Для чего нужен дифференциальный автомат: Страница не найдена — EvoSnab

Содержание

для чего нужен, устройство и принцип работы

Куда устанавливать?

Как правило, защитное устройство устанавливают в электрическом щитке, который находится на лестничной площадке или в квартире жильцов. В нем находится множество устройств, которые отвечают за учет и распределение электроэнергии до тысячи ватт. Поэтому в одном щите с УЗО находятся автоматы, электросчетчик, зажимные колодки и прочие приборы.

Если у вас уже установлен щиток, то выполнить монтаж УЗО будет легко. Для этого понадобится лишь минимальный набор инструментов, который включает плоскогубцы, кусачки, отвертки и маркер.

Процесс монтажа автоматики в электрическом щитке: пошаговая инструкция

Рассмотрим вариант сборки электрощита для однокомнатной квартиры, здесь будет использоваться рубильник, защитное многофункциональное устройство, далее будет устанавливаться группа УЗО (типа «А» для стиральной и посудомоечной машины, потому что такое устройство рекомендует производитель техники). После защитного устройства будут идти все группы автоматических выключателей (на кондиционер, холодильник, стиральную, посудомоечную машины, плиту, а также на освещение).

Кроме того, здесь будут использованы импульсные реле, они нужны для управления осветительными приборами. В щитке еще будет устанавливаться специальный модуль для разводки электропроводки, который напоминает распаячную коробку.

Шаг 1: сначала на DIN- рейку необходимо расставить всю автоматику, таким образом, как мы будем ее подключать.

Так будут располагаться устройства в щитке

В щитке сначала идет рубильник, затем УЗМ, четыре УЗО, группа автоматических выключателей по 16 А, 20 А, 32 А. Далее расположилось 5 импульсных реле, 3 группы освещения по 10 А и модуль для соединения проводки.

Шаг 2: Далее нам понадобится гребенка на два полюса (для того чтобы запитать УЗО). Если гребенка имеет большую длину, чем количество УЗО (в нашем случае четыре), то ее следует укоротить с помощью специальной машинки.

Отрезаем гребенку по нужному размеру, а затем устанавливаем ограничители по краям

Шаг 3: теперь для всех УЗО следует объединить питание, установив гребенку.

Причем винты первого УЗО не следует затягивать. Далее необходимо взять отрезки кабелей 10 квадратных миллиметров, снять с концов изоляцию, сделать опрессовку наконечниками, после чего соединить рубильник с УЗМ, а УЗМ с первым УЗО.

Таким образом будут выглядеть соединения

Шаг 4: далее необходимо подать питание на рубильник, а соответственно и на УЗМ с УЗО. Сделать это можно с помощью питающего кабеля, у которого на одном конце имеется штекер, а на другом два обжатых провода с наконечниками. Причем сначала необходимо вставить обжатые провода в рубильник, а только потом делать подключение к сети.

Далее останется подключить штекер, затем выставить примерный диапазон на УЗМ и нажать на кнопку «Тест». Так, получится проверить работоспособность устройства.

Здесь видно, что УЗМ функционирует, теперь необходимо проверить каждое УЗО (при правильном подключении оно должно отключиться)

Шаг 5: теперь нужно отключить питание и продолжить сборку – следует запитать гребенкой группу автоматических выключателей на центральной рейке.

Здесь у нас будет 3 группы (первая – варочная панель/духовка, вторая – посудомоечная и стиральная машины, третья – розетки).

Устанавливаем гребенку на автоматы и переносим рейки в щиток

Шаг 6: далее необходимо перейти к нулевым шинам. Здесь установлено четыре УЗО, но при этом требуется только две нулевые шины, потому что для 2 групп они не требуются. Причиной тому является наличие в автоматах отверстий не только сверху, но и снизу, поэтому в каждое из них мы подключим нагрузку, соответственно и шина здесь не потребуется.

В данном случае потребуется кабель 6 квадратных миллиметров, который необходимо отмерить по месту, зачистить, зажать концы и соединить УЗО со своими группами.

По такому же принципу необходимо запитать устройства кабелями фазы

Шаг 7: поскольку автоматику мы уже подключили, осталось запитать импульсные реле. Следует соединить их между собой кабелем 1,5 квадратных миллиметров. Кроме того, следует соединить фазу автомата с распределительной коробкой.

Так будет выглядеть щиток в собранном виде

Далее необходимо взять маркер, чтобы проставить метки групп, для которых предназначается то или иное оборудование. Делается это для того, чтобы не запутаться в случае дальнейшего ремонта.

Техника безопасности при работе с УЗО и автоматом

Конструктивные особенности, принцип действия и схема дифавтомата

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

К основным стоит отнести:

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

Каждый из элементов выполняет определенные задачи. Рассмотрим их подробнее.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Общие представления об устройстве

Если взглянуть на прибор с конструктивной стороны, можно отметить, что сырьем, использующимся для устройства, считается диэлектрический материал. Также на внешней части корпуса дифавтомата присутствует специальная защелка, позволяющая крепить автомат на рейку. Установка этого автоматического средства производится аналогично УЗО и автоматам.

Общая схема работы дифавтомата

Стоит выделить несколько вариантов защитных средств для разных типов сетей, например:

  • Для однофазной сети с постоянной мощностью в 220 В, выпускаются автоматы двухполюсного типа. При этом, основываясь на марку изготовителя и модель под которой выпущен защитный прибор, для установки на рейку могут занимать один и более модулей.
  • Если планируется установка на трехфазную сеть с силой тока в проводке 380 В, используются четырехполюсные дифференциальные автоматы. На рейке этот вариант, в зависимости от марки будет занимать не менее четырех модулей.

Используя двухполюсные автоматы в домашних условиях, вы сэкономите место в щитовом отделе, а также упростите монтаж прибора. Этот аппарат считается альтернативой обычным автоматам, не только по особым внутренним комбинированным функциям, но еще в области экономии места.

В завершении обсуждения общих сведений следует выделить факт, что цена дифференциального устройства существенно превышает общую стоимость раздельно установленных УЗО и автомата обычного.

Защита от перегрузок и короткого замыкания

Теперь поговорим о том, как работает дифференциальный защитный автомат при возникновении в цепи короткого замыкания и при значительном росте напряжения. В этих случаях его принцип действия аналогичен тому, по которому функционирует обычный автоматический выключатель.

В составе АВДТ имеется два расцепителя, работающих независимо друг от друга. Каждый из них предназначен для обесточивания сети при появлении разных нарушений.

На видео внутреннее устройство дифавтомата:

Защиту от перегрузок линии обеспечивает тепловой расцепитель, роль которого выполняет пластина из двух металлов с разным коэффициентом расширения (биметаллическая).

Когда напряжение в цепи превышает величину номинального, пластинка начинает нагреваться, что приводит к ее изгибанию в сторону отключающего элемента. Касаясь его, она вызывает срабатывание АВ.

От сверхтоков короткого замыкания сеть защищена электромагнитным расцепителем, который представляет собой соленоид с сердечником. При резком росте силы тока, свойственной КЗ, возникает электромагнитный импульс. Под его воздействием в течение долей секунды расцепитель вызывает срабатывание выключателя и прекращение подачи электроэнергии в линию.

Когда неисправность будет устранена, прибор можно снова включить вручную. Следует, однако, помнить, что если параметры сети после отключения АВ нормализовались очень быстро, устройству нужно дать немного времени на полное остывание. Если включать нагретый аппарат, это отрицательно повлияет на срок его службы.

Принцип действия

Дифференциальный автомат отличается от простого автоматического выключателя тем, что в нем используется еще один канал отключения, который срабатывает при утечке тока на «землю». Можно сказать, что к автоматическому выключателю добавлено УЗО (устройство защитного отключения).

Сравнительная характеристика устройств по назначению

Название устройстваНазначениеСтандартКомпоновка
ВДТ. Выключатель дифференциального тока. Автоматический выключатель, управляемый дифф. током, без встроенной защиты от сверхтоковЗащита людей от поражения током при КОСВЕННОМ касании и оборудования от тока утечекГОСТ Р 51326.1-99Механический коммутационный аппарат и дифф. модуль.
АВДТ. Дифференциальный автомат. Автоматический выключатель, управляемый дифф. током, со встроенной защитой от сверхтоковЗащита людей от поражения током при КОСВЕННОМ касании и оборудования от тока утечек. Защита сети от сверхтоковГОСТ Р 51327.1-99Механический коммутационный аппарат, дифф. модуль, тепловой и электромагнитный расцепители.
УЗО. Устройство защитного отключения, управляемое дифф. токомЗащита людей от поражения током при КОСВЕННОМ и НЕПОСРЕДСТВЕННОМ** касании, защита оборудования от тока утечек.ГОСТ Р 50807-95 (2001)Механический коммутационный аппарат и дифф. модуль.*
УЗО. Устройство защитного отключения, управляемое дифф. током со встроенной защитой от сверхтоков — УЗОЗащита людей от поражения током при КОСВЕННОМ и НЕПОСРЕДСТВЕННОМ** касании, защита оборудования от тока утечек. Защита сети от сверхтоковГОСТ Р 50807-95 (2001)Механический коммутационный аппарат, дифф. модуль,* электромагнитный и тепловой расцепители.
*Дифференциальный модуль, обеспечивающий защиту от непосредственного касания, отличается повышенной чувствительностью и малым временем срабатывания
** Касание токоведущих частей, находящихся под напряжением.

В основе работы УЗО лежит сравнение тока «втекающего» (фаза) и «вытекающего» (ноль). Сравнение токов происходит с помощью дифференциального трансформатора на тороидальном сердечнике.

Схема работы УЗО

На этом сердечнике размещают три обмотки: одна – фазная, другая – нулевая, третья – сигнальная. При нормальном функционировании сети по фазной и нулевой обмоткам текут одинаковые токи в противоположных направлениях. Они создают в сердечнике магнитные поля, которые также направлены в разные стороны. В результате магнитное поле в сердечнике практически нулевое, из-за этого в сигнальной обмотке напряжение также равно нулю. Для проверки работоспособности служит ограничительный резистор R и кнопка «Тест», при нажатии на нее происходит срабатывание выключателя, это позволяет убедиться, что система в порядке.

Следует заметить, что под дифференциальным автоматом понимают устройство, объединяющее в одном корпусе УЗО и автоматический выключатель. Это замечание справедливо, потому что в точках продажи часто за диффавтомат выдают УЗО.

Если произошло нарушение целостности изоляции или человек коснулся оголенного провода, то часть фазного тока потечет не к нулевому проводу, а на «землю». Баланс токов и магнитного поля в трансформаторе нарушится, из-за этого в сигнальной катушке появится напряжение. Это напряжение вызывает срабатывание исполнительного устройства и отключает автомат. Время срабатывания составляет примерно 0,04 сек.

Схема работы дифференциальной защиты

На рисунке видно, что нарушилась изоляция какого-то прибора (R н), к примеру, холодильника, напряжение фазы попало на корпус, прикосновение человека к нему замкнуло эту цепь на «землю». Через фазный провод потечет суммарный i 1 +Δi ток, а через нулевой – только часть i 2 . Поэтому i 1 +Δi>i 2 , магнитный поток в кольце не равен нулю, и наведенный в сигнальной обмотке (1) ток поступает на исполнительный механизм, он и отключает сеть.

Схема подключения дифференциального автоматического выключателя тока

Схема подключения дифавтомата рассмотрена на примере бытовой электросети 220 В.

Схему можно реализовать по-разному, в зависимости от бюджета и личных предпочтений в формировании защиты домашней электрической сети.

Относительно экономичный вариант предусматривает установку одного дифференциального автомата на вводе в квартиру или дом, а на каждый защищаемый участок установку обычного автоматического выключателя. При такой схеме защита от перегруза и короткого замыкания осуществляется на каждом из участков благодаря работе автоматических выключателей. А защита от тока утечки реализована во всей цепи за счёт дифавтомата на вводе.

Подключение вводного дифавтомата в бытовой сети 220В

Следующий вариант подключения предусматривает установку дифавтоматов на каждый участок цепи. В этом случае нет необходимости устанавливать вводной дифавтомат. Каждый из защищаемых участков обеспечен защитой от перегруза, короткого замыкания и тока утечки. Следует заметить, что такой вариант дороже чем предыдущий. Хотя и более правильный, с точки зрения формирования защиты, в электросети.

Схема без вводного дифавтомата в электросети 220 В

Порядок установки

Монтаж АВДТ осуществляется на DIN-рейку. При подключении нужно быть очень внимательным, чтобы не перепутать порядок подсоединения кабелей. В бытовых однофазных линиях входной проводник подключается к клемме под номером 1, а выходной вставляется в зажим под номером 2. Подключение нулевого провода производится к клемме, обозначенной буквой N. Входные кабели подсоединяются к верхней части прибора, а выходные – к нижней.

Подключать выходы к линии можно напрямую. Если же параметры сети не отличаются стабильностью, или вы хотите обеспечить максимально высокий уровень защиты, следует установить дополнительные АВ.

Нулевые провода от автоматов должны подсоединяться к изолированной нулевой шине. Во избежание выхода устройства из строя или его некорректной работы нужно проследить, чтобы выходной нулевой кабель не контактировал с другими проводниками или с корпусной частью электрического щита.

Наглядно про подключение дифавтомата на видео:

Как подключение дифавтомата в однофазной сети с заземлением повышает электрическую безопасность человека

Под заземлением бытовой проводки понимается способ ее электрического соединения с контуром земли питающей трансформаторной подстанции. Для этого используются различные технические решения передачи электроэнергии.

Общепринятая современная система заземления, обозначаемая индексами TN-S, предусматривает выделение отдельной магистрали PE индивидуальной линией от трансформаторной подстанции до каждого электрического потребителя в любой квартире.

Другие системы заземления, например, TN-C-S или ТТ тоже работают по этому принципу, но являются модификацией старой схемы TN-С с созданием дополнительного защитного контура для протекания аварийного тока по земле.

Этот РЕ проводник выполняет отдельную, чисто защитную функцию. При появлении потенциала фазы на корпусе любого бытового прибора из-за повреждения сопротивления изоляции создается замыкание на землю. Аварийный ток большой величины быстро отключается автоматическим выключателем вводного щитка.

Однако не всегда пробой изоляции сопровождается металлическим коротким замыканием. Сопротивление пробитого участка может ограничивать этот потенциал фазы и по закону Ома, создать ток утечки меньшей величины, чем выбранный номинал.

Такую нагрузку автомат просто не почувствует, а поврежденное оборудование останется в работе.

Если же вместе с обычным выключателем будет стоять дополнительное УЗО или эту схему заменит дифференциальный автомат, то ситуация изменится.

Уставки диф органа вполне достаточно для того, чтобы выявить утечку тока из цепи фаза-ноль на защитный контур. Такой модуль сработает, отключит неисправность, прекратит опасную ситуацию.

Поэтому подключение дифавтомата в однофазной сети с заземлением способно защитить человека от воздействия электрического тока через образовавшийся пробой изоляции.

Владельцу квартиры после этого просто надо будет выяснить причину отключения дифавтомата и устранить ее.

Отдельные хозяева при срабатывании защиты не ищут неисправность, а идут по пути наименьшего сопротивления: блокируют или выводят из работы защитный орган. Этим создается опасная ситуация: напряжение подается на участок с поврежденной изоляцией, а дифавтомат не способен отработать. Человек может попасть под действие тока и получить электротравму.

Характеристики устройства

Перед тем как подключить дифференциальный автомат, необходимо его правильно подобрать. Так как изделие объединяет в себе 2 других устройства, то и характеризуется оно параметрами обоих модулей. Наиболее важные из них :

  1. Максимальный ток. Обозначает наибольшее значение, которое может пропускать через себя автомат без ухудшения характеристик. Его величина подбирается в зависимости от мощности и подключаемой нагрузки. На розеточные группы обычно устанавливаются модули на 16А, а на осветительные 10А.
  2. Тип расцепителя. Обозначается латинскими буквами и характеризуется времятоковой характеристикой, то есть во сколько раз должен быть превышен номинал тока.
  3. Рабочее напряжение. Осуществить подключение дифференциального автомата возможно в однофазной и трёхфазной сети. Для сети 220 В предназначены устройства с 3 винтовыми клеммами, а 380 В — четырьмя.
  4. Ток уставки. Определяется минимальным значением тока утечки. В бытовых помещениях используются номиналы на 10 и 30 мА.
  5. Класс дифференциального реле. Показывает, на какую форму сигнала реагирует модуль. Это может быть переменный, постоянный или пульсирующий ток с различным временем выдержки отключения. Выбор нужного класса происходит по типу нагрузки. В частных домах и квартирах используются автоматы A класса, для осветительных приборов AC.
  6. Ток отключения. Характеризуется величиной, при достижении которой происходит срабатывание устройства. Наиболее распространёнными являются автоматы, рассчитанные на 6000 А.
  7. Степень токоограничения. Существуют 3 класса, обозначающих время обесточивания нагрузки устройства при возникновении аварийной величины тока. Самым быстрым является третий класс.
  8. Температурный режим использования. Обычно он находится в интервале от -5 С до +40 С.
  9. Вид исполнения. При производстве дифавтоматов используются 2 типа устройств — электромеханические и электронные. Принципиальная разница между ними заключается в том, что первые могут отключать нулевой провод, а вторые — требуют для своей работы источник питания, но имеют меньшие габариты.

Характеристики и выбор дифавтомата

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

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

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

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

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

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

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


Автоматический дифференциальный выключатель в разрезе

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

Немаловажной характеристикой защитного устройства является и его класс ограничения силы тока, а также номинальная отключающая способность. В случае резких перепадов напряжения или максимальной сетевой нагрузки, необходимо понимать, насколько быстро отреагирует защитное устройство на нештатную ситуацию

Именно это показывает класс токоограничения дифавтомата, в зависимости от класса (по нарастающей от 1 до 3), устройство отключает электропитание в случае аварии. Предпочтение отдается дифавтоматам 3 класса, как самым быстродействующим. К сожалению, стоимость такого устройства будет гораздо выше подобных дифавтоматов более низкого уровня.

Оптимальное применение дифавтомата

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

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

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

Основные ошибки подключения

Как мы уже сказали, при неправильном подключении дифавтомата к сети могут возникнуть такие проблемы, как его ложное срабатывание либо вообще полный выход из строя.

Виновниками неисправностей могут быть следующие ошибки подключения:

  1. Нулевой провод на выводе из корпуса соединен с остальными нулями. Как уже было сказано ранее, проходящие токи будут провоцировать устройство на ложное срабатывание.
  2. Вводные L и N заведены снизу корпуса. Такая ошибка встречается очень часто на практике, свидетельствуя о невнимательности электрика, который совершал установку. Даже на передней панели дифференциального автомата нарисована схема, согласно которой ввод осуществляется только сверху.
  3. Ноль соединяется с «землей». Такой вариант иногда используют в старых домах, где применяется двухпроводная сеть. Результат неправильного подключения – ложное срабатывание защиты.
  4. Провод N заведен к электроприбору напрямую (мимо защиты). В этом случае также будет происходить срабатывание.
  5. В схеме присутствуют несколько диф автоматов и при этом электроприбор подсоединен фазой к одному, а нулем к другому. Результат – отключение одного либо двух сразу защитных устройств.

Наглядно увидеть ошибки Вы можете на видео ниже:

Неправильное подключение дифференциального автомата

Вот и все что хотелось рассказать Вам о том, как правильно установить и подключить дифавтомат своими руками.

Добрый день, подскажите пожалуйста есть ли смысл подключении диф автомата c16 0.03а параллельно входному автомату с50. Идея в том что выключив вводной автомат, и отключив всю электрику в доме, линия за дифом( а это холодильник) будет работать? Перед входным автоматом стоит еще 1 двухполюсный автомат с62 и диф автомат с 50 0. 1а в подъездном щите. Заранее спасибо.

На фото по установке дифавтомата на din рейку для чего коричневый провод(понимаю L) идет на клемную колодку?

Да это образно для примера так сделали. Просто показано что вводные L и N заходят сверху.

Подскажите пожалуйста, на 4 автомата. 3 по 16 и один 10 ампер, какой дифавтомат надо поставить, как расчитывать какой ставить?

Конструкция дифференциального автомата

  • электродинамического расцепителя;
  • корпуса;
  • расцепителей: теплового и электродинамического;
  • рычага управления;
  • реле;
  • исполнительного механизма;
  • трансформатора с сердечником тороидального вида;
  • системы пружин и рычагов, удерживающих автомат в рабочем состоянии и отключающих его при срабатывании реле.

Корпус автомата изготавливается из негорючего полимера. Электродинамический расцепитель состоит из катушки с динамическим сердечником, который подключается к основным контактам дифавтомата.

При прохождении электротоков короткого замыкания с высокими параметрами по катушке, сердечник со значительной силой и скоростью выбивает защелку, которая удерживает автомат рабочем состоянии. Время срабатывания расцепителя минимально, а величина тока срабатывания выражается значением Iн и зависит от его исполнения.

Электродинамический расцепитель относится к независимому типу устройств, так как на скорость его срабатывания величина тока никакого влияния не оказывает. Тепловой расцепитель изготовляется из пластин, изготовленных из сплава двух металлов с отличающимся коэффициентом температурного расширения.

Прохождение электротока по пластинам приводит к их нагреву – разность показателей линейного расширения металлов приводит к их изгибанию. Если величина тока достигает предельного значения, то пластины прогибаются таким образом, что выбивают защелку, которая удерживает автомат во включенном состоянии.

Тепловой расцепитель является зависимым – скорость его срабатывания зависит от величины электротока и скорости нагрева.

Комбинация теплового и электродинамического расцепителей характеризует защитное свойство выключателя, которое изображается в виде графика с координатами времени и тока. Данный график представляет собой совмещенные кривые работы электродинамического и теплового расцепителя.

Для чего нужен дифференциальный автомат. Температурный режим использования. Как работает выключатель дифференциального тока

В процессе своей работы по электромонтажу, очень часто приходится слышать такой вопрос: что выбрать - или ? Так давайте выясним, что же на самом деле лучше. Дифференциальный автомат или УЗО.

Я вам скажу однозначно. Правильного ответа на данный вопрос не существует, т.к. выбор между УЗО и дифференциальным автоматом зависит от многочисленных факторов.

Но все таки, я попробую Вам на примерах объяснить и дать возможность самостоятельно сделать выбор.

Пункт 1. Свободное место в щитке

В первую очередь необходимо определиться в наличии свободного места на DIN-рейке в Вашем квартирном щитке.

Вы спросите почему?

Отвечаю, при незначительном изменении (реконструкции) электропроводки Вашего дома, возможно, что квартирный щиток останется без изменений, и поэтому Ваши желания не смогут воплотиться в "жизнь" по простой причине - не хватки места в щитке.

Дифференциальный автомат занимает места меньше в щитке, чем устройство защитного отключения.

Вы все знаете, что УЗО должно от токов короткого замыкания и перегрузки линии (группы). Поэтому совместно с каждым УЗО рядом необходимо устанавливать автоматический выключатель, который займет дополнительное место в щитке.

Пункт 2. Цель

Какую цель Вы преследуете при установке дифференциального автомата или устройства защитного отключения?

Здесь тоже ничего сложного нет.

Если Вам необходима защита от поражения электрическим током конкретного электрического прибора (стиральная машина, ванна-джакузи, водонагреватель и т.п.), то Вам достаточно установить дифференциальный автомат с техническими характеристиками (номинальный ток нагрузки, ток утечки) именно того электрического прибора, который Вы выбрали.

Если же Вам необходима защита от поражения электрическим током какой-нибудь группы (линии) розеток, то в этом случае Вам целесообразно применить УЗО, нежели дифференциальный автомат.

Почему? Да по очень простой причине.

В случае изменения тока нагрузки (динамическая нагрузка), а это может произойти элементарно. В наше время все чаще используются электрические приборы все большей мощности (блоки питания компьютера, плазменные телевизоры, холодильники, электрические чайники, ванны-джакузи, электрические котлы и т.п.).

Из-за повышения нагрузки (мощности) дифференциальный автомат начнет отключаться по перегрузу и его придется сменить на больший номинальный ток. В случае УЗО Вам придется сменить только лишь автоматический выключатель.

Считайте сами, что дешевле - дифференциальный автомат или автоматический выключатель ?

Пункт 3. Качество

В этом пункте могу сказать, что большинство комбинированных устройств, а дифференциальный автомат таким является (содержит в себе функции автоматического выключателя и УЗО) имеют качество ниже, нежели специальные устройства, предназначенные именно под конкретную цель (УЗО).

По данному пункту преимущество на стороне УЗО.


Пункт 4. Ремонт и замена

Из опыта эксплуатации электротехнических устройств могу с уверенностью сказать, что вечного ничего нет. У каждого устройства свой срок службы. Поэтому в данном пункте я задену условие ремонта или замены.

И опять же устройство защитного отключения получает преимущество перед дифференциальным автоматом.

В случае выхода из строя УЗО или автоматического выключателя, замене подлежит либо УЗО, либо автомат. А если же из строя вышел дифференциальный автомат, независимо по каким причинам, его придется менять полностью. С финансовой стороны это абсолютно разные расходы.

Пункт 5. Электропитание

Опять же преимущество и в данном пункте на стороне УЗО .

В случае неисправности УЗО и его замены, электрическое питание Вашего дома (квартиры, дачи) можно временно восстановить путем установки перемычки между автоматическим выключателем и нагрузкой.

При аналогичной ситуации с дифференциальным автоматом временное питание можно сделать, если у Вас имеется в резерве другой дифференциальный автомат или автоматический выключатель.

Шаг 6. Причина отключения

Если у Вас по каким-либо причинам отключилось УЗО, то причина отключения на лицо - в электропроводке Вашей квартиры появился ток утечки.

Если у Вас по каким-либо причинам отключился автоматический выключатель, защищающий УЗО, то причина отключения на лицо - в электропроводке Вашей квартиры имеется короткое замыкание или перегруз.

Если у Вас по каким-либо причинам отключился дифференциальный автомат, то причина отключения НЕИЗВЕСТНА . Либо ток утечки, либо короткое замыкание.

Вывод

В данной статье я никого не навязываю в применении того или иного устройства.

Что же предпочтительнее: дифференциальный автомат или УЗО решает каждый самостоятельно, в зависимости от вышеперечисленного личного наблюдения.

Конструкция устройства

Конструктивно диф автоматы из состоят рабочей и защитной части.

Рабочая часть представляет собой автоматический выключатель, в котором имеется специальный механизм независимого расцепления и рейка сброса с помощью внешнего механического воздействия. В различных типах диф автоматов устанавливаются четырехполюсные или двухполюсные автоматические выключатели.

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

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

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

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

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

Как работает диф автомат

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

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

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

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

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

Где применяются диф автоматы

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

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

Похожие материалы на сайте:

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 (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.

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.

В этой статье мы подробно разберем:

  • Что такое дифавтомат?
  • Его назначение, применение и характеристики.
  • Узнаем, чем отличается УЗО от дифавтомата?
  • Поговорим о существующий стандартах и типах АВДТ

Что такое дифавтомат?

Дифференциальные автоматы (их так же называют дифавтоматами или АВДТ) в технической литературе определяются, как автоматические выключатели, срабатывающие при появлении в сети дифференциальных токов. Кроме этого, в дифференциальном автомате обязательно имеется защита от сверхтоков в виде теплового и электромагнитного расцепителя. При этом дифференциальный модуль должен одновременно выполнять три функции: обнаруживать дифференциальный ток, сравнивать его со значением уставки, и отключать защищаемую сеть, если дифф. ток превысил ее значение.

Такое определение создает условия для некоторой путаницы в названиях и не дает ответа на вопрос – чем дифференциальный автомат отличается от УЗО со встроенной защитой от сверхтоков? Т.е. привычный критерий – компоновка явно недостаточен, поскольку УЗО со встроенной защитой имеет в своем составе и автоматический выключатель, обеспечивающий защиту от сверхтоков. Так в чем же отличие дифавтомата от УЗО?

Для того чтобы получить все ответы достаточно обратиться к официальным документам по техническому регулированию и внимательно прочитать несколько страниц из стандартов ГОСТ Р 51326.1-99, ГОСТ Р 51327.1-99 и ГОСТ Р 50807-95 (2001). В них содержится исчерпывающая информация, исключающая разногласия. Основываясь на этих данных можно ответить на еще один очень известный вопрос обывателей, узо или дифавтомат, что выбрать?

Для более быстрого изучения и понимания информации она систематизирована и сведена в таблицу представленную ниже. Обратите внимание на графу «назначение».

Таблица 1. Отличия УЗО, дифференциальных автоматов и выключателей дифференциального тока

УЗО или дифавтомат, что выбрать? – ответ на этот вопрос будет завесить от поставленной перед устройством задачей. Давайте разъясним.

Из данных, представленных выше, следует, что главное отличие дифавтомата от УЗО будет не столько компоновка, сколько возможности и назначение. Дифференциальный модуль АВДТ предназначен для защиты людей при КОСВЕННЫХ касаниях, а УЗО – при КОСВЕННЫХ и НЕПОСРЕДСТВЕННЫХ** касаниях. Иными словами дифференциальный автомат не рассчитан на спасение человека, коснувшегося оголенного провода под напряжением, в то время как УЗО может справиться с такой задачей.

В остальном – защите от сверхтоков и последствий появления токов утечки возможности АВДТ и УЗО со встроенной защитой от сверхтоков идентичны. Соответственно ознакомиться с принципом работы АВДТ можно на страницах, описывающих работу дифференциального модуля () и .

Стандарты

Общие требования, основные характеристики и методики проверки бытовых и аналогичных АВДТ изложены в ГОСТ Р 51327.1-99, дополнения в ГОСТ Р 51327.2-99. Оба стандарта являются аналогами соответствующих нормативов МЭК. Их действие охватывает АВДТ на напряжение не более 440 В переменного тока с частотой 50 или 60 Гц, зависимые и независимые от напряжения сети, с номинальными токами, не превышающими 125 А и с наибольшими коммутационными способностями, не превышающими 25000 А по номиналу.

Различные типы АВДТ

В ГОСТ Р 51327.1-99 принята классификация дифференциальных автоматов по ключевым показателям. Для более удобного применения все типы сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Классификация дифференциальных автоматов

Конструкция дифференциальных автоматов (диф автоматов)

В начале этой страницы уже приводилась информация о компоновке дифференциальных автоматов (АВДТ), из которой очевидно, что их конструкция не содержит каких-то особых элементов. Здесь в едином корпусе собраны: механический узел коммутации со свободным расцеплением, электромагнитный и тепловой расцепители, плюс – дифференциальный модуль. Срабатывание любого из них приводит к отключению автомата. По отдельности эти узлы рассматривались в разделах посвященных и . Зачастую производители используют унифицированные корпуса и основные узлы с небольшими вариациями.

Характеристики дифференциальных автоматов (дифавтоматов) бытового применения

В предыдущем списке описана классификация дифференциальных автоматов по их важнейшим конструкционным признакам и техническим показателям. Практически все из них входят также и в число важнейших характеристик, сообщаемых заводами изготовителями, а стандартом ГОСТ Р 51327.1-99 даются их предпочтительные значения. Они показаны в следующей таблице.

Таблица 3. Характеристики дифференциальных автоматов бытового применения


Применение дифференциальных автоматов (диф автоматов) ГОСТ Р 51327.1–99

Российские и зарубежные АВДТ (дифавтоматы) бытового и аналогичного назначения используются главным образом в жилом секторе. Также они находят применение в электроснабжении небольших производственных и коммерческих объектов с напряжением до 400 В. Они позволяют защитить электрооборудование от сверхтоков, снизить риск возникновения пожаров за счет отключения при утечках. Также дифференциальные автоматы обеспечивают защиту персонала от поражения током при прикосновении к корпусам и частям электроустановок при выходе из строя изоляции.


Основное отличие дифавтомата в том, что он состоит из двух жестко соединенных функциональных узлов: двух или четырехполюсного автоматического выключателя и модуля дифференциальной защиты (МДЗ ) от поражения током, со взаимосогласованными характеристиками. Монтаж дифавтомата производится на 35 мм монтажную DIN-рейку.

Назначение
дифавтомата

Благодаря высокому быстродействию (меньше 0,04с) с установкой срабатывания ln=10 и 30 mA, обеспечивают эффективную защиту человека от поражения эл. током в случае его прикосновения к токоведущим частям или оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции нетоковедущих частей. При этом дифавтомат обеспечивает эффективную защиту электрооборудования от перегрузки и токов короткого замыкания (сверхтоков). Кроме того, в ДВ предусмотрена защита от перенапряжения в сети, т.е. отключение участка цепи (в том числе квартирной) при длительных бросках напряжения свыше 265 В.

Принцип действия
дифавтомата

Автоматический выключатель и модуль дифференциальной защиты (МДЗ) включены последовательно, чем обеспечивается питание электронного усилителя МДЗ и поддерживается его рабочий режим.
МДЗ содержит датчик - дифференциальный трансформатор, осуществляющий обнаружение дифференциального тока (утечки) и расположенный на силовых проводах, электронный усилитель, на выходе которого включена катушка электромагнита сброса.
Для проверки функционирования дифавтомата в эксплуатации предусмотрена цепь контроля с кнопкой «тест».
При установке рычага управления в положение ВКЛ., получает питание МДЗ.
При протекании по его силовым проводам тока нагрузки, в магнитопроводе датчика создаются равные, противоположно направленные магнитные потоки и в обмотке III практически не наводится напряжение. Выключатель остается во включенном положении.
При появлении дифференциального тока (в результате повреждения изоляции токоведущих частей или через тело прикоснувшегося человека), равенство потоков нарушается и в обмотке III наводится напряжение, примерно пропорциональное дифференциальному току. При определенном значении этого напряжения (уставка срабатывания), усилитель открывается и подает ток от дополнительного источника питания на катушку электромагнита сброса. Электромагнит сброса сдвигает защелку механизма независимого расцепления выключателя. Происходит принудительное размыкания его контактов. Тот же процесс имеет место при обрыве цепи обмотки III и срабатывании защиты от перенапряжения.
Аналогично размыкаются контакты дифавтомата под воздействием защиты от сверхтоков.

Преимущества
  • высокое быстродействие
  • защита от перегрузок и от таков короткого замыкания
  • широкий диапазон рабочих температур от -25 до +50 оС
  • высокая механическая износостойкость
Недостатки

Главным недостатком является то, что дифавтоматы нельзя использовать, если к этой группе розеток подсоединены компьютеры. При включении оных не редки ложные срабатывания.

Есть еще один нюанс. Если по лучше присмотреться, то вы заметите, что дифавтоматы занимают места немного больше, чем автоматический выключатель и УЗО . Да и стоит он почему-то, не меньше, чем занимает места.

Технические характеристики
дифавтомата
Номинальное рабочее напряжение, В ~230/400
Частота тока сети, Гц 50
Максимальное сечение провода, присоединяемого к зажимам, мм 2 25
Число полюсов 2
Номинальный коммутируемый ток, ln, А 6, 10, 16, 25, 32, 40, 50, 63
Уставка срабатывания по дифференциальному току, lDn, (mA) 10, 30, 100, 300
Номинальная отключающая способность (А) 4500
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 IP20
Диапазон рабочих температур, о C -25 - +40
Рабочая характеристика при наличии дифференциального тока с составляющими постоянного тока АС
Число механических циклов переключения, не менее 10 000
Число срабатываний от дифференциального тока, не менее 4500
Срок службы не менее, лет 15

УЗО против дифавтомата – что лучше?

← Дешевле, но лучше? Да, это реально!   ||   Распределительные щиты Univers с силовыми и слаботочными модулями →

УЗО против дифавтомата – что лучше?

Оговоримся сразу, что название было задумано другое - «Решение электрической схемы на УЗО или дифавтоматах – что лучше?», и оно звучит правильнее. Но поскольку запросы в поисковиках задаются именно такие, как в названии во главе, решили его не менять.

Итак, УЗО защищает жизнь человека при его прикосновении к токоведущим частям на которых имеется фазное напряжение. УЗО в момент прикосновения должно отключиться, сохранив человеку жизнь. Кроме того, протекание тока через не предназначенные для этого материалы может привести к возгоранию. В зданиях с ветхой электропроводкой пожары от повреждения изоляции случаются довольно часто. Тогда УЗО выполняет противопожарную функцию. Помним, что УЗО не защищает от перегрузки и короткого замыкания, для такой защиты УЗО устанавливают с одним автоматом или группой автоматических выключателей. С другой стороны, дифавтомат – это и есть УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе. И он защищает линию от перегрузки, короткого замыкания и утечки тока. И, поскольку дифавтомат выполняет больше защитных функций линии, получается – это лучшее решение по сравнению с УЗО. Когда мы сравниваем одно УЗО и один дифавтомат так и есть.

Однако когда мы сравниваем УЗО с группой автоматических выключателей и группу дифавтоматов для группы линий, сравнение уже не в пользу дифавтомата. Почему? Потому что становится актуальной стоимость решения. А оно лучше у УЗО с группой автоматов. Автоматический выключатель значительно дешевле дифавтомата, а УЗО можно поставить общее не на один автомат, а на группу. При том, что функционал решения будет таким же, как в случае с группой дифавтоматов.

Как работает УЗО

На схеме УЗО изображен человек, который прикосновением к токоведущему проводнику создал ток утечки. Сразу возникла разница между входящим и выходящим током, и когда эта разница достигает 30 мА, дифференциальный трансформатор формирует сигнал на расцепитель, который отключает линию, и сохраняет человеку жизнь.

Следующая схема отображает наглядную разницу в подключение УЗО и группы автоматических выключателей и подключения группы дифференциальных выключателей.

Итак, по стоимости первое решение (на УЗО) будет ниже, чем второе, т.к. дифавтомат – дорогое устройство.

    Кроме того есть другие различия:
  • Занимаемое место. Первое решение на схеме на УЗО занимает меньше места – 5 стандартных мест против 6 стандартных мест с дифавтоматами.
  • Ремонтопригодность. Замена автоматического выключателя значительно дешевле замены дифференциального выключателя.
  • Оперативная диагностика. В случае срабатывания одного из узлов схемы на УЗО, мы сразу видим причину отключения: сработало УЗО – утечка тока, автоматический выключатель – перегрузка или короткое замыкание. Большинство же дифавтоматов к сожалению не имеют индикатора причины своего отключения.
  • Подключение. В дифавтомате соединения установлены уже внутри корпуса. Остается только подключить входящие и отходящие линии. В решении с УЗО и группой автоматов необходимо еще коммутировать приборы между собой.
  • Надежность. Известно, чем проще устройство, тем оно надежнее работает. В этом отношении дифавтомат проигрывает.
  • Принцип конструкции. УЗО и дифавтоматы выпускаются двух видов конструкции: электромеханическое и электронное. Однозначно преимущество у электромеханического, поскольку оно продолжает работать при обрыве нуля.
  • Функционал. Об этом редко кто задумывается. Чем УЗО может отличаться от УЗО, кроме класса производителя и конструктива? Типом «А» и типом «АС». Тип «А» - современная разработка, она «видит» все цифровые электронные электроприборы и следит за их безопасностью и защищает человека от утечек, которые могут исходить от них. Тип «АС» способен отработать утечку в проводке, розетках и удлинителях лишь до блоков питания ваших любимых гаджетов. Так что тип «А» однозначно лучше и полноценнее в защите жизни.
  • Мы считаем, что решение на УЗО и группе автоматических выключателей рациональнее и правильнее применять при распределении тока по четырем и более линиям. Если линий меньше, несколько дифавтоматов станут простым и однозначным решением по защите цепи. Самое главное, правильно подключить все приборы и обеспечить надежную защиту от пожара или удара током.

    Для чего нужен дифференциальный автомат

    Дифавтомат или дифференциальный автоматический выключатель – это устройство которое комбинирует в себе два защитных коммутационных прибора – УЗО и автоматический выключатель. Их используют в электрощитах 220/380 Вольт в быту и на производстве. В этой статье мы рассмотрим, что такое дифавтомат, как он устроен и где применяется.

    Предназначение

    Дифавтоматы используют для защиты проводки от перегрузки, сверхтоков, короткого замыкания, а также для защиты человека от поражения электрическим током при утечках. Утечки могут возникать в результате пробоя на корпус электрических нагревателей (ТЭНов), например, в бойлерах – водонагревательных баках, электрических духовых шкафах, плитах, стиральных или посудомоечных машинах, а также в результате старения или при повреждении изоляции.

    Все эти проблемы можно локализировать, установив устройство, которое сравнивает токи между фазой и нулем, а если через фазу протекает больше, например, на 30 мА, чем через ноль – значит где-то есть утечка и цепь разорвется. Оно называется УЗО (устройство защитного отключения).

    Интересно:

    Слово «дифференциальный», значит разницу между чем-либо или между какими-либо состояниями тела, схемы или системы. Синонимами этого слова будут: различный, неодинаковый. Поэтому устройство, сравнивающее токи в проводах, называют дифференциальным автоматом или дифзащитой.

    Те же причины могут вызвать короткие замыкания. И если вы подключите на одну линию слишком много электроприборов – ваша проводка выйдет из строя от перегрева, поэтому её защищают автоматическими выключателями.

    Дифференциальный автомат совмещает в себе УЗО и автоматический выключатель, поэтому он является универсальным защитным аппаратом.

    Устройство и характеристики

    Как уже было сказано дифавтомат состоит из УЗО и автоматического выключателя, это изображено на схеме, которую приводят на лицевой стороне таких устройств. Это помогает определить, что установлено в электрощите при его обслуживании. Ниже мы расскажем, как отличить УЗО, автомат и дифавтомат.

    На рисунке подписаны составляющие функциональные узлы дифавтомата.

    Электромагнитный расцепитель нужен для того чтобы мгновенно разорвать цепь при коротком замыкании, то есть, когда токи внезапно возрастают в десятки и тысячи раз свыше номинальных.

    Тепловой расцепитель – работает медленнее. Это биметаллическая пластина, которая под действием повышенной нагрузки (больше номинальной на 10%, например) изгибается и также разрывает силовые контакты.

    Дифференциальный трансформатор сравнивает токи между проводами (фазой и нулем), и, если есть утечка – силовые контакты размыкаются.

    Кнопка тест просто замыкает через сопротивление фазу до дифтрансформатора на ноль – после него. Возникает большая разница токов и контакты разрываются. Нужна для безопасной проверки срабатывания дифференциальной части устройства.

    Что внутри дифавтомата? Такой вопрос часто задают те, кто впервые столкнулся с этим видом коммутационных аппаратов.

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

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

    Для чего нужны дифференциальные автоматы?

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

    Дифференциальный автомат обесточит контролируемую линию при возникновении:

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

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

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

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

    Техническое устройство

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

    Как работает дифференциальный автомат

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

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

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

    Основные параметры

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

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

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

    Выбор дифавтомата нужно производить исходя из множества параметров:

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

    Выбор дифавтомата по мощности

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

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

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

    Мощность Кабель Дифференциальный автомат
    до 2 кВт ВВГнгLS 3х1.5 С10
    от 2 до 3 кВт ВВГнгLS 3х2.5 С16
    от 3 до 5 кВт ВВГнгLS 3х4 С25
    от 5 до 6.3 кВт ВВГнгLS 3х6 С32
    от 6.3 до 7.8 кВт ВВГнгLS 3х6 С40
    от 7.8 до 10 кВт ВВГнгLS 3х10 С50

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

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

    Подключение

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

    Подключение дифавтомата можно представить следующим образом:

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

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

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

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

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

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

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

    Назначение

    Рассмотрим вкратце для чего нужен дифавтомат. Внешний вид его изображен на фото:

    Во-первых, данный электрический аппарат служит для защиты участка электрической сети от повреждения из-за протекания по нему сверхтоков, которые возникают при перегрузке или коротком замыкании (функция автоматического выключателя). Во-вторых, дифференциальный автомат предотвращает возникновение пожара и поражение людей электрическим током в результате возникновения утечки электричества через поврежденную изоляцию кабеля линии электропроводки или неисправного бытового электроприбора (функция устройства защитного отключения).

    Устройство и принцип действия

    Для начала приведем обозначение на схеме по ГОСТ, по которому наглядно видно, из чего состоит дифавтомат:

    На обозначении видно, что основными элементами конструкции дифавтомата является дифференциальный трансформатор (1), электромагнитный (2) и тепловой (3) расцепители. Ниже кратко охарактеризуем каждый из приведенных элементов.

    Дифференциальный трансформатор имеет несколько обмоток, в зависимости от количества полюсов устройства. Данный элемент осуществляет сравнение токов нагрузки по проводникам и в случае их несимметричности на выходе вторичной обмотки данного трансформатора появляется так называемый ток утечки. Он поступает на пусковой орган, который без выдержки времени осуществляет расцепление силовых контактов автомата.

    Также следует упомянуть о кнопке проверки работоспособности защитного аппарата «TEST». Данная кнопка подключается последовательно с сопротивлением, которое включается или отдельной обмоткой на трансформатор либо параллельно одной из имеющихся. При нажатии на данную кнопку сопротивление создает искусственный небаланс токов – возникает дифференциальный ток и дифавтомат должен сработать, что свидетельствует о его исправном состоянии.

    Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с сердечником, который воздействует на механизм отключения. Данный электромагнит срабатывает в случае достижения тока нагрузки порога срабатывания — обычно это случается при возникновении короткого замыкания. Данный расцепитель срабатывает мгновенно, за доли секунд.

    Тепловой расцепитель осуществляет защиту электрической сети от перегрузки. Конструктивно представляет собой биметаллическую пластину, которая деформируется при протекании через нее тока нагрузки, превышающего номинальный для данного аппарата. При достижении определенного положения биметаллическая пластина воздействует на механизм отключения дифавтомата. Срабатывание теплового расцепителя происходит не сразу, а с выдержкой времени. Время срабатывания прямо пропорционально величине тока нагрузки, протекающего по дифференциального автомату, а также зависит от температуры окружающей среды.

    На корпусе указывается порог срабатывания дифференциального трансформатора — ток утечки в мА, номинальный ток теплового расцепителя (при котором работает неограниченное время) в А. Пример маркировки на корпусе — С16 А / 30 мА. В данном случае маркировка “С” перед значением номинала показывает кратность срабатывания электромагнитного расцепителя (класс аппарата). Буква “С” указывает, что электромагнитный расцепитель сработает при превышении номинала 16А в 5-10 раз.

    На видео ниже подробно рассказывается, как работает и из чего состоит дифавтомат:

    Область применения

    Для чего применяют дифференциальный автомат, если существует два отдельных защитных аппарата (УЗО и автомат), каждый из которого выполняет свою функцию?

    Основное преимущество дифавтомата — компактность. Он занимает меньше места на DIN-рейке в электрическом распределительном щитке, чем в случае установки двух отдельных аппаратов. Эта особенность особенно актуальная при необходимости установки в распределительном щитке нескольких устройств защитного отключения и автоматических выключателей. В данном случае посредством установки дифавтоматов можно значительно сэкономить место в распределительном щитке и соответственно уменьшить его размер.

    Дифференциальный автомат широко применяется для защиты электропроводок практически повсеместно, как в быту, так и в помещениях другого назначения (в различных учреждениях, на предприятиях).

    Дифавтомат ничем не уступает аналогичным по характеристикам УЗО и автоматическому выключателю, поэтому каких-либо ограничений в его применении нет. Данный защитный аппарат можно устанавливать, как на вводе (в качестве резервирующего), так и на отходящих линиях электропроводки для обеспечения пожаробезопасности, безопасности людей в отношения поражения электричеством, а также для защиты от сверхтоков.

    Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип работы дифавтомата. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

    Наверняка вы не знаете:

    Что такое дифавтомат?

    Дифференциальный автоматический выключатель представляет собой устройство, которое объединило в себе функции УЗО и обычных автоматических выключателей. По своим обязанностям оно может заменить эти два устройства. Этим многие электрики и пользуются, таким образом, экономя место в щитке и уменьшая бюджет ремонта. Хотя среди профессионалов идут споры, что лучше установить (УЗО + автомат или дифавтомат) в той или иной ситуации. Об этом мы поговорим позже, а сейчас узнаем что такое дифавтомат или автоматический выключатель дифференциального тока.

    Что такое дифавтомат?

    Автоматический выключатель дифференциального тока (он же АВДТ) является модульным устройством и монтируется на DIN-рейку. По внешнему виду дифавтомат похож на УЗО. Также имеется два полюса (или четыре у 3-х фазных), есть рычаг перевода в рабочее положение, присутствует кнопка «Тест», нарисована непонятная электросхема и т.д., но все же есть различия, поэтому будьте внимательнее. Внутри корпуса АВДТ имеются элементы автоматического выключателя (рабочая часть) и УЗО (защитная часть).

    Для чего нужен дифавтомат?

    Напомню, что автоматический выключатель предназначен только для защиты электропроводки от короткого замыкания и перегрузки, а УЗО предназначено только для защиты людей при случайном попадании под напряжение или при утечке тока на корпус электроприборов. А вот дифференциальный автоматический выключатель сработает и при коротком замыкании, и при перегрузке линии, и при утечке тока.

    Какие бывают дифавтоматы?

    Дифавтоматы свободно могут применяться как в однофазных сетях, так и в трехфазных. Для однофазной сети используются 2-хполюсные, а для трехфазной сети применяются 4-хполюсные устройства.

    Что написано на корпусе дифавтомата?

    Каждый АВДТ имеет маркировку, по которой можно очень много о нем узнать и сделать вывод подходит оно нам или нет.

    • «АВДТ» - означает, что это автоматический выключатель дифференциального тока или, как в народе говорят, дифавтомат.
    • С25 – это номинал рабочей части (функция автоматического выключателя). С – это время-токовая характеристика, 25 – это максимальный ток, на который рассчитан данный дифавтомат.
    • In 30mA – ток утечки, при котором сработает защитная часть устройства (функция УЗО).
    • 230В – напряжение (сеть), в которой необходимо применять дифавтомат.
    • - этот знак обозначает тип АВДТ (функция УЗО). Оно означает, что устройство среагирует на утечки переменного или постоянного пульсирующего тока.
    • Также на АВДТ изображена его принципиальная схема. Если в ней вы ничего не поняли, то значит она вам и не нужна. Главное суметь правильно подобрать устройство и разобраться со схемой подключения дифавтомата.

    На корпусе АВДТ еще имеется кнопка «Тест». Она предназначена для периодической проверки работы дифавтомата (защитной части УЗО). При нажатии на нее (в рабочем состоянии АВДТ), искусственно создается утечка тока, на которую должен отреагировать дифавтомат. Если он не отключился, то означает, что он неисправен и подлежит замене.

    Улыбнемся:

    Занятия по технике безопасности:
    - Основное правило техники безопасности - ПАЛЬЦЫ В РОЗЕТКУ НЕ СОВАТЬ, понятно?
    - Так они туда и не влазят.
    - А ты гвоздики возьми.

    Что такое дифференциальный автомат?. Shop220

    Дифференциальный автомат представляет собой уникальное устройство, которое сочетает функции устройства защитного отключения и автоматического выключателя. Основным предназначением дифференциального автомата является защита человека от возможного поражения электрическим током. Защитное отключение данного устройства срабатывает в результате утечки электрического тока или при соприкосновении человека с токоведущими частями любого электрического оборудования. Помимо защиты человека, такое устройство защищает электрическую сеть от коротких замыканий и перегрузок, то есть выполняет функцию автоматического выключателя.

    Конструкция. Все дифференциальные автоматы, как правило, состоят из двух частей, связанных между собой механически и электрически, что делает работу данных устройств более эффективной.

    Первая часть - модуль защиты от поражения током. Модуль нужен для обеспечения обнаружения дифференциального электрического тока на землю. Также он отвечает за преобразование и усиление электрического тока и механическое воздействие на рейку сброса выключателя. Питание модуля обеспечивается последовательным включением модуля и автоматического выключателя.

    Вторая часть - автоматический выключатель, снабжен рейкой сброса с помощью внешнего механического усилия и специальным механизмом независимого расцепления. Помимо того в дифференциальном автомате (в зависимости от типа) может быть установлен четырехполюсный либо двухполюсный автоматический выключатель.

    Применение. Дифференциальные автоматы успешно используются в однофазной, трехфазной электрической сети переменного тока. С помощью такого устройства можно существенно при постоянной эксплуатации электрических приборов повысить уровень безопасности. Кроме того дифференциальные автоматы позволяют предотвратить пожары, возникающие в результате возгорания изоляции токоведущих частей электрических приборов. Также используя дифференциальный автомат, можно защитить электрическую сеть в случае короткого замыкания или перегрузки, благодаря автоматическому отключению определенного ее участка.

    Выбор дифавтомата для домашних электросетей

    Сегодня мы с вами поговорим об устройстве, в котором сосредоточился весь диапазон защиты от электрического тока в домашних условиях. Это дифференциальный автомат, в котором сосредоточены функции обычного автомата и УЗО, обеспечивающие защиту от токов перегрузки, КЗ (короткого замыкания), а также от токов утечки, что особенно важно для предотвращения поражения током человека.

    Удобен такой прибор тем, что упрощает монтаж электрических сетей в доме, экономит пространство в распределительном щите.

    Что же следует учесть при его выборе?

    1. Фазность сети и номинальное напряжение. Трехфазной сети соответствует дифференциальный автомат на четыре полюса, куда подключаются фазы и нулевой проводник. Для однофазной сети следует приобрести дифавтомат на два полюса. В первом случае значение напряжения соответствует 380В, во втором — 220В.

    Технические характеристики дифференциальных автоматов, в принципе, ничем не отличаются от характеристик УЗО и обычных автоматов. Чтобы вам было легче разобраться с ними при покупке, рассмотрим сразу их буквенное и цифровое отображение на передней панели прибора.

    2. Номинальный ток нагрузки, измеряемый в амперах, который дифференциальный автомат проводит через себя длительное время. Это стандартные значения, установленные на уровне 16, 20, 25 , 32, 40, 50, 63, 80, 100А.

    3. Время-токовая динамическая характеристика, которая показывает, насколько быстро срабатывает автомат при токах короткого замыкания, обозначается буквами B, C и D, ее можно увидеть перед цифрой номинального тока нагрузки на передней панели. Именно наличие этой буквы является визуальным отличием дифференциального автомата от УЗО.

    Время-токовая характеристика определяет, на сколько зависит время срабатывания автомата от силы протекающего через него тока. Иными словами буквы B, C и D указывают, при каком токе электромагнитный расцепитель автомата мгновенно срабатывает. Значения: B = 3-5, C = 5-10, D = 10-20. Например, рассмотрим автоматы одинаковые по номинальному току нагрузки (16А), но с разными время-токовыми характеристиками — B16 и C16. Это означает, что у В16 диапазон тока, при котором срабатывает автомат, равен 16(3-5) = 48-80А, а у С16: 16(5-10) = 80-160А. То есть, при токе, например, 100А первый диффавтомат отключится мгновенно, второй — не сразу.

    Оба варианта пригодны для использования в квартирах, частных домах и административных зданиях, где особо мощные моторы не используются. Но для бытовых разводок все же чаще используют дифавтомат C, например, для розеточной цепи — С16 или С25, для освещения — C6 или C10. Для вводных квартирных или домовых расцепителей — С50, С63.

    Дифавтоматы D применяют в производственных сетях, где к питанию подключены электромоторы и другие мощные механизмы с большими пусковыми токами.

    Еще один способ отличить УЗО от дифференциального автомата: посмотреть схему. На схеме УЗО отсутствуют тепловой и электромагнитный расцепители, тогда как на дифавтомате они обозначены.

    4. Номинальный отключающий дифференциальный ток — это характеристика принадлежит УЗО, входящего в состав автомата. Она обозначается буквой «дельта» и значением тока утечки в миллиамперах. Например, для розеток и освещения применяют дифавтоматы на 10-30 мА, для ввода — 100-300 мА.

    5. Типы встроенного УЗО. Как известно, классификация УЗО по типам такова: тип АС — срабатывающие на переменный ток утечки, тип А — на постоянный ток устройств с электронными преобразователями (телевизоры, компьютеры, стиральные машины и так далее). Такая классификация характерна и для УЗО в дифференциальных автоматах. Отсюда следует, что свой выбор автомата для домашних сетей следует остановить на дифавтомате с УЗО типа А.

    На передней панели автомата еще указывается напряжение, на которое рассчитан автомат, например, 230В, и напряжение отключения Uоткл. 265В. А также максимальный ток, при котором автомат разомкнет цепь.

    Кнопка тест существует для проверки работоспособности дифавтомата, воспользуйтесь ею при установке прибора.

    Если в распределительном щите мало места, вы можете воспользоваться обычными автоматами-выключателями для линий освещения и электроплиты. Но на общий вход, на кабель штепсельных розеток, а также в сетях, в составе которых есть защитный нулевой проводник PE, следует установить дифавтомат или УЗО, это является требованием ПУЭ. Защитное заземление предназначено для спасения человеческой жизни. Если оно не предусмотрено, то защита от токов утечки не является эффективной.

    Как защищен дифференциальный автомат от обрыва «нуля»?

    Как мы знаем, дифференциальный автомат совместил в себе простой автоматический выключатель и УЗО. Действия обычного автомата не вызывает вопросов, а вот чтобы срабатывало УЗО, то есть дифференциальная защита, нужна подача электропитания. Это происходит, если все проводники — фазный и нулевой — находятся в порядке. Если пропадает «фаза», то ток утечки не возникнет и проблем не будет, но если оборван «нулевой» провод, то «фаза» становится причиной утечки, при этом, УЗО не сработает, поскольку в сети отсутствует напряжение.

    Возникает ситуация, которую желательно исключить. Для этого используется реле напряжения, которое включается в состав дифференциального автомата в виде блока защиты от обрыва «нуля». Наличие реле на схеме, которая есть на шильдике прибора, тоже является отличительной чертой дифавтомата от обычного автомата. Если приобретён дифференциальный автомат без такого блока, советую установить реле напряжения на входе для контроля.

    Производители. Дифференциальные автоматы можно приобрести, как от европейских, так и от отечественных производителей, но, при этом, придерживаться проверенных брендов, а не вестись на чрезмерно низкую стоимость.

    Посудите сами, дифференциальный автомат — это устройство в доме, на котором лежит функция защиты от утечки тока, а значит, защита здоровья и жизни человека, к тому же, эта функция не ничем не дублируется.

    Поэтому, такое устройство, вне всякого сомнения, должно быть качественным. В каталоге нашего интернет-магазина вы сможете познакомиться с продукцией немецких, российских и китайских производителей. Это компании AВВ, IEK, о которых я коротко расскажу, чтобы развеять ваши сомнения.

    Немецкая электротехническая продукция АBB авторитетна во всём мире. В ассортименте всегда есть устройства защиты от утечки тока — автоматические дифференциальные выключатели, применяемые в быту и на промышленных предприятиях. Изделия изготавливаются из высококачественного материала с применением новых технологий. Технические характеристики всегда высоки и соответствует нормам. Отсюда с уверенностью можно сказать о надежности автоматических выключателей, которые призваны защищать человека.

    Принцип модульности, который используют производители, сделает ваш выбор практичным, поскольку на DIN-рейку вы сможете установить нужное число приборов, которые можно подключить и отдельно, и в группе.

    Группа IEK — это ведущие российские производители, электротехническая продукция которых в 2014 году стала лауреатом рейтинга «Марка №1» в России. Продукция долговечна, с оптимальной ценой, ее ассортимент постоянно расширяется, поэтому компании-разработчики используют производственные мощности не только России, но и других стран, в том числе Китая, где в последние десятилетия налажено самое современное производство электротехнических приборов.

    Удачных вам покупок!

    Ваш Кузьмич

    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 спроектирован так, чтобы заклинивать, чтобы указать, что целостность расчета была нарушена. Замедление - это форма обнаружения ошибок.

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

    Разница № двигателя 1

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

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

    Аналитическая машина

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

    Аналитическая машина обладает многими важными функциями, присущими современным цифровым компьютерам. Его можно было программировать с помощью перфокарт, идея заимствована из жаккардового ткацкого станка, используемого для ткачества сложных узоров на текстиле. Механизм имел «Хранилище», где можно было хранить числа и промежуточные результаты, и отдельную «Мельницу», где выполнялась арифметическая обработка. Он имел внутренний репертуар из четырех арифметических функций и мог выполнять прямое умножение и деление. Он также мог выполнять функции, для которых у нас есть современные названия: условное ветвление, цикл (итерация), микропрограммирование, параллельная обработка, итерация, фиксация, опрос и формирование импульсов, среди прочего, хотя Бэббидж нигде не использовал эти термины.Он имел множество выходных документов, включая распечатку на бумаге, перфокарты, построение графиков и автоматическое создание стереотипов - лотки из мягкого материала, в которые запечатывались 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 настроить расположение результатов на странице. Изменяемые пользователем функции включают переменную высоту строки, переменное количество столбцов, переменные поля столбцов, автоматический перенос строк или перенос столбцов и оставление пустых строк через каждые несколько строк для удобства чтения.

    Физическое наследие

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

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

    Как это работает | Двигатель Бэббиджа

    Принцип различия двигателей

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

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

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

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

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

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

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

    Дифференциальный двигатель

    - История дифференциального двигателя Чарльза Бэббиджа


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

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

    .

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    Часть разностного двигателя 1832 г. сборки

    Конструкция разностного двигателя

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

    Фасад (верхняя часть рисунка) и чертежи в плане разностной машины, с 1830 г.

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

    Фрагмент разностной машины (с фронтисписа Отрывки из жизни философа , 1864)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    Счетные машины Бэббиджа и связанные с ними материалы были унаследованы его младшим сыном, генерал-майором Генри Прево Бэббиджем (1824–1918), который проявил большой интерес к работе своего отца. В подростковом возрасте Генри и его старший брат Дугалд проводили время в рисовальном кабинете Бэббиджа и в мастерской, изучая навыки мастерской. Позже Генри хорошо разбирался в конструкции разностного (и аналитического) двигателя и стал тесно сотрудничать со своим отцом, которого он посетил в отпуске после продолжительной военной службы в Индии.Бэббидж завещал свои чертежи, мастерскую и уцелевшие физические реликвии двигателей Генри, который пытался продолжить дело своего отца и популяризировать двигатели после смерти Бэббиджа.

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

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

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

    Как можно догадаться по названию, «Разностная машина» - странно сложный объект для описания.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.Не сомневайтесь, однако, 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 едва уловил 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» также мог распечатать 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, изобретатель искал механическое устройство, которое выходило бы далеко за рамки расчетов. На самом деле 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 и небогатой 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 стремление улучшить не только свой Engine, но и качество жизни 19 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 у него была одна страница таблиц, опубликованная 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 показателем".«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 продвинулся 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 ни один 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 ткет алгебраические узоры так же, как ткацкий станок из жаккарда 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 людей, 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.

    Наша история - The Difference Engine

    Мы - отмеченное наградами кадровое агентство, базирующееся в Лондоне и имеющее международный охват. Основанная в 2006 году компания DIFFERENCE ENGINE начала свою жизнь как Canary Wharf & City Recruitment, IT-рекрутинговую компанию, ориентированную на предоставление интеллектуальных встреч широкому кругу клиентов, от глобальных корпораций до стартапов.Имея более 10 лет работы в сфере найма и старших руководителей, с более чем 30-летним опытом работы в качестве самих технологов, мы можем предложить уникальный взгляд на подбор персонала в ИТ. Это позволяет нам по-настоящему понять потребности как кандидатов, так и клиентов.

    В 2018 году Canary Wharf & City переименовала в двигатель DIFFERENCE ENGINE, чтобы отразить рост и расширение компании как географически, так и как бизнес, поскольку мы начали оказывать консультационные услуги.

    Хотя структура нашей компании, юридическое лицо и команда остаются такими же, как и всегда, наше новое название отражает нашу растущую способность и мотивацию оказывать поддержку и предоставлять экспертные знания по более широкому спектру потребностей бизнеса.

    Наши ценности
    1. Мы смотрим на долгосрочные отношения с клиентами - заботимся о наших клиентах, и они ответят взаимностью
    2. Мы стремимся обеспечить дружественную, благоприятную, разнообразную и инклюзивную рабочую среду каждый волен полностью посвятить себя работе
    3. Мы всегда работаем честно и добросовестно
    4. Мы серьезно относимся к тому, что делаем хорошо, и уделяем особое внимание совершенству и полировке
    5. Мы инвестируем в то, чтобы наши сотрудники были лучшими они может происходить через постоянное обучение и развитие, продвигая культуру творчества и инноваций во всем, что мы делаем.
    Что такое Difference Engine?

    Разностная машина, разработанная знаменитым пионером компьютеров Чарльзом Бэббиджем в 19 веке, представляет собой калькулятор, построенный на математическом принципе метода конечных разностей.Разностная машина № 1, начатая Бэббиджем в 1821 году, представляет собой первый законченный проект автоматической вычислительной машины или калькулятора.

    За свою жизнь Бэббидж выполнил одну седьмую этой конструкции, и эта деталь по сей день безупречно работает как автоматическое счетное устройство. Эти механические вычислительные конструкции, созданные Бэббиджем, были широко отмечены как одно из самых инновационных и поразительных интеллектуальных достижений XIX века.

    Одним из самых известных математиков, работавших над этой машиной, был Август Ада Кинг, более известная как Ада Лавлейс.Ада отмечена как первый человек, который осознал, что машина Бэббиджа могла найти применение не только в чистых расчетах. Подруга Бэббиджа, Лавлейс сделала подробные заметки о двигателе, в которых она смогла объяснить это гораздо яснее, чем Бэббидж когда-либо мог. В этих заметках она также описала алгоритм, который сможет выполнять двигатель.

    Сегодня она считается первым в мире программистом.

    Сегодня мы вводим фразу ДВИГАТЕЛЬ DIFFERENCE не только как дань уважения одному из первых в мире компьютеров, но и как игра этих слов, основанная на опыте наших клиентов.В нас считают движущими силами перемен и с нетипичным подходом к набору персонала, который обнадеживающе отличается от наших конкурентов.

    Если вам нужен другой подход, свяжитесь с нами

    Назад

    Счет до совершенства: машина различий | Бенджамин Родс | #TechIsATool

    Ошибка человека, это не совсем новая концепция. Я уверен, что все мы знаем о небольших ошибках, которые совершаем каждый день. Некоторые из них могут ошибаться во время набора или, возможно, мы забыли написать что-то в списке покупок.Некоторые ошибки представляют гораздо большую опасность, например, остановка на знаке остановки или соблюдение ограничения скорости.

    Из всех ошибок, которые мы делаем, особенно серьезных ошибок, связанных с жизнью или смертью, математика обычно не задействована, но в 19 веке все было по-другому.

    Как упоминалось несколько недель назад в моей статье о человеческих компьютерах кометы Галлея, люди часто вычисляли сложные математические функции, которые открывали новые возможности для большей части человечества. Их расчеты были опубликованы в математических таблицах, используемых для земледелия и посадки, разведки и исследований, а также для навигации, особенно в открытом море.Только были частые ошибки. Все эти таблицы основывались на человеческих компьютерах или расчетах, произведенных человеком. Поскольку люди склонны к этому, ошибки часто накапливались в хорошо известных математических уравнениях и находили свое отражение в опубликованных таблицах и руководствах.

    Когда эти уравнения неверны, корабли могут отклоняться от курса на несколько миль. Ошибки такого типа часто приводили к жизненным или смертельным ситуациям.

    В 1822 году один человек решил, что пришло время для решения. Он представил машину, которая могла бы каждый раз идеально вычислять математические уравнения. Изобретателем был Чарльз Бэббидж, а его изобретением была разностная машина (Garfinkel and Grunspan 42).

    Чарльз Бэббидж родился в 1791 году в богатой семье. Его отца часто считали хулиганом, возможно, подталкивая Чарльза к достижению большего и стремлению к все более высоким целям (Музей истории компьютеров, «Чарльз Бэббидж и…»). Он учился в Кембриджском университете и быстро стал блестящим математиком и изобретателем («Чарльз Бэббидж»). В отличие от многих современных изобретателей, Бэббидж был широким, многопрофильным изобретателем, создавшим такие устройства, как часы, спидометры и даже локомотив для ловли коров.Однако Чарльз Бэббидж оставил свой след в истории как один из первых компьютерных пионеров. Его первым начинанием в мире вычислений стала Difference Engine, первый в мире цифровой компьютер с автоматическими вычислениями («Difference Engine»).

    Чарльз Бэббидж задумал свою разностную машину как устройство, которое предоставит людям простой способ выполнять математические вычисления и строить сложные таблицы, используемые в основном для морской навигации и астрономических открытий.

    Каждый расчет, выполненный с помощью разностной машины, будет на 100% безошибочным (Garfinkel and Grunspan 42).

    Это была высокая цель, но Бэббидж привык к высокой цели. Он приступил к проектированию машины. Разностная машина была разработана по принципу, известному как метод разности для решения полиномиальных функций (Парк, «Какая разница…»).

    Я не математик, поэтому не буду пытаться сбить вас с толку, объясняя сложную математическую операцию, которую я сам не совсем понимаю. Просто известно, что разностная машина работает с дискретными цифрами (1, 2, 3 и т. Д.).) превращая его в цифровое устройство, первую из когда-либо изобретенных цифровых вычислительных машин («Разностная машина»). В отличие от некоторых будущих разработок, Difference Engine никогда не работал с двоичными числами.

    Такая машина была невероятно сложной и состояла из более чем 25 000 отдельных деталей, включая несколько распределительных валов, шестерни, кривошипы, колеса и множество других механических деталей. Машина должна была иметь вес четыре тонны , высоту более восьми футов и длину более одиннадцати футов («Двигатели.»). Каким бы огромным и сложным ни было устройство, им было просто управлять. Оператор вводил начальные значения и один раз повернул рукоятку, проблема была решена. Результат будет отображаться в колонке вращающихся шестерен, напечатан на листе бумаги и запечатлен в виде стереотипа для легкого переноса в печатный станок (Infinite Retina: Стратегия пространственных вычислений, «Демонстрация…»).

    Разностная машина также была автоматическим калькулятором, что означало, что она могла сохранять результат одного вычисления и использовать его в качестве значения для другого вычисления (Гарфинкель и Грюнспан 42).

    Разностная машина была чудовищем, но и бюджет тоже стал проблемой. Чарльз Бэббидж начал с обращения к британскому правительству за финансированием («Разностная машина»). Британская корона согласилась на один из первых государственных грантов на исследования, и у Бэббиджа были его деньги.

    Следующим шагом был поиск квалифицированного механика. Бэббидж не обладал навыками для обработки таких сложных деталей и, что еще хуже, не существовало формального процесса изготовления точных шестерен и механических деталей (Infinite Retina: Spatial Computing Strategy, «Демонстрация…»).В конце концов, Бэббидж нашел инженера Джозефа Клемента, который согласился построить разностную машину в соответствии с планами Бэббиджа («Двигатели»). Чарльз Бэббидж даже построил пыленепроницаемую и пожаробезопасную мастерскую, в которой можно было протестировать устройство («Разностная машина»).

    В процессе строительства возникли проблемы. Финансирование Бэббиджа не хватало, и построить устройство оказалось даже сложнее, чем предполагалось изначально. В конце концов случилось неизбежное. В 1832 году Джозеф Клемент отказался продолжать работу, пока ему не выплатили дополнительную плату.Проект был остановлен, и правительство официально прекратило финансирование в 1842 году («Двигатели»).

    Короче проект провалился.

    Однако в 1840 году Чарльз Бэббидж начал разработку разностной машины №2. Это новое устройство могло вычислять числа, во много раз большие, чем №1, и использовало только одну треть частей, необходимых для разностной машины №1 («Двигатель»). К сожалению, эта вторая разностная машина также так и не была завершена.

    Многие пришли к выводу, что Бэббидж слишком опередил свое время и что такое устройство было невозможно построить в 19 веке. Биограф Энтони Хайман заметил: «Бэббидж работал сам по себе, далеко опережая современную мысль. 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 »(Хайман, как процитировал Парк,« Какая разница… »).

    Чарльз Бэббидж умер в 1871 году, так и не увидев ничего большего, чем небольшая демонстрационная модельная функция («Чарльз Бэббидж.»).

    Можно было бы подумать, что его смерть положила конец Разностной машине, но это не так.В 1985 году куратор Лондонского музея науки представил план разностной машины Чарльза Бэббиджа. Он хотел знать, действительно ли будет работать двигатель, если устройство будет построено и закончено. После раунда финансирования, очень похожего на собственный путь Бэббиджа 130 лет назад, расчет половины разностной машины был завершен в 1991 году, как раз к 200-летию Чарльза Бэббиджа (Infinite Retina: Spatial Computing Strategy, «Демонстрация ...» ).

    Хотя эта современная игра могла быть вычислена, она не была закончена, по крайней мере, не в соответствии с оригинальным дизайном Бэббиджа.Чарльз Бэббидж сделал все возможное, чтобы свести к минимуму ошибки, даже человеческие. Результат вычисления отображался в последнем столбце раздела вычислений движка, однако, если он был написан человеком, человек мог перевернуть цифры или сделать другие ошибки. Поэтому Бэббидж разработал секцию, которая печатала результат на бумаге, как на печатном станке, а затем штамповала результат на мягком гипсе, из которого лепить свинцовый шрифт. После запуска результат может быть многократно перенесен на бумагу без какого-либо вмешательства человека или возможных ошибок (Infinite Retina: Spatial Computing Strategy, «Демонстрация…»).

    Чтобы закончить машину в Лондонском музее науки, щедрый благотворитель Натан Мирволд, бывший технический директор Microsoft, предложил профинансировать завершение.

    У него была только одна просьба, чтобы Лондонский музей науки также построил ему вторую разностную машину для его частной коллекции (Infinite Retina: Spatial Computing Strategy, «Демонстрация…»).

    Музей согласился, и разностная машина с серийным номером №1 была завершена в 2002 году. Двигатель Натана был закончен в 2008 году.В целом, потребовалось семнадцать лет, чтобы закончить одну машину от планов до первого расчета (Infinite Retina: Spatial Computing Strategy, «Демонстрация…»). Но аппарат заработал! До тех пор, пока машина не была сломана и не заклинивала, она работала безупречно и давала точные результаты в 100% случаев (Infinite Retina: Spatial Computing Strategy, «Демонстрация…»).

    The Difference Engine - потрясающая машина. Многие из его частей можно напрямую преобразовать в части в наших современных компьютерах, хотя они гораздо меньше по размеру и гораздо менее механические (Грэм-Камминг, «Давайте построим…»).Тем не менее, интересно узнать, что большая часть наших сегодняшних компьютеров основана на изобретении, разработанном более 150 лет назад. Разностная машина - четырнадцатая важная веха в истории вычислительной техники.

    Различная машина - zxc.wiki

    Название статьи неоднозначно. Если вы искали одноименный научно-фантастический роман, см. The Difference Machine. Разницы в машине нет. 1 Чарльз Бэббидж

    Разностная машина (англ.Первые разностные машины были чисто механическими реализациями алгоритма, который в противном случае выполнялся людьми, который в основном использовался при вычислении и расширении существующих таблиц. Поскольку каждая непрерывно дифференцируемая функция может быть аппроксимирована полиномом (приближением), разностные машины могут использоваться разными способами, как для интерполяции между записями таблицы, так и для пересчета значений функции. Несмотря на эту общепризнанную полезность, от первой машины до систематического использования в создании таблиц прошло почти 80 лет.

    Первые мысли о такой машине были уже в конце 18 века. Независимо от этого, идея механизации создания таблиц была подхвачена в 1812 году Чарльзом Бэббиджем и впервые реализована в 1820–1822 годах. Попытки Бэббиджа построить пригодную для использования машину не увенчались успехом. Публикации о его машине, особенно о Дионисии Ларднера, однако, оказались очень влиятельными и привели к появлению множества машин (Scheutz, Wiberg, Deacon), каждая из которых использовалась в течение короткого времени.Таблицы восьмизначного логарифма, опубликованные Юлиусом Баушингером и Иоганном Теодором Петерсом в 1910 году, были первыми значимыми таблицами, созданными с помощью разностной машины. Разностная машина, разработанная Кристелем Хаманном для создания таблиц, была украдена, и планы считались утерянными еще в 1928 году. Благодаря успеху этой машины, многочисленные коммерческие вычислительные машины были адаптированы так, чтобы их можно было использовать. в качестве разностных машин: В 1912 г. т.К. Хадсон и Burroughs Adding Machine Company разработали машину для двух различий. В 1928 году была представлена ​​Brunsviga-Dupla, вычислительная машина с двумя регистрами результатов, которую можно было использовать в качестве разностной машины. В 1931 году, осматривая учетную машину National Accounting Machine класса 3000 , Лесли Джон Комри обнаружил, что ее также можно использовать как машину с шестью разностями . В 1950 году Александр Джон Томпсон построил разностную машину, чтобы вычислить свою таблицу 20-значного логарифма, установив четыре вычислительных машины на деревянной опоре и механически связав их.

    С появлением компьютеров исчезли сначала разностные машины, а затем и журнальные таблицы.

    история

    Иоганн Хельфрих фон Мюллер

    Завершив свою вычислительную машину, Иоганн Хельфрих Мюллер написал в 1786 году руководство пользователя, в приложении к которому он представил перспективы будущих улучшений. В дополнение к подсказкам о полезности печатных материалов для документирования результатов вычислений, он также представил свои мысли о новом типе машины, которая должна быть способна вычислять серии чисел с использованием метода разностей.Нет никаких указаний на то, что описание Мюллера было больше, чем концепцией. Скорее, описание следует рассматривать как предложение разработать и изготовить такую ​​машину, включая принтер, при соответствующем финансировании. Поэтому он переписывался с математиком Альбрехтом Людвигом Фридрихом Майстером из Геттинген. Первое письменное упоминание об основных принципах разностной машины можно найти в письме Мюллера Мейстеру от 10 сентября 1784 года. В недавнем исследовании подчеркивается, что идея о создании такой разностной машины возникла у Майстера: Мюллер Заявления доказывают, что он понятия не имел о возможных применениях такой машины.

    Чарльз Бэббидж

    Разница № двигателя 0

    Первая машина функциональных различий была построена Чарльзом Бэббиджем между 1820 и 1822 годами. Согласно сегодняшней доктрине, Бэббидж не был знаком с соображениями Иоганна Хельфриха фон Мюллера в то время, и только позже они были переведены на английский его другом Джоном Гершелем. Эта первая разностная машина могла рассчитывать с двумя разностями с точностью до шести цифр. Бэббидж рассматривал машину как частичную модель более крупной дифференциальной машины, которую еще предстоит построить.Модель служила технико-экономическим обоснованием для получения финансовой поддержки для более крупной машины. Модель была продемонстрирована много раз, и ее вычислительная скорость была указана в письме президенту Королевского общества сэру Хамфри Дэви, давая 44 результата в минуту. Даже если Бэббидж назвал производство машины нуждающимся в улучшении, следует отметить, что машина работала очень хорошо, в основном из-за своей консервативной конструкции. Даже если это была единственная вычислительная машина, которую Бэббидж завершил за свою жизнь, это показывает, что он очень хорошо мог компенсировать производственные проблемы и неточности своего времени с помощью соответствующей конструкции.Машина работала нормально, через год после ее запуска правительство выделило Бэббиджу 1500 фунтов стерлингов на разработку и производство разностной машины.

    В специальной литературе модель называется Различная машина № 0 обозначает . Подробное описание, включая функциональные чертежи частей машин, можно найти в рукописи Бэббиджа, которую Бэббидж дал своему другу Х. У. Бакстону для публикации. Модель, современное представление модели или ее планы строительства сегодня больше не существуют.Считается, что Генри Прево Бэббидж был частью разностной машины № 0 для создания фрагментов используемой разностной машины № 1 (см. Ниже).

    Различная машина № 1
    Демонстрация машины разницы №, построенной Чарльзом Бэббиджем в 1832 году. 1 (Музей науки, Лондон). Картонные шестерни, выполненные в виде функциональной модели Чарльзом Бэббиджем (1831 г.), (Музей науки, Лондон).

    При гарантированной финансовой поддержке правительства Бэббидж нанял точного механика Джозефа Клемента, чтобы тот помог ему построить Difference Machine No.1 опора. Клемент в то время был лучшим слесарем Лондона. Его перфекционизм распространился на конструкцию, рисунки и мастерство. С Бэббиджем и Клементом встретились два перфекциониста из разных областей, но они оба согласились, что машина должна быть не быстрой, а отличного качества. У государственных подрядчиков Бэббиджа были разные взгляды, что привело к ссоре Бэббиджа и Клемента в 1833 году из-за оплаты его услуг. Согласно прецедентной практике того времени, Бэббиджу разрешалось оставлять у Клемента только изготовленные детали, планы конструкции дифференциальной машины и ее отдельных частей, а также изготовленные инструменты.Особенность разностной машины № 1 предоставила механизм рекурсии, с помощью которого результат вычислений, сдвинутый на любую степень десяти, мог быть вычтен из второй разности. К этому моменту детали, которые до этого производил Клемент, стали демонстратором созданной разностной машины №1. Этот демонстратор так и не был разработан в полную машину различий; его можно увидеть сегодня в Музее науки в Лондоне. Когда Клемент передал инженерные чертежи Бэббиджу, его внимание было сосредоточено на аналитической машине, машине, которая в случае ее завершения могла бы полностью заменить все разностные машины.

    . Этот механизм мог бы для. B. Тригонометрические функции вычисляются, а не только существующие табличные значения интерполируются. Это расширение - первый в истории механизм рекурсии.

    Вскоре после того, как демонстратор был построен, Дионисий Ларднер опубликовал статью о счетной машине Чарльза Бэббиджа в Edinburgh Review в 1834 году. Бэббидж предоставил детали для статьи, но Ларднер украсил и изменил их почти по своему желанию. Целью статьи было убедить правительство в полезности машины и гарантировать дальнейшее финансирование.Даже если он и пропустил этот гол, он вдохновил как George Scheutz , так и Alfred Deacon на разработку и создание собственных разностных машин.

    Фрагменты оригинальных запчастей

    Даже если разностная машина № 2 и оригинальные части Бэббиджа сейчас являются центральными экспонатами Музея науки в Лондоне в отделе математики и вычислительной техники, музей не хотел включать разностную машину, демонстраторов более поздних разностных машин. или его части при его жизни.В 1879 году, после смерти Бэббиджа, его младший сын, Генри Прево Бэббидж, собрал шесть отдельных фрагментов разностной машины из найденных им оригинальных деталей, все из которых были изготовлены до 1834 года, и отдал их.

    • Коллекция Джин Бэббидж, Окленд, Новая Зеландия.

    Разница № двигателя 2

    В 1849 году Бэббидж вернулся к своим обязательствам перед правительством и отказался от дальнейшего развития аналитической машины , чтобы создать свою разностную машину №2 конструкт. Он хотел перенести конструктивный прогресс, достигнутый им при разработке своего аналитического двигателя , на разностные машины. Бэббидж был озабочен только созданием строительных чертежей, а не сборкой разностной машины. Он предположил, что правительство приступит к созданию разностной машины № 2, которую выполнит самостоятельно. Создавая проектный чертеж, он хотел обвинить правительство в том, что оно не завершило расчет Различительной машины №1. Комплект строительных чертежей на разностную машину No.2 - это единственный полный комплект строительных чертежей для одной из машин Баббага, все остальные машины были задокументированы не полностью. Конструкция разностной машины № 2 имела ширину и высоту по 3 метра каждая и глубину 1,5 метра. Машина могла рассчитывать на 7 отличий по 31 позиции в каждой. Подключенный принтер должен передавать результаты расчетов непосредственно на матрицу печати.

    Конструирование разностной машины № 2 в Музее науки в Лондоне.

    Только в период с 1989 по 1991 год в Лондонском музее науки был разностный двигатель № .2 построен и доказал свою работоспособность. В 2000 году принтер, также разработанный Бэббиджем, был завершен. Комбинация счетной машины и принтера весит около пяти тонн и была собрана из 8000 бронзовых и литых деталей. В 2008 году еще одна разностная машина № 2 , включая принтер, была выставлена ​​в Калифорнийском музее компьютерной истории и выставлялась до января 2016 года.

    Для Музея науки важно, чтобы две разностные машины № 2 не были копиями, поскольку у Чарльза Бэббиджа никогда не было работающей полной разностной машины №2 построено. Поэтому машины 1991 и 2008 годов называются оригиналами.

    • Разница № машины. 2, Музей науки, Лондон

    • Разница № машины. 2, Музей истории компьютеров, ок.

    • Чертеж с шестернями и рычагами

    Георг и Эдвард Шойц

    Прототип Шойца 1843 года, отреставрированный.Деревянный каркас с подвижными металлическими частями. Приводной кривошип передний левый.
    Станок в Музее Текниска, Стокгольм
    Scheutz No. 0

    В ходе своей издательской деятельности Шойц в 1830 году познакомился с объяснениями Чарльза Бэббиджа о его машине различий. Он был очарован идеей создания машины, которая могла бы вычислять и записывать результат сразу на печатные формы. С помощью подробного функционального описания в обзорной статье Dionysius Lardner в Edinburgh Review Георг Шойц сконструировал модель из дерева, проволоки и картона, чтобы убедиться в функциональности принципа.Летом 1837 года он позволил своему 16-летнему сыну, будущему инженеру Эдварду Шойцу (1821–1881), построить большую модель из металла. Георг Шойц был настолько воодушевлен возможностями этой модели, что представил ее Шведской королевской академии наук и попросил финансовой поддержки для производства полной разностной машины. Поддержка не оказана.

    Эдвард Шойц дополнительно усовершенствовал модель: машина разностей с пятью цифрами и одной разницей была завершена в 1840 году, расширение до трех разностей - в 1843 году.

    Модель 1843 года была продана Нордискому музею в Стокгольме за 50 крон после смерти Эдварда Шойца. Модель была заново открыта на дне музея в декабре 1979 года Майклом Линдгреном в рамках его исследования для своей диссертации и отреставрирована в максимально возможной степени вместе с Per Westberg , реставратором музейной мебели. Поскольку на главной ведущей шестерне уже было множество сломанных зубьев до того, как она была обнаружена заново, и эта шестерня как центральная часть машины не подлежит замене в рамках реставрации, машина в настоящее время находится в нефункциональном состоянии.Модель выставлена ​​в Музее Текниска в Стокгольме.

    Scheutz No. 1

    В 1844 году Джордж Шойц запросил финансовую поддержку у шведской короны для создания полной модели дифференциальной машины. Только в 1851 году ему пообещали треть от первоначальной суммы, если он сможет продемонстрировать полностью работающую модель. При технической и логистической поддержке со стороны Йохана Вильгельма Бергстрёма (1812–1881) Георг и Эдвард Шойц смогли представить в октябре 1853 года работающую 15-значную разностную машину с глубиной в четыре разницы, которая могла напечатать восьмизначный результат.Машина также известна как Scheutz. Номер 1 обозначает: Первая полная разностная машина Scheutz. Некоторые авторы называют машину № 1 второй машиной Шойца, а демонстратор 1843 года они видят как первую разностную машину Шойца.

    Осенью 1854 года Шойцы отправились в рекламную поездку в Англию, посвященную разностной машине. 13 апреля 1855 г. им был выдан патент (№ 2216 от 1854 г.). Машина была u. а. выставлены, продемонстрированы и оценены в Сомерсет-Хаусе Королевского общества.Затем машина была показана на Всемирной выставке в Париже в 1855 году. Чарльз Бэббидж проявил интерес к машине Шойца и поддержал ее в своих усилиях по продажам как в Лондоне, так и в Париже, но не без особого внимания к своему вкладу. Он тщетно пытался убедить Королевское общество (Лондон) назначить Георга Шойца членом.

    В 1856 году Бенджамин А. Гулд организовал для обсерватории Дадли в Скенектади, штат Нью-Йорк, покупку разностной машины за 1000 фунтов стерлингов. Машина была доставлена ​​в апреле 1857 г. и проработала в течение двух месяцев следующей зимой.По прошествии этих двух месяцев Гулд был освобожден от своих обязанностей, и машина больше не использовалась. Таким образом, модель Scheutz № 1 никогда не использовалась по прямому назначению - прямое создание шаблонов печати для таблиц. В 1963 году разностная машина была передана Смитсоновскому институту.

    Scheutz No. 2
    Разностная машина Шойца № 2. (1859)
    машина в Музее науки, Лондон.

    Вторая разностная машина (Scheutz No.2), практически копия первой машины, была построена Эдвардом Шойцем от имени британского казначейства вместе с Брайаном Донкиным в Лондоне, Англия. Машина была передана 5 июля 1859 года после 19 месяцев постройки. Первыми таблицами, напечатанными с помощью этой машины, были столы барометров Уильяма Граватта, 1859 г. а. таблицы дожития (Лондон, 1864 г.) были рассчитаны с использованием разностной машины. В 1914 году машина была списана и передана в Музей науки в Лондоне.

    Хотя Шойцы построили только две дифференциальные машины, и эти машины не работали должным образом, им удалось вызвать общественный интерес к этим двум машинам.Помимо выставок, Шойцы неоднократно демонстрировали свою машину. В 1857 году Шойцы напечатали 50-страничную брошюру о возможностях разностной машины, включая 29-страничную таблицу логарифмов от 1 до 10 000. Книгу разослали всем возможным покупателям разностной машины. Французское издание было завершено в 1858 году.

    Альфред Дикон

    Обзор Дионисия Ларднера в Эдинбургском обзоре не только вдохновил Джорджа Шойца на создание разностной машины, но и, независимо от этого, Альфреда Дикона из Лондона.Его машина могла рассчитывать на три разницы и 20 цифр. Машина была потеряна, но возможно, что она была, по крайней мере, временно во владении Чарльза Бэббиджа, который предложил небольшую дифференциальную машину из Лондона в качестве экспоната для Всемирной выставки в Лондоне (1862 г.).

    Мартин Виберг и Джордж Бернард Грант

    Успех Джорджа и Эдварда Шойца в создании разностной машины привел Мартина Виберга (1826–1905) и Джорджа Бернарда Гранта (1849–1917) к их собственным разработкам.

    Мартин Виберг представил свою машину с четырьмя разностями и 15-значным арифметическим устройством в 1860 году. Помимо награды будущего короля Швеции Оскара II и множества наград, машина была представлена ​​Академии наук по рекомендации Чарльза. Бэббидж и получил положительную оценку. Целью Виберга было не продать машину, а создать научные таблицы или их шаблоны для печати. Виберг смог опубликовать только таблицу логарифмов, рассчитанную с помощью машины, на шведском языке в 1875 году и на немецком и английском языках в 1876 году.Во введении к своим панелям Виберг обвинял в задержках свои усилия по созданию привлекательной типографики. Настольная работа выставлялась на Всемирной выставке 1876 года в Филадельфии. Спрос был низким, столовая работа в наши дни очень редка. Различная машина находится в Музее Текниска в Стокгольме.

    Различительная машина Джорджа Бернарда Гранта, 1876 г.

    Джордж Бернард Грант впервые услышал о разностных машинах Чарльза Бэббиджа в 1870 году, будучи студентом. К этому моменту он уже предпринял многочисленные попытки механизировать вычислительные процессы.Он завершил свой демонстрационный образец разностной машины в 1871 году и описал его в публикации. После окончания учебы он продолжил работу на разностной машине. Целью было выставить работающую машину для всемирной выставки в Филадельфии (1876 г.). Станок был закончен за несколько дней до этого, но не был полностью готов к работе. Машина имела длину 2,5 м и высоту 1,5 м и могла управляться с помощью рукоятки. Если бы ручной кривошип был заменен ременным приводом, вычислительная мощность удвоилась с 12 условий в минуту до 24.В качестве уступки финансистам машина была передана Пенсильванскому университету. Машина вышла из строя. Машина разницы, основанная на планах Гранта, была продана компании Provident Mutual Life Insurance Company , где она использовалась для расчета таблиц смертности.

    Кристель Хаманн

    Отличие машины от Кристель Хаманн

    Когда Юлиус Баушингер и Иоганн Теодор Петерс (1889–1941) начали проект по созданию восьмизначных таблиц вместо прежних семизначных таблиц логарифмов для натуральных чисел и тригонометрических функций, они попросили Кристель Хаманна (1870–1870) построить отличная машина.1948 г.). Хаманн поставил машину в 1909 году. Подробное описание машины можно найти в предисловии к первому тому таблиц. Это был 16-значный аппарат с двумя отличиями и встроенный бумажный принтер. Различная машина была построена намного проще, чем предыдущие конструкции: она не только работала только с двумя отличиями, но и не имела никакого типа автоматической системы, т. Е. H. пользователь сначала должен был добавить вторую разницу к первой, используя одну кривошипом, чтобы затем добавить первую разницу к значению функции со вторым кривошипом.Несмотря на это ограничение, опытный пользователь мог вычислить 36 записей таблицы за пять минут. Баушингер и Петерс спланировали свои таблицы на основе разностной машины только с двумя различиями, используя машину только для интерполяции на небольших интервалах. Сама машина затонула; изображение можно найти на обложке панелей, опубликованных в 1910 году.

    Burroughs Adding Machine Company

    Коробка ввода, машина Берроуза Управления морского альманаха

    Примерно в 1912 году Т.К. Хадсон из Управления морского альманаха обратился в компанию Burroughs Adding Machine Company с просьбой разработать разностную машину, работающую в системе счисления шестидесятых.В таблицах, рассчитываемых Хадсоном, указаны углы в градусах, минутах и ​​секундах. Даже первая машина Бэббиджа могла работать с разными системами счисления с разными основами, просто меняя местами числовые ролики, поскольку английская валюта в то время не была основана на пенсе, шиллинге и фунте: 12 пенсов = 1 шиллинг, 20 шиллингов = 1 фунт. Хадсон получил для своей работы бухгалтерскую машину с клавишным управлением, которая могла производить вычисления как в десятках, так и в шестидесяти системах, а также могла выполнять вычитание напрямую, т.е.е. перед добавлением не нужно было формировать дополнение. Однако машина могла выполнять только сложение или вычитание, поэтому выражение первой разности было прогонено через машину еще раз, чтобы вычислить фактическое значение функции. Путем умного зажима распечатки результат первого вычисления был перекрыт вводом первой разницы на втором этапе вычисления, что сделало неправильный ввод очевидным. Машина была выставлена ​​на выставке Napier Tercentenary Exhibition в Эдинбурге в 1914 году.Для повседневного использования две машины были связаны одна за другой через их распечатку, так что первая машина добавляла вторую разницу к первой, а вторая машина добавляла первую разницу к результату. Позже Берроуз добавил дополнительный регистр для первой разницы в машинах, чтобы одна бухгалтерская машина могла использоваться как разностная машина с двумя разностями.

    Лесли Джон Комри

    Лесли Джон Комри продолжил идею Т. С. Хадсона о преобразовании стандартных офисных машин в дифференциальные с минимальными изменениями: он подробно исследовал и описал каждую новую машину.Комри в основном использовал разностные машины для управления столами.

    Брунсвига Дупла

    В 1928 году Комри представил Brunsviga-Dupla, вычислительную машину с промежуточным регистром, как разностную машину. Он практически написал инструкцию для вычислительной машины как разностной машины, объясняя, как следует использовать собственный промежуточный регистр машины. Машина очень редкая, в настоящее время методы расчета легче всего понять с помощью моделирования.

    Таблочек Hollerith

    Это был Комри, который во время разборки новой машины резервирования, Табулирующей машины Холлерита , обнаружил механические регистры, спрятанные в машине для промежуточных итогов счетов резервирования, и описал ее использование как машину различий. Табулирующие машины можно использовать как печатную машину разницы без каких-либо модификаций.

    Триумфатор типа С1.
    Четыре из этих машин легли в основу машины различий, построенной Томпсоном.

    Александр Джон Томпсон

    Для расчета своих 20-значных таблиц логарифмов, опубликованных между 1924 и 1952 годами, Александр Джон Томпсон тщетно искал машину, которая могла бы вычислять с четырьмя или пятью разностями. Он механически соединил четыре вычислительных машины Triumphator Type C (Sprossenradmaschinen, также называемые машинами Odhner после Willgodt Theophil Odhner) одну за другой, так что содержимое регистра результатов задней машины могло быть передано Sprossenräder передней машины.Настройки звездочек передней машины также могут быть перенесены в регистр результатов задней машины. Кроме того, количество звездочек на каждой машине было увеличено с 9 до 13 цифр, а в реестре результатов - с 13 до 18 цифр.

    функциональность

    Разностные машины используются для вычисления последовательностей чисел. Разница в числовом расстоянии между двумя соседними элементами последовательности. Эти различия, в свою очередь, являются следствием.Если снова вычислить разницу из этих первых разностей, говорят о второй разнице.

    Как правило, в последовательности, основанной на полиноме n-го порядка, n-я разность постоянна. Это свойство можно использовать для того, чтобы при построении последовательности сначала n-е, затем n-1-е и т. Д. Различия формируются путем сложения до тех пор, пока не будет вычислена фактическая последовательность. Конечно, вы должны знать начальные значения индивидуальных различий для этой процедуры.Одноразовое определение начальных значений обычно намного проще, чем вычисление всех элементов последовательности.

    Наиболее распространенным использованием разностных машин была интерполяция значений между известными опорными точками: для функции значения функции были рассчитаны с требуемой точностью на большем расстоянии, чем для требуемой таблицы. Промежуточные значения были получены путем вычисления полинома n-го порядка с использованием рассчитанных точек опоры. Т.е. промежуточные значения были только аппроксимированы полиномом.При соответствующем выборе расстояний между положением опоры и достаточной точности шагов расчета невозможно различить рассчитанные и интерполированные табличные значения. Интерполяция также использовалась до того, как стали доступны разностные машины, только тогда вычисления должны были выполняться людьми. Здесь также объем вычислений для интерполяции был значительно меньше, чем для расчета точек опоры.

    Ранее было показано, что для разностной машины возникают интересные возможности применения, если n-я разность непостоянна.Чарльз Бэббидж предоставил оператору возможность регулировать наибольшую разницу перед каждым шагом расчета. Это особенно легко сделать на машине Томпсона. Поскольку машина разностей фактически может только складывать, Чарльз Бэббидж увидел в своей машине разностей № 1 обратную связь последовательности с максимальной разницей. Следует отметить, что он мог изменять значение цифр по степеням 10 во время обратной связи. С помощью этого трюка разность машина могла умножить и z.B. Вычислите синусоидальную функцию напрямую.

    Легенда гласит, что Чарльз Бэббидж посвятил себя печати разностных машин, потому что в доступных таблицах журналов было так много ошибок. Тем временем количество ошибок в таблицах журналов было объективировано. Хотя можно было отследить ошибки, можно было доказать, какой производитель плат кого списал, но в целом количество ошибок, особенно с учетом примечаний к исправлению, было настолько низким, что это можно рассматривать как аргумент для смущения. для постройки такой сложной машины.Для машины Scheutz № 2 имеются обширные свидетельства функционального качества и возможности ремонта: машина не была безупречной и не была дешевле в обслуживании, чем человеческий калькулятор.

    Признательность

    Когда Чарльз Бэббидж изобрел разностную машину, машина воспроизводила процесс вычислений, который до этого момента выполнялся вручную. Чарльзу Бэббиджу удалось в 1822 году построить и продемонстрировать работающую разностную машину (No.0) для разностей второго порядка; к сожалению машина вышла из строя. Весьма вероятно, что отдельные детали использовались в демонстраторе разностной машины №1, но, безусловно, во фрагментах разностной машины №1. 1, установлен. Машины, сконструированные Бэббиджем, в его время можно было производить, и они должны были работать. Благодаря многочисленным публикациям о его разностных машинах и рекламе разностных машин, которые были разработаны и построены с использованием его статей, он вдохновил поколения математиков, инженеров и любителей попробовать свои силы в автоматических вычислениях.Большой прорыв в создании разностных машин произошел с использованием машины Кристель Хаманна для столов Баушингера и Петерса. Однако использование машины разностей достигло своего апогея и завершилось в машине с четырьмя разностями, созданной Александром Джоном Томпсоном и его расчетом 20-значных таблиц журнала между 1924 и 1952 годами.

    Список отличительных машин

    Табулирующая машина Холлерита
    Различия машин
    изобретатель строитель Фамилия станок начало строительства завершение Отличия Сделать арифметический блок Сделать принтер обязательство Сегодняшнее местоположение Функциональность источник
    Иоганн Хельфрих Мюллер описание --- --- --- --- ---
    Чарльз Бэббидж Чарльз Бэббидж №0 функционирует 1820 1822 2 6-й --- Чарльз Бэббидж --- ---
    Чарльз Бэббидж Джозеф Клемент № 1 Демонстратор 1832 2 --- --- Музей науки, Лондон Да
    Чарльз Бэббидж Роберто Гуателли №1 Демонстратор, копия примерно 1981 2 --- --- Canada Science and Technology Museum, Оттава, Канада Да
    Чарльз Бэббидж Дорон Свэйд № 2 функционирует 1991/2000 7-й 31 Музей науки, Лондон Да
    Чарльз Бэббидж Дорон Свэйд №2 функционирует 2008 г. 7-й 31 Музей истории компьютеров, ок. Да
    Джордж Шойц Эдвард Шойц Демонстратор 1837 1843 3 5 --- --- Tekniska Museet, Стокгольм Нет
    Джордж Шойц Эдвард Шойц, Йохан Вильгельм Бергстрём Scheutz No.1 функционирует 1851 1853 4-я 15-й 8-й Обсерватория Дадли, Скенектади, Нью-Йорк Национальный музей американской истории, Смитонский институт, Вашингтон, округ Колумбия Да
    Джордж Шойц Эдвард Шойц, Брайан Донкин Scheutz No. 2 функционирует 1857 1859 4-я 15-й 8-й Главный регистр, Соммерсет-Хаус, Лондон Музей науки, Лондон Да
    Мартин Виберг Мартин Виберг функционирует 1860 4-я 15-й Tekniska Museet, Стокгольм Да
    Альфред Дикон Альфред Дикон функционирует 1862 3 20-й
    Джордж Барнард Грант Джордж Барнард Грант Демонстратор 1870 1871 --- --- ---
    Джордж Барнард Грант Джордж Барнард Грант Разностная машина Гранта условно-функциональные 1874 1876 г. --- --- ---
    Джордж Барнард Грант Джордж Барнард Грант (?) Разностная машина Гранта функционирует 1876 г. или позже Компания взаимного страхования жизни Provident неизвестно Да
    Кристель Хаманн Кристель Хаманн функционирует 1909 2 16 Баушингер, Питерс --- ---
    TC Hudson Burroughs Adding Machine Company функционирует 1912 2
    Брунсвига Brunsviga Dupla функционирует 1928 2 16 --- Немецкий музей, Мюнхен; Braunschweigisches Landesmuseum (в настоящее время не выставляется)
    функционирует
    Александр Джон Томпсон Александр Джон Томпсон, 4 раза триумфатор типа C функционирует 1924-1950 4-я 13 --- Александр Джон Томпсон Dept.Статистической науки, Университетский колледж Лондона Да

    литература

    • Майкл Линдгрен: Слава и неудача . Разностные двигатели Иоганна Мюллера, Чарльза Бэббиджа, Георга и Эдварда Шойца (= Стокгольмские статьи по истории и философии технологий . Том 2017). 2-е издание. MIT Press, 1990, ISBN 0-262-12146-8 (также диссертация Университета Линчёпинга (Исследования Линчёпинга в области искусства и науки, Том 9, 1987)).
    • Ута К. Мерцбах: Георг Шойц и первый печатный калькулятор (= Смитсоновские исследования в области истории и технологий . Том 36). Smithsonian Institution Press, Вашингтон, округ Колумбия, 1977 г. (онлайн [PDF; 30,9 МБ; доступ 5 мая 2012 г.]).
    • Бернхард Доцлер (Hrsg.): Babbages Rechen-Automate. (= Компьютерная культура . Группа IV). Спрингер, Вена / Нью-Йорк, 1996 г., ISBN 3-211-82640-8.
    • Дорон Суэйд: Мозг шестеренки .Марков А.А.: Расчет разностей . Б.Г. Тойбнер, Лейпциг 1896 г., гл. 4 (онлайн [доступ 8 сентября 2013 г.]).
    • a b c d Дионисий Ларднер: Счетная машина Бэббиджа . В: The Edinburgh Review . лента 59, июль 1834 г. (Также имеется в Campbell-Kelly (1989). Pp. 118-186 и как немецкий перевод в Dotzler (1996) , раздел 12.).
    • a b c d Джордж Шойц, Эдвард Шойц: Таблицы образцов .Рассчитано, изготовлено в стереосистеме и напечатано на шведской вычислительной машине. Longman, Brown, Green, Longmans, and Roberts, London 2010, ISBN 978-1-167-03892-1 (в Google Книгах или в виде файла PDF (26 МБ) [доступ 20 сентября 2012 г.] Первое издание: 1857 г., перепечатка ).
    • a b c d Юлиус Баушингер, Жан Петерс: Логарифмические тригонометрические таблицы с восемью десятичными знаками . Логарифмы всех чисел от 1 до 200 000 и логарифмы тригонометрических функций для каждой шестидесятеричной секунды квадранта.1-е издание. лента 1/2. Verlag von Wilhelm Engelmann, Leipzig 1910 (онлайн [доступ 17 сентября 2012 г.] При поддержке Королевской прусской академии наук в Берлине и Императорской академии наук в Вене (Фонд Treitl)).
    • a b Юлиус Баушингер, Жан Петерс: Логарифмические тригонометрические таблицы с восемью десятичными знаками . Логарифмы всех чисел от 1 до 200 000 и логарифмы тригонометрических функций для каждой шестидесятеричной секунды квадранта.1-е издание. лента 2/2. Verlag von Wilhelm Engelmann, Leipzig 1910 (онлайн [доступ 17 сентября 2012 г.]).
    • a b c d e f g h i Лесли Джон Комри: О применении вычислительной машины Брунсвиги-Дупла к двойному суммированию с конечными разностями . В: Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . лента 88, март 1928 г., стр.Лесли Джон Комри: Современные машины Бэббиджа . Машинопись Комри «Современные машины Бэббиджа». В: Bulletin of the Office Users 'Association Limited . 1933 г.
    • a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y Мартин Кэмпбелл-Келли, Мэри Кроаркен, Р.Флуд, Элеонора Робсон (ред.): История математических таблиц . От Шумера к таблицам. Oxford University Press, Oxford 2003, ISBN 0-19-850841-7.
    • a b c d Александр Джон Томпсон: Logarithmetica britannica - стандартная таблица логарифмов до двадцати десятичных знаков . Числа от 10 000 до 50 000 вместе с общим вступлением. лента 1/2. Кембридж 1952 г.
    • a b Александр Джон Томпсон: Logarithmetica britannica - стандартная таблица логарифмов до двадцати десятичных знаков . A b c Иоганн Хельфрих фон Мюллер: Описание его недавно изобретенной счетной машины . В зависимости от формы, использования и преимуществ. Ред .: Филипп Энгель Клебштейн. Варрентрапп Зон и Веннер, Франкфурт 1786, OCLC 633555891 (Аугсбургская государственная и городская библиотека, телефонный номер: H 1594.).
    • a b c Ральф Бюлов: Черновик разностной машины из 1784 . В: Архив Судхоффа .Чарльз Бэббидж: Наука о числе сводится к механизму . 1821 (Не опубликовано при жизни Бэббиджа. Перепечатано в Кэмпбелл-Келли (1989)).
    • a b c Денис Рогель: Фрагменты прототипа из первой разностной машины Бэббиджа . В: IEEE Annals of the History of Computing . лента 31, 2 (апрель - июнь), 2009 г., ISSN 1058-6180, стр. 70–75, DOI: 10.1109 / MAHC.2009.31 (онлайн [доступ 12 августа 2012 г.]). A b C. Дж. Д. Робертс: Разностная машина Бэббиджа № 1 и создание таблиц синусов . В: Вернер Бухгольц (ред.): IEEE Annals of the History of Computing . лента 9, вып. 2, 1987, стр. 210-212, DOI: 10.1109 / MAHC.1987.10020.
    • a b c Гарри Джон Ти: Наследие Чарльза Бэббиджа в Австралазии . В: Анналы истории вычислительной техники . лента 5, вып.1, 1983, с. 45-60, DOI: 10.1109 / MAHC.1983.10006.
    • a b c d Чарльз Бэббидж: Отрывки из жизни философа . Longman, Green, Longman, Roberts & Green, London 1864 (онлайн [доступ 15 августа 2012 г.]).
    • a b c d I. Бернард Коэн: Бэббидж и Эйкен . с примечаниями о подарке Генри Бэббиджа Гарварду и другим учреждениям части разностной машины его отца.Джерард О'Реган: Краткая история вычислительной техники. Springer Science & Business Media, ISBN 978-1-4471-2359-0.
    • ↑ Дорон Д. Суэйд: Механический компьютер Чарльза Бэббиджа. В: Спектр науки. 4, 1993, стр. 78-84.
    • ↑ Завершение печати: 2000 г.
    • ↑ Веб-сайт музея: «Идентичный двигатель, построенный в марте 2008 года, выставлен в Музее компьютерной истории»
    • ↑ Сайт музея: «Разностная машина Бэббиджа No.№ 2 выставлялась с мая 2008 г. по январь 2016 г. "
    • ↑ Второй оригинал
    • a b c d e f g h i j k l Майкл Линдгрен: Слава и неудача . Разностные двигатели Иоганна Мюллера, Чарльза Бэббиджа, Георга и Эдварда Шойца (= Стокгольмские статьи по истории и философии техники .Дионисий Ларднер: Счетная машина Бэббиджа . В: Мартин Кэмпбелл-Келли (ред.): Работы Чарльза Бэббиджа . Разностная машина и изготовление таблиц. лента 2. Уильям Пикеринг, Лондон 1989, ISBN 1-85196-005-8, стр. 118-186 (перепечатано из The Edinburgh Review of 1834).
    • ↑ Экспонат виден здесь
    • a b c d e f g h i j k l m Uta C.Мерцбах: Георг Шойц и первый печатный калькулятор . В: Смитсоновские исследования в области истории и технологий . лента 36. Smithsonian Institution Press, City of Washington 1977, LCCN 76-015379 (онлайн [PDF; 30,9 МБ; доступ 10 сентября 2012 г.]).
    • ↑ Джордж Г. Стоукс, WH Миллер, Чарльз Уитстон, Р. Уиллис: Отчет комитета, назначенного Советом для проверки Счетной машины M [essrs] Scheutz . 1855, стр. Эдвардс Парк: Какую разницу внесла разница в .Из калькулятора Чарльза Бэббиджа появился сегодняшний компьютер. В: Смитсоновский журнал . Февраль 1996 г. (онлайн [доступ 5 августа 2012 г.]). онлайн (Памятка оригинала от 21 ноября 2013 г. в Интернет-архиве ) Информация: Архив Ссылка была вставлена ​​автоматически и еще не проверена. Пожалуйста, проверьте исходную и архивную ссылку в соответствии с инструкциями , а затем удалите это уведомление.Уильям Граватт, Companion to the Barometer, Mountain Barometer Tables; Рассчитано и стереотипно с помощью вычислительной машины № 2 господина Шойца и напечатано машиной. Лондон 1859 г.
    • ↑ Mathieum Chasles, Delaunay: Rapport sur la machine a calculer presentee par M. Wiberg . В: Competes Rendus . Hebdomadaires des seances de L'academie des Sciences. лента 56, вып.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *