Содержание

Что такое дифавтомат и для чего его применяют?

Дифференциальный автомат — это низковольтный комбинированный электрический аппарат, совмещающий в одном корпусе функции двух защитных устройств — УЗО и автоматического выключателя. Благодаря этому данное изделие является достаточно популярным и широко применяется как в бытовых условиях, так и на производстве. В этой статье мы рассмотрим устройство, назначение и принцип работы дифавтомата.

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.

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.

Источник: сайт Сам электрик.

Дифференциальный автомат. Назначение и принцип работы дифференциального автомата

Дифференциальный автоматический выключатель представляет собой уникальное устройство, в котором одновременно сочетаются функции автоматического выключателя и защитные свойства УЗО.

Дифференциальный автомат предназначен для защиты человека от поражений электрическим током при его соприкосновении с токоведущими частями электрооборудования либо при утечке электрического тока. В этом случае дифференциальный автомат выполняет функции устройства защитного отключения.

Также устройство осуществляет защиту электрической сети от коротких замыканий и перегрузок, выполняя функции автоматического выключателя.

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.

Для проверки исправности модуля дифференциальной защиты на корпусе устройства расположена специальная кнопка «Тест». При нажатии на эту кнопку создается искусственный ток утечки и автомат (если он исправен) должен отключиться.

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:

Понравилась статья - поделись с друзьями!

 

Дифференциальный автомат - что это такое?

Прибор, предназначенный для отключения электропитания в сети при появлении в ней нарушений, способных привести к выходу из строя проводки и подключенной к ней аппаратуры, в электрике называется автоматическим выключателем (АВ). Это устройство обычно называют проще – автоматом. Одной из его разновидностей является устройство защитного отключения, которое обесточивает линию при обнаружении утечки тока, тем самым предотвращая поражение людей электричеством при касании кабеля. Особенность УЗО такова, что его нельзя ставить без АВ, защищающего линию от КЗ и перенапряжения. Чтобы не подключать к линии два защитных прибора, был создан дифференциальный автомат – прибор, сочетающий в себе функции УЗО и автоматического выключателя.

Особенности и назначение дифавтомата

Если об обычных электрических автоматах известно практически всем, то, услышав слово «дифавтомат», многие спросят: «А это что такое?» Если говорить упрощенно, дифференциальный автоматический выключатель – это устройство защиты цепи, отключающее питание при любых неполадках, способных привести к повреждению лини или поражению людей током.

Аппарат состоит из нескольких основных частей:

  • Пластиковый корпус, устойчивый к плавлению и возгоранию.
  • Один или два рычага подачи и отключения питания.
  • Маркированные клеммы, к которым подключаются входящие и выходящие кабели.
  • Кнопка «Тест», предназначенная для проверки исправности прибора.

В последних моделях этих автоматов устанавливается также сигнальный индикатор, позволяющий дифференцировать причины срабатывания. Благодаря ему можно определить, из-за чего отключился прибор – из-за утечки тока или по причине перегрузки линии. Такая функция облегчает поиск неисправности.

Наглядно про устройство дифавтомата на видео:

Автоматические защитные выключатели дифференциального тока могут устанавливаться и в однофазных, и в трёхфазных линиях. Они предназначены для:

  • Защиты электросети от сверхтоков КЗ и чрезмерного напряжения.
  • Предотвращения утечки электротока, которая может привести к пожару или поражению электричеством людей и домашних животных.

Выключатель дифференциального тока для бытовых линий с одной фазой и рабочим напряжением 220В имеет два полюса. В промышленных сетях на 380В устанавливается трехфазный четырехполюсный дифференциальный автомат. Четырехполюсники занимают в распределительном щитке больше места, поскольку вместе с ними устанавливается блок дифференциальной защиты.

Внешний вид дифавтомата

При взгляде на УЗО и дифференциальный АВ можно заметить, что они очень похожи по конструктивному исполнению и размерам. Даже кнопка «Тест» имеется на обоих аппаратах. Но это не значит, что они полностью одинаковы. Устройство защитного отключения не является самостоятельным прибором и не должно, как было сказано выше, монтироваться в цепь без защитного автоматического выключателя. Дифавтомат же объединяет в себе УЗО и АВ, поэтому в установке дополнительных аппаратов не нуждается.

Чтобы не путать УЗО и дифференциальный защитный выключатель, большинство отечественных производителей маркируют свою продукцию соответствующей аббревиатурой – УЗО или АВДТ. Импортные приборы можно различить по другим признакам. Например, номинал тока устройства защитного отключения обозначается цифрой и буквой «А» (Ампер) после нее – например, 16А. Токовый номинал дифавтомата пишется по другому: впереди ставится латинский литер, соответствующий характеристике встроенных расцепителей. После него идет цифра, означающая величину номинального тока – к примеру, С16.

Работа дифференцированного АВ при утечках электротока

Защита от утечек обеспечивается реле, входящим в состав дифавтомата. Когда параметры линии в норме, на него воздействуют равномерные магнитные потоки, и элемент не препятствует подаче тока к потребителям. При пробое изоляционного слоя возникает утечка, в результате которой нарушается равномерность потоков, и реле вызывает срабатывание автомата.

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.

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:

Заземление АВДТ

Заземлять нулевой кабель следует только перед прибором дифференциальной защиты. Неправильное подключение приведет к тому, что дифавтомат будет отключаться даже при подаче незначительной нагрузки.

Если несколько дифференциальных автоматов подключены параллельно, то менять местами нулевые проводники на их выходах или подключать их к общей нулевой шине нельзя. Это также приведет к сбою в работе устройств.

Ноль АВДТ следует подсоединять в паре со своей фазой. Использовать его в качестве нулевого проводника для аппаратов с другим источником фазы нельзя.

Чтобы не перепутать нули, рекомендуется пользоваться промаркированными кабелями.

Для перемычек и соединений необходимо использовать проводник, сечение которого соответствует сетевой нагрузке.

Если автомат оборудован индикатором неисправности, то причина срабатывания будет ясна сразу. При отсутствии «маячка» причину сбоя придется искать методом «научного тыка». Если АВДТ начал срабатывать после подключения в сеть дополнительной нагрузки, то, скорее всего, прибор неисправен или при его подсоединении была допущена ошибка.

Заключение

В этом материале мы рассказали о том, что такое дифавтомат, для чего он нужен и по какому принципу работает, а также разобрались с важными нюансами его подключения. Если вы собираетесь устанавливать АВДТ самостоятельно, перед этим тщательно изучите порядок монтажа, а во время работы строго соблюдайте технику безопасности.

Дифференциальный автомат - это... Что такое Дифференциальный автомат?

Двухполюсное УЗО с номинальным током 100 А

Устройство защитного отключения (УЗО; более точное название: Устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокр. УЗО−Д) — механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Может состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания и размыкания электрической цепи (разъединителя)[1].

Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.

Широкое применение также получили комбинированные устройства, совмещающие в себе УЗО и устройство защиты от сверхтока, такие устройства называются УЗО−Д со встроенной защитой от сверхтоков, либо просто диффавтомат.

Назначение

УЗО предназначены для

  • Защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 mA).
  • Предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.

Цели и принцип работы

схема УЗО и принцип работы

Принцип работы УЗО основан на измерении баланса токов между входящими в него токоведущими проводниками с помощью дифференциального трансформатора тока. Если баланс токов нарушен, то УЗО немедленно размыкает все входящие в него контактные группы, отключая таким образом неисправную нагрузку.

УЗО измеряет алгебраическую сумму токов, протекающих по контролируемым проводникам (двум для однофазного УЗО, четырем для трехфазного и т. д.): в нормальном состоянии ток, «втекающий» по одним проводникам, должен быть равен току, «вытекащему» по другим, то есть сумма токов, проходящих через УЗО равна нулю (точнее, сумма не должна превышать допустимое значение). Если же сумма превышает допустимое значение, то это означает, что часть тока проходит помимо УЗО, то есть контролируемая электрическая цепь неисправна — в ней имеет место утечка.

В США, в соответствии с National Electrical Code, устройства защитного отключения (ground fault circuit interrupter — GFCI), предназначенные для защиты людей, должны размыкать цепь при утечке тока 4-6 мА (точное значение выбирается производителем устройства и обычно составляет 5 мА) за время не более 25 мс. Для устройств GFCI, защищающих оборудование (то есть не для защиты людей), отключающий дифференциальный ток может составлять до 30 мА. В Европе используются УЗО с отключающим дифференциальным током 10-500 мА.

С точки зрения электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО предназначены именно для защиты от поражения электрическим током, поскольку они срабатывают при утечках тока значительно меньших, чем предохранители (обычно от 2 ампер и более для бытовых предохранителей, что во много раз превышает смертельное для человека значение). УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.

Эти значения были установлены путем тестов, при которых добровольцы и животные подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока.

Обнаружение токов утечки при помощи УЗО является дополнительным защитным мероприятием, а не заменой защите от сверхтоков при помощи предохранителей, так как УЗО никак не реагирует на неисправности, если они не сопровождаются утечкой тока (например, короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками).

УЗО с отключающим дифференциальным током порядка 300 мА и более иногда применяются для защиты больших участков электрических сетей (например, в компьютерных центрах), где низкий порог привел бы к ложным срабатываниям. Такие низкочувствительные УЗО выполняют противопожарную функцию и не являются эффективной защитой от поражения электрическим током.

Пример

Внутреннее устройство УЗО, подключаемого в разрыв шнура питания

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УЗО. Данное УЗО предназначено для установки в разрыв шнура питания, его номинальный ток 13 А, отключающий дифференциальный ток 30 мА. Данное устройство является:

  • УЗО со вспомогательным источником питания
  • выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника

Это означает, что УЗО может быть включено только при наличии питающего напряжения, при пропадании напряжения оно автоматически отключается (такое поведение повышает безопасность устройства).

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (PE-проводник) к УЗО никак не подключается.

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также еще один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тор, но не имеют электрического контакта с катушкой[2]. В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.

Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека, стоящего на мокром полу, к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник «втекает больше тока», чем возвращается по нулевому (часть тока утекает через тело человека, то есть помимо трансформатора). Несбалансированный ток в первичной обмотке трансформатора тока приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УЗО должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УЗО не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

Применение

В России применение УЗО стало обязательным с принятием 7-го издания Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Выдержки из документов, регламентирующих применение УЗО, собраны здесь. Как правило, в случае бытовой электропроводки одно или несколько УЗО устанавливаются на DIN-рейку в электрощите.

Многие производители бытовых устройств, которые могут быть использованы в сырых помещениях (например, фены), предусматривают для таких устройств встроенное УЗО. В ряде стран подобные встроенные УЗО являются обязательными.

Проверка

Рекомендуется ежемесячно проверять работоспособность УЗО. Наиболее простой способ проверки — нажатие кнопки «тест», которая обычно расположена на корпусе УЗО (как правило, на кнопке «тест» нанесено изображение большой буквы «Т»). Тест кнопкой может производиться пользователем, то есть квалифицированный персонал для этого не требуется. Если УЗО исправно и подключено к электрической сети, то оно при нажатии кнопки «тест» должно сразу же сработать (то есть отключить нагрузку). Если после нажатия кнопки нагрузка осталась под напряжением, то УЗО неисправно и должно быть заменено.

Тест нажатием кнопки не является полной проверкой УЗО. Оно может срабатывать от кнопки, но не пройти полный лабораторный тест, включающий измерение отключающего дифференциального тока и времени срабатывания.

Кроме того, нажатием кнопки проверяется само УЗО, но не правильность его подключения. Поэтому более надежной проверкой является имитация утечки непосредственно в цепи, которая является нагрузкой УЗО. Такой тест желательно проделать хотя бы один раз для каждого УЗО после его установки. В отличие от нажатия кнопки, пробная утечка должна проводиться только квалифицированным персоналом.

Ограничения

УЗО может значительно улучшить безопасность электроустановок, но оно не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью.

УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т.  п.), а также отключение электроустановки перед ее обслуживанием.

История

В начале 1970-х годов большинство УЗО выпускались[3] в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов большинство бытовых УЗО были уже встроенными в розетки. В России используются преимущественно УЗО для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УЗО пока широкого распространения не получили.

Классификация УЗО

По способу действия

  • УЗО−Д без вспомогательного источника питания
  • УЗО−Д со вспомогательным источником питания:
    • выполняющие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника с выдержкой времени и без нее:
      • производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
      • не производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
    • не производящие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника:
      • способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника
      • не способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника

По способу установки

  • стационарные с монтажом стационарной электропроводкой
  • переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями

По числу полюсов

  • однополюсные двухпроводные
  • двухполюсные
  • двухполюсные трехпроводные
  • трехполюсные
  • трехполюсные четырехпроводные
  • четырехполюсные

По виду защиты от сверхтоков и перегрузок по току

  • без встроенной защиты от сверхтоков
  • со встроенной защитой от сверхтоков
  • со встроенной защитой от перегрузки
  • со встроенной защитой от коротких замыканий

По потере чувствительности в случае двойного заземления нулевого рабочего проводника

На стадии рассмотрения

По возможности регулирования отключающего дифференциального тока

  • нерегулируемые
  • регулируемые:
    • с дискретным регулированием
    • с плавным регулированием

По стойкости при импульсном напряжении

  • допускающие возможность отключения при импульсном напряжении
  • стойкие при импульсном напряжении

По характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока

  • УЗО−Д типа АС
  • УЗО−Д типа А
  • УЗО−Д типа В

Характеристики УЗО

Характеристики, общие для всех УЗО−Д

  • Способ установки
  • Число полюсов и число токоведущих проводников
  • Номинальный ток In — указанное изготовителем значение тока, которое УЗО−Д может пропускать в продолжительном режиме работы
  • Номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации
  • Номинальный неотключающий дифференциальный ток, если он отличается от предпочтительного значения IΔn0 — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое не вызывает отключения УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации
  • Тип УЗО−Д по характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока
  • Номинальное напряжение Un — указанное изготовителем действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО−Д (в частности при коротких замыканиях)
  • Номинальная частота — значение частоты, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором оно работоспособно при заданных условиях эксплуатации
  • Тип вспомогательного источника (если он имеется) и реакция УЗО−Д на его отказ
  • Номинальное напряжение вспомогательного источника (если он имеется) Usn — напряжение вспомогательного источника, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором обеспечивается его работоспособность при заданных условиях эксплуатации
  • Номинальная включающая и отключающая способность Im — действующее значение ожидаемого тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
  • Номинальная способность включения и отключения дифференциального тока IΔm — действующее значение ожидаемого дифференциального тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени отключения и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
  • Выдержка времени (если она имеется)
  • Селективность (если она имеется)
  • Координация изоляции, включая воздушные зазоры и пути утечки тока
  • Степень защиты (по ГОСТ 14254)

Только для УЗО−Д без встроенной защиты от коротких замыканий

  • Вид защиты от коротких замыканий
  • Номинальный условный ток короткого замыкания Inc — указанное изготовителем действующее значение ожидаемого тока, который способно выдержать УЗО−Д, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность
  • Номинальный условный дифференциальный ток при коротком замыкании IΔc — указанное изготовителем значение ожидаемого дифференциального тока, которое способно выдержать УЗО−Д, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность

Смотри также

Примечания

  1. Определение согласно ГОСТ Р 50807-95 (2003)
  2. То есть катушка гальванически развязана от токонесущих проводников УЗО
  3. За рубежом. В России УЗО начали применяться гораздо позже — примерно с 1994—1995 годов

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Дифференциальный автоматический выключатель – устройство, принцип действия и область применения дифавтоматов

При проектировании электрики частного дома или квартиры часто возникает дилемма, какой автоматический прибор выбрать для защиты человека от косвенного прикосновения — УЗО или дифференциальный автомат?

Данная статья посвящена дифавтомату — что это такое и для чего он нужен.

Дифференциальный автомат является многофункциональным устройством. В число выполняемых им функций входят:

  • коммутация электрических цепей;
  • защита электрооборудования от сверхтоков короткого замыкания и перегрузок;
  • выполнение автоматического защитного отключения при появлении токов утечки.

В состав дифференциального автомата входит автоматический выключатель, конструктивно объединённый с дифференциальным устройством защитного отключения (УЗО).

Такое функциональное объединение позволяет оптимизировать использование внутреннего пространства распределительных щитов, поскольку дифавтомат занимает меньше места, чем автоматический выключатель и УЗО. Кроме этого, устройство «два в одном» всегда дешевле двух отдельных приборов.

В соответствии с устоявшимся трендом последних лет, дифференциальные автоматы выпускаются в основном в модульном исполнении. Конструкция креплений, предназначенная для установки дифавтомата на din-рейку, позволяет легко интегрировать автомат в любой распределительный щит или шкаф с электрооборудованием.

К особенностям дифавтоматов относится то, что они разрывают не только фазную линию питания, но и нулевой провод. То есть, в однофазных цепях применяются двухполюсные дифавтоматы, а в трёхфазных — четырёхполюсные, что отличается от типовой схемы подключения обычных автоматических выключателей.

Конструктивно дифференциальный автомат представляет собой два устройства, включенных последовательно:

  • автоматический выключатель;
  • устройство защитного отключения.

Цепи фазных полюсов автоматов содержат электромагнитные и тепловые расцепители, обеспечивающие отключение питания при перегрузках и коротких замыканиях.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВОГО И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСЦЕПИТЕЛЕЙ

Электромагнитный расцепитель дифавтомата состоит из токовой катушки, внутри которой расположен подвижный магнитный сердечник (боёк). Электромагнитная система расцепителя настроена таким образом, что при достижении в катушке тока определённого значения происходит втягивание магнитного сердечника.

Втягиваясь, сердечник-боёк воздействует на привод защёлки, удерживающей автомат во включенном положении. Выбитая из зацепления защёлка освобождает привод автоматического выключателя, который под воздействием пружин перемещается в отключенное положение, разрывая токовые полюсы дифавтомата.

Электромагнитный расцепитель автомата играет роль защиты от сверхтоков, возникающих при коротких замыканиях.

Тепловой механизм расцепления дифавтомата содержит биметаллический элемент, меняющий свою форму при нагревании. Биметаллический элемент представляет собой соединение двух пластин из разнородных металлических сплавов, имеющих различные коэффициенты теплового расширения.

Нагревание такой конструкции вызывает её изгиб, обусловленный различием линейного расширения разнородных материалов. Нагревание биметалла осуществляется под действием электротока, протекающего непосредственно по пластинам, либо по намотанной на них спирали.

Деформируемый вследствие нагрева биметалл воздействует на защёлку привода автомата, что вызывает его отключение.

Характеристика теплового расцепителя автомата имеет интегральную зависимость. Величина линейного смещения биметалла, пропорциональная количеству теплоты, выделяемому проводником, определяется двумя факторами:

    величиной протекающего электротока; продолжительностью его действия.

Таким образом, время автоматического срабатывания теплового расцепителя дифавтомата зависит от токовой величины.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО МОДУЛЯ

Дифференциальный модуль представляет собой трансформатор тока, вторичная обмотка которого намотана на тороидальном сердечнике. Первичной обмоткой служат проводники фазного и нулевого провода, пропущенные через середину сердечника.

При отсутствии утечек, электротоки фазного и нулевого проводов равны и направлены противоположно в любой момент времени. В этом случае суммарное значение магнитной индукции, наводимой этими токами в сердечнике равно нулю, следовательно, равен нулю и электроток вторичной обмотки трансформатора.

При возникновении токовой утечки в защитное заземление, ток нулевого провода становится меньше фазного. Возникновение дисбаланса вызывает появление электротока во вторичной обмотке трансформатора.

Система настроена таким образом, что при достижении токовой разности определённой величины срабатывает исполнительный орган, воздействующий на защёлку привода выключателя.

Поскольку модуль защитного отключения фактически реагирует на токовую разность фазного и нулевого проводов, он называется дифференциальным. Таким способом осуществляется автоматическая защита от косвенного прикосновения в случае повреждения изоляции электроприборов и оборудования.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИФАВТОМАТОВ

Характеристики дифференциальных автоматов включают параметры устройств, входящих в их состав, то есть, автоматических выключателей и устройств защитного отключения. Рассмотрим их подробнее.

Номинальный ток дифавтомата — токовая нагрузка, на которую рассчитана работа автомата в длительном режиме. Ряд токовых номиналов стандартизован.

Номинальное напряжение — класс напряжения сети, на которое рассчитан данный автомат. Дифавтоматы, предназначенные для работы в однофазной сети имеют номинальное напряжение 220 вольт, трёхфазные приборы — 380 вольт.

Частота переменного тока равна количеству полных периодов колебаний напряжения в единицу времени. Для большинства стран мира принят стандарт номинальной частоты сетевого напряжения 50 герц (50 колебаний в секунду).

Вид время-токовой характеристики автомата (B, C или D) определяет график зависимости времени срабатывания защиты от величины тока. Уставка дифференциального тока — значение тока утечки, при котором происходит отключение дифавтомата.

Тип дифференциальной защиты определяет, на какой род тока утечки реагирует данное устройство. Модули дифференциальной защиты типа AC фиксируют переменный синусоидальный ток утечки, устройства типа A кроме этого реагируют на пульсирующие однонаправленные токи.

Отключающая способность выражается максимальным значением тока, который способно отключить данное коммутационное устройство. Количество полюсов дифавтомата может быть 2 или 4 для однофазных и трёхфазных приборов соответственно.

Степень защиты в соответствии с международной кодировкой IP (International Protection Marking) определяет уровень защищённости оболочки прибора от воздействия внешних факторов.

Основными критериями являются пыле – влаго – защита, а также возможность проникновения внутрь устройства твёрдых частиц определённых размеров. Большинство моделей дифференциальных автоматических выключателей имеют степень защиты IP20.

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Установка дифавтоматов целесообразна везде, где планируется размещение устройств защитного отключения. Поскольку дифавтомат совмещает в себе функции двух приборов, его выбор включает две задачи:

  • выбор параметров автоматического выключателя;
  • выбор характеристики УЗО.

Автомат выбирается в первую очередь по номиналу, который должен с некоторым запасом покрывать токовую нагрузку всех электроприборов на защищаемом участке электропроводки. По возможности должна быть обеспечена селективность работы защит.

Это означает, что при возникновении перегрузки электроприбора должен отключиться автоматический выключатель, непосредственно питающий этот электроприбор.

Для выбора выключателей по условиям селективности сопоставляются время – токовые характеристики приборов. Добиться селективной работы тепловых защит сравнительно несложно. Что же касается электромагнитных расцепителей, то согласовать их работу чаще всего не удаётся.

Например, при коротком замыкании в розетке отключается не только выключатель, питающий данную розеточную группу, а также автомат ввода. Впрочем, в бытовых условиях особых проблем это не создаёт.

При выборе дифференциального защитного модуля главным ориентиром служит токовая уставка утечки. Для защиты от косвенного прикосновения применяются дифавтоматы с номиналом 10-30 мА.

При установке дифференциального автомата на вводе квартиры или дома выбирается модель с номиналом 100-300 мА. Такие номиналы обеспечивают противопожарную защиту при повреждении изоляции электропроводки.

  *  *  *


© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Дифференциальные автоматы

В квартире гаснет свет, кого-то бьет током холодильник, и вообще начинается непонятно что. Все начинают в темноте бегать по квартире, тот кого ударило током от холодильника, стоит в ступоре и вообще не понимает, что происходит. Согласитесь, комичная ситуация, но вряд ли кто-то из вас хотел бы в ней оказаться. Главное в такой ситуации не поддаваться панике. Нужно выключить холодильник из розетки и затем включить автоматический выключатель. Свет включится, а потом уже разбирать последствия. Будем надеяться, что в случае с конкретным примером никто не пострадал, и ни одна единица домашней техники не сгорела, ну кроме холодильника, разумеется. Он ведь редиска, током бьется. Ну ладно, шутки шутками, а мы сегодня поговорим про дифференциальные автоматы. Всем кому интересно, переходим глазами через красивую картинку, на второй абзац.

Итак, что же это за зверь такой, дифференциальный автомат? И как он поможет совладать с нашим старым знакомым, монстром, который сидит в розетке? На самом деле сегодня мы с вами поговорим о том же, о чем говорили в последних статьях. С тем лишь отличием, что не по отдельности, а обо всем и сразу. Дифференциальный автомат — это устройство защитного отключения с функцией защиты от перенапряжения. То есть это два разных устройства которые объединили в одном корпусе — УЗО и автоматический выключатель. И соответственно это супер защита от всего и сразу, ведь и утечка тока и перенапряжение нам теперь не страшны. Я вам советую прочитать несколько прошлых статей, так как в них дана более подробная информация про каждое из устройств. Ну а для самых занятых или просто лентяев, а так же для тех кто уже все прочитал, далее ещё разок коротенько вспомним оба эти устройства.

Автоматический выключатель — пробка. Ну или устройство для защиты от перенапряжения. Почему автомат — пробка? Спросите вы. Да просто потому, что прогресс и сделал из пробки автоматический выключатель. Сначала были керамические пробки, потом более навороченные, а спустя много лет появился автоматический выключатель. Подробнее можно посмотреть здесь. Как я уже не раз сказал, его основная функция — защита от перенапряжения. То есть он защищает вашу технику от сгорания при скачках напряжения в сети. Хотя спасает он не только технику, но и лампы, и даже нервы. Особенно когда сгорает техника. Описать словами его работу просто — как только ток становится больше допустимой силы, он срабатывает и размыкает цепь. В итоге отключается электричество и нервы с техникой остаются целы. Никаких других функций у автоматического выключателя нет.

Теперь давайте вспоминать, что такое устройство защитного отключения. Устройство защитного отключения защищает от протечек. От протечек электрического тока, в следствии неисправностей проводки или техники. Согласитесь, неприятно, когда с вами пытается драться стиральная машина? Да ещё и током? А если она вообще короткое замыкание устроит? Нет. Так дело не пойдёт. Что-то с ней нужно сделать. А нужно поставить специальное устройство которое сделает её безопаснее. Таким устройством и является УЗО. Кто забыл УЗО — устройство защитного отключения. Оно, как понятно из начала абзаца, защищает вас от поражения электрическим током в результате его утечки. Принцип работы устройств защитного отключения можно подробно рассмотреть здесь. Тут поговорим коротко. Устройство защитного отключения считает сумму токов, и как только находит отклонение от нормы, сразу отключает нагрузку.

Функции дифференциального автомата

Теперь вы имеете представление о этом самом звере — дифференциальном автомате. Осталось только разобраться как его правильно выбрать. На самом деле ничего сложного в этом нет, так как характеристики такие же как у автоматических выключателей и устройств защитного отключения. С одной лишь разницей — характеристики этих двух устройств, здесь очень тесно переплетены.

Давайте поговорим про характеристики. И первая и самая главная из них — мощность автомата. Как вы помните, сила тока измеряется в амперах. А так как сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению, мощность в данном случае и является силой тока. Так что исходя из ваших потребностей можете смело подбирать нужный ампераж. Могу вас научить одному трюку — как вычислить нужный ампераж. Для этого не нужно десять лет учить физику, достаточно просто разделить общую мощность на напряжение. Так, например, если у вас напряжение сети двести двадцать вольт, а автомат должен передавать мощность в три киловатта, то посчитать не сложно. Делим три киловатта на 220, то получиться примерно 13 с половиной. Округляем до значений с которыми выпускаются автоматы, получается, что нам нужен автомат на 16 ампер.

Теперь поговорим про номинальную отключающую способность. Она, как правило, для таких устройств стандартная — 4,5 килоампера. Она показывает максимальную мощность которую способен выдержать автомат и при этом остаться работоспособен. Так что это не самая важная характеристика.

Теперь непосредственно про ток утечки. Эта характеристика самая важная в подобного рода устройствах. Она показывает минимальную величину утечки тока, при которой дифференциальный автомат сможет заподозрить и отключить питание. Эта характеристика измеряется в миллиамперах. Почему в настолько маленьких величинах? Спросите вы. Впрочем резонный вопрос. На самом деле такие устройства ведь делаются не под каждого индивидуального покупателя, а для всех. Соответственно у каждого из нас с вами разный организм. И каждый отдельно взятый организм реагирует на поражение электрическим током по разному. Согласитесь, напряжение, опасное для маленького ребенка, вряд ли навредит взрослому человеку. В этом и заключается основная причина таких маленьких единиц измерения. Как правило для бытового применения оптимальным считается показатель — тридцать миллиампер. Ток такой силы попросту не способен навредить человеку любого возраста. Можете смело брать дифференциальный автомат с такой характеристикой и пользоваться, ничего с вами не случится.

Ну вот, теперь вы знаете как правильно выбрать дифференциальный автомат. Главное, не экономьте на своей безопасности. Возьмите хороший дифференциальный автомат. Ведь он способен защитить вас не только от утечек тока, но и от драки с холодильником или стиральной машиной.

Наши менеджеры компании ГК ПрофЭлектро окажут специализированную помощь и помогут подобрать необходимый для вас товар. Чтобы сделать заказ или узнать стоимость звоните по телефону +7 499 707 14 60 или оставляйте заявку [email protected] и мы Вам перезвоним сами!

Дифавтомат устройство и принцип работы.

Приветствую Вас уважаемые гости и постоянные читатели сайта elektrik-sam.info!

Начинаем очередную серию публикаций в рамках курса «Автоматические выключатели, УЗО и дифавтоматы — подробное руководство», на этот раз посвященную дифференциальным автоматам. Начнем с рассмотрения устройства и принципа работы дифавтоматов.

Автоматический выключатель дифференциального тока или дифавтомат — это устройство, объединяющее в одном корпусе функции автоматического выключателя и УЗО. Т.е. он позволяет защитить контролируемую цепь от токов перегрузки и токов короткого замыкания (функции автоматического выключателя) и от токов утечки (функции УЗО), позволяя защитить человека от возможного поражения электрическим током и предотвратить возможность возгорания в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановки.

Конструктивно дифавтоматы изготавливаются из диэлектрического материала и имеют защелку для установки на DIN-рейку. Установка производится так же, как и установка УЗО.

Для однофазной сети 220В выпускаются двухполюсные дифавтоматы. К клеммам верхних полюсов подключается фазный и нулевой проводник питающей сети, а к зажимам нижних полюсов – фазный и нулевой проводник от нагрузки. При этом, в зависимости от марки производителя и серии они для своей установки на DIN-рейку могут занимать как два, так и более модулей.

Для трехфазной сети 380В выпускаются четырехполюсные дифавтоматы. К верхним клеммам подключаются три фазных провода и ноль со стороны питания. К нижним клеммам три фазных провода и ноль от нагрузки.

При установке на DIN-рейку четырехполюсные дифавтоматы занимают место больше четырех модулей, в зависимости от марки производителя. Т.е. полюсов для подключения проводов четыре, а занимаемое место в электрощите более четырех модулей, за счет блока дифференциальной защиты.

Применение двухполюсных дифавтоматов, которые при установке занимают два модуля, позволяет сэкономить место в электрощите и упростить монтаж, вместо отдельно установленных автоматического выключателя и УЗО (которые вместе занимают три модуля).

Мы помним из раздела, посвященного устройствам защитного отключения, что УЗО не защищает от сверхтоков и требует установки последовательно с ним автоматического выключателя.

При разветвленной проводке с большим количеством групп, экономия места в электрощите может быть довольно существенной. Однако, зачастую стоимость дифавтомата больше, чем стоимость отдельно установленных автомата и УЗО.

Конструктивно дифавтомат состоит из двух- или четырехполюсного автоматического выключателя и включенного последовательно с ним модуля дифференциальной защиты. Подробно конструкцию и принцип работы автоматических выключателей и УЗО мы рассматривали в предыдущих разделах, ссылки на них внизу этой статьи.

Повторим вкратце основные моменты.

Модуль автоматического выключателя обычно устанавливается в фазные проводники и содержит тепловой расцепитель для защиты от токов перегрузки и электромагнитный расцепитель (катушку соленоида с подвижным сердечником) для защиты от токов короткого замыкания.
Принцип действия такой же, как и у обычного автоматического выключателя.

При возникновении тока перегрузки биметаллическая пластина нагревается проходящим через нее электрическим током, изгибается, и, если ток в цепи не уменьшается, приводит в действие механизм расцепления, размыкая защищаемую цепь.

При коротком замыкании ток в цепи мгновенно возрастает, наводимое в катушке соленоида магнитное поле перемещает сердечник, который приводит в действие механизм расцепителя и размыкает силовые контакты.

Для защиты силовых контактов дифавтомата от разрушающего действия электрической дуги, применяется дугогасительная камера.

Модуль дифференциальной защиты представляет собой дифференциальный трансформатор тока, через который проходит фазный и нулевой проводник (первичная обмотка) и обмотка управления (вторичная обмотка). В четырехполюсных дифавтоматах через дифференциальный трансформатор тока проходит три фазных проводника и нулевой.

В обычном режиме работы через фазный провод проходит ток к нагрузке, а через нулевой проводник от нагрузки, т.е. токи равны и направлены встречно. Геометрическая сумма токов равна нулю, наводимые ими магнитные потоки в обмотке трансформатора тока взаимно компенсируют друг друга, и результирующий магнитный поток равен нулю.

При возникновении тока утечки баланс токов нарушается, поскольку в фазном проводе вместе с током нагрузки протекает и ток утечки. Токи в фазном и нулевом проводниках наводят разные по величине магнитные потоки, их баланс нарушается и в тороидальном сердечнике трансформатора тока возникает разностный магнитный поток. Под действием разностного магнитного потока во вторичной обмотке управления возникает ток. Когда величина этого тока превысит пороговое значение, срабатывает механизм расцепления и силовые контакты дифавтомата отключаются от питающей сети.

Как и УЗО, модуль дифференциальной защиты дифавтоматов может быть электромеханическим или электронным. В электронных при возникновении утечки, ток в обмотке управления подается на плату электронного усилителя с катушкой электромагнитного сброса и через механизм расцепителя отключает силовые контакты дифавтомата от питающей сети.

Дифавтоматы с электронным модулем дифференциальной защиты, в отличие от электромеханических, могут потерять работоспособность при обрыве фазного или нулевого проводника со стороны питающей сети (подробно об этом смотрите видео работа УЗО при обрыве нуля), поскольку отсутствует питание, необходимое для работы платы усилителя.

Дифавтоматы некоторых производителей имеют встроенные индикаторы, которые позволяют определить причину срабатывания:

— дифавтомат сработал от перегрузки по току: тепловая защита или электромагнитный расцепитель от токов короткого замыкания;
— или сработал модуль дифференциальной защиты дифавтомата в результате утечка тока.

Если таких индикаторов нет, тогда в случае отключения дифавтомата, неясно что вызывало срабатывание – перегрузка по току, или дифавтомат сработал в результате возникновения тока утечки.

Для проверки исправности модуля дифференциальной защиты на корпусе устройства расположена специальная кнопка «Тест». При нажатии на эту кнопку создается искусственный ток утечки и если дифавтомат отключился, значит он исправен.

Более наглядно принцип работы смотрите в видео Дифавтомат устройство и принцип работы:

Интересные материалы по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — руководство.

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Конструкция (устройство) УЗО.

Устройство УЗО и принцип действия.

Принцип работы трехфазного УЗО.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

УЗО основные характеристики. Часть 1.

УЗО основные характеристики. Часть 2.

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.

Дифференциальное машинное обучение. Неоправданно эффективная функция… | Антуан Савин

Неоправданно эффективная аппроксимация функций с новым использованием деривативов

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

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

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

В контексте аппроксимации ценообразования финансовых деривативов обучающие наборы смоделированы с помощью моделей Монте-Карло. Каждый обучающий пример моделируется на одном пути Монте-Карло, где метка представляет собой окончательную выплату транзакции, а входными данными является вектор начального состояния рынка. Дифференциальные метки - это путевых градиентов выигрыша по отношению к состоянию, которые эффективно вычисляются с помощью автоматического сопряженного дифференцирования (AAD).По этой причине дифференциальное машинное обучение особенно эффективно в финансах, хотя оно также применимо во всех других ситуациях, когда доступны высококачественные производные первого порядка по отношению к обучающим материалам.

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

путем минимизации совокупной стоимости ошибок прогнозирования для значений и производных :

Даны метки значений и производных .Мы вычисляем предсказанных значений путем вывода, как обычно, и предсказывали производных методом обратного распространения ошибки. Хотя методология применима к архитектурам произвольной сложности, мы обсуждаем ее здесь в контексте обычных сетей прямого распространения в интересах простоты.

Вспомните обычные уравнения прямой связи:

уравнения прямой связи

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

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

стандартный импорт

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

уравнений с прямой связью в коде

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

уравнение обратного распространения

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

уравнений обратного распространения в коде

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

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

двойная сеть, двойная сеть комбинация прямого и обратного распространения

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

Двойная сеть также является фундаментальной конструкцией для дифференциального обучения . Комбинированная функция стоимости вычисляется путем вывода через двойную сеть, прогнозирования значений и производных.Градиенты функции стоимости вычисляются путем обратного распространения через двойную сеть, включая часть обратного распространения, которая выполняется TensorFlow в рамках своего цикла оптимизации. Вспомните стандартный цикл обучения для нейронных сетей:

ванильный цикл обучения

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

Цикл дифференциального обучения

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

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

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

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

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

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

Antoine Savine

Дифференциальное машинное обучение

AAD произвел революцию как в машинном обучении, так и в финансах. В ML, где это называется обратным распространением, он позволял обучать глубокие нейронные сети (NN) за разумное время и последующий успех, например, компьютерное зрение или обработка естественного языка.
В сфере финансов AAD вычисляет огромное количество дифференциальных показателей чувствительности с аналитической точностью и удивительной скоростью, обеспечивая мгновенную калибровку модели и отчеты о рисках сложных торговых книг в реальном времени.

AAD сделал дифференциалы доступными в финансовой сфере, открыв целый мир возможностей, о которых мы только прикоснулись. Отчеты о рисках в реальном времени - это только начало.

Вспомните , как мы составляем отчеты о рисках Монте-Карло. Сначала мы вычисляем путевых дифференциалов , чувствительности (адекватно сглаженных) выплат (суммы денежных потоков) по рыночным переменным, путь за путем между симуляциями, см. Этот учебник для обновления. Затем мы усредняем чувствительности по путям Монте-Карло, чтобы составить отчет о рисках, сворачивая большого объема информации в агрегированные метрики.Например, рассмотрим европейский колл с дельта-хеджированием. Отчет о рисках показывает только нулевую дельту, с этой точки зрения это может быть пустая книга. Но до того, как свернулось в отчет о рисках, путевые дифференциалы измеряли нелинейное влияние базовой цены на конечный результат в большом количестве сценариев . Это огромный объем информации, из которого мы можем, например, извлеките основные факторы риска в течение срока действия транзакции , определите статические хеджи и оцените их эффективность или изучите функцию ценообразования и риска состояний рынка на будущие даты .

В Danske Bank, где AAD был полностью внедрен в производство на раннем этапе, анализируемая чувствительность сложных торговых книг легко доступна для исследования и разработки улучшенных стратегий управления рисками. Superfly analytics, отдел количественных исследований Danske Bank, инициировал крупный проект по обучению нового поколения моделей машинного обучения методам поэтапной дифференциации для изучения эффективных функций ценообразования и управления рисками. Обученные модели способны вычислять функции стоимости и рисков состояния рынка с почти аналитической скоростью, эффективно решая вычислительную нагрузку отчетов о рисках на основе сценариев, бэктестинг стратегий хеджирования или нормативных актов, таких как XVA, CCR, FRTB или SIMM-MVA.

Как и ожидалось, мы обнаружили, что модели, обученные на дифференциалах с соответствующими алгоритмами, значительно превосходят существующие методологии машинного обучения и глубокого обучения (DL).

Мы опубликовали подробное описание в рабочем документе вместе с численными результатами и огромным количеством дополнительного материала (математические доказательства, детали практической реализации и расширения для других моделей машинного обучения, кроме NN) в онлайн-приложениях. Мы также разместили простую реализацию TensorFlow в сопутствующем репозитории GitHub.Вы можете запустить его в Google Colab. Не забудьте включить поддержку GPU в меню Runtime.

В качестве простого примера рассмотрим 15 акций в коррелированной модели Башелье. Мы хотим узнать цену опциона на корзину в зависимости от 15 акций. Конечно, правильное решение известно в закрытой форме, поэтому мы можем легко измерить производительность. Мы обучили стандартную модель DL на м смоделированных примерах с начальным состоянием X (вектор в размерности 15) вместе с выплатой Y (действительное число), a la Longstaff-Schwartz. Мы также обучили модель дифференциала DL на обучающем наборе , дополненном путевыми дифференциалами Z = dY / dX, , и проверили производительность по правильной формуле на независимом наборе данных.

Дифференциальное обучение обучается с поразительной точностью на небольших наборах данных, что делает его применимым в реальных ситуациях. Результаты переносятся на транзакции и имитационные модели или произвольную сложность. Фактически, улучшение от дифференциального ML значительно возрастает со сложностью.Например, мы смоделировали денежные потоки набора неттинга Danske Bank среднего размера, включая одновалютные и кросс-валютные свопы и свопции в 10 различных валютах в собственной модели XVA Danske Bank, где процентные ставки моделируются с помощью четырехфакторной мультифакторной модели с шестнадцатью состояниями. Модель Cheyette для каждой валюты и сравнила производительность стандартной модели DL, обученной на 64k путях, с дифференциальной моделью, обученной на 8k путях. Очевидно, у нас нет закрытой формы для сравнения, вместо этого мы запустили вложенных симуляций за ночь в качестве справки.На диаграмме ниже показана производительность на независимом наборе тестов с правильными (вложенными) значениями по горизонтальной оси и прогнозами обученных моделей машинного обучения по вертикальной оси.

Мы видим, что дифференциальное машинное обучение обеспечивает высокое качество аппроксимации небольших наборов данных, что немыслимо со стандартным машинным обучением даже на гораздо больших обучающих наборах. Правильная артикуляция AAD и ML дает нам неоправданно эффективное приближение цены в реалистичное время.

Кроме того, основная идея очень проста, и ее реализация очевидна, как это видно на ноутбуке TensorFlow.

Обученная нейронная сеть аппроксимирует цену в своем выходном слое путем прямого вывода из переменных состояния во входном слое. Градиент цены относительно состояния эффективно вычисляется методом обратного распространения ошибки. Сделав backprop частью сети , мы получим сеть twin , способную прогнозировать цены вместе с греками.

Все, что осталось, - это обучить двойную сеть предсказывать правильные цены и Greeks путем минимизации функции стоимости, объединяющей ошибки предсказания на значениях и дифференциалах , по сравнению с дифференциальными метками , a.к.а. путевые дифференциалы, вычисленные с помощью AAD:

Дифференциальная тренировка накладывает штраф на неверных греков точно так же, как традиционная регуляризация, такая как Тихонов, способствует малым весам. В отличие от обычной регуляризации, дифференциальный ML эффективно снижает переоснащение без смещения . Чтобы убедиться в этом, рассмотрим тренировку только на дифференциалах. Мы доказываем в математическом приложении, что обученная модель сходится к приближению со всеми правильными дифференциалами, т.е.е. правильная функция ценообразования по модулю аддитивной константы. Следовательно, нет компромисса смещения и дисперсии или необходимости настраивать гиперпараметры путем перекрестной проверки. Просто работает.

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

Рабочий документ: https://papers. ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3591734

Репозиторий Github: https://github.com/differential-machine-learning

Об авторах

Антуан Савин и Брайан Хьюдж являются сотрудниками Superfly Analytics в Danske Bank, получившего награду RiskMinds 2019 за выдающиеся достижения в области управления рисками и моделирования.

До прихода в Danske Bank в 2013 году Антуан занимал несколько руководящих должностей в области количественных финансов, включая главу отдела исследований в BNP-Paribas. Он также преподает волатильность и вычислительные финансы в Копенгагенском университете. Он наиболее известен своей работой над волатильностью и ставками, и он оказал влияние на широкое внедрение сценариев движения денежных средств в финансах. В Danske Bank Антуан написал книгу об AAD вместе с Wiley и был одним из основных участников банковской системы XVA, победившей в номинации «Внутренняя система года 2015 по рискам».

Брайан работает в количественном исследовании Danske Bank с 2001 года и внес очень заметный вклад в количественные финансы с Йеспером Андреасеном, включая культовый ZABR: расширение для масс или метод интерполяции волатильности LVI в сочетании с алгоритмом случайной сетки, победителем в номинации Quant of награда за 2012 год за риски. Все эти алгоритмы реализованы в Superfly, собственной платформе управления рисками Danske Bank, и используются каждый день для управления торговыми книгами банка.

Антуан и Брайан имеют докторскую степень по математике Копенгагенского университета. Они регулярно выступают на мероприятиях QuantMinds и RiskMinds.

дифференциальное машинное обучение (Дифференциальное машинное обучение Брайана Хьюджа и Антуана Савина) · GitHub

дифференциальное машинное обучение (Дифференциальное машинное обучение Брайана Хьюджа и Антуана Савина) · GitHub дифференциальное машинное обучение Следовать дифференциальное машинное обучение Следовать

Демонстрационные записные книжки и дополнительные материалы для статей о рисках по дифференциальному машинному обучению Брайана Хьюджа и Антуана Савина (2020)

Заблокировать или пожаловаться

Закреплено

  1. Внедрить, продемонстрировать, воспроизвести и расширить результаты статьи «Дифференциальное машинное обучение» (Huge & Savine, 2020) и охватить детали реализации, не включенные в рабочий документ.

    Блокнот Jupyter 51 26 год

  2. Дополните статью «Дифференциальное машинное обучение» (Huge & Savine, 2020), включая математические доказательства и важные детали реализации для производства

    18 7

6 взносы в прошлом году

АвгСентОктНоябДекЯнфевМарАпрМайИюньИюлАвгСнПн ВтСрЧтПтСб

Вклад деятельности

Август 2021 г.

Создано 3 совершает в 1 хранилище Вы не можете выполнить это действие в настоящее время. Вы вошли в систему с другой вкладкой или окном. Перезагрузите, чтобы обновить сеанс. Вы вышли из системы на другой вкладке или в другом окне. Перезагрузите, чтобы обновить сеанс.

3.4 Дифференциальные анализаторы | Бит за битом

Среди наиболее важных и широко используемых аналитических инструментов в науке и технике дифференциальных уравнений . Эта ветвь исчисления, эти уравнения дают нам возможность предсказывать поведение движущихся объектов, таких как парусники или самолеты, или нематериальных сил, таких как гравитация и течение, связывая их с определенными переменными.Звук щипковой струны, раскачивание моста на ветру, полет ракеты в космос, поведение электричества в энергосистеме - все это можно перевести в дифференциальные уравнения. Большая часть наших знаний о природе света, звука, тепла, атомной структуры, а также других явлений, естественных и искусственных, основывается на этих уравнениях, которые раньше было чрезвычайно трудно решить. Фактически, попытки решить их привели непосредственно к изобретению компьютера.

Вы можете атаковать эти уравнения двумя способами: численно, используя цифры, представляющие рассматриваемые переменные, или графически, используя волны или кривые, нарисованные на бумаге вместо чисел.Когда у них есть только одна переменная, их легко вычислить, но их сложность резко возрастает по мере увеличения числа переменных; На выполнение более сложных уравнений команде инженеров или ученых могут потребоваться месяцы, а ответы могут быть полны ошибок. Начиная с 1814 года, когда дифференциальное исчисление только зарождалось, были изобретены всевозможные умные маленькие устройства, чтобы помочь ученым работать с уравнениями. Эти странно выглядящие устройства, которые состояли из цилиндров, дисков и шаров и имели такие многосложные названия, как планиметры и линейные интеграторы, можно было использовать для поиска решений простых дифференциальных уравнений и других задач.

Уильям Томсон, лорд Кельвин (1824–1907)

В 1870-х годах великий британский математик и физик Уильям Томсон, первый барон Кельвин (1824–1907), понял, что эти устройства - кстати, все они были аналоговыми устройствами, такими как скользящие правила - содержат семена гораздо более мощных машин. У лорда Кельвина был необычайно широкий круг научных интересов; он внес важный вклад почти во все области физики, и сегодня его лучше всего помнят как создателя шкалы температур Кельвина, которая широко используется в науке.В начале 1860-х его старший брат Джеймс, который также был выдающимся ученым, изобрел планиметр с так называемым интегратором в виде диска, шара и цилиндра, который мог измерять площадь, очерченную на бумаге простой нерегулярной кривой. Лорду Кельвину, который интересовался математическими проблемами, связанными с приливами, - важной проблемой для островного государства, такого как Британия, - пришло в голову, что изобретение его брата можно найти для других целей, и он построил на его основе три вычислительные машины специального назначения.

Предсказатель приливов Кельвина (вверху), построенный в 1873 году, был первым автоматическим аналоговым калькулятором. Механически комбинируя до десяти простых волн, он нарисовал гармоническую волну - предсказание прилива - на барабанах в основании машины. В 1914 году Служба береговой и геодезической службы США ввела в действие гораздо более совершенный предсказатель приливов, над которым работали пятнадцать лет (внизу). Устройство могло добавить до тридцати семи простых волн. Слева показана диаграмма, составленная на основе данных машины. Фактический прилив находится на последней строчке; предсказанный, чуть выше.

Один из них был мареографом, который регистрировал высоту уровня моря по кривой, начерченной на бумаге. Другой был анализатором приливных гармоник, который разбивал сложные гармонические или повторяющиеся волны на более простые волны, из которых они состоят. (По аналогии, гармоническая музыкальная нота состоит из простых тонов, вибрирующих в унисон.) И третий, и самый впечатляющий из всех, был предсказателем приливов, который мог рассчитать время и высоту приливов и отливов для любого дня год. Кельвин, который также обладал талантом к словам, писал, что гармонический анализатор заменил «мозг медью в великой механической работе по вычислению элементарных составляющих всего приливного подъема и спада» - описание, которое также подходит для предсказателя приливов.

В результате этой работы Кельвин понял, что полноценный «дифференциальный анализатор», способный решать сложные дифференциальные уравнения графически, теоретически возможен, и изложил эту идею в замечательной статье, опубликованной в Proceedings of the Royal Society in 1876. К сожалению, технологии того времени не подходили для этой задачи, и только в 1930 году был построен дифференциальный анализатор - инженером, который утверждал, что не читал статью Кельвина «долгое время». после того, как он построил свой анализатор.(И у нас нет другого выбора, кроме как согласиться с этим утверждением, хотя статья Кельвина была довольно хорошо известна среди инженеров и ученых.)

Изобретателем был Ванневар Буш (1890–1974), серьезный и откровенный профессор инженерии Массачусетского технологического института. Буш, прославившийся в 1940-х годах как руководитель американских исследований и разработок во время войны, был по уши в дифференциальных уравнениях, связанных с электрическими сетями. «Я пытался решить некоторые проблемы электрических схем», - писал он в своей автобиографии Pieces of the Action,

.

, например, связанные с отказами и отключениями в электросетях, и я полностью застрял, потому что не мог решить сложные уравнения, к которым привело расследование.Ральф Бут [инженер-электрик] и мне удалось решить одну проблему, касающуюся устойчивости предлагаемой линии передачи. но для ее решения потребовались месяцы создания и обработки диаграмм и графиков. Между прочим, исследование показало, что линия будет нестабильной, и этот результат вызвал настоящий переполох, поскольку линия была разработана инженерами крупных компаний-производителей электротехники. Но, безусловно, нужны были лучшие способы анализа.

В середине 1920-х годов Ванневар Буш и его коллеги из Массачусетского технологического института создали продукт интеграф, полуавтоматический аналоговый калькулятор, который мог решать довольно сложные задачи теории электричества. Буш крайний слева.

В 1927 году Буш и его сотрудники из отдела электротехники Массачусетского технологического института приступили к реализации программы по созданию дифференциального анализатора. Три года спустя была запущена первая большая машина. Он состоял из шести интеграторов Thomson и такого же количества электродвигателей с множеством металлических валов, которые соединяли интеграторы вместе и передавали их вращательные движения, пропорциональные заданным переменным, в таблицу выходных данных, которая отображала результаты; машина была запрограммирована путем ввода данных через три так называемых таблицы ввода и перестановки валов и шестерен, что часто занимало два дня.Анализатор напоминал гигантский монтажный набор - это было не очень элегантное устройство, - но оно работало достаточно хорошо, генерируя решения, неточные не более чем на 2 процента, что примерно соответствует лучшему, что можно ожидать от аналогового калькулятора.

Использовать дифференциальный анализатор MIT было непросто. Как и интеграф продукта, он был полуавтоматическим, и операторы должны были находиться у таблиц ввода / вывода (справа), чтобы держать указатели машины в нужном направлении. В застекленных ящиках размещались интеграторы, вычислительная часть машины.Анализатор

Буша оказал большое влияние, впечатляюще продемонстрировав вычислительную мощность машин. Семь или восемь копий устройства были построены в Соединенных Штатах, Великобритании и других странах, в основном в университетах, и Буш в 1940-х годах построил гораздо более быструю и большую электромеханическую версию с использованием электронных ламп. Но он и его коллеги лаяли не на то дерево. Сама природа аналоговых устройств делает их непригодными для точных и универсальных вычислений, и, хотя аналоговые вычислители специального назначения продолжали строиться, будущее принадлежало электронно-цифровым компьютерам.

Назад Продолжить

Дифференциальное машинное обучение

Введение

Наша работа находится на стыке двух направлений. Первый - это искусственный интеллект, для которого Google недавно создал среду TensorFlow для изучения глубоких нейронных сетей. Второй - это оценка сложных финансовых инструментов для срочного рынка.Производный инструмент относится к производным финансовым инструментам или контрактам, которые позволяют двум сторонам заключить сделку на право или обязательство использовать любой базовый актив (например, акции). По этому соглашению одна сторона обязуется продать / купить, обменять или предоставить определенный продукт или пакет ценных бумаг на особых условиях, которые предусмотрены в соглашении. Такие контракты защищают от изменения цен, поскольку продавец обязан выполнить контракт по строго определенной цене.

Самый простой вариант - европейский вариант. Европейский опцион - это контракт, по которому покупатель контракта получает право, но не обязательно, купить или продать некоторые базовые активы по заранее определенной цене в определенный момент в будущем. Базовым активом может быть акция или курс обмена валюты. Опцион, дающий право на покупку базового актива, называется опционом CALL. Право на продажу называется опционом PUT. STRIKE - цена опциона, по которой опцион дает право заключить сделку в будущем.Время, указанное в контракте заранее, когда можно использовать опцион, является сроком истечения опциона. Покупатель такого контракта должен уплатить продавцу премию, поскольку продавец обязуется предоставить базовый актив по определенной цене в будущем, если рыночные цены выше, чем страйк, продавец потеряет деньги, потому что базовый актив будет предоставлена ​​по более низкой цене. Следовательно, цена опциона на момент истечения срока или выплаты равна C = Max (S (T) -K, 0,0), где S (T) - стоимость актива, а K - страйк.Основная проблема при ценообразовании таких деривативов - это определение справедливой премии. Контракт, который выглядит как вариант и всем знаком, - это страхование. Каждый, кто покупает страховку, получает право при определенных условиях на получение страховой премии, и страховая компания обязуется ее уплатить. На бирже вы можете получить опционы Call и Put с разными датами истечения срока и разными страйками. Такие модели строятся на основе результатов нешкольной теории вероятностей, стохастических дифференциальных уравнений, мартингальной меры, уравнений в частных производных, а также очень медленных численных методов - в этом суть метода Монте-Карло.

Стоимость опциона определяется многими факторами, такими как цена исполнения, время до погашения, волатильность, процентные ставки, дивиденды. Риск для любого, кто покупает или продает опционы, заключается в том, что стоимость опциона изменится. Благодаря математическим моделям ценообразования опционов можно рассчитать влияние изменения цены на любой из этих факторов. Также существует параметр риска, который называется «греческий». Подсчитать рыночную стоимость опциона очень сложно. Монте-Карло и аналогичные методы расчета очень медленные и трудоемкие, они требуют больших вычислительных кластеров и сотен миллионов долларов, вложенных в ускорение методов расчета таких вариантов, дорогостоящей инфраструктуры и огромного количества сложных задач. В последнее время были разработаны специальные типы нейронных сетей, которые помогают в аппроксимации опционов и их производных одновременно (греки). Такие сети аппроксимируют не только значение функции, но и ее форму сразу, и они очень полезны для вычисления греков.

Цель

В данной статье представлено исследование новых типов нейронных сетей, которое позволяет значительно ускорить оценку справедливой цены и рисков для различных опционных контрактов. Методы, описанные в этом исследовании, позволяют трейдерам распознавать возможности арбитража быстрее, чем конкуренты, и, таким образом, получать прибыль.

Целью этого внутреннего исследования было оценить и получить опыт применения двух методов, используемых для ценообразования и анализа чувствительности экзотических производных финансовых инструментов, а именно, сопряженного поэтапного Монте-Карло и глубокого обучения.

Работа основана на публикации [4] количественных аналитиков Danske Bank Антуана Савина и Брайана Хьюге, в которой авторы представили новый подход к построению чрезвычайно эффективных аппроксиматоров ценообразования и риска для произвольных производных финансовых инструментов.

Предварительные результаты вариантов использования, выбранных для оценки подхода, обсуждались с Антуаном Савином.

Особенности

Дифференциальное машинное обучение (ML), представленное в [4], сочетает автоматическое сопряженное дифференцирование (AAD) [3] с глубоким обучением для оценки стоимости и чувствительности к риску производных финансовых инструментов.

Дифференциальное машинное обучение - это разновидность обучения с учителем, при котором модели обучаются на наборах данных (входных данных и метках), дополненных дифференциалами меток относительно входных данных.В контексте финансовых деривативов и управления рисками, путевые [3] дифференциалы эффективно вычисляются с помощью автоматического сопряженного дифференцирования (AAD). Постатейная оценка вычисляется путем изменения порядка дифференцирования и интегрирования.

Например, в простейшей ситуации в рамках модели Блэка-Шоулза. Хотя доступно явное выражение для дельты опций, мы также можем оценить его с помощью путевого метода следующим образом. Сначала запишем выплату по опциону как

.

, где из (2) и (3) следует, что

оценка (4) легко вычисляется с помощью моделирования Монте-Карло.

В основе дифференциального ML лежит двойная сеть. Двойная сеть объединяет две сети в единое представление, соответствующее вычислению прогноза (приблизительной цены) вместе с его дифференциалами относительно входных данных (приблизительная чувствительность к риску). Первая часть двойной сети предсказывает значение. Вторая часть предсказывает чувствительность к риску. Это зеркальное отображение первой половины с общими весами соединений [4].

Сила этого подхода в его быстром обучении.При обучении ценообразованию производных финансовых инструментов и приближению риска основная вычислительная нагрузка принадлежит моделированию обучающей выборки. Цены на сложные продукты рассчитываются численно, как правило, методом Монте-Карло. Оценка методом Монте-Карло имеет крайне нереалистичную стоимость в практическом контексте. В этом подходе образцы наборов данных создаются для расчета стоимости одного ценообразования Монте-Карло, где каждый пример представляет собой один образец выплаты, смоделированный для стоимости одного пути Монте-Карло.

В результате время обучения резко сокращается, а обучающие наборы моделируются в реальном времени.

Еще одна сильная сторона - это точные параметры в реальном времени и «греческие» цены. Скорость вычисления «греков» не намного больше, чем скорость вычисления решения в замкнутой форме. Эта методология применима к произвольным производным инструментам при произвольных стохастических моделях основных рыночных переменных.

Дифференциальное машинное обучение в сочетании с ADD обеспечивает чрезвычайно эффективное ценообразование и оценку рисков. Мы можем производить быструю ценовую аналитику в моделях, слишком сложных для закрытых решений, извлекать сложные факторы риска транзакций и торговые книги, а также эффективно вычислять показатели управления рисками, такие как отчеты по большому количеству сценариев, бэктестинг и моделирование стратегий хеджирования, или нормативные акты, например XVA, CCR, FRTB. Расчеты XVA требуют больших вычислительных ресурсов. Стандартное решение заключалось в выполнении вычислений с более низкими уровнями разрешения (например, путем выполнения меньшего количества сценариев Монте-Карло), чтобы сократить время вычислений, но в этом случае XVA получает зашумленное соотношение P / L и нестабильную чувствительность. Дифференциальное машинное обучение может значительно ускорить работу собственных моделей.

Кроме того, эту методологию можно использовать в кейсах большой размерности для больших портфелей. PCA помогает уменьшить размеры и дифференциальный PCA для более эффективного изучения NN, он помогает минимизировать размер нейронной сети и количество входов.Этот подход также может быть полезен для алгоритмов выполнения, потому что мы можем легко вычислить «время ожидания» и продолжительность для различных сложных продуктов.

Случаи, отобранные для оценки подхода

  1. Оценка азиатских опционов с арифметическим усреднением и их греков (дельта и вегета) для модели с постоянной волатильностью.
  2. Оценка азиатских опционов с арифметическим усреднением и их греков (дельта и вегета) с произвольной кривой волатильности.
  3. Оценка опциона на корзину коррелированных акций.Мы также оценили гамму, вариант 2 и производная .
  4. Оценка облигации с правом отзыва и ее дюрации.
  5. Дифференциальный PCA [4] для большого портфеля коррелированных инструментов (250, 500 и 1000).
  6. Модель рынка LIBOR [3]. Варианты ценообразования, выплаты по которым зависят от ставки LIBOR.
  7. Цена опциона и его vega для модели стохастической волатильности (SABR).
  8. Оценка худших опционов и их недостатки для корзины n-коррелированных инструментов.

1. Оценка азиатских опционов и «греков» (дельта и вегета). В этом эксперименте мы принимаем волатильность как постоянный параметр. Легко видеть, что дифференциальная нейронная сеть дает лучшую точность, чем сеть с прямой связью, особенно для Vega.

2. Оценка азиатских опционов и «греков». В этом подходе мы смоделировали волатильность с помощью средней кривой волатильности. Это очень важно для практиков.Мы допускаем разную волатильность для разных периодов усреднения. Кривую волатильности можно извлечь из цепочки опционов. В этой ситуации у нас есть чувствительность стоимости опциона к каждой волатильности. Было обнаружено, что большее количество волатильностей обуславливает более сильное преимущество дифференциальной нейронной сети. Дифференциальная нейронная сеть превосходит сеть прямого распространения в задачах большой размерности.

3. Оценка опциона на n коррелированных акций. Мы оценили гамму, это вторая производная. Гамма используется в торговле опционами, для этого «грека» важна быстрая скорость и высокая точность. Для этой цели мы комбинируем метод траектории и отношения правдоподобия. В отличие от путевого метода, метод отношения правдоподобия дифференцирует плотность вероятности по интересующему параметру. Он представляет собой хорошую потенциальную альтернативу путевому методу, когда выигрыш не является непрерывным [5]. Переписываем

где

и

Здесь fe (x) - кусочно-линейная аппроксимация функции 1 (x> K) и что he (x) исправляет приближение. Мы применили поэтапную оценку к fe (x) и оценку правдоподобия к he (x).Мы приводим результаты для 5-мерных случаев. Легко видеть, что точность дифференциальной нейронной сети лучше, чем точность нейронной сети с прямой связью.

4. Мы оценили облигацию с правом отзыва и дюрацию. Быстрая оценка дюрации важна для хеджирования. Для динамики процентных ставок мы использовали модель Башелье.

Дифференциальная нейронная сеть более точно улавливает динамику длительности.

5. Мы проверили подход для больших портфелей, таких как 250, 500 и 1000 инструментов. Непосредственное обучение «греков» для больших портфелей - очень дорогостоящая задача с вычислительной точки зрения. Мы попытались проверить методологию дифференциального PCA. Дифференциальный PCA удаляет ненужные факторы и значительно уменьшает размерность. В качестве этапа подготовки данных дифференциальный PCA может значительно уменьшить размерность, обеспечивая более быстрое и надежное обучение нейронных сетей.Дифференциальный PCA - это полезный алгоритм сам по себе, обеспечивающий низкоразмерное скрытое представление данных на релевантных ортогональных осях. В нашем случае резко уменьшились габариты. Мы изучили дифференциальные нейронные сети в ограниченном пространстве. У нас есть обученные сети на 100К маршрутах для портфелей с 250, 500, 1000 инструментами.

Во всех случаях точность «греков» для дифференциального машинного обучения выше, чем для сети с прямой связью.

6. Мы рассмотрели модель рынка LIBOR, разработанную профессором Майком Джайлсом, Математический институт Оксфордского университета. Мы дискретизировали моделирование методом Монте-Карло для пересылки ставок LIBOR.

С помощью уравнения (6) мы можем моделировать форвардные ставки LIBOR в определенные моменты времени и ценовые варианты, выплаты по которым зависят от ставок LIBOR. Строим график расчета TensorFlow для каждого сценария в моделировании Монте-Карло, зависимости выплаты от начальных значений форвардных ставок LIBOR.В данном случае мы рассматриваем случай кэплета, но это не имеет значения, мы легко можем поменять его на другую выплату. Поскольку мы строим график расчета модели LIBOR, мы получаем градиенты или градиенты для модели LIBOR и строим набор поездов для изучения дифференциальных нейронных сетей. В этом случае дифференциальная нейронная сеть превосходит сеть прямой связи. Оцениваем каплеты. [2]

Есть значения каплета.

Есть греки каплеты.

7.Также мы работали с моделью SABR. Это модель стохастической волатильности. Модель SABR помогает объяснить волатильность и решить проблему нестабильного хеджирования.

Точность дифференциальных нейронных сетей снова выше.

8. Также мы рассматривали худшие из вариантов. Мы оценили худший из вариантов для корзины из n коррелированных акций. Это случай 5 акций. Дифференциальная нейронная сеть работает лучше, чем сеть с прямой связью.

Заключение

Во всех случаях, выбранных нами для тестирования подхода [4], дифференциальная нейронная сеть обеспечивала гораздо лучшую точность и скорость сходимости, чем сеть с прямой связью. Было показано, что чувствительность азиатского опциона в случае кривых волатильности оценивается с хорошей точностью. Эмпирически было проверено, что чем выше порядок волатильности, тем сильнее преимущество дифференциальной нейронной сети. Мы также оценили вторую производную выигрыша методом среднего правдоподобия [5].Быстрая и точная оценка гаммы важна для гамма-торговли. Мы также успешно применили подход к портфелям инструментов. Мы уменьшили размер входных факторов риска с помощью дифференциальной PCA [4]. Мы рассмотрели модель рынка LIBOR профессора Майка Джайлза [2]. Мы построили график расчета TensorFlow одного пути Монте-Карло для пересылки ставок LIBOR, получили градиенты и использовали его в качестве супервизора. Это новый пример того, как легко мы можем решать очень сложные задачи с помощью TensorFlow и дифференциального машинного обучения.Этот подход может быть полезен для любых производных процентных ставок [2]. Мы рассматривали случай худшего из вариантов. Это очень популярный вариант, и очень важно точно оценить этот вариант и греков.

Следующие шаги

  • Для получения опыта работы с ТПУ. (Блок тензорной обработки) [6].
  • Для построения сценария использования для расчетов XVA (сто тысяч портфеля производных финансовых инструментов).
  • Перейти в облако (Google, AWS, Azure).
  • Для создания внешнего прототипа приложения

Список литературы

  • [1] стр. С. Хаган, Д. Кумар, А. С. Лесневски и Д. Э. Вудворд. Управление риском улыбки. Журнал Wilmott, 1: 84–108, 2002.
  • [2] Пример Libor Nag
  • [3] М. Джайлс и П. Глассерман. Рядом с курением: Быстрая оценка греков в расчетах Монте-Карло. Риск, 2006
  • [4] Дифференциальное машинное обучение 2005.02347.pdf (arxiv.org)
  • [5] П. Глассерман. Методы Монте-Карло в финансовом инжиниринге, 2004 г.
  • [6] Анализ чувствительности в модели локальной волатильности Дюпира с тензорным потоком 2002.02481.pdf (arxiv.org)

Настоящая исследовательская работа подготовлена ​​Павлом Гольдиным и Алексеем Вистяжем.

Дифференциальное машинное обучение

Автор

Включено в список:
  • Брайан Хьюдж
  • Антуан Савин

Abstract

Дифференциальное машинное обучение сочетает автоматическое сопряженное дифференцирование (AAD) с современным машинным обучением (ML) в контексте управления рисками производных финансовых инструментов. Мы представляем новые алгоритмы для быстрого и точного обучения расчетам и оценке рисков в режиме онлайн в режиме реального времени с гарантиями сходимости. Наше оборудование применимо к произвольным производным инструментам или торговым книгам при произвольных стохастических моделях основных рыночных переменных. Он эффективно устраняет вычислительные узкие места отчетов о рисках производных финансовых инструментов и расчетов капитала. Дифференциальное машинное обучение - это общее расширение контролируемого обучения, при котором модели машинного обучения обучаются не только на примерах входных данных и меток, но и на различиях между метками и входными данными.Это также применимо во многих ситуациях, не связанных с финансами, где доступны высококачественные производные финансовые инструменты первого порядка по отношению к обучающим материалам. Например, приложения в области физики могут использовать дифференциалы, известные из первых принципов, для более эффективного изучения аппроксимации функций. В сфере финансов AAD с поразительной эффективностью вычисляет поэтапные дифференциалы, поэтому дифференциальные алгоритмы машинного обучения обеспечивают чрезвычайно эффективное ценообразование и приближение рисков. Мы можем производить быструю аналитику в моделях, слишком сложных для решений закрытой формы, извлекать факторы риска сложных транзакций и торговых книг, а также эффективно вычислять метрики управления рисками, такие как отчеты по большому количеству сценариев, бэктестирование и моделирование стратегий хеджирования или нормативных актов, таких как XVA, CCR, FRTB или SIMM-MVA.Реализация TensorFlow доступна на https://github.com/differential-machine-learning

.

Рекомендуемое цитирование

  • Брайан Хьюдж и Антуан Савин, 2020. « Дифференциальное машинное обучение ,» Статьи 2005.02347, arXiv.org, пересмотрено в сентябре 2020 г.
  • Рукоятка: RePEc: arx: paper: 2005.02347

    Скачать полный текст от издателя

    Ссылки на IDEAS

    1. Longstaff, Francis A & Schwartz, Eduardo S, 2001. « Оценка американских опционов с помощью моделирования: простой подход наименьших квадратов », Обзор финансовых исследований, Общество финансовых исследований, т. 14 (1), страницы 113-147.
    2. Алан Брейс, Дариуш Гатарек и Марек Мусиела, 1997. « Рыночная модель динамики процентной ставки », Математические финансы, Уайли Блэквелл, т. 7 (2), страницы 127-155, апрель.
    3. Мартин Б. Хо и Леонид Коган, 2004. " Ценообразование американских опционов: двойственный подход ", Исследование операций, ИНФОРМС, т.52 (2), страницы 258-270, апрель.
    4. Хатчинсон, Джеймс М & Ло, Эндрю У & Поджио, Томазо, 1994. « Непараметрический подход к ценообразованию и хеджированию производных ценных бумаг через обучающие сети », Журнал финансов, Американская финансовая ассоциация, т. 49 (3), страницы 851-889, июль.
    5. Джим Гатерал, Пол Жюсселин и Матье Розенбаум, 2020. " Квадратичная грубая модель Хестона и совместная проблема калибровки улыбки S&P 500 / VIX ," Статьи 2001 г. 01789, arXiv.org.
    6. Каррьер, Жак Ф., 1996. « Оценка цены досрочного исполнения опционов с использованием моделирования и непараметрической регрессии ,» Страхование: математика и экономика, Elsevier, vol. 19 (1), страницы 19-30, декабрь.
    7. Бруно Дюпире, 2019. " Функциональное исчисление Ито ," Количественные финансы, Taylor & Francis Journals, vol. 19 (5), страницы 721-729, май.
    8. Джим Гатераль и Антуан Жакье, 2014 г. " Поверхности волатильности SVI без арбитража ," Количественные финансы, Taylor & Francis Journals, vol.Ом Лелонг, 2019. « Регрессия нейронной сети для оценки бермудских опционов », Статьи 1907.06474, arXiv.org, отредактировано в декабре 2020 г.
    9. Бернар Лапейр и Жером Лелонг, 2020. « Регрессия нейронной сети для оценки бермудских опционов », Рабочие бумаги хал-02183587, HAL.
    10. Longstaff, Francis A & Schwartz, Eduardo S, 2001. « Оценка американских опционов с помощью моделирования: простой подход наименьших квадратов », Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Высшая школа менеджмента Андерсона qt43n1k4jb, Высшая школа менеджмента Андерсона, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе.
    11. Бланка Хорват и Айтор Мугуруза и Мехди Томас, 2019. " Волатильность глубокого обучения ," Статьи 1901.09647, arXiv.org, отредактировано в августе 2019 г.
    Полные ссылки (включая те, которые не соответствуют элементам в IDEAS)

    Самые популярные товары

    Это элементы, которые чаще всего цитируют те же работы, что и эта, и цитируются в тех же работах, что и эта.
    1. Себастьян Беккер и Патрик Черидито, Арнульф Джентцен и Тимо Велти, 2019.« Решение многомерных задач оптимальной остановки с использованием глубокого обучения ,» Статьи 1908.01602, arXiv.org, отредактировано в августе 2021 г.
    2. Викрант Локешвар, Викрам Бхардавадж и Шаши Джайн, 2019. « Нейронная сеть для ценообразования и универсального статического хеджирования условных требований ,» Статьи 1911.11362, arXiv.org.
    3. Роджер Дж. А. Лавен и Джон Г. М. Шенмейкерс и Николаус Ф. Швайцер и Митя Стадже, 2020. « Надежная множественная остановка - подход двойственности путей », Статьи 2006 г. 01802, arXiv.org.
    4. Денис Беломестный, Григорий Мильштейн и Владимир Спокойный, 2009. « Методы регрессии в ценообразовании американских и бермудских опционов с использованием процессов потребления ,» Количественные финансы, Taylor & Francis Journals, vol. 9 (3), страницы 315-327.
    5. Денис Беломестный, Кристиан Бендер и Джон Шенмейкерс, 2009 г. « Истинные верхние границы для бермудских продуктов через не вложенный Монте-Карло », Математические финансы, Уайли Блэквелл, т.19 (1), страницы 53-71, январь.
    6. Жером Лелонг, 2019. « Ценообразование в зависимости от пути бермудских опционов с использованием расширения винеровского хаоса: досадно параллельный подход », Рабочие бумаги hal-01983115, HAL.
    7. Джайн, Шаши и Остерли, Корнелис В., 2015. « The Stochastic Grid Bundling Method: Эффективное ценообразование бермудских опционов и их греков », Прикладная математика и вычисления, Elsevier, vol. 269 ​​(C), страницы 412-431.
    8. Брэдли Стерт, 2021 год.« Непараметрический алгоритм для оптимальной остановки на основе робастной оптимизации ,» Статьи 2103.03300, arXiv.org.
    9. Иван Го и Грегуар Лопер, 0. « Границы ценообразования для производных волатильности с помощью двойственности и наименьших квадратов Монте-Карло », Журнал теории оптимизации и приложений, Springer, т. 0, страницы 1-20.
    10. Марк Броди и Джером Б. Детемпл, 2004. « ГОДОВЩИНА СТАТЬЯ: Ценообразование опционов: модели оценки и приложения », Наука управления, ИНФОРМС, т.50 (9), страницы 1145-1177, сентябрь.
    11. Бурку Айдоган и Юмит Аксой и Омюр Угур, 2018. « О методах ценообразования американских опционов: пример », Анналы исследований операций, Springer, vol. 260 (1), страницы 79-94, январь.
    12. Мартин Б. Хо и Леонид Коган, 2004. " Ценообразование американских опционов: двойственный подход ", Исследование операций, ИНФОРМС, т. 52 (2), страницы 258-270, апрель.
    13. Р. Марк Ризор и Т. Джеймс Маршалл, 2020. " Лес стохастических деревьев: метод оценки нескольких вариантов исполнения ", Журнал рисков и финансового менеджмента, MDPI, Open Access Journal, vol.13 (5), страницы 1-31, май.
    14. Марк Броди и Мэнхуи Цао, 2008 г. « Улучшенные алгоритмы нижней и верхней границы для определения цены американских опционов путем моделирования », Количественные финансы, Taylor & Francis Journals, vol. 8 (8), страницы 845-861.
    15. Фолькер Кретчмер, Марсель Ладкау, Роджер Дж. А. Лавен, Джон Г. М. Шенмейкерс и Митя Стадже, 2018. « Оптимальная остановка в условиях неопределенности сноса и интенсивности прыжка ,» Математика исследования операций, ИНФОРМС, т.Ом Лелонг, 2019. « Ценообразование в зависимости от пути бермудских опционов с использованием расширения винеровского хаоса: досадно параллельный подход », Статьи 1901.05672, arXiv.org, отредактировано в июле 2020 г.
    16. Марк С. Джоши, 2016. « Анализ смещения в методе первично-двойственной верхней границы для ранних используемых деривативов: границы, оценка и удаление ,» Количественные финансы, Taylor & Francis Journals, vol. 16 (4), страницы 519-533, апрель.
    17. Владислав Каргин, 2005 г. " Стоимость варианта решетки путем многомерной интерполяции ," Математические финансы, Уайли Блэквелл, т.15 (4), страницы 635-647, октябрь.

    Исправления

    Все материалы на этом сайте предоставлены соответствующими издателями и авторами. Вы можете помочь исправить ошибки и упущения. При запросе исправления укажите номер этого элемента: RePEc: arx: paper: 2005.02347 . См. Общую информацию о том, как исправить материал в RePEc.

    По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, заголовка, аннотации, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь:.Общие контактные данные провайдера: http://arxiv.org/ .

    Если вы создали этот элемент и еще не зарегистрированы в RePEc, мы рекомендуем вам сделать это здесь. Это позволяет привязать ваш профиль к этому элементу. Это также позволяет вам принимать потенциальные ссылки на этот элемент, в отношении которого мы не уверены.

    Если CitEc распознал библиографическую ссылку, но не связал с ней элемент в RePEc, вы можете помочь с этой формой .

    Если вам известно об отсутствующих элементах, цитирующих этот элемент, вы можете помочь нам создать эти ссылки, добавив соответствующие ссылки таким же образом, как указано выше, для каждого ссылочного элемента.Если вы являетесь зарегистрированным автором этого элемента, вы также можете проверить вкладку «Цитаты» в своем профиле службы авторов RePEc, поскольку там могут быть некоторые цитаты, ожидающие подтверждения.

    По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, названия, аннотации, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь: администраторы arXiv (адрес электронной почты указан ниже). Общие контактные данные провайдера: http://arxiv.org/ .

    Обратите внимание, что исправления могут занять пару недель, чтобы отфильтровать различные сервисы RePEc.

    Что такое дифференциал и как он работает? - Driving.ca

    Breadcrumb Trail Links

    1. Как это работает

    Без него вы вряд ли сможете повернуть за угол

    Автор статьи:

    Джил МакИнтош Передний дифференциал на Bronco 2021 года Фото Ford

    Содержание статьи

    Если вы когда-либо играли с автомобилем Hot Wheels и, конечно же, играли, то знаете, что игрушка отлично справляется с движением по прямой, но не очень хорошо поворачивает.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    Это потому, что у него нет дифференциала. А вот ваш автомобиль - передний, задний, четырех- или полноприводный. Какой у вас дифференциал и даже сколько, зависит от того, на чем вы едете.

    В чем разница?

    На повороте внешнее колесо движется дальше и быстрее внутреннего.Дифференциал - это набор шестерен, который передает мощность двигателя на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью на поворотах.

    При переднем приводе (FWD) дифференциал находится рядом с трансмиссией внутри корпуса, и этот блок называется трансмиссией. При заднем приводе (RWD) дифференциал находится между задними колесами, соединенными с трансмиссией карданным валом. Полноприводные (AWD) и полноприводные (4WD) автомобили добавляют центральный дифференциал или раздаточную коробку для распределения мощности спереди и сзади.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    Некоторые гибридные автомобили имеют «электронный» полный привод. Они используют электродвигатели для приведения в действие задних колес и при необходимости поворачивают их быстрее или медленнее на поворотах.

    1. Как это работает: Регулируемый полный привод

    2. Как это работает: ABS

    Открытый конец

    Самым простым и распространенным элементом является открытый дифференциал, названный так, потому что колеса могут всегда поворачиваются независимо друг от друга.Его главный недостаток заключается в том, что если одно колесо не имеет сцепления, например, если оно ударяется о лед, оно все равно получает большую мощность. Он беспомощно крутится, и вы никуда не денетесь.

    Чтобы избежать потери тяги во время движения, все новые автомобили должны быть оборудованы системой контроля тяги и электронной стабилизации. Они используют датчики антиблокировочной системы тормозов, чтобы определить, вращается ли одно колесо быстрее. Затем он снижает мощность двигателя или тормозит прялку, или и то, и другое, чтобы все было под контролем.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    Иногда требуется, чтобы колесо пробуксовывало, например, при попытке выбраться из глубокого снега, поэтому контроль тяги можно временно отключить с помощью кнопки на приборной панели.

    Ограничение пробуксовки

    В некоторых автомобилях, в первую очередь высокопроизводительных моделях, вместо открытого дифференциала используется дифференциал повышенного трения. Если одно колесо теряет сцепление с дорогой, мощность переходит на другое колесо. Это уменьшает пробуксовку колес, а на более мощном автомобиле с передним приводом помогает предотвратить вращение по крутящему моменту - тенденцию переднего водителя тянуть из стороны в сторону, когда вы нажимаете на дроссель.

    Ограниченные промахи служат одной и той же цели, но то, как именно они это делают, зависит от их типа. Дифференциал с механическим сцеплением имеет диски сцепления рядом с шестернями, и при необходимости нажимные кольца давят на диски, чтобы обеспечить сопротивление. Система активного дифференциала работает так же, но использует компьютер для отслеживания условий движения и активации сцепления дифференциала.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    Вязкостный дифференциал содержит фрикционные диски, погруженные в масло, и когда колесо проскальзывает, движение жидкости заставляет диски вращаться с разными скоростями и передавать больше мощности там, где это необходимо. Дифференциал Torsen - это торговая марка, производная от Torque Sensing - добавляет червячные передачи к набору дифференциала, чтобы активировать необходимое сопротивление.

    Система векторизации крутящего момента передает больше мощности на внешнее колесо, так что автомобиль «втыкается» в угол. Фото Porsche

    Небольшое усиление на повороте

    Все дифференциалы помогают вам завернуть за угол, но некоторые делают это лучше, чем другие.Автомобиль с вектором крутящего момента передает немного больше мощности на внешнее колесо. Это «подталкивает» автомобиль к повороту и снижает недостаточную поворачиваемость, поэтому поворот становится более крутым.

    Некоторые автопроизводители обеспечивают электронный эффект векторизации крутящего момента, используя датчики для торможения внутреннего колеса, чтобы автомобиль вращался вокруг этой медленно вращающейся шины. В настоящей системе векторизации крутящего момента дифференциал передает больше мощности на внешнее колесо. Это улучшает управляемость, но при этом обходится дороже, поэтому обычно встречается в основном на более дорогих спортивных моделях.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    Блокировка в тяжелых условиях

    Блокирующийся дифференциал позволяет колесам большую часть времени вращаться с разной скоростью, но когда его функция блокировки активирована, оба колеса вращаются с одинаковой скоростью. Он в основном используется для езды по бездорожью. В дополнение к блокировке дифференциала заднего колеса, самые прочные полноприводные автомобили также будут иметь блокируемый передний дифференциал.Автомобиль с заблокированным одним или обоими дифференциалами может ползти вперед по камням или неровным поверхностям, но его будет очень сложно повернуть.

    Средний менеджмент

    В дополнение к передним и задним дифференциалам, автомобили с полным приводом имеют центральный дифференциал, который распределяет мощность на ту ось, которая напрямую не приводится в движение двигателем. Этот межосевой дифференциал также может быть открытым, ограниченным скольжением, вязкостным или Torsen.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    В нормальных условиях движения многие автомобили с полным приводом направляют всю мощность двигателя только на одну ось, обычно на переднюю. Если эти колеса начинают буксовать, дифференциал передает мощность другому. Некоторые автомобили постоянно передают мощность на обе оси, хотя одна обычно получает больше, чем другая. У некоторых внедорожников есть функция «блокировки», которая при активации разделяет мощность 50/50 спереди и сзади, но только на низких скоростях, чтобы выбраться из глубокого снега или грязи, а блокировка автоматически отключается при превышении заданной скорости. .

    Системы True 4WD приводят в действие задние колеса, но имеют раздаточную коробку, которая при активации передает мощность на все четыре колеса. Если ваш грузовик или внедорожник имеет только настройки «4LO» и «4HI», обе оси вращаются с одинаковой скоростью, и если только движется по рыхлым дорогам. На асфальте система может заедать. Некоторые системы 4WD также имеют настройку «Авто». Это работает как полноприводная система, передавая мощность на переднюю ось только по мере необходимости, поэтому автомобиль может двигаться на четырех колесах по асфальту.Убедитесь, что вы знаете, что у вас есть, и как вы это настроили, прежде чем переходить на четыре колеса.

    Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

    Подпишитесь, чтобы получать информационный бюллетень Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

    Нажимая на кнопку подписки, вы соглашаетесь на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc. откажитесь от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки внизу наших писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

    Спасибо за регистрацию!

    Приветственное письмо уже готово.Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

    Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *