Расчет номинального тока автоматического выключателя

Без использования автоматических выключателей сегодня не создается ни одна система подачи питания в жилом доме или на промышленном объекте. Эти электромеханические устройства напрочь вытеснили морально устаревшие «предохранители-пробки» с плавкими вставками.

Что такое автоматический выключатель?

Автоматический выключатель представляет собой электромеханическое устройство, выполняющее эффективную защиту электрической линии от разрушения токами недопускаемой, для конкретной проводки, величины. Следует помнить, что такие выключатели-автоматы – это устройства, которые защищают электрическую проводку от разрушений, а не бытовые приборы, подключаемые к ней. Поэтому, при выборе выключателя, в первую очередь выполняют расчет по току, а уже после выключатель может подбираться и по мощности, подключаемых к линии приборов. То есть расчет автоматов по мощности можно выполнять в тех случаях, когда провода на всех участках имеют одинаковое сечение и способны выдержать подключаемую нагрузку. Иными словами, номинальный ток электрической проводки должен быть больше, нежели номинал автомата, выбранного по нагрузке.

Для чего нужен выключатель-автомат?

Если не установить это устройство защиты или его номинал выбрать неправильно, то это чревато аварийными последствиями для проводки и даже может привести к пожару. Дело в том, что при токовой перегрузке или при коротком замыкании сила тока возрастает в десятки раз. Естественно, что проводка на такой ток не рассчитана – изначально произойдет ее быстрый нагрев, расплавление изоляционного шара, а после и повреждение самой проводки, и возгорание. Такая ситуация может случиться и если номинал автомата намного выше номинального тока, на который рассчитана проводка. Ведь в таком случае защита сможет сработать только при достижении того значения тока, на который она рассчитана, а это приведет к изначальному выходу из строя проводки.

Если же установить автоматический выключатель с намного меньшим номиналом, то он будет срабатывать постоянно, как только будет достигнуто значение тока, являющееся для него граничным, а оно может быть намного меньше того, на который рассчитана проводка и подключаемые к ней приборы. Поэтому, в таком случае попросту невозможно будет использовать некоторую бытовую технику.

Расчет номинального тока автоматического выключателя

Рассмотрим более детально, как происходит процесс выбора выключателя.

При определении, на какой ток нужно приобрести автоматический выключатель, берут во внимание номинальный ток, с которым может работать та или иная электрическая проводка. Номинальный ток проводки – это такая сила тока, протекающего через проводник, при которой он не нагревается. Это значение зависит от материала, из которого выполнен проводник, его сечения и способа монтажа.

Поскольку номинальная величина тока в технической документации к проводке может указываться не всегда, рассмотрим, как ее можно вычислить. Для этого потребуется знать из какого материала произведен кабель (медь, алюминий) и замерить его диаметр (сердечника), которому пропорционально поперечное сечение проводника, требуемое для вычислений. Зная диаметр проводника и материал, из которого он сделан, по специальным таблицам, можно определить величину номинального тока, которую выдерживает эта проводка.

После того, как произведены такие расчеты по электропроводке, можно выбирать и номинал выключателя-автомата. Его значение должно быть равным или немного меньше номинального значения тока проводки. Устанавливать автоматы с номиналом немного большим, чем номинальный ток проводки не рекомендуется – это может привести к оплавке изоляции кабеля.

Выбор характеристической кривой автомата

Кроме номинала по току автоматические выключатели выбираются и по время-токовым характеристикам, которые определяются величиной пускового тока, который индивидуален для каждого вида приборов. Чтобы верно определиться с автоматическим выключателем следует знать величину пускового тока и его продолжительность и уже по этим параметрам выбирать выключатель.

Пример

Если для какого-либо прибора рабочий ток составляет 6А, а кратность при запуске равна 8, то получим, что в момент включения в цепи будет протекать ток в 48 А. Такая величина в электрической цепи может поддерживаться не более 3-х секунд. Если посмотреть на временно-токовые характеристики предлагаемых автоматических выключателей (внешняя ссылка), то можно сделать вывод, что оптимальным вариантом будет автомат С16, который допускает кратковременное увеличение тока до 80 А.

Как выбрать автомат и тип используемой проводки?

Все конфигурации электрической проводки можно разбить на отдельные группы. Каждая из таких групп имеет свой питающий кабель с определенным сечением, по которому определяется номинальный ток и подбирается автоматический выключатель.

Чтобы верно определиться с сечением требуемого кабеля и автомата под него, нужно выполнить расчет нагрузки, которая будет работать в этой цепи. Это производится путем суммирования мощностей отдельных приборов, которые будут подключены в эту цепь. Зная общую мощность приборов можно рассчитать ток, который будет проходить в этой цепи. Это производится делением суммарной мощности на напряжение в сети, которое равно 220 В. Получив величину тока можно, по таблицам, определить для какого сечения проводника и из какого материала он будет номинальным. Именно такую проводку можно будет прокладывать к используемой группе приборов. Автоматический выключатель следует выбирать под рассчитанный ток. Важно, чтобы автомат отключался немного раньше, нежели будет достигнута максимальная величина номинального тока. Это позволит исключить расплавление изоляции проводящего кабеля.

Как рассчитать автомат по нагрузке

Выбор защитных автоматических выключателей производится не только в ходе установки новой электрической сети, но и при модернизации электрощита, а также при включении в цепь дополнительных мощных приборов, повышающих нагрузку до такого уровня, с которым старые устройства аварийного отключения не справляются. И в этой статье речь пойдет о том, как правильно производить подбор автомата по мощности, что следует учитывать в ходе этого процесса и каковы его особенности.

Непонимание важности этой задачи может привести к очень серьезным проблемам. Ведь зачастую пользователи не утруждают себя, производя выбор автоматического выключателя по мощности, и берут в магазине первое попавшееся устройство, пользуясь одним из двух принципов – «подешевле» или «помощнее». Такой подход, связанный с неумением или нежеланием рассчитать суммарную мощность устройств, включенных в электросеть, и в соответствии с ней подобрать защитный автомат, зачастую становится причиной выхода дорогостоящей техники из строя при коротком замыкании или даже пожара.

Для чего нужны защитные автоматы и как они работают?

Современные АВ имеют две степени защиты: тепловую и электромагнитную. Это позволяет обезопасить линию от повреждения в результате длительного превышения протекающим током номинальной величины, а также короткого замыкания.

Основным элементом теплового расцепителя является пластина из двух металлов, которая так и называется – биметаллической. Если на нее в течение достаточно длительного времени воздействует ток повышенной мощности, она становится гибкой и, воздействуя на отключающий элемент, вызывает срабатывание автомата.

Наличием электромагнитного расцепителя обусловлена отключающая способность автоматического выключателя при воздействии на цепь сверхтоков короткого замыкания, выдержать которые она не сможет.

Расцепитель электромагнитного типа представляет собой соленоид с сердечником, который при прохождении сквозь него тока высокой мощности моментально сдвигается в сторону отключающего элемента, выключая защитное устройство и обесточивая сеть.

Это позволяет обеспечить защиту провода и приборов от потока электронов, величина которого намного выше расчетной для кабеля конкретного сечения.

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке?

Правильный подбор защитного автомата по мощности – очень важная задача. Неверно выбранное устройство не защитит линию от внезапного возрастания силы тока.

Но не менее важно правильно подобрать по сечению кабель электропроводки. В противном случае, если суммарная мощность превысит номинальную величину, которую способен выдерживать проводник, это приведет к значительному росту температуры последнего. В итоге изоляционный слой начнет плавиться, что может привести к возгоранию.

Чтобы более наглядно представить, чем грозит несоответствие сечения проводки суммарной мощности включенных в сеть устройств, рассмотрим такой пример.

Новые хозяева, купив квартиру в старом доме, устанавливают в ней несколько современных бытовых приборов, дающих суммарную нагрузку на цепь, равную 5 кВт. Токовый эквивалент в этом случае будет составлять около 23 А. В соответствии с этим в цепь включается защитный автомат на 25 А. Казалось бы, выбор автомата по мощности сделан верно, и сеть готова к эксплуатации. Но через некоторое время после включения приборов в доме появляется задымление с характерным запахом горелой изоляции, а через некоторое время возникает пламя. Автоматический выключатель при этом не будет отключать сеть от питания – ведь номинал тока не превышает допустимого.

Если хозяина в этот момент не окажется поблизости, расплавленная изоляция через некоторое время вызовет короткое замыкание, которое, наконец, спровоцирует срабатывание автомата, но пламя от проводки может уже распространиться по всему дому.

Причина в том, что хотя расчет автомата по мощности был сделан правильно, кабель проводки сечением 1,5 мм² был рассчитан на 19 А и не мог выдержать имеющейся нагрузки.

Чтобы вам не пришлось браться за калькулятор и самостоятельно высчитывать сечение электропроводки по формулам, приведем типовую таблицу, в которой легко найти нужное значение.

Защита слабого звена электроцепи

Итак, мы убедились, что расчет автоматического выключателя должен производиться, исходя не только из суммарной мощности включенных в цепь устройств (независимо от их количества), но и из сечения проводов. Если этот показатель неодинаков на протяжении электрической линии, то выбираем участок с наименьшим сечением и производим расчет автомата, исходя из этого значения.

Требования ПУЭ гласят, что выбранный автоматический выключатель должен обеспечивать защиту наиболее слабого участка электроцепи, или иметь номинал тока, который будет соответствовать аналогичному параметру включенных в сеть установок. Это также означает, что для подключения должны использоваться провода, поперечное сечение которых позволит выдержать суммарную мощность подключенных устройств.

Как выполняется выбор сечения провода и номинала автоматического выключателя – на следующем видео:

Если нерадивый хозяин проигнорирует это правило, то в случае аварийной ситуации, возникшей из-за недостаточной защиты наиболее слабого участка проводки, ему не стоит винить выбранное устройство и ругать производителя – виновником сложившейся ситуации будет только он сам.

Как рассчитать номинал автоматического выключателя?

Допустим, что мы учли все вышесказанное и подобрали новый кабель, соответствующий современным требованиям и имеющий нужное сечение. Теперь электропроводка гарантированно выдержит нагрузку от включенных бытовых приборов, даже если их достаточно много. Теперь переходим непосредственно к выбору автоматического выключателя по номиналу тока. Вспоминаем школьный курс физики и определяем расчетный ток нагрузки, подставляя в формулу соответствующие значения: I=P/U.

Здесь I – величина номинального тока, P – суммарная мощность включенных в цепь установок (с учетом всех потребителей электричества, в том числе и лампочек), а U – напряжение сети.

Чтобы упростить выбор защитного автомата и избавить вас от необходимости браться за калькулятор, приведем таблицу, в которой указаны номиналы АВ, которые включаются в однофазные и трехфазные сети, и соответствующие им мощности суммарной нагрузки.

Эта таблица позволит легко определить, сколько киловатт нагрузки какому номинальному току защитного устройства соответствуют. Как мы видим, автомату 25 Ампер в сети с однофазным подключением и напряжением 220 В соответствует мощность 5,5 кВт, для АВ на 32 Ампера в аналогичной сети – 7,0 кВт (в таблице это значение выделено красным цветом). В то же время для электрической сети с трехфазным подключением «треугольник» и номинальным напряжением 380 В автомату на 10 Ампер соответствует мощность суммарной нагрузки 11,4 кВт.

Наглядно про подбор автоматических выключателей на видео:

Заключение

В представленном материале мы рассказали о том, для чего нужны и как работают устройства защиты электрической цепи. Кроме того, учитывая изложенную информацию и приведенные табличные данные, у вас не вызовет затруднения вопрос, как выбрать автоматический выключатель.

При выборе автоматов постоянно допускается одна и та же ошибка — не учитывается температура окружающей среды.Номинальный ток автомата назначается по ПУЭ при температуре в + 30 градусов Цельсия,а номинальный ток кабеля или провода назначается по ПУЭ при температуре в + 25 ,а эксплуатироваться автомат и кабель будут при комнатной температуре,допустим в + 18 градусов Цельсия.Если номинальный ток двухжильного или трехжильного, с защитным проводником, кабель — провода сечением 2.5 миллиметра квадратного по меди в однофазной сети равно 25 ампер ( 27 ампер это для кабелей с дополнительной изоляцией в виде ПЭТ ленты или композитного стекломиканита или стеклоленты,заполнением пространства под общей оболочкой мелованной резиной и т. д.),то при + 18 градусов Цельсия это уже номинальный ток в 27 ампер,а номинальный ток автомата на 16 ампер уже фактически равен 18.3 ампера,если учесть что при токах в 1.13 номинального тока автомат не отключается гарантированного в течении более одного часа,то реальный предельный рабочий ток провода уже 20. 2.

С помощью данного калькулятора Вы можете рассчитать номинальный ток автоматического выключателя по мощности подключаемых через него электроприборов.

Введите значения в форму ниже: суммарную мощность электрооборудования, тип потребителя и параметры сети (фазность и напряжение).

*Примерные значения коэффициента мощности представлены в таблице:

Расчеты электропроводки выполняются еще на стадии проектирования. Прежде всего рассчитывается сила тока в цепях, исходя из этого подбираются автоматические защитные устройства, сечение проводов и кабелей. Особое значение имеет расчет автомата по мощности 380, защищающий от перегрузок и коротких замыканий.

Слишком большой номинал может привести к выходу из строя оборудования, поскольку устройство не успеет сработать. Низкий номинальный ток автомата приведет к тому, что защита будет срабатывать даже при незначительных перегрузках в часы пик. Правильно выполненные расчеты помогут выбрать наиболее оптимальный вариант для конкретных условий эксплуатации.

Как рассчитать мощность электротока

В соответствии с законом Ома, сила тока (I) находится в прямой пропорции с напряжением (U) и в обратной пропорции с сопротивлением (R). Расчет мощности (Р) осуществляется путем умножения силы тока на напряжение. Таким образом, для участка цепи образуется следующая формула, по которой рассчитывается ток: I = P/U.

С учетом реальных условий, к данной формуле прибавляется еще один компонент и при расчетах однофазной сети получается следующий вид: I = P/(U х cos φ).

Трехфазная сеть рассчитывается немного по-другому. Для этого используется следующая формула: I = P/(1,73 х U х cos φ), в которой напряжение U условно составляет 380 вольт, cos φ является коэффициентом мощности, посредством которого активная и реактивная составляющие сопротивления нагрузки соотносятся между собой.

Современные блоки питания обладают незначительной реактивной компонентой, поэтому значение cos φ принимается за 0,95. Это не касается трансформаторов и электродвигателей с высокой мощностью, обладающих большим индуктивным сопротивлением. Расчет сетей, где могут подключаться такие устройства, выполняется с коэффициентом cos φ, эквивалентным 0,8. В других случаях используется стандартная методика расчетов с последующим применением повышающего коэффициента 1,19, получающегося из соотношения 0,95/0,8.

При использовании в формулах известных параметров напряжения 220 и 380 В, а также коэффициента мощности 0,95, в результате получается сила тока для однофазной сети – I = P/209, а для трехфазной – I = P/624. Таким образом, при наличии одной и той же нагрузки, сила тока в трехфазной сети будет в три раза ниже. Это связано с наличием трех проводов отдельных фаз, на каждую из которых равномерно распределяется общая нагрузка. Напряжение между каждой фазой и рабочим нулем составляет 220 вольт, поэтому известная формула может выглядеть следующим образом: I = P/(3 х 220 х cos φ).

Выбор автомата по номинальному току

Рассмотренные формулы широко применяются в расчетах вводного автоматического выключателя. Применяя одну из них – I = P/209 при нагрузке Р в 1 кВт, получается сила тока для однофазной сети 1000 Вт/209 = 4,78 А. Результат можно округлить в большую сторону до 5 А, поскольку реальное напряжение в сети не всегда соответствует 220 В.

Таким образом, получилась сила тока в 5 А на 1 кВт нагрузки. То есть, устройство мощностью более 1 кВт нельзя подключать, например, в удлинитель с маркировкой 5 А, поскольку он не рассчитан на более высокие токи.

Автоматические выключатели обладают собственным номиналом по току. Исходя из этого, легко определить нагрузку, которую они способны выдержать. Для упрощения вычислений существует таблица. Автомат номиналом 6 А соответствует мощности 1,2 кВт, 8 А – 1,6 кВт, 10 А – 2 кВт, 16 А – 3,2 кВт, 20 А – 4 кВт, 25 А – 5 кВт, 32 А – 6,4 кВт, 40 А – 8 кВт, 50 А – 10 кВт, 63 А – 12,6 кВт, 80 А – 16 кВт, 100 А – 20 кВт. Исходя из этих же номиналов проводятся расчеты автомата по мощности на 380в.

Метод 5 А на 1 кВт может использоваться и для определения силы тока, возникающей в сети, когда в нее подключаются какие-либо бытовые приборы и оборудование. В расчетах нужно пользоваться максимальной потребляемой мощностью во время пиковых нагрузок. Для этого применяются технические характеристики оборудования, взятые из паспортных данных. При их отсутствии можно взять ориентировочные параметры стандартных электроприборов.

Отдельно рассчитывается группа освещения. Как правило, мощность приборов освещения оценивается в пределах 1,5-2 кВт, поэтому для них будет достаточно отдельного автомата номиналом 10 А.

Если сложить все имеющиеся мощности, получается довольно высокий суммарный показатель. Однако на практике полная мощность никогда не используется, поскольку существуют ограничения на выделяемую электрическую мощность для каждой квартиры. В современном жилом доме, при наличии электроплит, она составляет от 10 до 12 кВт. Поэтому на вводе устанавливается автомат с номинальным током 50 А. Точно так же выполняется расчет мощности трехфазных автоматов.

Полученные 12 кВт распределяются по всей квартире с учетом размещения мощных и обычных потребителей. Особое внимание следует обратить на кухню и ванную комнату, где устанавливаются электроплиты, водонагреватели, стиральные машины и другое энергоемкое оборудование. Как правило, они подводятся к отдельным автоматическим выключателям соответствующего номинала, а сечение кабелей для подключения также рассчитывается в индивидуальном порядке.

Мощные бытовые агрегаты подключаются не только к автоматам, но и к устройствам защитного отключения. Часть общей мощности следует оставить для освещения и розеток, установленных в помещениях. Правильно выполненные расчеты позволят качественно смонтировать проводку и выбрать нужный выключатель. В этом случае эксплуатация оборудования будет безопасной и долговечной.

Расчет мощности онлайн-калькулятором

В первую очередь необходимо ввести исходные данные в соответствующие графы. На калькуляторе эти показатели включают количество фаз, напряжение сети и мощность нагрузки. Первые два пункта известны заранее, а вычисления мощности приборов и оборудования осуществляются вручную.

Напряжение для однофазной сети выставляется 220 вольт, для трехфазной – 380 В и выше. После ввода параметров остается лишь нажать на кнопку «Рассчитать» и получить требуемый результат. В соответствующем окне появятся данные о номинальном токе автоматического выключателя, наиболее подходящего для данной сети.

Как подобрать автоматический выключатель в дом или квартиру

← Модульные переключатели ввода резерва I-O-II до 125А от Hager   ||   Обеспечение непрерывного электроснабжения коттеджей – ручной и автоматический ввод резервного питания на оборудовании HAGER →

Как подобрать автоматический выключатель в дом или квартиру

Автоматический выключатель или, как часто говорят, автомат – приборы, необходимые для защиты от короткого замыкания или перегрузки любой сети, и конечно же в быту.

Так что самое главное в защите электричества вашего дома, это автоматы. Задача автоматов выключить подачу электрического тока в квартиру при кротком замыкании и перегрузке электросети (см. рис.1). Если такое происходит, необходимо открыть дверь электрощитка, где установлены автоматы и найти тот, у которого рычажок смотрит вниз, как на рисунке, и взвести его вверх. Если автоматический выключатель вновь отключится, можно попробовать достать из розеток вилки тех бытовых приборов (например, электроплита, стиральная или моющая машина, утюг и т.д.), которые защищены этим автоматом. Затем вновь взвести рычажок автомата, и, если он не отключится, пробовать по очереди включать в розетки приборы, чтобы установить возможную причину — неисправность бытовой техники, которая инициирует выключение автомата. Если и здесь вы потерпите неудачу, в любом случае вызывайте специалиста.

Рис.1 Вводной двухполюсный автоматический выключатель производства Hager на 63А.

Наиболее часто встречающиеся неисправности: серьезная поломка бытовой техники, плохой контакт или короткое замыкание в проводах и выход из строя самого автоматического выключателя. Ремонт – задача профессионалов, однако последнюю причину вы можете избегнуть изначально установив автоматический выключатель хорошего производителя. Затраты будут не на много больше, зато на много больше будет уверенности в завтрашнем дне.

Автоматические выключатели делятся по мощности срабатывания в амперах. Бывают основные и часто используемые в квартирах по шкале номинальных токов: 10 А, 16 А, 25 А, 32 А, 40А, а в последнее время 50А и 63 А. Но есть одно НО. Для того чтобы автоматические выключатели работали эффективно, необходимо правильно подобрать их мощность для соответствующей линии. Лучше всего проконсультироваться со специалистами, но если под рукой их нет, сделаем это сами.

Посчитаем потребляемую мощность электроприборов в квартире.
Пример: у вас стоит электроплита с потребляемой мощностью по паспорту 5 кВт (5000 ватт), микроволновка 1 кВт, электрочайник 1.5 кВт. То есть общая мощность, максимально составит суммарно 7.5 кВт. Теперь давайте переведем полученную мощность в амперы, для этого нам нужна знать сколько в одном киловатте ампер.

1 кВ = 4.5 А

Значит если максимальная мощность 7.5 кВ умножаем на 4.5 А и получаем 33.75 А. Берем шкалу номинальных токов автоматов (см. выше): выше 33.75А ближайший номинал 40А. То есть, если нам необходимо поставить защиту на это электрооборудование, требуется автомат на 40 А.

Рис.2 Автоматический выключатель однополюсный 20А.

Но также необходимо принимать во внимание, что этот расчет мы привели из тех условий, что наше оборудование работает постоянно на полную мощность. В жилых помещениях, простых домах и квартирах полная загрузка сети происходит очень редко, ведь вы не пользуетесь той же электроплитой всегда на полную её мощность и одновременно включаете печь, утюг и электрочайник. Так что постарайтесь решить, какие и сколько приборов обычно бывает включено одновременно, в основном это чайник, электробойлер, пылесос, утюг, несколько конфорок на электроплите, телевизор, компьютер.

Современное электрооборудование требует повышенных затрат электроэнергии, Поэтому розетки, свет, прямое подключение разделяют на несколько линий (проводов). Это называется – разделить сеть по нагрузкам. Каждую линию будет контролировать свой автомат, а их всех их уже главный автомат – вводной двухполюсный. См. рис.1 Можно, например, кухню подключить на отдельные автоматы: розетки – 2 линии, посудомоечная машина – 1 линия, электроплита – 1 линия, свет – 1 линия. И т.д. В итоге, получим электро обеспечение со щитком, похожим на этот. См. рис.3. Он сложнее, зато, если правильно будут подписаны автоматы, легко найти «испорченную» линию, а вся остальная квартира останется со светом…

Рис.3 Так выглядит электрический шкаф уже в сборе с автоматическими выключателями.

Принцип селективности для выбора автоматических выключателей и УЗО

что такое селективность автоматов и узо

При прокладке электропроводки в квартирах создаются электросхемы, в которых всегда учитываются вопросы безопасной эксплуатации. Электрический ток может причинить большой вред. Чтобы этого не произошло, устанавливают устройства защиты: предохранители, автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы и другие средства.
Все они обладают определенными, конкретными возможностями, но не могут быть универсальными. Поэтому при выборе приборов следует четко учитывать их индивидуальные характеристики. Только в этом случае они будут правильно работать, а не создадут лишних проблем в будущем.

Принцип селективности для выбора автоматических выключателей и УЗО

Это свойство еще именуют избирательностью. Селективность позволяет надежно эксплуатировать электрохозяйство благодаря правильному подбору защитных устройств.
Для любой электрической схемы применяется иерархия автоматов защиты, разделяющие электропроводку с потребителями на определенные участки — электрические цепи, даже когда ток идет от источника к потребителю напрямую, минуя промежуточные звенья. Неисправность в этой самой простой схеме может возникнуть внутри:

• генератора;
• приемника;
• или соединительных проводов.

Каждый из этих случаев требует своего технического решения, которое позволит быстрыми способами надежно выявить и локализовать поврежденный участок.

Селективность определяет правила установки и совместимости защит. Для этого вся система электроснабжения разбивается на отдельные составные участки, делится на зоны с включением в них отключающих аппаратов, реагирующих на появление неисправностей.

Виды селективности

Избирательность бывает:

• абсолютная;
• относительная.

Принцип абсолютной селективности подразумевает отключение возникающих повреждений исключительно в своей зоне.
Защиты, выполненные по относительному принципу, реагируют на неисправности своего и соседних участков. Они могут сработать по любому пусковому фактору. Поэтому для исключения ложных отключений их наделяют дополнительными функциями:

• величиной выдержки времени на срабатывание;
• уставками по току, напряжению, частоте, электрическому сопротивлению, направлению мощности или другим параметрам сети.

Подбор автоматических выключателей по времени срабатывания

Этот принцип можно продемонстрировать схемой.

селективность по времени

Для объяснения ее работы все автоматы наделены одной уставкой тока отсечки в 25 ампер, но отключают поврежденный участок с разным временем.
При возникновении неисправности в схеме любого потребителя, например, запитанного от автоматического выключателя №3, ток короткого замыкания почувствуют автоматы:

• неисправного участка №3;
• распределительного щита №2;
• ГРЩ №3.

Выдержка времени на срабатывание 0,1 сек самая маленькая у автомата №3. Он сработает первым, локализовав неисправность. Ток повреждения прервется, а автоматические выключатели №2 и №1 останутся включенными для продолжения электроснабжения потребителей зон №4 и №5.

В этой ситуации возможна поломка автомата №3, тогда он не сработает. Ток КЗ после прохождения времени 0,1 сек останется в схеме. Его через выдержку времени 0,5 сек отключит защита распределительного щита — автоматический выключатель №2.

Он резервирует работу защит участка №3, но дополнительно отключает потребителей цепочек №4 и 5 на которых ток КЗ отсутствовал.

Если по каким-то причинам этот автоматический выключатель тоже окажется неисправным, то функцию устранения токов замыкания выполняет защита главного распределительного щита (ГРЩ) автоматом №1. Следует представлять, что она через 1 сек обесточит не только участки зон №3, 4 и 5, запитанные от выключателя РЩ №2, но также других потребителей, которые подключены к дополнительным распределительным щитам ГРЩ №1.

Про типы УЗО и его подключение подробно описано  статьях:

Подбор автоматических выключателей и УЗО по току срабатывания

селективность по току сробатывания

Представленная схема показывает принцип выбора автоматических выключателей и УЗО по току срабатывания. Здесь выполняется тот же принцип, что и в предыдущей схеме: вначале должны работать защиты, ближайшие к месту повреждения, а их резервированием занимаются аналогичные устройства следующей, второй очереди.

При КЗ в цепях потребителя №3, 4, или 5 отключаются вначале автоматический выключатель поврежденного участка, а автомат №2 резервирует его работу. В свою очередь, исправность защиты распределительного щита страхует выключатель №1 ГРЩ.

Устройство защитного отключения контролирует состояние схемы на отсутствие токов утечек. Наибольшее значение уставки в 300 mA назначается защитам ГРЩ №1. Самые маленькие уставки 30 mA выставляются на УЗО конечных присоединений. В РЩ головное УЗО №2 настраивается на срабатывание промежуточных значений 100 mA.

На практике уставки для защит выставляются по комбинированному методу с учетом совмещения принципов селективности по времени, току и другим параметрам, дополняющих надежность рабочей схемы.

Читайте также про выбор автоматических выключателей статьи:
«Правила установки автоматического выключателя»
«Автоматический инфракрасный выключатель»
«Что такое вводной автоматический выключатель?»
«Как устроен дистанционный выключатель?«

Решаемые задачи

Принцип селективности позволяет обеспечить:

• электробезопасность оборудования и людей;
• автоматическое определение зоны неисправности и ее локализацию;
• снабжение электричеством исправных участков, смежных с поврежденным;
• поддержание качества электроэнергии для всех потребителей.

По этим причинам избирательность защитных устройств следует всегда учитывать на практике для выбора аппаратуры при прокладке электрической проводки для надежной эксплуатации электрооборудования.

Оцените качество статьи:

Как производится расчет автоматического выключателя ~ Электрик в квартире и частном доме.

Те времена, когда на электрических щитках квартир или частных домов можно было встретить традиционные керамические пробки, уже давно прошли. Сейчас повсеместно применяются автоматические выключатели новой конструкции – так называемые автоматы защиты.

Для чего предназначены эти устройства? Как правильно произвести расчет автоматического выключателя в каждом конкретном случае? Конечно, основная функция этих устройств заключается в защите электросети от коротких замыканий и перегрузок.

Автомат должен отключаться, когда нагрузка существенно превышает допустимую норму или при возникновении короткого замыкания, когда значительно возрастает электрический ток. Однако он должен пропускать ток и работать в нормальном режиме, если вы, например, одновременно включили стиральную машинку и электроутюг.

Что защищает автоматический выключатель

Прежде чем подбирать автомат, стоит разобраться, как он работает и что он защищает. Многие люди считают, что автомат защищает бытовые приборы. Однако это абсолютно не так. Автомату нет никакого дела до приборов, которые вы подключаете к сети – он защищает электропроводку от перегрузки.

Ведь при перегрузке кабеля или возникновении короткого замыкания возрастает сила тока, что приводит к перегреву кабеля и даже возгоранию проводки.

Особенно сильно возрастает сила тока при коротком замыкании. Величина силы тока может возрасти до нескольких тысяч ампер. Конечно, никакой кабель не способен долго продержаться при такой нагрузке. Тем более, кабель сечением 2,5 кв. мм, который часто используют для прокладки электропроводки в частных домовладениях и квартирах. Он попросту загорится, как бенгальский огонь. А открытый огонь в помещении может привести к пожару.

Поэтому правильный расчет автоматического выключателя играет очень большую роль. Аналогичная ситуация возникает при перегрузках — автоматический выключатель защищает именно электропроводку.

Когда нагрузка превышает допустимое значение, сила тока резко возрастает, что приводит к нагреванию провода и оплавлению изоляции. В свою очередь, это может привести к возникновению короткого замыкания. А последствия такой ситуации предсказуемы – открытый огонь и пожар!

По каким токам производят расчет автоматов

Функция автоматического выключателя состоит в защите электропроводки, подключенной после него. Основным параметром, по которому производят расчет автоматов, является номинальный ток. Но номинальный ток чего, нагрузки или провода?

Исходя из требований ПУЭ 3.1.4, токи уставок автоматических выключателей которые служат для защиты отдельных участков сети, выбираются по возможности меньше расчетных токов этих участков или по номинальному току приемника.

Расчет автомата по мощности (по номинальному току электроприемника) производят, если провода по всей длине на всех участках электропроводки рассчитаны на такую нагрузку. То есть допустимый ток электропроводки больше номинала автомата.

Также учитывается время токовая характеристика автомата, но про нее мы поговорим позже.

Например, на участке, где используется провод сечением 1 кв. мм, величина нагрузки составляет 10 кВт. Выбираем автомат по номинальному току нагрузки — устанавливаем автомат на 40 А. Что произойдет в этом случае? Провод начнет греться и плавиться, поскольку он рассчитан на номинальный ток 10-12 ампер, а сквозь него проходит ток в 40 ампер. Автомат отключится лишь тогда, когда произойдет короткое замыкание. В результате может выйти из строя проводка и даже случиться пожар.

Поэтому определяющей величиной для выбора номинального тока автомата является сечение токопроводящего провода. Величина нагрузки учитывается лишь после выбора сечения провода. Номинальный ток, указанный на автомате, должен быть меньше максимального тока, допустимого для провода данного сечения.

Таким образом, выбор автомата производят по минимальному сечению провода, который используется в проводке.

Например, допустимый ток для медного провода сечением 1,5 кв. мм, составляет 19 ампер. Значит, для данного провода выбираем ближайшее значение номинального тока автомата в меньшую сторону, составляющее 16 ампер. Если выбрать автомат со значением 25 ампер, то проводка будет греться, так как провод данного сечения не предназначен для такого тока. Чтобы правильно произвести расчет автоматического выключателя, необходимо, в первую очередь, учитывать сечение провода.

Расчет вводного автоматического выключателя

Система электропроводки делится на группы. Каждая группа имеет свой кабель с определенным сечением и автоматические выключатели с номинальным током удовлетворяющему этому сечению.

Чтобы выбрать сечение кабеля и номинальный ток автомата, нужно произвести расчет предполагаемой нагрузки. Этот расчет производят, суммируя мощности приборов, которые будут подключены к участку. Суммарная мощность позволит определить ток, протекающий через проводку.

Определить величину тока можно по следующей формуле:

1. Р — суммарная мощность всех электроприборов, Вт;
2. U — напряжение сети, В (U=220 В).

Несмотря на то, что формула применяется для активных нагрузок, которые создают обычные лампочки или приборы с нагревательным элементом (электрочайники, обогреватели), она все же поможет приблизительно определить величину тока на данном участке. Теперь нам нужно выбрать токопроводящий кабель. Зная величину тока, мы по таблице сможем выбрать сечение кабеля для данного тока.

После этого можно производить расчет автоматического выключателя для электропроводки данной группы. Помните, что автомат должен отключиться раньше, чем произойдет перегрев кабеля, поэтому номинал автомата выбираем ближайшее меньшее значение от расчетного тока.

Смотрим на величину номинального тока на автомате и сравниваем ее с максимально допустимой величиной тока для провода с данным сечением. Если допустимый ток для кабеля меньше, чем номинальный ток, указанный на автомате, выбираем кабель с большим сечением.

Высокоскоростные автоматические вычислительные машины

5 релейных компьютеров: будка A D

Г-н М.В. Уилкс представил мисс К. Бриттен, которая представила этот документ.

Резюме.

Дается краткое описание релейных компьютеров, находящихся в стадии строительства или эксплуатации. за которым последовало краткое обсуждение места релейных машин в крупномасштабных вычислениях.

Шкала обозначений.

Интересно сначала рассмотреть различные шкалы обозначений, которые использовались в релейных машинах.

Десятичная шкала как таковая явно неэффективна, поскольку для каждой цифры потребуется 10 элементов памяти. Кроме того, сложение в десятичной шкале — сложный процесс, и необходимо предусмотреть встроенные таблицы сложения.

Более экономное использование элементов памяти может быть достигнуто путем представления десятичных цифр их эквивалентами. в двоичном масштабе. Эта шкала известна как двоичная десятичная шкала и используется Айкеном в его Mark II. релейный компьютер.Его недостаток состоит в том, что добавление по-прежнему является сложным процессом, и хотя его можно Добавьте непосредственно в двоично-десятичной шкале, для каждой цифры необходимо 7 реле.

Этого усложнения можно избежать, представив числа в истинной двоичной шкале , так как сложение в них состоит из трех операций

0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 1 = 10
 

Их можно выполнить напрямую, используя только два реле на цифру.Преобразование чисел из десятичной в двоичную шкалу и обратно не представляет трудностей. поскольку это может быть выполнено с помощью логических операций, не требующих добавления к арифметическому устройству машины. Компьютер с автоматическим реле, разработанный доктором Бутом, использует двоичную шкалу.

Третья модификация — это двухступенчатая шкала , используемая Bell Telephones в своих компьютерах. В этой системе каждая десятичная цифра представлена ​​двумя цифрами. Пятеричная цифра имеет одно из значений от 0 до 4, а двоичная цифра имеет значение 0 или 5.Сумма двоичных и пятизначных цифр равна десятичной цифре, и 5 реле используются для представления пятизначных и 2 двоичных разряда. На эскизе указано, какие реле работают под номером 93.

   Пятая цифра Двоичная цифра
   0 1 2 3 4 0 5
9 х х
3 х х
 

Эта система, конечно, расточительна по сравнению с двоично-десятичной или двоичной шкалой.В следующей таблице указано количество реле, необходимое для хранения шестизначного десятичного числа в различных масштабах: —

Десятичный 60
Десятичное двоичное число 24
Двоичный 20
Бипятинальный 42
 

Тем не менее, у бипятиинарной шкалы есть то преимущество, что можно, убедившись, что одно и только одно реле работает в каждом номере.

Еще одна схема представления чисел была предложена Стибицем и известна как шкала с избытком трех . Десятичная цифра d представлена ​​двоичным эквивалентом d + 3. Утверждается, что это упрощает конструкцию машины, но эта система никогда не использовалась для релейного компьютера.

Релейные компьютеры.

Релейные компьютеры

в Америке делятся на две основные группы — те, которые построены телефонной компанией Bell в Нью-Йорке. и машины, построенные профессором Эйкеном в Гарвардской вычислительной лаборатории. Сначала будут описаны машины Bell, поскольку они были самыми ранними в эксплуатации.

Калькулятор телефонных номеров Bell.

Первым релейным компьютером общего назначения был Калькулятор комплексных чисел, созданный для Bell Telephone Company, созданная Стибицем за несколько лет до войны. Эта машина будет складывать, вычитать, умножать и делить комплексные числа и представлять результаты в печатном виде. Это не полностью автоматический компьютер, как теперь понимают этот термин, поскольку его работа ограничена Упомянутые четыре арифметических процесса, и данные должны быть введены вручную.Машина интересна по двум причинам, однако она проработала 10 лет и, судя по всему, дает небольшие неприятности из-за грязных или изношенных контактов; и он имеет систему из нескольких станций ввода и вывода. В 3 разных точках Bell Labs есть телетайпы, с которых можно передавать данные. к аппарату и на котором будут распечатываться ответы. Также имеется хитроумная схема управления, которая предотвращает попытки двух человек одновременно использовать машину.

Телефонно-вычислительная машина Bell.

Первым полностью автоматическим релейным компьютером, который был введен в эксплуатацию, был телефонный компьютер Bell. Этот компьютер был построен в двух экземплярах, оба устройства предназначались для исследовательских учреждений правительства США.

Как упоминалось выше, он работает в двухзначной шкале с точностью до 7 десятичных знаков и имеет плавающую десятичную дробь. точка между пределами 10 ^-19 — 10 ¹⁹ . Добавление осуществляется с помощью встроенного дополнения. таблица и вычитание производится путем добавления дополнения к числу.Машина имеет автоматическое умножение, деление и укоренение.

Ввод и вывод через телетайп и принтер. Машина имеет 12 входных лент, 5 из которых являются стандартными и используются для ввода заказов, 6 являются табличными лентами, которые можно использовать для вставки значений любой математической функции, необходимой для расчета. Остающийся известен как проблемная лента и используется для вставки исходных данных, таких как граница. значения и т. д.

Код заказов, которые машина может выполнять, состоит из заказов, управляющих арифметическими операциями, передача чисел и порядок распознавания, который позволяет определить, является ли число положительный или отрицательный.

Память или емкость хранения состоит из 44 релейных регистров. Однако только 30 из них доступны для общего хранения; остальные 14 связаны с арифметикой Блок. Это ограничение объема памяти — один из недостатков Bell Computer и тех, кто имел опыт о подготовке проблем для машины отметьте это как серьезное ограничение.

Что касается скорости работы, это самая медленная машина, которая была построена с возможное исключение Айкена А.S.C.C. Время, необходимое для декодирования заказа, составляет 2 секунды, сложение занимает ⅓ секунды, умножение — 1 секунду, деление и извлечение квадратного корня 5 секунд и печать 3 секунды. Недостаток скорости — это цена, которую нужно заплатить за систему проверки, которая является наиболее сложной. быть встроенным в любую машину. Числа проверяются на каждом этапе, чтобы убедиться, что один и только один реле работает как с двоичными, так и с пятизначными числами. Эта схема не является полностью надежной, но она не работает. только когда два реле неправильно срабатывают одновременно и гаснут друг друга.

Обратите внимание на размер машины. Он содержит 9000 реле и 50 телетайпов, занимает площадь в 1000 квадратных футов и весит 10 тонн.

Он использовался для множества задач, включая решение систем линейных уравнений, решение дифференциальных уравнений в частных производных, вычисление таблицы биномиальной функции и суммирование рядов Фурье и степеней.

Машины Гарварда.

Первой машиной, построенной профессором Айкеном в Гарвардской вычислительной лаборатории, была Калькулятор с автоматическим управлением последовательностью (A.S.C.C.).

Этот аппарат не будет описываться подробно по двум причинам. Очень полные описания уже появились в печати, и, в любом случае, это не настоящий релейный аппарат. Реле используются только для цепей управления и для операций переключения. Однако можно отметить один момент. Первоначально эта машина не обладала способностью к различению. но было обнаружено, что это такой недостаток при программировании итеративных последовательностей что для этого был добавлен специальный блок.

Релейный компьютер Mark II.

Вторая машина Айкена — компьютер Mark II — настоящая релейная машина в что арифметический блок состоит из реле, и они также используются для хранение номеров.

Этот аппарат работает в двоично-десятичной шкале с точностью до 10 десятичных знаков. и имеет десятичную дробь с плавающей запятой. Предусмотрены две встроенные таблицы сложения, которые формируют автоматические множители. Однако автоматическое разделение не предусмотрено.

Ввод и вывод осуществляется с помощью перфоленты и телетайпа, а машина имеет 4 входных ленты. Время, необходимое для ввода номера или заказа в автомат, составляет ⅓ секунды. Сложение занимает ½ секунды, а умножение — 1 секунду. Подпрограммы для вычисления 1 / x, 1 / √x, 1og (x), e ^x , cos (x), tan ^-1 (x) постоянно вставлены в машину и не должны указываться полностью в программе. Эти операции занимают от 5 до 12 секунд на номер.

Никаких проверок не предусмотрено, кроме тех, которые могут быть включены в программу. Кодирование проблем для этой машины довольно сложно, так как для того, чтобы использовать машину наилучшим образом, емкости, все четыре множителя должны работать одновременно. Кроме того, емкость высокоскоростной памяти невелика.

Интересной особенностью является то, что распечатанные результаты машины могут быть воспроизведены напрямую, тем самым устраняя необходимость набора текста и корректуры при публикации таблиц.

Калькулятор Mark II должен быть самым большим из существующих релейных компьютеров; содержит 13000 реле, большинство из них были специально изготовлены по цене 15 долларов. каждый.

Английский релейный компьютер.

В Англии есть только два проекта по созданию релейных компьютеров. Первый из них находится на Royal Aircraft Establishment, Фарнборо, но поскольку эта машина будет описана доктором Холлингдейлом, больше ничего не будет об этом можно сказать здесь.

Компьютер с автоматическим реле.

Второй эстафетный проект в Англии — это проект под руководством доктора А.Д. Бута из Биркбекского колледжа. Этот проект связан с созданием Автоматического релейного компьютера (A.R.C.) в лабораториях. Исследовательской ассоциации британских производителей каучука, Велвин-Гарден-Сити.

Этот аппарат представляет собой компьютер общего назначения, работающий с числами, выраженными в двоичной шкале. с точностью до 20 двоичных (6 десятичных) знаков и работой с фиксированной двоичной точкой.

Ввод и вывод в двоично-десятичной шкале через перфоленту и телетайп, машина запрограммирована. для выполнения преобразований в двоичную шкалу и обратно. Данные могут подаваться со скоростью 5 номеров или заказов в секунду.

Сложение выполняется напрямую и занимает 1/50 секунды. Отрицательные числа представлены их дополнениями. Умножение и деление выполняются автоматически и занимают 4 и 2 секунды соответственно. Время, затрачиваемое элементом управления на декодирование заказа, составляет 1/20 секунды.

A.R.C. отличается от описанных релейных машин тем, что только он обладает подходящей высокой скоростная память. Он состоит из 256 20-значных чисел (вместе со знаковой индикацией), хранящихся на магнитном носителе. на вращающемся никелированном барабане. Среднее время присоединения любого номера — 1/50 секунды. Это значительно меньше времени, необходимого для обращения к перфоленте, и поэтому есть надежда, что общая скорость A.R.C. будет намного выше, чем у Bell Machine или калькулятора Mark II.

Код заказов, по которым A.R.C. работает очень похоже на Электронный компьютер Принстона. Он содержит приказы, управляющие арифметическими операциями и позволяющие передавать числа из одной части машина к другому и порядок дискриминации. Один момент, в котором код отличается от кода любой другой машины, заключается в том, что передача и управление Все заказы на передачу выполняются относительно позиции в памяти, содержащей заказ. Это означает, что подпрограммы могут быть вставлены в любую позицию памяти без изменений.Опыт показал, что кодирование задач — довольно простая операция. Однако следует соблюдать осторожность, чтобы не допустить увеличения (или уменьшения) числа за пределами диапазона машины. Никаких проверок не предусмотрено, кроме тех, которые могут быть запрограммированы.

Арифметический блок этого станка находится в рабочем состоянии 18 месяцев, но память не завершена и в настоящее время имеется место для хранения только 8 номеров. Машина находилась в автоматическом действии, вычисляя таблицу квадратов.

Наряду с магнитной памятью должна быть разработана электромеханическая память. Это, вероятно, в конечном итоге будет использоваться с релейным арифметическим устройством и более быстрой электронной арифметикой. устройство построено для работы с магнитной памятью.

Доктор Вейнгаарден из Математического центра в Амстердаме создает компьютер, очень похожий на A.R.C.

Место релейных компьютеров в высокоскоростных расчетах.

Реле, вероятно, изначально использовались для вычислительных схем, потому что они образуют идеальные двоичные элементы. и хорошо адаптированы к нескольким стробирующим операциям.Они также в значительной степени свободны от колебаний и проблем с обратной связью, связанных с цепями клапана. Теоретически можно спроектировать релейные схемы, которые сразу же будут работать при правильной сборке. Таким образом, цепь управления A.R.C., которая обычно считается самой сложной частью машины, был спроектирован, построен и введен в эксплуатацию всего за три дня.

Большинство вычислительных машин имеют стандартные телетайпы для ввода и вывода, а реле исправны. согласованы по скорости с этим оборудованием.Этот это не относится к клапанам, и большинство разработчиков электронных машин вставляют более быстрый ввод и вывод на магнитный провод между телетайпом и машиной.

Вообще говоря, желательно сделать компьютер как можно меньше и проще, так как он должен тогда меньше подвержены ошибкам. Можно построить универсальный релейный компьютер всего с 400 — 500 реле. A.R.C. несколько больше, потому что было использовано очень мало многоконтактных реле.

Важным аспектом для компьютеров общего назначения является обеспечение адекватной высокоскоростной памяти. и это было главным ограничением релейных машин в прошлом.К сожалению, экономичного электромеханического накопителя не существует. Зузе, работающий в Баварии, утверждает, что создал механический накопитель с емкостью для 1000 цифр в 1 куб.фут, но никакого авторитетного отчета об этом устройстве не было. Есть надежда, что электромеханическая память, разрабатываемая для A.R.C. будет вместимость этого порядка.

Использование электронного хранилища в сочетании с реле не идеально, и в любом случае, если один доволен со скоростью реле можно построить электронную машину всего с 50 дополнительными клапанами. в память.Эта машина будет иметь время умножения около ¼ секунды. Доктор Бут разрабатывает машину такого типа, которая, как он надеется, будет содержать менее 200 клапанов и имеют объем памяти для 200 32-значных двоичных чисел.

Вероятно, наиболее важным фактором при рассмотрении компонентов для компьютера является их надежность, и здесь у реле есть явные недостатки. Пыль на контактах может вызвать кратковременные неисправности, которые невозможно обнаружить. Конечно, можно накрыть машины и фильтровать воздух, имеющий к ним доступ, но это дорого и неудобно.Клапаны, конечно, не страдают этим недостатком. Однако важно избегать использования тиратронов, поскольку они склонны к самопроизвольному, кратковременный пробой. Это был наш опыт в Welwyn, и инженеры из Принстона столкнулись с такая же сложность.

Важным практическим соображением в схемах является легкость замены элементов. К сожалению, на рынке нет подходящего съемного реле и возможности замены любого количества реле. Таким образом, это равносильно перестройке машины.

Еще одним недостатком реле является то, что даже при небольшом токе их контакты показывают признаки износа по прошествии времени. Искрогасители не всегда могут полностью предотвратить этот эффект.

Несмотря на эти дефекты релейные машины могут сделать много полезной работы в области больших компьютеров. ценный опыт проектирования компьютерных схем можно получить, работая с реле.

Код A.R.C. была сформулирована с мыслью о том, что его можно передать непосредственно в электронная машина и Dr.Бут намерен использовать его без изменений для электронной машины, которую он проектирует. для колледжа Биркбек, эта машина будет использоваться в основном для кристаллографических вычислений и была условно окрестили A. P.E.X.C. (Универсальный электронный рентгеновский компьютер).

Высокоскоростные автоматические вычислительные машины

2 Общее введение: профессор Д. Р. Хартри, FRS

Идея автоматической универсальной цифровой вычислительной машины не нова.Это произошло благодаря Чарльзу Бэббиджу, который был профессором математики в Кембридже с 1829 по 1838 год. Бэббидж интересовался двумя разными видами автоматических цифровых вычислительных машин. Один, который он назвал разностным двигателем , предназначался для построения таблиц. функций от разностей высокого порядка, и более известен, поскольку был частично построен и части этого все еще существуют. Но с точки зрения последних событий Бэббиджа Концепция другого, который он назвал аналитической машиной , представляет больший интерес.[1] [2].

Эта машина должна была состоять из трех основных частей; хранилище , состоящее из ряда регистров, в которых числа, либо данные о проблеме, либо промежуточные результаты могут быть записаны и из которых они могут быть прочитаны; то, что Бэббидж назвал мельницей , которая должна уметь выполнять арифметические операции с числами взяты из магазина; и компонент, которому Бэббидж не дал имени, но который мы можем назвать контроллер , который должен управлять выбором регистров хранения, из которых числа должны были быть переведены на стан , стан , арифметические операции над ними должны были быть выполнены там, и выбор регистра хранения, в который должны были быть переданы результаты.

Организация, запланированная для аналитической машины, и анализ организации расчета выполненные вручную методами с помощью настольного станка, иллюстрируют основные функции, которые должны быть обеспечено в автоматической цифровой вычислительной машине, а именно хранение (числовых данных, табличного материала, промежуточных численных результатов и инструкций по эксплуатации), арифметических операций и контроля последовательности операций. Средства хранения и контроля не менее важны, чем средства проведения арифметических операций.Система управления должна допускать возможность после одного выполнена операция автоматического выбора следующей инструкции по некоторому критерию оценивается в ходе расчета. Более 100 лет назад; Бэббидж осознавал важность предоставления это средство, и разработал механизм для этой цели.

Существует несколько различных видов физических компонентов и событий, которые можно использовать для представления. чисел в машине.Многие из них имеют два и только два взаимоисключающих указания, которые могут быть используется для обозначения цифр 0 и 1; примерами являются положение на бумажной ленте, в котором либо отверстие, либо нет могут быть пробиты, электрическое реле, электронный клапан, используемый в качестве двухпозиционного элемента , или линия, которая может быть при одном из двух электрических потенциалов. Использование таких двухиндикационных элементов предполагает использование двоичного представление чисел в автомате, но не навязывает его, так как можно разными способами закодировать десятичные цифры в группу элементов с двумя индикациями.Использование двоичного представления чисел модно на современном этапе развития вычислительных машин, хотя сейчас рассматриваются как минимум два: Harvard Mark III компании Aiken и Univac компании Eckert and Hauchly, должны работать с числами в закодированной десятичной форме.

Помимо использования десятичной или двоичной формы, числа могут быть представлены двумя способами: обычно называются параллельными и серийными . Предположим, например; число в двоичной форме представлено набором индикаций, каждая из которых состоит из наличия электрического импульса, представляющего цифру 1 , или отсутствие импульса, представляющего 0 .Сигналы, представляющие собой последовательные цифры числа может применяться либо к количеству строк, равному количеству цифр, чтобы происходить одновременно в хранилище или арифметическая единица, или они могут быть применены во временной последовательности к одной строке. Первое — это параллельное представление , последний — серийное представление . Возможно смешанное представление, как в Harvard Mark III. машина, в которой закодированная форма каждой десятичной цифры представлена ​​в параллельной форме на четырех строках, но последовательно десятичные цифры обрабатываются последовательно.Работа самого арифметического устройства может быть параллельной , когда все цифры номера обрабатываются одновременно, или серийный , когда они обрабатываются последовательно.

В качестве примера арифметической операции рассмотрим сложение. Это можно сделать двумя способами; подсчетом, что является последовательным сложением единиц или с помощью таблицы сложения; с двоичным представлением чисел между ними нет различия. Добавление может осуществляться как последовательный процесс, выполняемый последовательно. в последовательных десятичных (или двоичных) разрядах, начиная с наименее значимого (который, следовательно, должен быть первым во времени, в последовательном представлении чисел), или как параллельный процесс.В последнем случае процесс состоит из двух этапов; в первом сложение производится в каждой цифровой позиции отдельно, цифры переходящего остатка записываются, но не добавляются. в; а во втором добавляются показатели переходящего остатка. На первый взгляд может показаться, что переходящий остаток должны быть последовательными, но, как уже заметил Бэббидж, в этом нет необходимости. Он разработал механизм для выполнения переноса как параллельной операции, а электрические средства выполнения одновременного переходящие остатки используются в ENIAC и в кабине A.R.C.

Первым автоматическим цифровым компьютером была система с автоматическим управлением последовательностью. Калькулятор (калькулятор Harvard Mark I), [3] [4], разработан профессором Айкеном. Гарварда и компании I.B.M. и теперь установлен в вычислительной лаборатории Гарварда; здесь используются механические счетчики, работающие через электромагнитные муфты, управляемые реле. В другой машине, построенной Эйкеном [5] (Harvard Mark II), и в некоторых, построенных Bell Telephone Co. Лаборатории, [6] реле используются для хранения и для самих арифметических операций. а также для контроля.Первой машиной, использующей электронные схемы, был ENIAC Эккерта. и Мочли [7] [8] [9] [10]; это было предназначено в первую очередь для пошагового численного интегрирования уравнений внешней баллистики, но система управления достаточно гибкая, чтобы ее можно было применять к широкому кругу других вычислений. Более новая машина, содержащая некоторые функции калькулятора Harvard Mark I и некоторые из ENIAC, а также другие собственные, — это электронный калькулятор выборочной последовательности I.Б.М. Компания.

Я считаю эти машины образующими первую ступень в развитии автоматических цифровых вычислительных машин; те, которые были завершены или строятся совсем недавно, достаточно отличаются, чтобы их можно было рассматривать как вторую очередь. Их отличает две основные особенности, во-первых, использование формы хранения, которая дает гораздо больше места для хранения. емкость с быстрым доступом, и, во-вторых, использование формы инструкций по эксплуатации, которая позволяет изменять сами инструкции по мере выполнения расчета, и разрешает неограниченное использование процесса выбора следующего инструкция по результату оценивания какого-либо критерия в процессе расчета.Другая форма хранения сделает эти машины меньше чем у первой ступени, несмотря на их гораздо большую емкость хранения, и они, вероятно, будут быстрее; и форма инструкции должна сделать их более гибкими и простыми в использовании.

Важным шагом на этом втором этапе является разработка надежной формы хранения, обеспечивающей быстрое доступ и большая емкость при небольшом количестве электронного оборудования. Есть три формы хранения, которые кажутся практичными для этой цели: —

1. Элементы задержки, из которых наиболее часто используются ртутные трубки с пьезоэлеотрическими кристаллами на каждом конце.[11] [12]. Входные сигналы на передающем конце в виде последовательности электрических импульсов сохраняются в виде сверхзвуковые акустические импульсы (возможно, на носителе) в ртути и снова выводятся в виде электрических импульсов. Затем они используются для стробирования новых импульсов от генератора импульсов на передающую сторону.
2. Магнитный материал [13] в виде проволоки, ленты или поверхности цилиндр ( магнитный барабан ), на котором представлена ​​информация о магнитном состоянии материала.
3. Распределение электростатического заряда на изоляторе. Система, использующая стандартные C.R.T., была разработана профессором F.C. Уильямс [14] а в США есть различные проекты по разработке специальных трубок. для этой цели [15] [16].

Функциональный анализ работы станка с использованием двухиндикационных элементов может быть проведен использование обозначений, первоначально адаптированных фон Нейманом из обозначений, разработанных Питтом и Маккалоком для анализа отношений между элементами нервной системы, которая также состоит из двухиндикационных элементов в том, что одиночный нейрон имеет тип ответа «все или ничего» на стимул.Это обозначение [17] было разработано Тьюрингом и, как мне кажется, полезно для представления в общий способ работы машины, хотя проектировщику и инженеру по техническому обслуживанию потребуются диаграммы. близко представляющий физическую структуру реального оборудования.

Рис.1: Типовые элементы

Полноразмерное изображение

В этом функциональном анализе типичные элементы представлены символами, показанными на рис.1. Один вид, представленный кружком с одним или больше входных линий и выходная линия — это элемент, который можно стимулировать, чтобы дать ответ или, возможно, запретить его давать, по сигналам, подаваемым на его входную линию; цифра в круге (см. рис. 1 а, б) представляет порог элемента, это наименьшее количество одновременных входных сигналов, необходимых для стимуляции выхода; запрещающий вход обозначен, как показано на рис. 1 c.d .; эти элементы в идеале считаются мгновенными.Другой тип элемента — это элемент задержки; в серийной машине, в котором импульсы, представляющие единицы, повторяются через фиксированные интервалы, в этом интервале удобно измерять задержки в единицах; элементы задержки представлены, как показано на Рис.1 e.f. Например, блок хранения, состоящий из элемента задержки с оконечным оборудованием для приема, очистки и Передаваемая информация представлена ​​на рисунке 2.

Рис. 2: Единица хранения

Полноразмерное изображение

Что касается использования автоматических цифровых вычислительных машин, я обнаружил, что люди, незнакомые с этими машинами испытывают трудности с пониманием того, в какой степени расчет должен быть разбит на элементарные шаги, прежде чем такие к нему можно применить машину.Основные операции такой машины — это арифметические операции, возможно несколько логических операций ( и , или , не ) и выбор следующей инструкции, это все. Любой расчет должен быть разбит на последовательность таких операций, прежде чем одна из этих машин можно использовать на нем. [18].

Такой процесс разбиения вычисления на последовательность элементарных операций во многом аналогичен тому, который должен быть сделано при подготовке задачи к численному расчету ручными методами, но, возможно, придется пойти еще дальше, потому что каждый шаг должен быть указан явно, тогда как при ручном вычислении некоторые шаги, такие как передача чисел между столами машина и рабочий лист принимаются как должное и явно не указываются, возможно, сознательно не рассматриваются как операции вообще.Но с автоматом перевод должен распознаваться как операция и кодироваться в последовательности инструкция по эксплуатации, так же точно, как и арифметическая операция.

В заключение предлагаю подумать над вопросом о терминологию [19], поскольку весьма вероятно, что перед числом желательно стандартизировать различных употреблений становятся настолько твердыми, что их трудно изменить.

Список литературы

1) С.Бэббидж. «Отрывки из жизни философа» (Лонгманс, Лондон, 1864 г.).

2) Х. Бэббидж. «Вычислительные машины Бэббиджса» (Spon & Co., Лондон, 1889 г.).

3) Гарвардский университет. Annals of the Computing Laboratory, Vol.1, (Harvard University Press, 1946).

4) Эйкен, Х. Х. и Грейс Мюррей Хоппер, «Калькулятор с автоматическим управлением последовательностью», Электротехника, Vol.65, 1946, стр. 384-391, 449-454, 552-528.

5) Гарвардский университет. Анналы комп. Лаборатория. Vol. 16. С.69. (Издательство Гарвардского университета, 1948).

6) то же самое. стр.41.

7) Д.Э. Хартри. Природа, 158 500, 1946.

8) Х. Х. и А. Голдстайн. «Электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC) «Математика.Таблицы и другие вспомогательные средства для вычислений. 2. 97-110, 1946.

9) В.С. Коуп и Д. Хартри, Фил. Пер. Рой. Soc. № 827. 241 с. 1-69 Ч.III.

10) А. Burks, Proc. Inst. Radio Eng. 35, 756, 1947.

11) Т. Шарплесс. Ref. (5). стр.103.

12) М.В. Wilkes & W. Renwick, «Ультразвуковой блок памяти для EDSAC». Электронная инженерия, том 20, стр. 208 (1948).

13) Ref. (5), стр.223.

14) F.C. Уильямс и Т. Килберн. Journ. Inst. Избрать. Англ. 56, Часть III №40.

15) J. Rajchman, Ref. (5), стр. 133.

16) Дж. Форрестер то же самое. п. 125.

17) Д. Хартри. «Счетные приборы и машины» (Univ. Illinois Press, 1949), глава 8.

18) М.В. Уилкс, «Разработка программы для высокоскоростного автомата» Счетная машина. Journal Sci. Instr. Vol 26 page 217 (1949)

19) исх. (17), с.54.

Музей механических вычислительных машин и компьютеров

Язу Рёичи независимо проводил исследования вычислительных машин и после получения патента изготовил первую в Японии механическую настольную вычислительную машину в 1903 году. Говорят, что Ядзу пришла в голову идея вычислительной машины, когда он помогал своему отцу в делопроизводстве.После того, как он бросил среднюю школу, он изучал основные предметы в частной школе и занимался исследованием полетных и настольных калькуляторов. С моделью своей биполярной механической счетной машины (автоматические счеты), на создание которой потребовалось три года напряженной работы, и с докладом «Принципы полета», в котором были обобщены результаты его многолетних исследований, он встретился с человеком по имени Такахаши, который был главным редактором газеты Fukuoka Nichinichi Shimbun. Такахаши был очень впечатлен способностями Язу и написал рекомендательное письмо Мори Ринтаро (Мори Огай), который был медицинским офицером в 12-м медицинском корпусе Огура.Огай также был глубоко впечатлен характером и исследованиями Язу, и он работал посредником с профессорами Императорского университета Токио. В марте 1902 года Язу подал заявку на патент на свои автоматические счеты и завершил версию, полностью сделанную из металла. Патент был выдан в январе 1903 года, а в марте был открыт магазин и изготовлен первый калькулятор в Японии. Это был ручной настольный калькулятор, который выполнял десятичные арифметические операции с использованием одного цилиндра и 22 шестерен с настройкой бинарного числа.Цена была высокой — 250 иен за одну машину — но было продано более 200. Прибыль от продажи была вложена в исследования самолетов Язу. Язу Рёичи умер молодым, в возрасте 31 года.
Следующее описание взято из брошюры, посвященной автоматическим счетам Язу.
«Сегодня калькуляторы есть повсюду в городах Европы и Америки … Однако эти калькуляторы были изобретены иностранцами, не знакомыми с нашими счетами, и, хотя они во многих отношениях превосходят счеты, их гораздо больше. точки, где они все еще неудобны.Эти новые автоматические счеты могут удовлетворить потребности тех, кто хочет объединить счеты и калькулятор для создания быстрой вычислительной машины, и их покупают многие клиенты, которые ранее использовали калькуляторы иностранного производства … »
Одним из калькуляторов Язу был хранится семьей Хисатоми из Бузен Шо-э (потомки старшей сестры Язу Рёичи), но сегодня эта машина была передана городу Китакюсю вместе с соответствующими документами. хранится в городе Китакюсю

Двигатели | Двигатель Бэббиджа

Двигатели

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

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

Обнаружение двоичных, десятичных чисел и ошибок

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

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

Разностный двигатель № 1

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

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

Аналитическая машина

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

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

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

Новый двигатель отличия

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

Модель

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

Физическое наследие

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

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

История вычислительной машины Леонардо Торреса

---

Леонардо Торрес и Кеведо

В 1893 году Леонардо Торрес и Кеведо (см. Биографию Леонардо Торреса) представил свой первый доклад Испанской Королевской академии наук.Он был посвящен алгебраической машине, способной вычислять корни уравнения любого уровня. К статье прилагался рабочий прототип устройства (см. Нижнее изображение). Это был первый автоматический калькулятор, разработанный Торресом и Кеведо в длинном списке их (он разработал множество передовых машин, включая первую машину для практической игры в шахматы).

Алгебраическая машина Торреса была аналоговым вычислительным устройством с механизмом, основанным на шкиве конической формы со спиральной канавкой вокруг него.Машина использовалась для решения следующих уравнений:
^{+ Ax = B}
или
^{+ Ax = B}

Алгебраическая машина Торреса из 1893 г.

Основная мотивация Кеведо во всей его работе в области автоматов (помимо вычислительных машин и шахматной автоматизации, он построил также автомат для взвешивания и машину для игры, подобную Ниму), по-видимому, заключалась в использовании полный, новые возможности, которые предлагали электромеханические методы, и бросить вызов общепринятому мнению об ограничениях машин, но не о создании работоспособного электромеханического компьютера общего назначения или чего-то еще.Торрес, безусловно, обладал знаниями и потенциалом для производства такой машины, но это было слишком рано, потребность в крупномасштабных полностью автоматических вычислительных машинах появилась только в 1940-х годах.

Главной письменной работой Торреса по теме автоматики была его увлекательная книга Essays on Automatics , опубликованная в 1913 году, в которой он придумал термин Automatics . Бумага дает нам основную связь между Торресом и Бэббиджем. Торрес кратко рассказывает об усилиях Бэббиджа по созданию механической разностной машины и аналитической машины.Он описывает аналитическую машину как иллюстрацию его теорий о потенциальной мощности машин и рассматривает проблему разработки такого двигателя как вызов своим навыкам как изобретателя электромеханических устройств. На самом деле в документе содержится полный проект (хотя Торрес считал его скорее теоретическим, чем практическим) машины, способной полностью автоматически вычислять значение формулы α = ax (y – z) ^{для последовательности наборов значений. задействованных переменных (см. нижний рисунок).Он демонстрирует хитрые электромеханические приспособления (переключатели, электромагниты…) для хранения десятичных цифр, для выполнения арифметических операций с использованием встроенных таблиц функций и для сравнения значений двух величин. Вся машина должна была управляться с помощью программы только для чтения (в комплекте с условиями для условного ветвления), представленной шаблоном проводящих областей, установленных вокруг поверхности вращающегося барабана. Между прочим, статья также содержит, почти случайно, то, что считается первым предложением идеи арифметики с плавающей запятой!}

Сборочный чертеж станка из «Очерков по автоматике» (щелкните, чтобы увеличить изображение)

Позже Торрес создал серию рабочих прототипов вышеупомянутой машины.Возможно, первой была демонстрационная машина, способная оценивать p x q – b (см. Нижнюю фотографию). Насколько успешно это было на практике, мы не знаем.

Прототип аналитической машины 1914 г. (Colegio 1978)

В 1920 году Торрес, должно быть, устранил любую неуверенность в своем потенциале и знаниях, чтобы построить работоспособную электромеханическую вычислительную машину, потому что он поразил участников парижской конференции, отмечавшей столетие изобретения первой действительно практичной вычислительной машины Томасом Кольмаром. демонстрация его электромеханического арифмометра (см. нижнее фото).Эта машина состояла из арифметического устройства, подключенного к пишущей машинке (возможно, удаленной), на которой можно было набирать команды и автоматически распечатывать результаты. Торрес, по-видимому, не думал о создании такой машины в коммерческих целях, вместо этого рассматривая ее как средство демонстрации своих идей и методов.

Электромеханический арифмометр Торреса с 1920 г. (Santesmases 1980)

Чтобы использовать систему, оператор обычным образом набирает на пишущей машинке описание операции, которую он желает выполнить.Таким образом, если он хочет умножить 532 на 257, он последовательно нажимает клавиши, представляющие цифры 5, 3, 2, затем клавишу пробела, клавишу, представляющую знак умножения, снова клавишу пробела и, наконец, клавиши. для цифр 2, 5, 7: машина набирает оператор 532 × 257. Это все!
Когда расчет закончен, машина подает команду пишущей машинке, которая печатает после данных, введенных калькулятором, знак равенства и результат операции. Наконец, пишущая машинка продвигается на строку, и каретка возвращается влево, готовая к печати и выполнению новой операции.
Счетная машина и пишущая машинка соединены электрическим кабелем, поэтому с помощью длинного кабеля их можно разделить на большое расстояние.
Согласно Торресу метод выполнения деления является основной характеристикой моей машины. Он автоматически сравнивает делитель и остаток, а затем, если делитель меньше, вычитает его из делимого; в противном случае он делит его на 10, смещая каретку на одно место вправо.
Давайте посмотрим на принцип деления, используя рисунок из презентации Торреса 1920 года (Bulletin de la Société d’Encouragement pour l’Industrie Nationale) , с описанием станка (см. нижний рисунок):

Механизм деления арифмометра Торреса с 1920 г.

Пять барабанов D _{, D , D , D и D представляют собой дивиденды.Три кривошипа M , M и M представляют собой делитель. Три указателя Q , Q и Q представляют частное. Однако работа машины не происходит автоматически. Короче говоря, оператор знает, что он должен вычесть делитель (задействовать кривошип ), если он меньше остатка, или переместить каретку (задействовать кривошип ), если он больше; он будет сравнивать два числа после каждой операции, чтобы решить, каким должно быть следующее действие. Когда операция будет завершена, он нажмет на кнопку , чтобы вернуться к нулю.
Однако в конце статьи Торрес упомянул, что , в целом, автоматизация может учитывать все обстоятельства, которые желают сделать, чтобы принять решение о маневре, и она может иметь средства для манипулирования рычагами управления. Поэтому я считаю, что у нас есть основания утверждать, что мы можем автоматизировать любую произвольную механическую операцию}

Можно ли сказать, что автоматические счетные машины думают? (1952)

Страница из

НАПЕЧАТАНО ИЗ ОНЛАЙН-СТИПЕНДИИ ОКСФОРДА (Оксфорд.Universitypressscholarship.com). (c) Авторские права Oxford University Press, 2021. Все права защищены. Отдельный пользователь может распечатать одну главу монографии в формате PDF в OSO для личного использования. дата: 15 апреля 2021 г.

Глава:

Глава 14 Может Автоматические вычислительные машины Сказано думать? (1952)

Источник:

The Essential Turing

Автор (ы):

Алан Тьюринг

Ричард Брейтуэйт

Издатель:

Oxford University Press

DOI: 10.1093 / oso / 9780198250791.003.0020

Это обсуждение между Тьюрингом, Ньюманом, Р.Б. Брейтуэйтом и Дж. Джефферсоном было записано BBC 10 января 1952 года и транслировалось по BBC Radio 14-го, а затем 23-го числа того же месяца. . Это самое раннее известное записанное обсуждение искусственного интеллекта. Ведущий дискуссии — Ричард Брейтуэйт (1900–1990). Брейтуэйт был в то время лектором Сиджвика по моральным наукам в Кембриджском университете, где в следующем году он был назначен профессором Найтсбриджской моральной философии.Как и Тьюринг, он был членом Королевского колледжа. Основная работа Брейтуэйта заключалась в философии науки и теории решений и игр (которые он применял в философии морали). Джеффри Джефферсон (1886–1961) ушел в отставку с кафедры нейрохирургии Манчестерского университета в 1951 году. В своей речи, сделанной в Королевском колледже хирургов Англии 9 июня 1949 года, он заявил: «Когда мы слышим, что говорят, что беспроводная связь клапаны, мы можем отчаяться в языке ». Тьюринг дал обстоятельное обсуждение взглядов Джефферсона в книге « Computing Machinery and Intelligence » (стр.451–2), опровергая «аргумент сознания», который он нашел в Lister Oration. В данной главе Джефферсон неоднократно подвергал сомнению понятие машинного мышления, от которого Тьюринг и Ньюман по большей части легко не обращали внимания. Джефферсон, возможно, мало думал об идее машинного интеллекта, но он относился к Тьюрингу с большим уважением, говоря после смерти Тьюринга, что у него «был настоящий гений, это сияло от него». С точки зрения ученых Тьюринга, наиболее важными частями книги «Можно ли сказать, что автоматические вычислительные машины думают» являются отрывки, содержащие изложение Тьюринга имитационной игры или теста Тьюринга.Описание теста, проведенного Тьюрингом в книге «Вычислительные машины и интеллект», здесь существенно изменено. Единственный следователь оригинальной версии заменен «присяжными» (стр. 495). Каждое жюри должно судить «довольно много раз» и «иногда они действительно имеют дело с человеком, а не с машиной». Для того, чтобы машина выдержала испытание, «значительная часть» жюри «должна быть увлечена притворством».

Ключевые слова: аналогия, вычислительная машина, создание концепций, сознание, человек как машина, мыслящая машина, универсальность

Для получения доступа к полному тексту книг в рамках службы для получения стипендии

Oxford Online требуется подписка или покупка.Однако публичные пользователи могут свободно искать на сайте и просматривать аннотации и ключевые слова для каждой книги и главы.

Пожалуйста, подпишитесь или войдите, чтобы получить доступ к полному тексту.

Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этой книге, обратитесь к своему библиотекарю.

Для устранения неполадок, пожалуйста, проверьте наш FAQs , и если вы не можете найти там ответ, пожалуйста свяжитесь с нами .

3. РАСЧЕТ МАШИНЫ

3. РАСЧЕТ МАШИНЫ

---

---

3.1 Введение
3.2 Классификация затрат
3.3 Определения
3.4 Постоянные затраты
3.5 Эксплуатационные расходы
3.6 Затраты на рабочую силу
3.7 Переменные циклы усилий
3.8 Ставки для животных
3.9 Примеры

---

Себестоимость единицы лесозаготовок или дорожного строительства в основном определяется путем деления затрат на производство.В простейшем случае, если вы арендовали трактор с оператором за 60 долларов в час, включая все топливо и другие расходы, и выкапывали 100 кубометров в час, ваши удельные затраты на земляные работы составили бы 0,60 доллара за кубический метр. Почасовая стоимость трактора с оператором называется машинной ставкой. В тех случаях, когда машина и элементы производства не сдаются в аренду, необходимо рассчитать стоимость владения и эксплуатационные расходы, чтобы получить ставку машины. Цель разработки машинной ставки должна состоять в том, чтобы получить цифру, которая, насколько это возможно, отражает стоимость работы, выполненной в существующих рабочих условиях и используемой системе учета.Большинство производителей оборудования предоставляют данные о стоимости владения и эксплуатации своего оборудования, которые будут служить основой для ставок на машины. Однако такие данные обычно требуют модификации для соответствия конкретным условиям эксплуатации, и многие владельцы оборудования предпочитают составлять свои собственные расценки.

Ставка машины обычно, но не всегда, делится на постоянные затраты, эксплуатационные расходы и затраты на рабочую силу. Для некоторых анализов денежных потоков включаются только те статьи, которые представляют собой денежные потоки.Некоторые фиксированные затраты, включая амортизацию и иногда процентные платежи, не включаются, если они не представляют собой денежный платеж. В это руководство включены все фиксированные затраты, описанные ниже. Для некоторых анализов затраты на рабочую силу не включены в стоимость станка. Вместо этого рассчитываются постоянные и эксплуатационные расходы. Затем отдельно добавляются затраты на рабочую силу. Иногда это делается в ситуациях, когда рабочий, связанный с оборудованием, работает на разное количество часов по сравнению с оборудованием. В этой статье труд включен в расчет машинной ставки.

3.2.1 Фиксированные затраты

Постоянные затраты — это те, которые могут быть заранее определены как накапливающиеся с течением времени, а не со скоростью работы (рис. 3.1). Они не прекращаются, когда работа прекращается, и должны распределяться на часы работы в течение года. В постоянные затраты обычно включаются амортизация оборудования, проценты по инвестициям, налоги, хранение и страхование.

3.2.2 Операционные расходы

Операционные расходы напрямую зависят от скорости работы (Рисунок 3.1). Эти расходы включают в себя расходы на топливо, смазочные материалы, шины, техническое обслуживание и ремонт оборудования.

Рисунок 3.1 Модель затрат на оборудование.

3.2.3 Затраты на оплату труда

Затраты на рабочую силу — это затраты, связанные с наймом рабочей силы, включая прямую заработную плату, отчисления на питание, транспорт и социальные расходы, включая выплаты на здоровье и пенсию. Стоимость надзора также может быть разделена на затраты на рабочую силу.

Машинная ставка — это сумма фиксированных плюс эксплуатационные плюс затраты на оплату труда.Разделение затрат в этих классификациях произвольно, хотя правила бухгалтерского учета предполагают жесткую классификацию. Ключевым моментом является разделение затрат таким образом, чтобы было наиболее разумно объяснить стоимость эксплуатации людей и оборудования. Например, если основным фактором, определяющим стоимость оборудования при утилизации, является скорость его морального износа, как, например, в компьютерной индустрии, амортизационные расходы в значительной степени зависят от времени, а не количества отработанных часов. Для грузовика, трактора или пилы основным фактором может быть фактическое время использования оборудования.Жизнь трактора можно рассматривать как песок в песочных часах, который может течь только в часы работы оборудования.

3.3.1 Закупочная цена (P)

Это фактическая стоимость приобретения оборудования, включая стандартные и дополнительные насадки, налоги с продаж и стоимость доставки. Цены обычно указываются на заводе или доставляются на месте. Заводская цена применяется, если покупатель получает право собственности на оборудование на заводе и несет ответственность за отгрузку.С другой стороны, цена с доставкой применяется, если покупатель получает право собственности на оборудование после его доставки. Цена с доставкой обычно включает фрахт, упаковку и страховку. Другие затраты, например, на установку, должны быть включены в первоначальные инвестиционные затраты. Специальное навесное оборудование иногда может иметь отдельную машинную ставку, если срок их службы отличается от срока службы основного оборудования и составляет важную часть стоимости оборудования.

3.3.2 Экономическая жизнь (N)

Это период, в течение которого оборудование может работать с приемлемыми эксплуатационными затратами и производительностью.Экономический срок службы обычно измеряется годами, часами или, в случае грузовиков и прицепов, километрами. Это зависит от множества факторов, включая физический износ, технологическое устаревание или изменение экономических условий. Физическое повреждение может быть вызвано такими факторами, как коррозия, химическое разложение или износ в результате истирания, ударов и ударов. Это может быть следствием нормального и надлежащего использования, неправильного и неправильного использования, возраста, несоответствующего или недостаточного обслуживания или суровых условий окружающей среды.Изменяющиеся экономические условия, такие как цены на топливо, налоговые инвестиционные стимулы и процентная ставка, также могут повлиять на экономический срок службы оборудования. Примеры сроков владения некоторыми видами трелевочной и дорожно-строительной техники в зависимости от области применения и условий эксплуатации приведены в таблице 3.1. Поскольку срок службы выражается в часах работы, срок службы в годах получается путем обратной работы путем определения количества рабочих дней в году и расчетного количества рабочих часов в день.Для оборудования, которое работает очень мало часов в день, расчетный срок службы оборудования может быть очень большим, и необходимо проверить местные условия на предмет обоснованности оценки.

3.3.3 Остаточная стоимость (S)

Это определяется как цена, по которой оборудование может быть продано на момент его выбытия. Тарифы на подержанное оборудование сильно различаются во всем мире. Однако на любом конкретном рынке подержанного оборудования факторами, которые имеют наибольшее влияние на стоимость при перепродаже или обмене, являются количество часов наработки машины во время перепродажи или обмена, тип работы и условия эксплуатации, при которых она работал, и физическое состояние машины.Какими бы ни были переменные, снижение стоимости больше в первый год, чем во второй, больше во второй год, чем в третий, и т. Д. Чем короче срок службы машины, тем выше процент потери стоимости за год. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Например, в сельскохозяйственных тракторах, как правило, от 40 до 50 процентов стоимости машины теряется в первой четверти срока службы машины, а к середине срока службы теряется от 70 до 75 процентов стоимости. . Стоимость утилизации часто оценивается от 10 до 20 процентов от первоначальной покупной цены.

3.4.1 Амортизация

Целью начисления амортизационных отчислений является признание снижения стоимости машины по мере того, как она работает над определенной задачей. Он может отличаться от графика амортизации бухгалтера, который выбран для максимизации прибыли за счет преимуществ различных типов налогового законодательства и соответствует правилам бухгалтерского учета. Типичный пример такой разницы наблюдается, когда оборудование все еще работает много лет после «списания» или имеет нулевую «балансовую стоимость».

Графики амортизации варьируются от простейшего подхода, который представляет собой прямолинейное снижение стоимости, до более сложных методов, которые распознают изменяющуюся скорость потери стоимости с течением времени. Формула для годовых амортизационных отчислений с использованием предположения о прямолинейном снижении стоимости:

D = (P ‘- S) / N

, где P ‘- начальная закупочная цена за вычетом стоимости шин, троса или других деталей, которые подвергаются наибольшему износу и могут быть легко заменены без влияния на общее механическое состояние машины.

Таблица 3.1.a — Руководство по выбору периода владения в зависимости от области применения и условий эксплуатации. ^1/

	ЗОНА A	ЗОНА B	ЗОНА C
ГУСЕНИЧНЫЕ ТРАКТОРЫ	Тяговые скребки, большинство сельскохозяйственных тяг, складские, угольные и свалочные работы.Без влияния. Прерывистая работа на полном газу.	Производственный бульдозер в глинах, песках, гравии. Скребки с толкающей загрузкой, рыхление карьеров, большинство операций по расчистке земли и трелевке. Условия средней ударной нагрузки.	Рыхление тяжелых горных пород. Тандемное копирование. Погрузка и дремание в тяжелых породах. Работайте на каменных поверхностях. Условия продолжительного сильного удара.
Малый	12 000 часов	10 000 часов	8000 часов
Большой	22 000 часов	18 000 часов	15000 часов
МОТОГРАДЕРЫ	Ремонт легковых дорог.Отделка. Заводские и дорожные работы. Легкая снегоуборочная обработка. Большое количество путешествий.	Ремонт подъездных дорог. Строительство дорог, рытье. Распространение рыхлой насыпи. Озеленение, планировка земель. Летнее обслуживание дорог со средней и сильной уборкой снега зимой. Повышение использования грейдера.	Содержание дорог с твердым покрытием и каменной кладкой. Распространение плотной насыпи. Рыхление-рыхление асфальта или бетона. Постоянно высокий коэффициент загрузки. Ударопрочный.
	20 000 часов	15 000 часов	12000 часов
ЭКСКАВАТОРЫ	Подземное сооружение на небольшой глубине, при котором экскаватор устанавливает трубу и копает грунт всего 3 или 4 часа в смену.Свободнотекучий материал с низкой плотностью и незначительный удар или его отсутствие. Большинство механизмов обработки металлолома.	Массовые выемки или рытье траншей, при которых машина постоянно копает в естественных глинистых почвах. Немного путешествий и стабильной работы на полном газу. Большинство приложений для загрузки журналов.	Непрерывное рытье траншей или погрузка самосвалом в скальные или рыхлые грунты. Большое количество путешествий по пересеченной местности. Машина непрерывно работает на каменном полу с постоянной высокой нагрузкой и высокой ударной нагрузкой.
	12 000 часов	10 000 часов	8000 часов

^1/ Взято из Caterpillar Performance Handbook, Caterpillar Inc.

Таблица 3.1.b — Руководство по выбору периода владения в зависимости от области применения и условий эксплуатации. ^1/

	ЗОНА A	ЗОНА B	ЗОНА C
КОЛЕСНЫЕ БЛОКИРОВКИ	Прерывистый занос на короткие дистанции, без настила.Хорошие грунтовые условия: ровная местность, сухой пол, почти нет пней.	Непрерывный поворот, устойчивое трелевание на средние расстояния с умеренным настилом. Хорошее покрытие под ногами: сухой пол с небольшим количеством пней и постепенно перекатывающейся поверхностью.	Непрерывный поворот, стабильная трелевка на большие расстояния с частой укладкой настила. Плохие напольные покрытия: мокрый пол, крутые склоны и многочисленные пни.
	12 000 часов	10 000 часов	8000 часов
СКРЕБОКИ КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ	Ровные или благоприятные переезды на хороших подъездных дорогах.Без влияния. Легко загружаемые материалы.	Различные условия погрузки и транспортировки. Дальние и короткие перевозки. Неблагоприятные и благоприятные оценки. Некоторое воздействие. Типичное использование в дорожном строительстве для выполнения различных работ.	Условия сильных ударов, например, погрузка рваной породы. Перегрузка. Условия постоянного высокого общего сопротивления. Дороги с плохим подъездом.
Малый	12 000 часов	10 000 часов	8000 часов
Большой	16 000 часов	12 000 часов	8000 часов
АВТОМОБИЛЬНЫЕ МАШИНЫ И ТРАКТОРЫ	Использование в шахтах и ​​карьерах с правильно подобранным погрузочным оборудованием.Подъездные дороги в хорошем состоянии. Также строительное использование при вышеуказанных условиях.	Различные условия погрузки и транспортировки. Типичное использование в дорожном строительстве для выполнения различных работ.	Постоянно плохие дорожные условия для перевозки грузов. Сильная перегрузка. Негабаритная погрузочная техника.
	25 000 часов	20 000 часов	15000 часов
КОЛЕСНЫЕ ТРАКТОРЫ И КОМПАКТОРЫ	Легкие коммунальные работы.Складские работы. Компакторы тянущие. Дремлющая рыхлая насыпь. Без влияния.	Производственный бульдозер, погрузка глин, песков, илов, рыхлого гравия. Уборка лопатой. Использование уплотнителя.	Производство бульдозеров в горных породах. Толчок в каменистых карьерах для боулдеринга. Условия сильного удара.
	15 000 часов	12 000 часов	8000 часов

^1/ По материалам Caterpillar Performance Handbook, Caterpillar Inc.

Таблица 3.1.c — Руководство по выбору периода владения в зависимости от области применения и условий эксплуатации. ^1/

	ЗОНА A	ЗОНА B	ЗОНА C
КОЛЕСНЫЕ ПОГРУЗЧИКИ	Прерывистая загрузка грузовиков со склада, загрузка бункера на твердые, гладкие поверхности.Сыпучие материалы с низкой плотностью. Коммунальные работы в государственных и промышленных приложениях. Легкая снегоуборочная обработка. Загружайте и переносите по хорошей поверхности на короткие расстояния без уклонов.	Непрерывная загрузка грузовиков со склада. Материалы от низкой до средней плотности в ведре подходящего размера. Загрузка бункера с низким и средним сопротивлением качению. Погрузка из банка в хорошем копании. Загружайте и переносите по плохим поверхностям и небольшим уклонам.	Погрузочно-разгрузочная порода (большие погрузчики).Обработка материалов высокой плотности с помощью машины с противовесом. Стабильная загрузка с очень плотных берегов. Непрерывная работа на шероховатых или очень мягких поверхностях. Загружать и переносить в тяжелых условиях копания; путешествовать на большие расстояния по плохим поверхностям с плохими уклонами.
Малый	12 000 часов	10 000 часов	8000 часов
Большой	15 000 часов	12 000 часов	10 000 часов
ГУСЕНИЧНЫЕ ПОГРУЗЧИКИ	Периодическая загрузка грузовиков со склада.Минимальные путевые, поворотные. Сыпучие материалы с низкой плотностью со стандартным ковшом. Без влияния.	Выемка берегов, прерывистая рыхление, рытье фундамента из естественных глин, песков, илов, гравия. Некоторое путешествие. Стабильная работа на полном газу.	Погрузка дробленой породы, булыжника, ледникового тилла, калиши. Работа сталелитейного завода. Материалы высокой плотности в стандартном ковше. Непрерывная работа на каменных поверхностях. Большой объем рыхления плотных каменистых материалов.Состояние сильного удара.
	12 000 часов	10 000 часов	8000 часов

^1/ Взято из Caterpillar Performance Handbook, Caterpillar Inc.

3.4.2 Проценты

Проценты — это стоимость использования денежных средств в течение определенного периода времени. Инвестиционные фонды могут быть заимствованы или взяты из сбережений или капитала. В случае займа процентная ставка устанавливается кредитором и варьируется в зависимости от местности и кредитного учреждения.Если деньги поступают от сбережений, то в качестве процентной ставки используются альтернативные издержки или ставка, которую эти деньги могли бы заработать, если бы их вложили в другое место. В практике бухгалтерского учета частных фирм могут игнорироваться проценты по оборудованию на том основании, что проценты являются частью прибыли и, следовательно, не являются надлежащим начислением с действующего оборудования. Хотя это разумно с точки зрения бизнеса в целом, исключение таких сборов может привести к развитию нереалистичных сравнительных показателей между машинами с низкой и высокой начальной стоимостью.Это может привести к ошибочным решениям при выборе оборудования.

Проценты можно рассчитать одним из двух методов. Первый способ — умножить процентную ставку на фактическую стоимость оставшегося срока службы оборудования. Второй более простой метод — умножить процентную ставку на среднегодовые инвестиции.

Для линейной амортизации среднегодовые инвестиции AAI рассчитываются как

AAI = (P — S) (N + 1) / (2N) + S

Иногда коэффициент 0.6-кратная стоимость доставки используется как приблизительное значение среднегодовых инвестиций.

3.4.3 Налоги

Многие владельцы оборудования должны платить налоги на имущество или некоторые виды налога на использование оборудования. Налоги, как и проценты, могут быть рассчитаны либо путем умножения расчетной ставки налога на фактическую стоимость оборудования, либо путем умножения ставки налога на среднегодовые инвестиции.

3.4.4 Страхование

Большинство владельцев частного оборудования имеют один или несколько страховых полисов от повреждений, пожаров и других разрушительных событий.Государственные собственники и некоторые крупные собственники могут быть застрахованы самостоятельно. Можно утверждать, что стоимость страхования — это реальная стоимость, отражающая риск для всех владельцев, и что следует допускать некоторую поправку на разрушительные события. Непредвидение риска разрушительных событий аналогично непризнанию риска пожара или повреждения насекомыми при планировании отдачи от управления лесом. Страховые расчеты производятся так же, как проценты и налоги.

3.4.5 Хранение и защита

Затраты на хранение оборудования и защиту в нерабочее время являются фиксированными расходами, в значительной степени не зависящими от часов использования.Затраты на хранение и защиту должны распределяться на общее количество часов использования оборудования.

Эксплуатационные расходы, в отличие от постоянных затрат, меняются пропорционально часам работы или использования. Они зависят от множества факторов, многие из которых в некоторой степени находятся под контролем оператора или владельца оборудования.

3.5.1 Техническое обслуживание и ремонт

Эта категория включает в себя все, от простого обслуживания до периодического ремонта двигателя, трансмиссии, сцепления, тормозов и других компонентов основного оборудования, износ которых в основном происходит пропорционально использованию.Использование оператором оборудования или злоупотребление им, суровые условия труда, политика технического обслуживания и ремонта, а также основной дизайн и качество оборудования — все это влияет на затраты на техническое обслуживание и ремонт.

Стоимость периодического ремонта основных компонентов может быть оценена из руководства пользователя и местных затрат на детали и труд, или путем консультации с производителем. Ценный источник — опыт другого владельца с аналогичным оборудованием и учет затрат в типичных условиях работы.Если опытные владельцы или записи о расходах отсутствуют, почасовые затраты на техническое обслуживание и ремонт можно оценить как процент от почасовой амортизации (Таблица 3.2).

ТАБЛИЦА 3.2. Ставки технического обслуживания и ремонта в процентах от почасовой амортизации выбранного оборудования.

Станок	Процентная ставка
Трактор гусеничный	100
Сельскохозяйственный трактор	100
Трелевочный трактор с резиновыми колесами и фиксаторами троса	50
Трелевочный трактор на резиновых колесах с грейфером	60
Погрузчик с тросовым захватом	30
Погрузчик с гидравлическим грейфером	50
Электропила	100
Валочно-пакетирующая машина	50

3.5.2 Топливо

Норма расхода топлива для единицы оборудования зависит от объема двигателя, коэффициента нагрузки, состояния оборудования, привычек оператора, условий окружающей среды и базовой конструкции оборудования.

Для определения почасовой стоимости топлива общая стоимость топлива делится на время работы оборудования. Если записи о расходе топлива недоступны, можно использовать следующую формулу для оценки литров топлива, израсходованного на машинный час:

где LMPH — это литры, израсходованные на машинный час, K — килограмм топлива, израсходованный на тормоз, л.с. / час, GHP — полная мощность двигателя при регулируемых оборотах двигателя, LF — коэффициент нагрузки в процентах, а KPL — вес топлива в кг / литр.Типичные значения приведены в таблице 3.3. Коэффициент нагрузки — это отношение средней используемой мощности к полной мощности на маховике.

ТАБЛИЦА 3.3. Вес, нормы расхода топлива и коэффициенты нагрузки для дизельных и бензиновых двигателей.

Двигатель	Вес (KPL) кг / литр	Расход топлива (K) кг / тормоз л.с.-час	Коэффициент нагрузки (LF)
			Низкий	Средняя	Высокая
Бензин	0.72	0,21	0,38	0,54	0,70
Дизель	0,84	0,17	0.38	0,54	0,70

3.5.3 Смазочные материалы

Сюда входят моторное масло, трансмиссионное масло, масло главной передачи, консистентная смазка и фильтры. Норма расхода зависит от типа оборудования, рабочих условий (температуры), конструкции оборудования и уровня обслуживания. При отсутствии местных данных расход смазочного материала в литрах в час для трелевочных тракторов, тракторов и фронтальных погрузчиков можно оценить как

Q =.0006 × GHP (картерное масло)
Q = .0003 × GHP (трансмиссионное масло)
Q = .0002 × GHP (бортовые передачи)
Q = .0001 × GHP (гидравлическое управление)

Эти формулы включают нормальную замену масла и отсутствие утечек. Их следует увеличивать на 25 процентов при работе в сильной пыли, глубокой грязи или воде. В машинах со сложной гидравлической системой высокого давления, такой как форвардеры, переработчики и харвестеры, расход гидравлических жидкостей может быть намного больше. Еще одно практическое правило: смазочные материалы и консистентная смазка стоят от 5 до 10 процентов стоимости топлива.

3.5.4 Шины

Из-за более короткого срока службы шины считаются эксплуатационными расходами. На стоимость шин влияют привычки оператора, скорость транспортного средства, состояние поверхности, положение колес, нагрузки, относительное время, затрачиваемое на повороты, и уклоны. Для внедорожного оборудования, если местный опыт недоступен, следующие категории срока службы шин, основанные на режиме отказа шины, могут быть использованы в качестве рекомендаций со сроком службы шин, указанным в Таблице 3.4.

В зоне А почти все шины изнашиваются до протектора от истирания до выхода из строя.В зоне B изнашивается большинство шин, но некоторые из них выходят из строя преждевременно из-за порезов, разрывов и не подлежащих ремонту проколов. В зоне C очень немногие шины изнашиваются, если вообще не проходят через протектор до выхода из строя из-за порезов.

ТАБЛИЦА 3.4. Указания по ресурсу шин внедорожной техники

Оборудование	Срок службы шин, часов
	Зона A	Зона B	Зона C
Автогрейдеры	8000	4500	2500
Скребки колесные	4000	2250	1000
Колесные погрузчики	4500	2000	750
Скиддеры	5000	3000	1500
Грузовики	5000	3000	1500

Затраты на рабочую силу включают прямые и косвенные платежи, такие как налоги, страховые выплаты, питание, жилищные субсидии и т. Д.При расчете расценок на машины необходимо тщательно учитывать затраты на рабочую силу, поскольку часы, в течение которых они работают, часто отличаются от часов работы соответствующего оборудования. Важно, чтобы пользователь определил свое соглашение, а затем использовал его последовательно. Например, при валке леса пила редко работает более 4 часов в день, даже если резак может работать 6 или более часов и может получать оплату за 8 часов, включая проезд. Если производительность валки основана на шестичасовом рабочем дне с двухчасовым перемещением, то при расчете производительности машины для оператора с электропилой следует учитывать 4 часа использования механической пилы и восемь часов рабочего времени при шестичасовом производстве.

Концепция, согласно которой люди или оборудование работают с постоянной скоростью, является абстракцией, которая облегчает измерения, ведение записей, оплату и анализ. Однако есть некоторые рабочие циклы, которые требуют таких переменных усилий, что более полезно построить машинные скорости для частей цикла. Одним из важных случаев является расчет машинной нормы для грузовика. Когда лесовоз ожидает загрузки, загружается и выгружается, расход топлива, износ шин и другие эксплуатационные расходы не возникают.Или, если эти расходы понесены, они будут значительно снижены. Для стоячего грузовика часто строится другая ставка машины с использованием только фиксированных затрат и затрат на рабочую силу для этой части цикла. Амортизация грузовика может быть включена частично или полностью.

Если для оценки удельной стоимости грузового транспорта использовалась единичная машинная ставка, и это значение было преобразовано в стоимость тонно-км или $ / м ³ -км без удаления «фиксированных» затрат на погрузку и разгрузку, тогда «переменная» стоимость транспорта была бы завышена.Это может привести к ошибочным результатам при выборе между дорожными стандартами или маршрутами перевозки.

Расчет нормы содержания животных аналогичен машинной норме, но виды затрат различаются и заслуживают дополнительного обсуждения.

3.8.1 Фиксированная стоимость

Фиксированная стоимость включает инвестиционные затраты на животное или упряжку, упряжь, ярмо, тележку, лесозаготовительные цепи и любые другие инвестиции со сроком службы более одного года. Другие постоянные расходы включают содержание животных.

Закупочная цена животного может включать запасных животных, если условия работы требуют, чтобы животное отдыхало дольше ночи, например, через день. Чтобы исключить возможность необратимой травмы, покупная цена животного может быть увеличена, чтобы включить дополнительных животных. В остальных случаях несчастные случаи могут быть учтены в страховой премии. Стоимость утилизации животного имеет то же определение, что и машинная ставка, но в случае животного стоимость утилизации часто определяется его продажной стоимостью мяса.Среднегодовые инвестиции, проценты по инвестициям, а также любые налоги или лицензии рассматриваются так же, как и для оборудования. Чтобы найти общие постоянные затраты на животных, постоянные затраты на животное, тележку, шлейку и прочие инвестиции можно рассчитать отдельно, поскольку они обычно имеют разную продолжительность жизни и почасовые затраты складываются.

Расходы на содержание животных, которые не зависят напрямую от отработанного времени, включают аренду пастбищ, пищевые добавки, лекарства, вакцинацию, ветеринарные услуги, обувь, услуги переправы и любой уход в нерабочее время, такой как кормление, стирка или охрана.Можно утверждать, что потребности в питании и уходе связаны с отработанным временем, и некоторая часть этих затрат может быть включена в эксплуатационные расходы. Площадь пастбищ (га / животное) можно оценить, разделив норму потребления животных (кг / животное / месяц) на норму производства кормов (кг / га / месяц). Пищевые добавки, лекарства, вакцинацию и расписание ветеринаров можно получить из местных источников, таких как агенты по распространению сельскохозяйственных знаний.

3.8.2 Операционные расходы

Эксплуатационные расходы включают затраты на ремонт и техническое обслуживание подвесных систем, тележек и прочего оборудования.

3.8.3 Затраты на оплату труда

Стоимость рабочей силы в ставке для животных указана для погонщика животных (и любых помощников). Для полных лет работы он рассчитывается как годовые затраты на рабочую силу, включая социальные расходы, деленные на среднее количество рабочих дней или часов для водителя (и любых помощников).

Примеры расценок на мотопилу, трактор, упряжку волов и грузовик приведены в следующих таблицах. Хотя показатели машин в таблицах с 3.5 по 3.8 используют один и тот же общий формат, существует возможность гибкого представления затрат, зависящих от типа машины, особенно при расчете эксплуатационных затрат. Для мотопилы (Таблица 3.5) основные эксплуатационные расходы связаны с цепью, шиной и звездочкой, поэтому они были разбиты отдельно. Для волов (таблица 3.7) постоянные затраты были разделены на основные компоненты затрат, относящиеся к содержанию животных, в дополнение к амортизации. Для грузовика (таблица 3.8) затраты были разделены на затраты на стояние и путевые расходы, чтобы различать затраты, когда грузовик стоит, загружается или выгружается, по сравнению с путевыми расходами.

ТАБЛИЦА 3.5 Расчет производительности станка для пилы ¹

Машина:	Описание — Электропила McCulloch Pro Mac 650
	Двигатель куб.см	60	Стоимость доставки	400
	Срок службы в часах	1000	часов в год	1000
Топливо:	Тип	Газ	Цена за литр	0.56
Операционный:	Ставка за сутки	5,50	Социальные расходы	43,2%

Компонент затрат			Стоимость / час
(а)	Амортизация		0.36
(б)	Процентная ставка (@ 10%)		0,03
(в)	Страхование (при 3%)		0,01
(г)	Налоги		–
(д)	Трудовые отношения		1.89 2
	где f = общественные затраты на рабочую силу в десятичном виде
	ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ИТОГ		2,29
(ж)	Топливо	= 0,86 л / час × 0,95 × CL +0,86 л / час × 0,05 × CO)	0,51
	где CL = стоимость газа, CO = стоимость нефти
(г)	Смазочное масло для шины и цепи = Расход топлива / 2.5 × CO		0,45
(в)	Сервисное обслуживание и ремонт = 1,0 × амортизация		0,36
(я)	Цепь, шина и звездочка		0,67
(к)	Прочее		0,22
	ИТОГО		4.50 3

¹ Все расходы указаны в долларах США.
² Из расчета 240 дней в году.
³ Добавьте 0,04, если приобретена резервная пила.

ТАБЛИЦА 3.6 Расчет нормы машины для трактора ¹

Машина:	Описание — CAT D-6D PS
	Полная мощность	140	Стоимость доставки	142,000 2
	Срок службы в часах	10 000	часов в год	1000
Топливо:	Тип	Дизель	Цена за литр	.44
Операционный:	Ставка за сутки	12,00	Социальные расходы	43,2%
Справка:	Ставка за сутки	5,00	Социальные расходы	43,2%

Компонент затрат			Стоимость / час
(а)	Амортизация		12.78
(б)	Процентная ставка (@ 10%)		8,52
(в)	Страхование (при 3%)		2,56
(г)	Налоги (@ 2%)		1.70
(д)	Трудовые отношения		5,84 3
	где f = общественные затраты на рабочую силу в десятичном виде
	ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ИТОГ		31,40
(ж)	Топливо	=.20 × GHP × LF × CL	6,65
	где	GHP = полная мощность двигателя CL = стоимость литра топлива LF = коэффициент нагрузки (0,54)
(г)	Масло и смазка = 0,10 × стоимость топлива		0,67
(в)	Сервисное обслуживание и ремонт = 1.0 × амортизация		12,78
(я)	Другое (кабель, разное)		5,00
	ИТОГО		56,50

¹ Все расходы указаны в долларах США.
² С отвалом, конструкция ROPS, лебедка, цельная дуга.
³ Из расчета 240 дней в году.

ТАБЛИЦА 3.7 Расчет скорости машины для бригады волов ¹

Описание	— Пара волов для трелевки
	Полная мощность	–	Стоимость доставки	2,000
	Срок службы в годах	5	дней в году	125
Трудовые отношения	Ставка за сутки	7.00	Социальные расходы	43,2%

Компонент затрат			Стоимость в сутки
(а)	Амортизация		2,08 2
(б)	Процентная ставка (@ 10%)		0.96
(в)	Налоги		–
(г)	Пастбище		1,10
(д)	Пищевые добавки		1,36
(ж)	Медицина и ветеринария		0.27
(г)	Драйвер		10,02 3
	где f = общественные затраты на рабочую силу в десятичном виде
(в)	Кормление и уход в нерабочее время		2,62
(я)	Прочее (жгуты и цепи)		1.00
	ИТОГО		19,41

¹ Все расходы указаны в долларах США.
² Быки проданы на мясо через 5 лет.
³ Погонщик работает с двумя парами волов, 250 дней в году.

ТАБЛИЦА 3.8 Расчет скорости машины для грузовика ¹

Станок:	Описание — Ford 8000 LTN
	Полная мощность, л.с.		200		Стоимость доставки		55 000
	Срок службы в часах		15 000		часов в год		1,500
Топливо:	Тип		Дизель		Цена за литр		.26
Шины:	Размер	10 × 22		Тип Радиальный		Номер 10
Трудовые отношения	Ставка за сутки		12,00		Социальные расходы		43,2%

Компонент затрат				Стоимость / час
(а)	Амортизация			3.12
(б)	Процентная ставка (@ 10%)			2,20
(в)	Страхование (при 3%)			0,66
(г)	Налоги (@ 2%)			0.44
(д)	Трудовые отношения			3,30 2
	где f = общественные затраты на рабочую силу в десятичном виде
	Постоянная стоимость		ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ИТОГ	9,72
(ж)	Топливо	=.12 × GHP × CL		6,24
	, где CL = стоимость литра топлива
(г)	Масло и смазка = 0,10 × стоимость топлива			0,62
(в)	Сервисное обслуживание и ремонт = 1,5 × амортизация			4,68
(я)	Шины =			2. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт