для однофазной сети, где используются однополюсные или двухполюсные автоматы C1,  характеристики будут иметь свои определенные значения. Для трехфазной сети, где используются трехполюсные или четырехполюсные автоматы C1, эти характеристики будут другими. Разумеется, изменяется также схема подключения автомата.

Итак, однополюсные и двухполюсные автоматы применяются в однофазной сети. Трехполюсные и четырехполюсные используются в трехфазной сети.

Бывает, что двухполюсные автоматы используются в двухфазной сети. Однако, в быту двухфазные сети обычно отсутствуют. Исключением могут быть признаны не заземленные выходы однофазного генератора и разделительного трансформатора.

Однополюсные и трехполюсные автоматы отключают фазные проводники, а нулевой оставляют не разомкнутым. С другой стороны, двухполюсные и четырехполюсные автоматы размыкают и фазные и нулевой проводник одновременно.

По сути, существуют две разновидности двухполюсных автоматов – 2п и 1п+n. Двухполюсные 2п автоматы состоят из двух одинаковых однополюсных автоматов, соединенных механически. Стало быть, в этом случае оба полюса имеют защиту.

Двухполюсные 1п+n состоят из однополюсного автомата и однополюсного рубильника, также механически соединенных. Иначе говоря, полюс размыкающий нулевой проводник не содержит автоматических расцепителей, а только механизм, размыкающий контакты.  Контакты размыкаются с помощью механического привода при отключении автомата, размыкающего фазный проводник. Другими словами, полюс n защиты не имеет.

Соответственно, четырехполюсные автоматы 4п состоят из четырех полноценных однофазных автоматов, а автоматы 3п+n из трех однополюсных автоматов и однополюсного рубильника.

Номинальное напряжение автоматического выключателя C1

Во-первых, для автомата C1 на корпусе промаркировано Ue номинальное напряжение. Иначе говоря, такое напряжение при котором автомат длительно может пропускать через себя номинальный ток. Так, для однополюсных и двухполюсных автоматов оно обычно составляет 230 – 400 вольт. В свою очередь, для трехполюсных и четырехполюсных 400 вольт. Во-вторых, может быть промаркировано максимальное Umax и минимальное Umin напряжение при котором автомат сохраняет работоспособность. В-третьих, Ui номинальное напряжение изоляции. Другими словами, напряжение не достаточное для того чтобы пробить сопротивление материала из которого изготовлен автомат, во время прикасания к нему человека.

Маркировка на автомате в виде волнистой линии ∼ или ≈ означает, что он предназначен для использования в цепи переменного тока. Нанесена маркировка обычно перед обозначением номинального напряжения. С другой стороны, для цепей постоянного тока применяются автоматы с немного другим устройством и маркировкой в виде прямой линии – .

Автомат C1 - номинальное напряжение

Иногда на автомате указывается номинальное импульсное выдерживаемое напряжение Uimp в КилоВольтах. То есть, пиковое значение импульсного (чрезвычайно кратковременного) напряжения заданной формы и полярности, которое может выдержать аппарат без повреждений при определенных условиях.

Мощность нагрузки (На сколько киловатт автомат C1 a)

Итак, мощность нагрузки автоматического выключателя c1 зависит от количества фаз сети. Очевидно, что в трехфазной сети к трехфазному автомату можно подключить нагрузку большей мощности чем в однофазной к однофазному автомату с тем же номинальным током.

Как полагается, однополюсный и двухполюсные автоматы c1а предназначены для однофазной сети. Напряжение в бытовой однофазной сети составляет 220-230 вольт. Соответственно, пользуясь простой формулой P=U×I, можно определить мощность нагрузки, которую можно подключить к автомату. P=220×1=220 Ватт. P=230×1=230 Ватт.

Мощность нагрузки для однополюсного и двухполюсного автоматов c1 равна 220-230 Ватт. Безусловно, лучше ограничить мощность подключенного к автомату c1 электроприбора в однофазной сети до 220 Ватт. Это позволит не перегревать кабель и не вызывать частое отключение автомата. Тем более, что ни говори, напряжение в сети обычно понижено. По новому госту напряжение однофазной сети должно быть 230 вольт ± 10%. Соответственно, в трехфазной сети 400 вольт ± 10%. Но обычно оно минус  10% или ниже и  намного реже плюс.

Трехполюсные и четырехполюсные автоматы предназначены для трехфазной сети. Напряжение бытовой трехфазной сети составляет 380-400 вольт. По формуле P=U×I, таким образом, выясняем что мощность нагрузки для трех- и четырехполюсных автоматов c1 составляет 380-400 Ватт. Определенно, как и для однофазной сети лучше взять нижний предел. Соответственно, ограничить мощность электроприемника, подключенного к автомату C1 в трехфазной сети, до 380 Ватт.

Где применяется автомат c1

Однополюсные и двухполюсные автоматы c1 могут быть применены для защиты линии на отдельный электроприбор мощностью около 220Ватт. Трехполюсные и четырехполюсные автоматы c1 могут применяться для защиты сети на отдельный электроприемник мощностью 380 Ватт.

Строго говоря, автомат c1 может быть установлен для защиты сети с активной, индуктивной или ёмкостной нагрузкой. То есть, он может применяться как для защиты сети с подключенными в нее осветительными и нагревательными приборами, так и для защиты сети с двигателями, трансформаторами, а также различными электронными электроприборами. Однако, настоящее его применение – это сеть со смешанной нагрузкой.

По сути, автомат с обозначением буквы C предназначен для защиты сети, к которой подключены разные виды нагрузок.  С другой стороны, для более корректной защиты сети нередко приходится применять автоматы с другими характеристиками. К примеру, для защиты сети, в которую подключен двигатель с большим пусковым током, устанавливается автомат с характеристиками D.

Схема подключения автомата c1

Как подключить автомат, сверху или снизу? По определению, питающий проводник подключается к неподвижному контакту автомата. Обычно, это означает подключение сверху. Но могут быть и исключения. Другими словами, нужно всегда смотреть схему подключения, нанесенную на корпус автомата.

Итак, цифра 1 на схеме показывает, куда подключается вход первого фазного проводника. Цифра 2 показывает выход первого фазного проводника. В то время как, 3 – вход, 4 – выход у двухполюсного автомата. Цифры 5 – вход, 6 – выход у трехполюсного; 7 – вход, 8 – выход у четырехполюсного.

В случае, если кроме цифр на схеме и (или) на контактах есть обозначение буквы N, то на эти контакты подключается нулевой проводник. Когда обозначения буквы N нет, то нулевой проводник подключается на контакты, обозначенные наибольшими цифрами. Если фазные проводники подключаются сверху, то и нулевой проводник подключается сверху же. С другой стороны, если фазные проводники подключаются снизу, то нулевой, соответственно, снизу.

Схема подключения автомата C1

На данной схеме показано применение автомата c1 для отдельной цепи. Стоит обратить внимание, что вышестоящий автомат должен быть минимум на два номинала больше нижестоящего автомата, для селективности по тепловому расцепителю.

Бренд – Компания производитель. Купить автоматический выключатель C1. Цена автомата c1

Наиболее известные зарубежные компании производящие модульные автоматические выключатели ABB, Schneider Electric, Legrand. Из отечественных КЭАЗ, IEK, EKF.

Безусловно, модульный автомат зарубежных брендов бытовой серии удовлетворяет нормам, предъявляемым к автоматам в быту. Но промышленные серии модульных автоматов, несомненно, качественнее, надежнее и удобнее для монтажа, чем бытовые.

Как водится, модульные автоматы отечественных компаний сделаны в Китае. К слову, это не признак их ненадежности.  Грубо говоря, по качеству они лишь немного хуже бытовых серий зарубежных компаний. Мало того, стоить они могут дешевле. И кроме того, тоже удовлетворяют нормам для бытовых автоматов. Жаль, но они обычно не имеют серий, похожих на промышленные серии зарубежных брендов.

Среди отечественных  производителей выделяется КЭАЗ. Факт, они действительно сами производят в России автоматы в литом корпусе. Модульные автоматы, как и все, заказывают в Китае. Но заказать производство товара и проконтролировать его качество тоже можно по разному. Их познание в практическом производстве автоматов дает надежду на более высокий уровень в этом плане.

УЗО и дополнительные приспособления для автомата C1

Выбирая автоматичекий выключатель, не стоит рассматривать его отдельно от других компонентов электрощита. Стоит отметить, что покупая автомат, надо иметь в виду то, что он будет монтироваться вместе с УЗО. По совести, применять УЗО лучше не только одного производителя с автоматом, но и из одной серии с ним. Во всяком случае, при этом можно быть точно уверенным в наилучшем их взаимодействии друг с другом.

К слову сказать, у отечественных производителей УЗО по качеству уступают зарубежным. Действительно, часто они не имеют в серии электромеханических УЗО. И кроме того, они имеют намного меньшее разнообразие в характеристиках.

Обычно минимальный номинал УЗО 16 ампер. Поэтому с автоматом C1  применяется УЗО на номинальный ток 16 ампер.

Применяя зарубежные автоматические выключатели промышленных серий, можно использовать различные вспомогательные приспособления. Это и разнообразные гребенки, дополнительные контакты и устройства автоматического включения. К огорчению, у отечественного производителя этих приспособлений или нет совсем, или ассортимент сильно ограничен. По чести говоря, бытовые серии зарубежных брендов тоже не предназначены для совместного использования с дополнительными устройствами.

Автомат c1 Выбор производителя

Безусловно, среди зарубежных брендов рекомендовать к применению стоит компанию ABB. Как водится, все бренды стараются по возможности сэкономить и удешевить свою продукцию. Само собой, ABB не исключение. Однако, за выбор именно этой компании говорит то, что они наименее подвержены этой тенденции. Например, в сериях их продукции вообще нет электронных УЗО. А как известно, электромеханическое УЗО лучше электронного тем, что защищает от удара током даже при обрыве нуля и пониженном напряжении. Несомненно, автоматы и сопутствующие им аксессуары этой фирмы удобны для монтажа и отличаются разнообразием. Также у них неплохо развита логистика. Другими словами, если чего то нет на местном складе в данный момент, всегда можно заказать с другого склада.

Без всякого сомнения, Schneider Electric и Legrand тоже имеют в ассортименте аппараты не уступающие по качеству ABB. Причем, многим людям удобнее использовать в монтаже продукцию этих компаний. Бесспорно, это дело личных предпочтений и привычки.

К сожалению, такие компании как Siemens, Hager, GE, часто не представлены на отечественном рынке в своем полном ассортименте. Вероятно, можно купить какие-то автоматы, но не найти в продаже УЗО, не говоря уже о дополнительных устройствах.

Без сомнения, речь идет только о промышленных сериях автоматов с коммутационной способностью от 6000 Ампер. В сущности, бытовые серии разных зарубежных производителей, примерно, на одно лицо и не представляют собой ничего выдающегося.

Автомат C1 – цена и где купить

Как правило, цена автомата c1 складывается из его характеристик, количества полюсов и “раскручености” бренда. Узнать цену или купить автоматический выключатель c1 можно, перейдя по нижеприведенным ссылкам. Как можно увидеть, цены на автоматы C1 одного бренда и с одинаковым количеством полюсов различаются, в зависимости от коммутационной отключающей способности автомата.

Однополюсный автомат C1

Двухполюсный автомат C1

Трехполюсный автомат C1

Четырехполюсный автомат C1

 

Рекомендуем прочитать

 

Коммутационная или отключающая способность автоматического выключателя

Коммутационная или отключающая способность автомата – это возможность автомата отключатся определенное количество раз, при токе короткого замыкания (КЗ) определенной силы. Бытовые автоматы маркируются по стандарту IEC 23-3/EN 60898. Международный стандарт-“Выключатели автоматические для защиты от сверхтоков электроустановок бытового и аналогичного назначения”. Натурально, по правилам этого стандарта на автоматическом выключателе указывается номинальная наибольшая отключающая способность Icn   Читать далее…

 

Класс токоограничения автоматического выключателя

Класс токоограничения автоматического выключателя определяется скоростью гашения электрической дуги, возникающей при отключении автомата в случае короткого замыкания.

По определению, во время короткого замыкания автомат  разрывает контакты и соответственно, отключается. Факт, сила тока при коротком замыкании может достигать несколько тысяч ампер. Понятное дело, между размыкающимися контактами образуется электрическая дуга. Помимо всего прочего, дуга имеет высокую температуру. Следовательно, из-за данного обстоятельства автомат может выйти из строя. Значит, дуга должна быть как можно быстрее погашена. Гасится дуга с помощью дугогасительной камеры   Читать далее…

 

Характеристики автоматических выключателей – обозначения на корпусе

Характеристики автоматических выключателей важный фактор при выборе защиты электроприборов в каждом конкретном случае.

Автоматический выключатель необходимо выбирать учитывая характеристики автоматических выключателей, обозначения которых нанесены на корпусе автомата   Читать далее…

 

Ваш Удобный дом

Время-токовые характеристики автоматических выключателей

Многие, наверное, замечали, что на корпусах модельных защитных выключателей указаны буквы латинского алфавита – B, C или D. Они обозначают време-токовую характеристику или ток мгновенного расцепления данного устройства.

В соответствии с пунктом 3.5.17 ГОСТа Р 50345-99, ток мгновенного расцепления – это минимальные показатели электротока, при котором устройство отключается без электромагнитной защиты, то есть без выдержки времени.

Пунктом 5.3.5 того же ГОСТа установлено, что существует три вида данной характеристики:

1.B– от 3 In до 5 In.

2.C – от 5 In до 10 In.

3.D – от 10 In до 20 In.

In– это номинальный показатель предохранительного элемента.

Рассмотрим эти виды многоцелевого расцепления на примере модульного коммутационного устройства ВА 47-29.

Время-токовая характеристика типа B

На графике приведена зависимость времени срабатывания защитного устройства от величины протекающего электротока. На оси Х указана кратность тока к номинальному электротоку коммутатора. По оси Y– время разъединение (секунд).

График имеет две линии, которые описывают разброс разъединение электромагнитного и теплового расцепителя устройства. Верхняя линия – это холодное состояние автомата после срабатывания, а нижняя – горячее.

Важно! Характеристики большинства автоматов изображаются при температуре 30 градусов по Цельсию.

На представленных характеристиках, пунктирной линией отмечен верхний предел для прибора с номинальным электротоком меньше 32 Ампер.

Анализ графика показывает:

1.Если через коммутационный прибор будет проходить электрический ток в 3 In, то максимальное время его отключения в горячем состоянии составляет 0,02 секунды. В холодном состоянии время срабатывания:

  • для автоматов менее 32 А – 35 сек.;
  • для автоматов более 32 А – 80 сек.

2.Если через автомат будет проходить электроток в 5 In, то максимальное время разъединения в горячем состоянии – 0,01 секунды, а в холодном – 0,04.

Автоматические выключатели вида B используются преимущественно для защиты потребителей с активным типом нагрузки – цепи освещения, электрические обогреватели и печи.

В магазинах количество подобных устройств довольно ограничено. Хотя для организации питания групп розеток и освещения целесообразно использовать именно такие рубильники, а не тип С. Именно в таком случае удастся соблюсти селективность при коротком замыкании.

Время-токовая характеристика типа C

График время-токовой характеристики вида С:

1.Если через предохранительный коммутатор будет протекать ток в 5 In, то максимальное время отключения в горячем состоянии составит 0,02 секунды. В холодном состоянии наибольшее время разъединение :

  • для выключателей менее 32 А – 11 сек.;
  • для выключателей более 32 А – 25 сек.

2.Если через защитное коммутационное устройство будет протекать электроток в 10 In, то максимальное время срабатывания в горячем состоянии – 0,01 секунды, а в холодном – 0,03 секунды.

Данный тип автоматов используется в основном для защиты моторов с небольшими пусковыми токами и трансформаторов. Их также можно применять для запитывания цепей освещения. Они широко используются в жилом фонде.

Время-токовая характеристика типа D

График время-токовой характеристики типа D:

1.Если через з предохранительный автомат будет протекать ток в 10 In, то максимальное время отключения в горячем состоянии составит 0,02 секунды. В холодном состоянии максимальное время срабатывания :

  • для выключателей менее 32 А – 3 сек.;
  • для выключателей более 32 А – 7 сек..

2.Если через защитный коммутатор будет протекать электроток в 20 In, то наибольшее время срабатывания в горячем состоянии – 0,009 секунды, а в холодном – 0,02 секунды.

Коммутаторы вида D используются для защиты двигателей с тяжелым и частым пуском.

Изменение характеристик расцепления автоматов

Как упоминалось в начале статьи, все характеристики предохранительных автоматов приводятся при температуре окружающей среды в 30 градусов по Цельсию. Для того, чтобы узнать время срабатывания механических коммутаторов при других температурах, следует учитывать такие поправочные коэффициенты:

1.Kt – температурный коэффициент окружающего воздуха. На графике ниже можно проанализировать его значения. Чем выше температура воздуха, тем ниже значение данного коэффициента, а значит и снижается номинальный ток выключателя, то есть его нагрузочная способности. Или, иначе, чем холодней, тем меньше нагрузочная способность. По этойпричине в жарких помещениях возможно срабатывания автоматов даже без роста нагрузки.

2.Kn– коэффициент учета количества установленных автоматов в ряд. Когда в одном ряду уставлено несколько защитных автоматов, то они передают часть своего тепла остальным выключателям. На графике ниже представлена зависимость конвекции тепла от количества автоматов. Чем больше устройств в ряду, тем меньше их нагрузочная способность.

Для того, чтобы рассчитать электроток, в соответствии с температурой окружающей среды, нужно номинальный ток механического коммутатора умножить на приведенные выше коэффициенты.

Теперь рассмотри пример использования коэффициентов на практике. Допустим, распределительный щиток установлен на улице и к нему подключено 4 автомата:

  • вводной автомат типа ВА 47-29 С40 – 1 штука;
  • групповой автомат типа ВА 47-20 С16 – 3 штуки.

Температура окружающей среды – минус 10 градусов по Цельсию.

Находим поправочные коэффициенты для автомата ВА 47-29 С16:

1.Kt=1,1.

2.Kn=0,82.

Рассчитываем номинальный ток:

In=16*1,1*0,82=14,43 Ампер.

Следовательно, чтобы определить предельное время отключения защитного автомата типа С нужно использовать не соотношение I/In (I/16), а I/In* (I/14,43).

Условный ток неотключение и условный ток отключения

Каждый автомат имеет условный ток неотключения, который рассчитывается как 1,13 In. При таком токе защитное устройство не сработает.

Возьмем уже знакомый нам выключатель ВА 47-29 С16. При протекании через него электротока 1,13 In=18,08 Ампер он никогда не сработает.

Также существует такое понятие, как условный ток отключения. Он всегда равняется 1,45 In. При таком токе в холодном состоянии выключатель не будет отключатся в течение часа.

Например, выключатель ВА 47-29 С16 при прохождении тока 1,45In = 23,2 Ампер в горячем состоянии отключится через 50 секунд, а в холодном – через час.

Только представьте, что автомат номинальным током в 16 Ампер сможет держать нагрузку в 23 Ампер в течение 60 минут. За это время 1,5-миллиметровый кабель может выгореть и расправится.

Характеристика автомата A, B, C, D – что это значит

Содержание статьи:

Значение различных характеристик автоматов

Автоматы – это приборы, обеспечивающие защиту электрической цепи от влияния тока большой величины, который может послужить причиной повреждения электроцепи. Эти приборы также называют автоматическими выключателями.

Электроны, идущие мощным потоком, могут спровоцировать перегрев кабеля, что часто приводит к расплавлению его или загоранию изоляционных материалов, также подобные сбои могут испортить быттехнику. В таких случаях необходимо провести быстрое обесточивание сети, чтобы избежать пожара.

Потому в Правилах устройства электроустановок утвержден пункт, согласно которому запрещено использовать электрическую сеть, не имеющую защитных автоматов.

Автоматические выключатели различают по различным характеристикам, но основным параметром считается времятоковая. Мы попытаемся разобраться, что же это такое, и на какие категории делят автоматы, защищающие электросеть.

Как работают автоматы?

Задача у автомата одна – рассчитать момент, когда появится повышенное содержание электронов и обеспечить обесточивание электросети до того, как произойдет непоправимое повреждение кабеля и различных приборов, подключенных к сети. Выделяют два вида токов, несущих такую опасность:

  • токи перегрузки, обусловленные одновременным подключением приборов большой мощности, либо неисправностью таковых, из-за чего линия не выдерживает нагрузку;
  • сверхтоки, возникающие в результате короткого замыкания, когда проводники, которые не должны подключаться вместе, соединяются.

Следует знать, что при наличии токов перегрузки часто не нужно отключать линию от питания, ведь в основном поток электронов самостоятельно приходит в нормальное состояние. В свою очередь, каждый автоматический выключатель срабатывает при повышении силы электротока до определенного уровня перегрузки, то есть при незначительном превышении обесточивание не будет происходить.

Непосредственно отключением ведает биметаллическая пластинка, являющаяся основной деталью расцепителя, нагреваясь, она приобретает пластичность, меняет форму и провоцирует соответствующую работу автомата на отключение.

При коротком замыкании автомат срабатывает мгновенно, ведь потоки электронов при нем на порядок превышают норму. При этом работает соленоид с сердечником, воздействующий на систему отключения.

Как же работает автомат, если поток электронов очень мощный, а короткого замыкания не произошло? Все зависит от класса автомата, который в свою очередь зависит от времятоковой характеристики. Для бытовых электросетей используют автоматы класса B, C, D.

Автоматические выключатели категории А из-за особой чувствительности применяют в аппаратах обладающих высокой точностью.

Основное отличие между этими классами состоит в отношении кратности тока к номиналу прибора. Класс автомата обычно проставляют латинской буквой на корпусе прибора перед цифрой, обозначающей номинальный ток.

Категории автоматов

Автоматы МА не содержат теплового расцепителя, их подключают к различным видам электромоторов и особо мощных приборов, чаще всего на производстве.

Автоматы класса А относятся к высокочувствительным агрегатам, в них обесточивание начинается при превышении силы тока более чем на тридцать процентов. Достаточно половины сотой секунды чтобы отключить сеть, если электрический ток превышает норму на сто процентов, в прочих случаях для обесточивания требуется 20-30 секунд.

Такой автомат подключают к электролинии, для которой нельзя допускать даже небольшие перегрузки, например, это цепи с полупроводниками.

Автоматы класса В чуть менее чувствительны, они сработают при перегрузке в 200%, для обесточивания им понадобится всего пара секунд. Такой класс автоматических выключателей используют в бытовых помещениях, где повышение электротока практически не происходит, либо является незначительным.

Автоматы класса С также применяются в бытовых электросетях. Для их срабатывания поток электронов должен быть выше нормы в пять раз. А срабатывает автомат через полторы секунды. Как правило, такие автоматические выключатели ставят на входе в сеть и защищают они всю сеть, в отличие от автоматов класса В, которые ставят на ветки электросети, куда подключается лишь определенное количество розеток.

Таким образом, автомат класса С при необходимости обесточит весь дом, а класс В работает более избирательно, обесточивая квартиру, либо её часть.

Автоматы класса D рассчитаны на высокие токоперегрузки, так они будут обесточивать сеть, если номинал будет превышен в десять раз. И сработает такой автомат уже через 0,4 секунды с момента начала перегрузки.

Автоматические выключатели категории D применяют в качестве страховки в сетях зданий либо при подключении электрических моторов.

Теперь вы сможете сориентироваться, какие автоматы стоит приобрести для защиты электросети, учитывая целевое назначение приборов и особенности здания/помещения, в которых они будут установлены.

виды приборов, классы, технические характеристики

Автоматы электрические — удобные и практичные средства, которые позволяют защитить электрооборудование и пользователя от внезапных коротких замыканий. Что они собой представляют, какая есть классификация, как их выбрать, какие есть типы автоматических выключателей? Об этом и другом далее.

Общие характеристики

Автоматический электрический выключатель является коммутационным устройством, которое пропускает через свою структуру ток, имеющий номинальную силу. Во время необходимости делает отключение цепи, к примеру, при коротком замыкании или при повышении потребляемой мощности. В настоящее время есть однофазный, двухфазный и трехфазный прибор, отвечая на вопрос, какие существуют автоматы электрические разновидности. Отличаются они друг от друга числом тех элементов, которые разъединяют ток.

Как выглядит

Предназначен аппарат, для того чтобы защищать электрическую цепь, чтобы не происходили перегрузки и токи с коротким замыканием. Его можно многократно использовать. Срабатывает он стабильно всегда.

Обратите внимание! Главный параметр электроавтомата — число пропускания номинального тока, токовой энергии, которая нужна, чтобы нормально работали бытовые электрические приборы. В частном доме и городской квартире ставится автомат на 6-63 ампера. Специалистами рекомендуется разбитие электросети в домашних условиях на пару контурах и установку каждого на собственный выключатель.

Предохранение электрооборудования от сверхтока как основное предназначение

Принцип действия

Внешне аппарат имеет термостойкий пластмассовый корпус с рукояткой, ответственной за начало и окончание работы. Имеет в себе фиксатор-защелку сзади и винтовые виды клемм снизу.

Главным в автоматическом выключателе является конструктивный узел, а именно главная контактная система, дугогасительная система, привод с расцепителем и вспомогательным контактом. Контактная система бывает одно-, двух- или трехступенчатая. Дугогасительная система включает в себя камеры, имеющие дугогасительные решетки или узкие щели.

Независимо от исполнения, есть предельный ток действия, который не ломает автомат, поскольку из-за превышения напряжения подгорают или свариваются контакты.

Выполняется автоматический выключатель с дополнением ручного или двигательного привода. Бывает стационарным или передвижным. Привод нужен, чтобы включатель и автоматически отключать систему. Также в системе присутствует реле, имеющее прямое действие. Это электронный расцепитель, который включает в себя рычаги, защелки, коромысла и отключающие пружины.

Конструкция

Работает аппарат очень просто. Напряжение от сети идет к верхней клемме, которая соединена с неподвижным контактом. От него идет энергия на подвижный контакт. Он уже передает ее к медному проводнику и тепловому расцепителю. В конце ток подается в нижнюю клемму. При аварии, к примеру, при перегрузке или коротком замыкании, отключается защищаемая электроцепь за счет того, что начинает работать электромагнитный расцепитель.

Обратите внимание! Важно отметить, что электромагнитным расцепителем называется элемент с соленоидом, имеющий подвижный стальной сердечник, который удерживает пружина. Во время превышения токового напряжения, в катушке появляется электрополе. Сердечник попадает внутрь катушки и преодолевает пружинное сопротивление. В результате срабатывает расцепление. Без аварии силы электрополя недостаточно для наступления расцепления.

Принцип действия

Классификация

Согласно классификации ГОСТа 9098-78, в ответ на то, какие бывают автоматы, стоит указать, что аппарат бывает:

  • однополюсным, двухполюсным, трехполюсным и четырехполюсным;
  • токоограничивающим и нетокоограничивающим;
  • выкатным и стационарным;
  • селективным и неселективным;
  • ручным, двигательным и пружинным.

Бывает создан для работы с постоянным или переменным током, иметь в себе максимальный, независимый или нулевой токовый расцепитель. Также есть классификация по выдержке времени, по контактам, по внешним проводникам, по степени защиты и присоединению проводников.

Число полюсов

По числу полюсов бывает одно-, двух-, трех- и четырехполюсная модель. Чаще всего используется в работе одно- и двух-полюсная модель, несмотря на сниженный класс автоматических выключателей защиты.

Обратите внимание! Это характеристика показывает тот факт, сколько можно подключить проводов к аппарату, чтобы защитить сеть.

Однополюсная модель как одна из самых распространенных

Время токовый параметр

Время-токовая характеристика автомата — зависимость времени срабатывания устройства от энергии электричества, которая протекает через него. Прописывается на каждом устройстве буквой В, С и Д. В первом случае аппарат выключается за 20 секунд. Создан для домашнего использования. Во втором случае автомат выключается за 10 секунд. Применяется как в быту, так и в промышленной сфере. Автовыключатели, имеющие последнюю техническую характеристику, используются только в промышленности. Они работают с током в 14 ампер и выключаются за 10 секунд. Эту разновидность эффективно используют в проводке.

Номинальный ток

Всего на данный момент известно о двенадцати модификационных моделей автоматов, которые отличаются по номинальному току. Этот параметр ответственен за то, чтобы при превышении номинального напряжения срабатывал автомат. Аппарат с малым номиналом используется там, где малое количество электрооборудования. Выключатели в 16 ампер позволяют обеспечить бесперебойной работой всей квартиры. Автоматы с номиналом в 32 ампера защищают проводку квартиры. Аппараты, имеющие большое значение амперов, используются для силового оборудования, имеющего большую мощность.

Модель с номинальным током в 16 ампер

Отключающая способность

Отключающая способность — характеристика, при которой автомат срабатывает, если напряжение в сети выше установленного номинального токового значения.

Как выбрать

Выбирать аппарат нужно по количеству номинального тока, полюсов, характеристики времени срабатывания и отключающей способности. Также, конечно, необходимо смотреть на бренд, маркировку и цену устройства.

Обратите внимание! При выборе стоит отталкиваться от суммарного количества мощностей электрооборудования.

Определение мощности автомата

Определить, какая нужна мощность оборудования, можно, суммировав все реальные мощности каждого отдельного электроаппарата, включенного в одну сеть. Выявить это также можно через таблицу, приведенную ниже. Данные приведены средние по нормативным документам.

Важно понимать, что может понадобиться больше электроэнергии и соответствующая большая сила агрегата, поскольку могут быть куплены дополнительные приборы, которые раннее в расчет не принимались.

Таблица мощности бытовых приборов и инструментов

Расчет номинальной мощности автомата

Вычислить номинальную силу или ту мощность, при которой проводка не отключится, можно по формуле M = N * CT * cos(φ), где M является силой в ваттах; N — напряжением электрической сети в вольтах; СТ — токовой энергией, которая способна появится в аппарате; cos(φ) — значением косинуса угла фазы с напряжением.

Вычисление номинального тока

Узнать номинальную токовую энергию можно, посмотрев документацию электрической проводки. Для расчета без нее нужно знать площадь проводникового сечения и способ ее прокладки.

Обратите внимание! Далее значения нужно подставить в формулу S = 0,785 * D * D, где D является проводниковым диаметром; S — площадью проводникового сечения.

Таблица сечения проводника

Определение время-токовой характеристики

Для правильного вычисления токовой характеристики по времени необходимо считывание пусковых токов. Чтобы все выяснить, стоит воспользоваться следующей таблицей ниже.

Таблица пускового тока

Особенности маркировки

На каждом автомате прописываются все характеристики. Имеет на своем корпусе маркировки нагрузки номинального тока, коммутационной способности, класса токоограничения, номинальной отключающей способности и время-токовой характеристики срабатывания расцепительной системе.

Популярные производители

Сегодня лучшие автоматические выключатели выпускает компания марки АВВ, Legrand, Schneider Electric, General Electric, CHINT Electric и DEKraft.

Бренд Legrand

В целом, электрические автоматические выключатели — профессиональное оборудование, благодаря которому можно минимизировать риски при отключении света и коротком замыкании. Имеют классификацию по числу полюсов, время-токовому параметру, номинальному току, отключающей способности. Выбрать несложно, принимая во внимание мощность, номинальный ток, токовую характеристику и маркировку. Как правило, пользователи рекомендуют останавливать свой выбор на популярных брендах.

Характеристики генератора постоянного тока

Характеристики генератора определяют его производительность и представляют взаимосвязь между его основными параметрами, такими как ЭДС E в обмотке якоря, напряжение на зажимах В , ток якоря I , ток возбуждения I f , и частота вращения n якоря.

Характеристики определяют соотношение между любым из двух параметров, при этом остальные параметры остаются неизменными.Эти отношения не идентичны для разных типов генераторов.

Показания, полученные для построения любых характеристик, должны быть сняты, когда машина работает с постоянной скоростью, потому что изменения скорости изменяют все характеристики.

Характеристики холостого хода представляют собой график зависимости ЭДС якоря от тока возбуждения в условиях холостого хода и при постоянной скорости.

Рис.8.12. Характеристики холостого хода отдельно возбужденного генератора, представляющие зависимость ЭДС E от тока возбуждения I f во время полного цикла намагничивания (a) и E по сравнению с I f во время изменений в частота вращения якоря (б)

В генераторах с независимым возбуждением, работающих без нагрузки, ток якоря равен нулю. Поскольку в обмотке якоря генерируется ЭДС E = cnΦ , то при постоянной скорости ЭДС будет пропорциональна магнитному потоку.Следовательно, характеристика холостого хода, построенная в измененном масштабе, представляет кривую намагничивания машины.

При I f = 0 магнитная цепь (в основном ярмо) сохраняет определенный остаточный поток Φ res , который индуцирует ЭДС E res в обмотке якоря (рис. 8.12a). Эта ЭДС достигает от 2 до 5% от номинального напряжения. По мере увеличения тока поля увеличиваются магнитный поток и ЭДС, наводимые в обмотке якоря.Таким образом, при постоянной скорости нарастания тока I f ЭДС увеличивается (кривая 1 ). Если после построения восходящей ветви постепенно уменьшать ток возбуждения I f от точки A, , то ЭДС начнет уменьшаться, но намагниченность железа вызовет прохождение нисходящей ветви (кривая 2) немного выше восходящей ветви. Изменение I f , как по величине, так и по направлению, позволяет нам построить полный гистерезисный цикл намагничивания, размагничивания и насыщения железа.По сути, начальная кривая 1 и наклонная вниз 2 магнитной характеристики расходятся очень незначительно, а за базовую кривую намагничивания принята средняя кривая 3 .

На рисунке 8.12b представлены характеристики холостого хода E в сравнении с I f при различных скоростях якоря генератора. Кривая 1 соответствует номинальной частоте вращения n r , внесенной в паспорт генератора.Для всех машин обычного типа точка номинального напряжения 1 находится на изгибе кривой намагничивания, что соответствует наиболее оптимальным характеристикам работы и управления генератора. Выбор этой точки на линейном участке кривой приводит к резким колебаниям напряжения на зажимах нагрузки, поскольку даже небольшие колебания МДС сильно изменяют ЭДС. Выбор этой точки на плоской части кривой ограничивает диапазон управления напряжением на клеммах, потому что для приведения ЭДС к желаемому значению необходимы очень большие изменения тока возбуждения.

По мере отклонения скорости якоря от номинального значения характеристика холостого хода изменяется, поскольку ЭДС пропорциональна скорости. При n ‘ Z> n r , кривая 2 лежит выше кривой 1 , а при n’ < n r , кривая 3 лежит ниже этой кривой номинальной производительности.

Следовательно, когда скорость якоря становится отличной от номинальной, точка A номинального напряжения смещается в точку на линейном участке кривой намагничивания или в точку на плоской части, вызывая тем самым изменения в все характеристики генератора.Следовательно, первичный двигатель генератора должен быть выбран таким, чтобы его скорость была близка к номинальной скорости генератора.

В шунтирующих генераторах без нагрузки ток якоря I равен току возбуждения I f . Поскольку этот ток составляет всего несколько процентов от номинального тока, напряжение на клеммах холостого хода приблизительно равно ЭДС генератора, поэтому характеристика холостого хода этого типа генератора по существу аналогична характеристике генератора с независимым возбуждением.Но невозможно построить полный цикл намагничивания в шунтирующем генераторе, потому что обратный ток поля будет противодействовать остаточному потоку, и генератор не будет возбужден.

Для последовательного генератора характеристика холостого хода не имеет значения, потому что без нагрузки ток в обмотке якоря и обмотки возбуждения равен нулю. Чтобы отобразить эту характеристику, последовательный генератор должен работать как генератор с отдельным возбуждением, подключив его обмотку возбуждения к внешнему источнику энергии.

Характеристики холостого хода составного генератора идентичны характеристикам шунтирующего генератора.

Внешняя характеристика представляет собой напряжение на клеммах, приложенное к оси y , как функцию тока нагрузки, нанесенную на ось x . Эта характеристика соответствует естественным условиям работы машины, которая работает с постоянной (номинальной) скоростью с постоянным сопротивлением обмотки возбуждения R f .

Для генераторов с независимым возбуждением ток возбуждения I f также остается неизменным, равным R f . Внешние характеристики данного

Рис. 8.13. Внешние характеристики генератора с независимым возбуждением (а), шунтирующего генератора (б), генератора серии (в) и составного генератора {г)

Генератор типа

показаны на рис.8.13a. Кривая 1 представляет собой характеристику падающего напряжения (спада), которая соответствует току возбуждения, при котором напряжение генератора равно номинальному напряжению холостого хода. Увеличение нагрузки, то есть тока якоря I , приводит к увеличению как падения напряжения на сопротивлении обмотки якоря, так и размагничивающего эффекта реакции якоря, в результате чего напряжение падает. Когда нагрузка увеличивается от нуля до номинального значения, падение напряжения на клеммах становится равным ΔV d .

Кривая 2 представляет характеристику нарастания напряжения, соответствующую току возбуждения, при котором напряжение на клеммах равно номинальному значению при номинальной нагрузке. Когда нагрузка (ток якоря) уменьшается, напряжение возрастает из-за реакции нижней части якоря и уменьшения падения напряжения на сопротивлении обмотки якоря и щеточных контактах. Когда нагрузка падает с номинального значения до нуля, напряжение на клеммах увеличивается на ΔV r . Но рост напряжения будет меньше падения напряжения, потому что размагничивающее действие реакции якоря возрастает с уменьшением степени насыщения железом.

В шунтирующих генераторах ток возбуждения не остается постоянным на уровне R f , так как он зависит от напряжения на клеммах, которое изменяется в зависимости от нагрузки. В генераторах с независимым возбуждением повышенная нагрузка вызывает падение напряжения в результате реакции якоря и падения напряжения на сопротивлении генератора (кривая -1 на рис.8.13b).

Падение напряжения в шунтирующем генераторе приводит к уменьшению как тока возбуждения, так и магнитного потока, что затем снижает напряжение еще сильнее. Таким образом, напряжение на клеммах этого типа генератора падает в большей степени с увеличением нагрузки, чем в случае генератора с отдельным возбуждением.

Уменьшение сопротивления внешней нагрузки увеличивает ток до определенного значения I max , которое не превышает 2–2.5-кратный номинальный ток. Поскольку внешнее сопротивление продолжает уменьшаться, ток падает и становится ниже номинального значения в условиях короткого замыкания. Более низкое сопротивление нагрузки приводит к уменьшению тока возбуждения, поскольку напряжение генератора падает. Если ток возбуждения падает настолько сильно, что вызывает размагничивание генератора, ЭДС начинает уменьшаться с большей скоростью, чем сопротивление нагрузки, а затем уменьшается ток якоря. При замкнутом шунтирующем генераторе ток I f равен нулю, и обмотка возбуждения не создает магнитный поток.В этом случае обмотка возбуждения будет иметь небольшую ЭДС E res из-за остаточного тока, поэтому ток короткого замыкания I sc также будет небольшим.

Несмотря на небольшое значение установившегося тока короткого замыкания, нельзя с уверенностью сказать, что условия короткого замыкания не опасны для этого типа генератора. В случае короткого замыкания в таком генераторе ток возбуждения не может мгновенно упасть до нуля, как и магнитный поток.Следовательно, в момент короткого замыкания обмотка якоря будет индуцировать высокую ЭДС, заставляя протекать ток, который в несколько раз превышает номинальный ток. Возникающее в результате интенсивное искрение щеток может перейти в разряд круглой формы, что может вызвать отказ машины.

Возрастающая характеристика шунтирующего генератора имеет ту же форму, что и у генератора с независимым возбуждением (кривая 3 на рис. 8.13 b ).

В последовательном генераторе ток возбуждения I f равен току якоря I и без нагрузки, когда I = 0, обмотка якоря будет иметь ЭДС E res , , индуцированную потоком остаточного магнетизма (рис.8.13 с ). С увеличением нагрузки начинает расти ток возбуждения и ЭДС (кривая 1 ). Напряжение на клеммах генератора под нагрузкой меньше ЭДС из-за падения напряжения на сопротивлении генератора и реакции якоря (кривая 2 ). Таким образом, в последовательном генераторе напряжение резко меняется в зависимости от нагрузки, поэтому этот тип генератора не пользуется популярностью.

Составной генератор может иметь параллельные и последовательные обмотки, соединенные попутно и встречно.При вспомогательном соединении обмоток возбуждения (кумулятивное сложение) результирующая МДС, создающая магнитный поток, является суммой ЭДС двух обмоток. С обмотками, соединенными в противоположных направлениях (дифференциальное соединение), результирующая MMF представляет собой разницу между этими MMFS. По мере увеличения нагрузки напряжение генератора падает из-за реакции якоря и падения напряжения на сопротивлении генератора. Но затем ток в последовательной обмотке возбуждения начинает расти. Вот почему при вспомогательном соединении обмоток возбуждения увеличение нагрузки приведет к увеличению магнитного потока и ЭДС в обмотке якоря.Если ЭДС возрастает на величину, равную уменьшению напряжения генератора из-за падения напряжения на сопротивлении генератора и реакции якоря, то генератор создает практически постоянное напряжение при изменении нагрузки от нуля до номинального значения (кривая 1 ). Такой генератор, называемый плоско-компаундированным, не требует регулировки тока возбуждения при изменении нагрузки. Если последовательная обмотка имеет меньшее количество витков, чем та, которая используется при плоском компаундировании, ЭДС будет расти с нагрузкой в ​​меньшей степени и не будет увеличиваться до значения холостого хода (кривая 2 ).Это недокомплектованная машина. Если последовательная обмотка имеет большее количество витков, чем используется в генераторе с плоской компоновкой, говорят, что генератор является сверхкомплексным, и его напряжение на клеммах будет расти вместе с нагрузкой (cuve 3 ).

В генераторе с дифференциальным составом внешняя характеристика аналогична характеристикам шунтирующего генератора (кривая 4), но максимальный ток I max и ток короткого замыкания I sc в первом будут меньше, чем в первом. последнее из-за размагничивающего эффекта последовательной обмотки mmf.

Наиболее популярными являются машины с плоской компоновкой, а также машины с перекомпоновкой, которые позволяют компенсировать падение напряжения в линии и соединительных выводах и, таким образом, поддерживать постоянное напряжение на нагрузке при изменении тока.

Дифференциальные составные генераторы не обеспечивают постоянного напряжения и имеют ограниченное применение, только там, где необходимо уменьшить токи короткого замыкания, например, при электросварке.

Управляющая характеристика генератора представляет собой график зависимости тока возбуждения от тока нагрузки при постоянном напряжении на клеммах.Эта характеристика показывает, в какой степени следует изменять ток возбуждения, чтобы поддерживать постоянное напряжение на клеммах при изменении тока нагрузки.

В генераторах с независимым возбуждением и шунтирующих генераторах ток возбуждения следует увеличивать с нагрузкой, чтобы компенсировать падение напряжения на сопротивлении машины и размагничивающее действие потока якоря.

В генераторах с плоской компаундой напряжение не меняется в зависимости от нагрузки, поэтому нет необходимости контролировать ток возбуждения.

:

.

суперкомпьютер | Определение, характеристики, примеры и факты

Отличительные особенности

Суперкомпьютеры

обладают некоторыми отличительными чертами. В отличие от обычных компьютеров, они обычно имеют более одного ЦП (центрального процессора), который содержит схемы для интерпретации программных инструкций и выполнения арифметических и логических операций в надлежащей последовательности. Использование нескольких процессоров для достижения высоких скоростей вычислений обусловлено физическими ограничениями схемотехники.Электронные сигналы не могут двигаться быстрее скорости света, что, таким образом, составляет основной предел скорости для передачи сигналов и переключения цепей. Этот предел почти достигнут благодаря миниатюризации компонентов схемы, резкому сокращению длины проводов, соединяющих печатные платы, и нововведениям в технологиях охлаждения (например, в различных суперкомпьютерных системах схемы процессора и памяти погружаются в криогенную жидкость для достижения низкие температуры, при которых они работают быстрее всего).Быстрое извлечение сохраненных данных и инструкций требуется для поддержки чрезвычайно высокой вычислительной скорости процессоров. Следовательно, большинство суперкомпьютеров имеют очень большую емкость памяти, а также возможность очень быстрого ввода / вывода.

Еще одной отличительной особенностью суперкомпьютеров является использование ими векторной арифметики, то есть они могут работать с парами списков чисел, а не с простыми парами чисел. Например, типичный суперкомпьютер может умножить список почасовых ставок заработной платы для группы заводских рабочих на список часов, отработанных членами этой группы, чтобы получить список долларов, заработанных каждым рабочим примерно за то же время, что и обычный компьютер для расчета суммы, заработанной одним работником.

Суперкомпьютеры изначально использовались в приложениях, связанных с национальной безопасностью, включая разработку ядерного оружия и криптографию. Сегодня они также обычно используются в аэрокосмической, нефтяной и автомобильной промышленности. Кроме того, суперкомпьютеры нашли широкое применение в областях, связанных с инженерией или научными исследованиями, как, например, при изучении структуры субатомных частиц, происхождения и природы Вселенной. Суперкомпьютеры стали незаменимым инструментом в прогнозировании погоды: прогнозы теперь основаны на численных моделях.Поскольку стоимость суперкомпьютеров снизилась, их использование распространилось на мир онлайн-игр. В частности, в 2007 году китайские суперкомпьютеры с 5-го по 10-е по скорости принадлежали компании, имеющей онлайн-права в Китае на электронную игру World of Warcraft , в которой иногда более миллиона человек играли вместе в одном игровом мире.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Историческая застройка

Хотя первые суперкомпьютеры создавались разными компаниями, один человек, Сеймур Крей, действительно определял продукт почти с самого начала.Крей присоединился к компьютерной компании под названием Engineering Research Associates (ERA) в 1951 году. Когда ERA была поглощена Remington Rand, Inc. (которая позже объединилась с другими компаниями и стала Unisys Corporation), Крей ушел с основателем ERA Уильямом Норрисом, чтобы начать. Control Data Corporation (CDC) в 1957 году. К тому времени линейка компьютеров UNIVAC от Remington Rand и IBM поделили большую часть рынка компьютеров для бизнеса, и вместо того, чтобы бросить вызов их обширным структурам продаж и поддержки, CDC стремилась захватить небольшие, но прибыльный рынок быстрых научных компьютеров.Разработанный Cray CDC 1604 был одним из первых компьютеров, заменивших электронные лампы на транзисторы, и был довольно популярен в научных лабораториях. В ответ IBM построила свой собственный научный компьютер IBM 7030, широко известный как Stretch, в 1961 году. Однако IBM, которая не спешила с переходом на транзистор, нашла мало покупателей для своего гибрида трубка-транзистор, независимо от его скорости, и временно ушел из области суперкомпьютеров после ошеломляющей для того времени потери в 20 миллионов долларов. В 1964 году CDC 6600 Cray заменил Stretch как самый быстрый компьютер на Земле; он мог выполнять три миллиона операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS), и вскоре для его описания был придуман термин суперкомпьютер .

Крей покинул CDC, чтобы основать Cray Research, Inc. в 1972 году, а в 1989 году снова перешел в компанию Cray Computer Corporation. Каждый раз, когда он уходил, его бывшая компания продолжала производить суперкомпьютеры на основе его разработок.

Крей принимал активное участие во всех аспектах создания компьютеров, производимых его компаниями. В частности, он был гением в плотной упаковке электронных компонентов, из которых состоит компьютер. Благодаря продуманному дизайну он сократил расстояния, на которые должны были пройти сигналы, тем самым увеличив скорость машин.Он всегда стремился создать максимально быстрый компьютер для научного рынка, всегда программировал на выбранном языке научного программирования (FORTRAN) и всегда оптимизировал машины для требовательных научных приложений, например, для дифференциальных уравнений, матричных манипуляций, гидродинамики, сейсмического анализа. , и линейное программирование.

Среди новаторских достижений Cray был Cray-1, представленный в 1976 году, который был первой успешной реализацией векторной обработки (что означает, как обсуждалось выше, он мог работать с парами списков чисел, а не с простыми парами чисел).Крей также был одним из пионеров разделения сложных вычислений между несколькими процессорами, и этот подход получил название «многопроцессорность». Одной из первых машин, использующих многопроцессорность, была Cray X-MP, представленная в 1982 году, которая соединяла два компьютера Cray-1 параллельно, чтобы утроить их индивидуальную производительность. В 1985 году четырехпроцессорный компьютер Cray-2 стал первой машиной, которая превысила один миллиард FLOPS.

В то время как Крей использовал дорогие современные процессоры и системы жидкостного иммерсионного охлаждения для достижения своих рекордов скорости, вот-вот должен был появиться революционный новый подход.У. Дэниел Хиллис, аспирант Массачусетского технологического института, придумал новую замечательную идею о том, как преодолеть узкое место, возникающее благодаря тому, что центральный процессор управляет вычислениями между всеми процессорами. Хиллис увидел, что может устранить узкое место, отказавшись от полностью контролируемого ЦП в пользу децентрализованного или распределенного управления. В 1983 году Хиллис стал соучредителем Thinking Machines Corporation, занимающейся проектированием, производством и продажей таких многопроцессорных компьютеров. В 1985 году была представлена ​​первая из его соединительных машин CM-1 (быстро замененная более коммерческим преемником CM-2).CM-1 использовал невероятные 65 536 недорогих однобитовых процессоров, сгруппированных по 16 на чип (всего 4096 чипов), чтобы достичь нескольких миллиардов FLOPS для некоторых вычислений, что примерно сопоставимо с самым быстрым суперкомпьютером Cray.

Суперкомпьютер CM-2 корпорации Thinking Machines, 1987 год. Черный кубический корпус компьютера был полупрозрачным, что позволяло наблюдать предполагаемые нейронные схемы вычислений (активный процессор активировал красный диод). © Корпорация Thinking Machines, 1987 г., фото Стива Гроэ

Хиллис был первоначально вдохновлен тем, как мозг использует сложную сеть простых нейронов (нейронную сеть) для выполнения вычислений высокого уровня.Фактически, ранняя цель этих машин заключалась в решении проблемы искусственного интеллекта — распознавания образов лиц. Назначая каждый пиксель изображения отдельному процессору, Хиллис распределял вычислительную нагрузку, но это создавало проблему связи между процессорами. Сетевая топология, которую он разработал для облегчения связи между процессорами, представляла собой 12-мерный «гиперкуб», то есть каждый чип был напрямую связан с 12 другими чипами. Эти машины быстро стали известны как компьютеры с массовым параллелизмом.Машины Хиллиса не только открыли путь для новых многопроцессорных архитектур, но и показали, как обычные или массовые процессоры могут использоваться для достижения результатов в суперкомпьютерах.

Еще одним распространенным приложением искусственного интеллекта для многопроцессорной обработки были шахматы. Например, в 1988 году HiTech, построенный в Университете Карнеги-Меллона, Питтсбург, штат Пенсильвания, использовал 64 пользовательских процессора (по одному на каждую клетку на шахматной доске), чтобы стать первым компьютером, который победил гроссмейстера в матче. В феврале 1996 года Deep Blue от IBM, использующий 192 модифицированных процессора RS / 6000, стал первым компьютером, победившим чемпиона мира Гарри Каспарова в «медленной» игре.Затем ему было поручено предсказывать погоду в Атланте, штат Джорджия, во время летних Олимпийских игр 1996 года. Его преемник (теперь с 256 пользовательскими шахматными процессорами) победил Каспарова в ответном матче из шести партий в мае 1997 года.

Гарри Каспаров и Deep Blue Гарри Каспаров играет против Deep Blue, шахматного компьютера, созданного IBM. Adam Nadel / AP Фото

Однако, как всегда, главным применением суперкомпьютеров было военное дело. После подписания Соединенными Штатами в 1996 году Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний потребность в альтернативной программе сертификации стареющих ядерных арсеналов страны вынудила министерство энергетики финансировать Инициативу ускоренных стратегических вычислений (ASCI).Целью проекта было создание к 2004 году компьютера, способного моделировать ядерные испытания — подвиг, требующий машины, способной выполнять 100 триллионов FLOPS (100 TFLOPS; самым быстрым из существующих компьютеров на то время был Cray T3E, способный выполнять 150 миллиардов FLOPS). ). ASCI Red, построенный в Sandia National Laboratories в Альбукерке, штат Нью-Мексико, совместно с Intel Corporation, был первым, кто достиг скорости 1 терафлопс. Используя 9072 стандартных процессора Pentium Pro, в декабре 1996 года он достиг 1,8 терафлопс и был полностью готов к июню 1997 года.

В то время как в Соединенных Штатах преобладала массовая многопроцессорная обработка, в Японии корпорация NEC вернулась к старому подходу индивидуального проектирования компьютерного чипа — для своего Earth Simulator, который удивил многих компьютерных ученых, заняв первое место по скорости суперкомпьютера TOP500 в отрасли. list в 2002 году. Он продержался на этой позиции недолго, однако в 2004 году прототип IBM Blue Gene / L с 8192 узлами обработки достиг скорости около 36 терафлопс, что чуть выше скорости Earth Simulator.После двукратного увеличения количества процессоров ASCI Blue Gene / L, установленного в 2005 году в Sandia National Laboratories в Ливерморе, Калифорния, стал первым компьютером, который преодолел желанную отметку в 100 терафлопс со скоростью около 135 терафлопс. Другие машины Blue Gene / L с аналогичной архитектурой занимали многие из первых мест в следующих списках TOP500. Благодаря регулярным улучшениям, ASCI Blue Gene / L в 2007 году достиг скорости, превышающей 500 терафлопс. Эти суперкомпьютеры IBM также заслуживают внимания благодаря выбору операционной системы, Linux и поддержке IBM для разработки приложений с открытым исходным кодом.

Первый компьютер с производительностью более 1000 терафлопс, или 1 петафлопс, был построен IBM в 2008 году. Машина, известная как Roadrunner, в честь птицы штата Нью-Мексико, была впервые испытана на предприятиях IBM в Нью-Йорке, где достигла рубежа, до разбирается для отправки в Лос-Аламосскую национальную лабораторию в Нью-Мексико. В тестовой версии использовалось 6 948 двухъядерных микрочипов Opteron от Advanced Micro Devices (AMD) и 12 960 чипов IBM Cell Broadband Engines (впервые разработанных для использования в видеосистеме Sony Computer Entertainment PlayStation 3).Процессор Cell был разработан специально для обработки интенсивных математических вычислений, необходимых для обработки движков моделирования виртуальной реальности в электронных играх — процесса, весьма аналогичного вычислениям, необходимым научным исследователям, использующим свои математические модели.

человеческий риновирус: трехмерное моделирование См. Трехмерное моделирование движения человеческого риновируса, вируса, вызывающего простуду. Моделирование производилось с помощью суперкомпьютера IBM Blue Gene / Q. © Мельбурнский университет, Виктория, Австралия (издательский партнер Britannica) Посмотреть все видеоролики к этой статье

Такой прогресс в области вычислений поставил исследователей на грань возможности впервые или даже перешагнуть порог возможности компьютерного моделирования на основе первых -принципная физика, а не просто упрощенные модели. Это, в свою очередь, открыло перспективы для достижений в таких областях, как метеорология и анализ глобального климата, фармацевтический и медицинский дизайн, новые материалы и аэрокосмическая техника.Самым большим препятствием для реализации полного потенциала суперкомпьютеров остается огромное усилие, необходимое для написания программ таким образом, чтобы различные аспекты проблемы могли обрабатываться одновременно с помощью максимально возможного количества различных процессоров. Даже управление этим в случае менее чем дюжины процессоров, которые обычно используются в современных персональных компьютерах, сопротивлялось любому простому решению, хотя инициатива IBM с открытым исходным кодом при поддержке различных академических и корпоративных партнеров добилась прогресса в 1990-х и 2000-х годах. .

Уильям Л. Хош
.

Характеристики обработки ▷ Французский перевод

caractéristique (178)

caractéristiques (9911)

детали (83)

особенность (4)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *