Что такое вводной автомат в электрике: Страница не найдена — ELQUANTA.RU

Содержание

Вводной автомат

Внутренняя разводка включает в себя различные элементы, каждый из которых решает свою проблему. Одним из важнейших является вводный автомат — коммутационное устройство, установленное перед счетчиком, позволяющее автоматически отключать линию в экстренных случаях, а также при необходимости ремонта электропроводки. В соответствии с требованиями ПУЭ установка данного устройства является обязательной и электромонтажные работы, не оборудованные им, не допускаются. В этой статье мы расскажем о том, что такое вводный выключатель, как выбрать это устройство и как рассчитываются вводные автоматы для частного дома или квартиры.

Вводный переключатель: типы устройств и особенности выбора

Как уже говорилось выше, вводные автоматы позволяют отключать питание электропроводки, если ее необходимо отремонтировать или модернизировать. Вводную машину в квартире обычно не устанавливают, ее установка часто осуществляется на лестнице. В одноэтажных домах их устанавливают вне дома, на улице. Внешне входной выключатель практически неотличим от защитных устройств, установленных внутри распределительных щитов, но при этом значение номинального тока, на которое он рассчитан, намного выше.

Устанавливаемые на входе устройства защиты могут иметь от двух до четырех полюсов. Их количество на выбранной машине зависит от механизма подачи, установка которого производилась на объекте.

Иногда на входе перед электросчетчиком ставят простой автоматический выключатель с большим номинальным током. Установка этого устройства не обеспечивает надежной защиты электропроводки, так как при отключении питания фазная линия прерывается, но при этом нейтральный провод все еще контактирует с устройством питания.

Что такое автоматический выключатель и его разновидности — в следующем видео:

Какой аппарат по хозяйству поставить в квартире или частном доме, можно решить, посчитав суммарный ток проводника и линий электропередач. Расчеты необходимо производить исходя из того, что все устройства включены, а это значит, что линия находится под максимальной нагрузкой.

необходимо выбрать устройство, работа которого в случае короткого замыкания рассчитана на превышение номинального тока примерно в 1000 А.

При выборе устройства ввода следует учитывать мощность, потребляемую объектом, а также фазу источника питания. В однофазных сетях перед счетчиком электроэнергии ВА необходимо устанавливать на двух полюсах, в трехфазных — на трех или четырех.

Напряжение на устройство подается по воздушной или подземной линии.

Биполярные входные переключатели

Установка двухполюсных вводных устройств — обычное дело в типовых современных квартирах. В однофазных сетях перед счетчиком электроэнергии часто устанавливают устройства с номинальным током 25, 32 или 50 Ампер. Машина на 50 А может выдерживать наибольшую нагрузку, но это не значит, что она лучше других — величина тока, которую может выдержать ВА, должна соответствовать расчетной.

Конструктивно вводное устройство на два полюса представляет собой пару однополюсных устройств, совмещенных с общей блокировкой, а также с одним рычагом управления. Это связано с тем, что требования ПУЭ запрещают разрыв цепи нейтрали.

Установка двухполюсных выключателей осуществляется одновременно на фазный и нулевой проводники. Когда ВА активирован, питание цепи полностью отключается.

Отвечая на часто задаваемый вопрос: можно ли установить не один двухполюсный автомат, а два однополюсных — вернемся к Правилам электромонтажа. Данная процедура запрещена требованиями этого документа.

Установка двухполюсных защитных устройств осуществляется как в старых жилых домах, в электропроводке которых, как правило, не предусмотрено заземление, так и в новых. Это связано с тем, что если подключение вводного автомата производит неквалифицированный человек или неопытный электрик, существует риск неправильного подключения. Если перепутать кабели, при выключенном защитном устройстве может оказаться, что не все кабели в квартире будут обесточены, а только одна из ее ветвей, что может вызвать поражение электрическим током при работе.

При подключении двухполюсного входа к нему подключается фаза, которая затем идет на счетчик, а после — на УЗО. Затем он распространяется на биржи. Нулевой провод подключается ко второму полюсу, от него к электросчетчику, а затем к дифференциалу каждой из ветвей разводки. Провод заземления, минуя биполярный, подключается к шине РЕ, от которой идет к устройствам, установленным в помещении. Если ВА подключено таким образом, его работа будет происходить как на входной линии, так и на отдельной ветви, если автоматический выключатель, отвечающий за защиту последней, пришел в негодность.

Установка вводного устройства в трехфазных сетях

Трехфазная сеть чаще встречается в домах, где готовят не на газе, а на электроплитах. Для его защиты используются трех- или четырехполюсные вводные автоматы. Трехполюсное устройство в случае перегрузки или короткого замыкания позволяет выключить все три фазы цепи одновременно. К каждой его клемме подключается отдельный фазный провод. На вопрос, включен ли вводный автомат в трехфазную цепь до или после счетчика, мы отвечаем: ВА подключается так же, как однофазная сеть, перед счетчиком электроэнергии. Во избежание поражения электрическим током из-за утечки рекомендуется включать в линию УЗО.

Какие бывают вводные станки для столбов и как они используются — в следующем видео:

Четырехполюсный ВА используется в трехфазных электрических сетях гораздо реже, чем трехполюсные устройства. Устанавливаются, как правило, по четырехпроводной схеме. Основное отличие при его подключении от трехполюсного, описанного выше, заключается в том, что к четвертому полюсу подключается нейтральный провод. В остальном кабели распределяются как при подключении трехполюсного ВА. Гораздо чаще для четырехфазного подключения используется 4-х полюсный прибор, так как в случае аварии на любой из веток он отключит подачу питания на все четыре.

В этом случае счетчик подключается, как всегда, после вводного автомата.

При расчете устройства ввода для трехфазной сети необходимо сложить все нагрузки, приходящиеся на каждый из токоведущих проводов.

Рабочий ток рассчитывается следующим образом:

  • Посчитаем, сколько киловатт в каждой из фаз, добавив мощности подключенных устройств (в кВт).
  • Полученную сумму умножаем на 1,52 (для сети с рабочим напряжением 380В) или на 4,55 (для 220В).
  • Результат покажет, сколько ампер рабочий ток. Номинал должен быть выше, поэтому подбирать автомат нужно по ближайшему показателю.

Таким образом, ВА выбирается в случае, если к каждой фазе приложена равная нагрузка. Если это не то же самое, ток следует рассчитывать по наибольшему значению.

Какие параметры используются для выбора устройства ввода?

Выбор вводной машины осуществляется с учетом ряда особенностей. Их необходимо знать, чтобы правильно выбрать ВА для конкретной электрической сети:

  • Максимальный ток короткого замыкания. Если выбрать устройство для дачи или сельского дома, то в большинстве случаев отключающей способности 4,5 МА будет достаточно. Для обычной городской квартиры подойдет прибор на 6 МА. Если рядом с вашим автомобилем находится подстанция, вам следует установить машину на 10 МА.
  • Рабочий ток. Как его рассчитать — мы рассказали выше. На основании полученного значения выбирается номинальный ток ВА.
  • Время-токовая характеристика. Наиболее распространены устройства классов B, C и D. Переключатели типа B устанавливаются, если в цепь не включены мощные устройства. Если к сети периодически подключаются устройства средней мощности (например, сварочный аппарат), на входе устанавливается устройство класса C. Если используется оборудование большой мощности, устройство ввода должно быть типа D.

Заключение

В этом материале мы разобрались, нужно ли вводить автомат ввода в электрическую сеть, в чем его функция, а также решили, как включить автомат ввода в схему, до или после счетчика. Напоследок скажем, что перед подключением устройства ввода необходимо проверить качество проводки. Неисправные кабели необходимо заменить.

Какой поставить автоматический вводной автомат в дом: расчёт необходимого количества ампер

Устройство и принцип работы АВ

Для домашней сети чаще всего используются выключатели серии ВА. Их особенностью является наличие сразу двух видов защиты, а именно – тепловой и электромагнитной.

Пакетник состоит из нескольких деталей, основной из которых является биметаллическая пластина, реагирующая на величину тока, который проходит через нее. При превышении им номинала пластинка разогревается, изгибается в сторону отключения и вызывает срабатывание автомата.

Срабатывание электромагнитной защиты происходит под воздействием сверхтоков КЗ. При их прохождении через расцепитель подвижный сердечник последнего сдвигается в сторону и вызывает срабатывание механизма отключения, размыкающего контакты и обесточивающего проводку

Размыкание контактов вызывает появление электрической дуги высокой мощности, которая способна привести к их разрушению. Для ее нейтрализации устройство снабжается дугогасительной камерой, в состав которой входят параллельно установленные металлические пластинки. Притягиваясь к ним, дуга дробится на части, охлаждается и гаснет.

При необходимости включение и выключение автоматов может производиться вручную. Исправный автомат может в течение неограниченного времени выдерживать проходящий сквозь него поток электронов, если величина последнего не превышает номинала.

Быстродействие

От того, как быстро включается и замыкает свои контакты выключатель, во многом зависит его срок службы. Однако можно ли в домашних условиях определить, насколько соответствует этому параметру ваш аппарат, не разбирая сам корпус и не прибегая к специализированным лабораторным испытаниям? Конечно можно. Все делается очень просто. Берете обычную индикаторную отвертку на батарейках. Именно с батарейкой.

Жалом отвертки прикасаетесь к верхнему контакту, прижимая металлический пятачок на ручке сверху, а пальцем другой руки дотрагиваетесь до нижнего контакта выключателя.

После чего, медленно начинаете включать автомат, взводя язычок. 

Если ту же самую манипуляцию проделать с другим выключателем, то лампочка загорается при достижении середины хода рычага включения. 

Получается, что аппарат еще не взведен, а контакты уже замкнуты. Вот к чему это иногда приводит при большой нагрузке (вид контактов изнутри автомата): 

Это в конечном итоге сказывается на быстром износе и выгорании контактов. В то время как механизм быстрого включения, увеличивает срок службы изделия почти на 30%.

Разновидности защитных автоматов

Эти устройства разделяются на несколько типов, каждый из которых имеет свои особенности работы и предназначен для установки в различных цепях:

  • МА. В этих автоматах тепловое расцепление не предусмотрено. При подключении к нагрузке (например, электромотору) реле тока нужен только выключатель, обеспечивающий защиту от КЗ.
  • А. Тепловой расцепитель в этих устройствах срабатывает, когда величина электротока превышает номинал на 30%. Электромагнитное расцепление здесь вызывает обесточивание сети через 0,05 с, если величина тока превысит номинальное значение на 100%. Если по какой-либо причине катушка не сработала, то приблизительно через 25-30 с в действие вступает тепловая защита, вызывающая срабатывание автомата. Защитные устройства типа А следует устанавливать в электросхемах с полупроводниковыми элементами, которые могут прийти в неисправность даже при небольшом увеличении тока. В целях защиты электронных приборов в цепь могут включаться автоматы марки Z, срабатывающие при увеличении тока в два раза.
  • В. В этих устройствах срабатывание теплового расцепителя происходит в течение 4-5 с, а электромагнитная защита действует за 0,015 с, если величина тока превышает номинал на 200%. Автоматы этого типа широко используется в осветительных цепях, отличающихся небольшой величиной пускового тока.
  • С. Такие автоматы являются самыми распространенными. Оба типа защиты в нем срабатывают, когда величина номинального тока, проходящего через выключатель, превышена на 400%.

Это устройство, которое допускает умеренный пусковой ток, лучше всего поставить в бытовом электрическом щитке.

  • D и K. Эти устройства устанавливаются обычно в промышленных сетях с большими токами пуска оборудования. Однако автомат марки D может быть установлен и в частном доме, в котором подключен электрический котел или электромотор высокой мощности.

Обозначение маркировки выключателей

На всех автоматах имеется крупная буквенно-цифровая маркировка (В10, С16, С10, D50).

Эта маркировка включает в себя два параметра выключателя: класс тока срабатывания и номинальный ток напряжения.

Всего классов три – В, С и D. Каждый из них имеет свою кратность силы тока по отношению к номинальному значению.

Так, автомат класса «В» способен принять силу тока в 3-5 раз большую номинала, до того, как он произведет разъединение контактов. Такие автоматы подходят для слабонагруженных сетей.

У класса «С» сила тока до срабатывания автомата может достигать 5-10-кратного увеличения по сравнению с номинальным значением. Автомат с этим классом уже предназначен для средненагруженных сетей.

Класс D предназначен для высоконагруженных сетей, где возможно кратковременное значительное увеличение силы тока. Такой автомат может выдержать до срабатывания ток силой, превосходящей номинальное значение в 10-20 раз.

Второе значение этой маркировки указывает как раз номинальное значение тока, с которым будет работать выключатель.

Основным параметром при выборе по данному значению является сечение провода.

От сечения провода зависит, какая допустимая сила тока может через него проходить.

Так, медный двухжильный провод с сечением 1,5 мм. кв., уложенный закрытым способом (в штробу или трубу) может пропускать через себя ток силой 18А без нанесения ущерба для самого провода.

При превышении этого значения провод начнет греться, что может привести к расплавлению изоляции, а без нее между проводами возникнет КЗ.

Для провода сечением 2,5 мм. кв. это значение уже достигает 25 А. В итоге чем больше сечение, тем больше пропускная способность провода.

Ниже в таблице можно посмотреть все значения тока.

 

К примеру, имеется выключатель с обозначением В10. Это значит, что номинальная сила тока, которую автомат будет пропускать через себя без включения в работу теплового расцепителя – 10 А.

Выключатель имеет класс В, поэтому до срабатывания электромагнитного расцепителя от способен пропустить краткосрочный ток силой до 30-50 А.

Но в этом есть небольшой подвох, который следует учитывать при выборе автомата.

К примеру, сила тока, проходящая через него, превышает номинальное только в 1,5 раза. Для срабатывания электромагнитного расцепителя этого явно недостаточно.

Но при этом если пропускная способность провода будет точно соответствовать номинальной силе тока автомата, то увеличенное значение тока будет разрушающе действовать на сам провод.

В конструкции имеется тепловой расцепитель, который в конечном итоге все же сработает, но для этого нужно время, чтобы биметаллическая пластина разогрелась и разомкнула контакты.

И этот период может быть достаточно длительным, при этом увеличенное значение тока все это время будет негативно воздействовать на проводку.

Поэтому при выборе автомата следует подбирать его с номинальным значением ниже, чем пропускная способность провода.

Так, для провода 1,5 мм. кв., способного пропускать через себя ток силой 18А лучшим будет автоматический выключатель с номинальным значением 10 А.

В таком случае даже при увеличении силы тока выше номинального, провод будет пропускать его без возможного повреждения.

А для провода сечением 2,5 мм. кв. и пропускной силой тока 25А подойдет автоматический выключатель с номинальной силой тока в 16 А.

Перейдем ко второй маркировке – отключающей способности автомата. На корпусе она нанесена в виде цифрового обозначения – 4500, 6000, 10000 и т.д.

Как уже сказано, это максимальная сила тока, при которой автомат сработает без своего повреждения.

Разберем на примере, в сети произошло КЗ, в результате которого сила тока увеличилась до 5000А.

Электромагнитный расцепитель сработал, однако при этом возникла электрическая дуга.

Если автомат имеет отключающую способность на уровне 4500А, его дугогасительная камера не сможет полностью погасить дугу такой мощности, произойдет повреждение самого автомата.

Но если установлен автомат, у которого показатель отключающей способности составляет 6000А, то его камера дугу погасит, при этом без своего повреждения.

По сути, данный показатель – это характеристика защищенности самого автомата.

И третья маркировка, наносимая на корпус, и которая является тоже важной – класс токоограничения.

Эта маркировка цифровая, располагается рядом с маркировкой отключающей способности, состоит она из цифры 2 или 3.

Данная маркировка указывает на быстродействие автомата при КЗ. При возникновении замыкания, сила тока увеличивается не мгновенно, а нарастает.

И чем раньше произойдет срабатывание автомата, тем меньше вреда нанесет ток КЗ.

Сейчас практически не встречаются автоматы с классом «2», поскольку они несколько медленнее, чем выключатели класса «3».

Двухполюсные вводные автоматы

Монтаж вводных устройств с двумя полюсами распространен в типовых современных квартирах. В однофазных сетях перед электросчетчиком чаще всего устанавливаются приборы с номиналом тока 25, 32 или 50 Ампер. Автомат на 50 А способен выдерживать наибольшую нагрузку, но это не значит, что он лучше других – величина тока, которую способен выдержать ВА, должна соответствовать расчетной.

Конструктивно устройство ввода на два полюса представляет собой пару совмещенных однополюсников с общей блокировкой, а также с единым рычагом управления. Это обусловлено тем, что требованиями ПУЭ запрещено разрывать нейтральный контур.

Монтаж двухполюсных автоматов осуществляется одновременно на фазную и нулевую жилу. При срабатывании ВА электропитание цепи полностью прекращается.

При ответе на часто задаваемый вопрос: можно ли устанавливать не двухполюсный автомат ввода, а два однополюсных – вновь обращаемся к Правилам устройства электроустановок. Требованиями этого документа такая процедура запрещается.

Монтаж защитных аппаратов с двумя полюсами производится как в старых жилых домах, в проводке которых заземление, как правило, не предусмотрено, так и в новых. Это обусловлено тем, что если подключение вводного автомата производится человеком, не имеющим квалификации, или неопытным электриком, то имеется риск неверного подсоединения. Если перепутать кабели, то при отключении прибора защиты может получиться так, что будет обесточена не вся проводка в квартире, а лишь одна из ее ветвей, что может привести к поражению электричеством во время работы.

При подключении вводного двухполюсника к нему подсоединяется фаза, идущая затем на счетчик, а после него – на УЗО. Затем происходит распределение ее на пакетники. Нулевой кабель подсоединяется ко второму полюсу, от него – на электросчетчик, а затем – на устройство защитного отключения каждой из веток проводки. Заземляющий кабель, минуя двухполюсник, подключается к шине РЕ, от которой идет к устройствам, установленным в помещении. Если ВА подключен таким образом, то его срабатывание будет происходить как на вводной линии, так и на отдельной ветви, если автоматический выключатель, ответственный за защиту последней, пришел в негодность.

Однофазные и двухфазные, трехфазные автоматы

По типу вводные автоматы бывают: однополюсными и двухполюсными (применяются в однофазных электросетях), а также трёхполюсными. Трёхполюсные автоматические выключатели используются в трехфазных электросетях. Данный тип вводных автоматов позволяет одновременно отключить каждую фазу, если возникнет перегрузка или замыкание электропроводки.

Устройство защитного отключения (УЗО) не позволяет этого сделать, а служит лишь для контроля над утечкой тока.

Чем отличается вводной автомат от группового?

По своей конструкции и принципу действия вводной автомат не отличается от устройств, отключающих группы потребителей или отдельные электроприборы. Отличие в назначении и месте установки аппарата.

Вводной автомат предназначен для отключения всей электроустановки или квартиры. Поэтому он может монтироваться не только во внутриквартирном щите, но и в подъезде многоквартирного дома.

Информация! Вводной автоматический выключатель должен быть самым мощным из установленных устройств защиты.

Как выбрать автоматический выключатель?

Выбор автоматических выключателей осуществляется по ряду критериев:

  • Номинальный ток. При превышении этого параметра выключатель срабатывает, тем самым защищая цепь от повреждения в результате перегрузки. Выбирать его следует, исходя из сечения кабелей, которые подсоединены к АВ. Номинальный ток для защитного устройства должен составлять 85-90% от величины, которую способна выдержать проводка.
  • Селективность. Выбирать номинал тока следует, исходя из величины нагрузки конкретно взятой линии. Величина тока для основных бытовых приборов и элементов обычно составляет: 10 А – для осветительных приборов, 16 А – для электрических розеток, 25 А – для электрических приборов высокой мощности, 32 А – для электроплиты и 40 А – для главного выключателя. Это общие показатели, которые могут варьироваться. Например, если подключение прибора на 25 А выполнено через электрическую розетку, то она подбирается под аналогичную величину тока.
  • Ток срабатывания. Номинальное значение этого параметра следует подбирать, исходя из нагрузки. Устройство коммутации для электронных устройств должно иметь марку А или Z, автоматический выключатель для мощного электромотора с высоким током пуска – D, защитное устройство для электрического отопительного котла – С, а для осветительных приборов – В. Если марки автоматов подобраны правильно, то оборудование, включенное в цепь, будет надежно защищено, а АВ не будут срабатывать при включении, например, аппарата для сварки или мотора.
  • Число полюсов. Для защиты однофазной бытовой сети, к которой не подключены аппараты высокой мощности, будет достаточно одно- или двухполюсного автомата. Если же в цепь включен, к примеру, отопительный котел или электрический двигатель на три фазы, то АВ должен быть трехполюсным.
  • Производители. Как в России, так и за рубежом налажено производство автоматических выключателей, и чтобы подобрать качественный автомат, нужно ориентироваться не только на заявленные параметры. Купить хорошую технику на рынке, «из-под полы», вряд ли получится. Поэтому покупать защитные устройства лучше в специализированных точках, где они продаются с сопутствующей документацией. Ведущие изготовители дорожат маркой своей фирмы и высоким рейтингом, поэтому можно не опасаться нарваться на изделие низкого качества.

Типы устройств защиты

В системах защиты для разных целей используются устройства различных типов.

Автоматические выключатели

Это приборы, предназначенные для автоматического отключения потребителей при аварийных ситуациях, сопровождающихся превышением тока свыше определённого значения. Такие ситуации возникают при превышении нагрузки или коротком замыкании.

Могут использоваться в качестве выключателей. Заменяют собой рубильник и предохранители с плавкими вставками. Включение и отключение осуществляется вручную или дистанционно, при помощи встроенного механизма.

УЗО и дифференциальные автоматы

Нарушение изоляции и прикосновение человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением, может привести к поражению электрическим током. Для предотвращения таких ситуаций используется УЗО или дифференциальный автомат.

Работают эти устройства по принципу сравнения токов, проходящих по всем проводам линии. В нормальных условиях сумма равна “0”, а при пробое изоляции на заземлённый корпус или попадании человека под напряжение появляется утечка, и равенство токов в проводах нарушается. Это приводит к срабатыванию защиты.

На заметку. Дифференциальный автомат конструктивно включает в себя автомат защиты и УЗО, поэтому выполняет обе функции.

Реле напряжения

Электроаппаратура рассчитана на определённое напряжение сети. Выход этих параметров за допустимые пределы приводит к поломке оборудования. Для защиты потребителей используется реле напряжения.

В этих приборах находится электронная схема и реле. При выходе параметров сети за допустимые пределы схема отключает реле и повторно включает его через определённое заранее заданное время при возврате напряжения к допустимым значениям.

Установка вводного устройства в трехфазных сетях

Сеть на три фазы наиболее распространена в домах, где приготовление пищи производится не на газовых, а на электрических плитах. Для ее защиты используются вводные автоматы с тремя или четырьмя полюсами. Трехполюсный прибор при перегрузке или КЗ позволяет одновременно выключить все три фазы цепи. К каждой из его клемм подсоединяется отдельный фазный провод. На вопрос, подключается вводный автомат в трехфазной цепи до или после счетчика, отвечаем – подсоединение ВА производится так же, как и в однофазной сети, перед электросчетчиком. Чтобы исключить поражение людей током в результате утечки, в линию рекомендуется включить УЗО.

Четырехполюсные ВА используется в трехфазных электросетях значительно реже устройств с тремя полюсами. Устанавливают их, как правило, в четырехпроводных цепях. Основное отличие при его подключении от вышеописанного трехполюсника в том, что к четвертому полюсу подключается нейтральный провод. В остальном кабели распределяются так же, как и при подключении трехполюсного ВА. Гораздо чаще аппарат на 4 полюса используется для четырехфазного подсоединения, так как при аварийной ситуации на любой из веток он отключит подачу тока ко всем четырем.

Подключение счетчика в этом случае, как всегда, производится после вводного автомата.

Рассчитывая устройство ввода для сети на 3 фазы, следует суммировать все нагрузки, которые приходятся на каждый из токоведущих проводников.

Рабочий ток вычисляется следующим образом:

  • Считаем, сколько киловатт приходится на каждую из фаз, складывая мощность подключенных приборов (в кВт).
  • Полученную сумму умножаем на 1,52 (для сети с показателем рабочего напряжения 380 В) или на 4,55 (220 В).
  • Результат покажет, сколько Ампер составляет рабочий ток. Номинальное значение должно быть выше, поэтому нужно подбирать автомат по ближайшему показателю.

Так выбирается ВА в случае, когда на каждую фазу приходится равная нагрузка. Если же она неодинакова, высчитывать величину тока следует по наибольшему значению.

Где ставить вводной автомат перед счетчиком или после?

В ПУЭ п.7.1.64 указано место установки вводного защитного устройства – перед прибором учёта электроэнергии. Это необходимо для безопасной замены электросчётчика. При наличии трёхфазного электроснабжения автоматический выключатель должен отключать все питающие фазы одновременно.

В связи с местом установки самовольная замена автомата, а тем более снятие пломбы со щитка, в котором он находится, приведёт к обвинению в хищении электроэнергии.

Справка! Если автоматический выключатель, находящийся в опломбированном ящике, выходит из строя, его замена возможна только по согласованию с электрокомпанией.

В некоторых ситуациях целесообразна установка двух электрощитов, в одном из которых будет находиться вводной автомат и электросчётчик, а во втором групповые автоматы, реле напряжения и УЗО.

Критерии выбора устройства для дома

В первую очередь необходимо рассчитать мощность требуемого устройства, т. е. номинальную силу тока. На сколько ампер ставить автомат в доме, вычисляется путём суммирования мощности всей планируемой нагрузки, которая может быть включена одновременно в цепь. Например, в доме имеется нагревательный бойлер на 2200 ватт, стиральная машинка — 600 ватт, пылесос — 250 ватт, компьютер — 350 ватт, телевизор — 100 ватт, утюг — 400 ватт, освещение с потреблением энергии на 800 ватт, и всё это может быть включено одновременно.

Вычисляется общая мощность, P = 2200+600+250+350+100+400+800 = 4700 ватт. Пусть сеть используется однофазная, с величиной напряжения 220 вольт. Максимальная сила тока будет равна Imax = 4500/220 = 21 ампер. Таким образом, нужен автомат с величиной номинального тока 25 A. Когда выбирается трёхфазный вводной автомат для частного дома, сколько ампер понадобится при использовании сети 380 вольт вычисляется аналогично. Для примера выше Imax = 4500/380 = 11 ампер. Автомат выбирается на 13 А.

Вводный автомат выбирается больше, чем полученное значение, так как если выбрать c меньшей величиной, то при включении дополнительного устройства выключатель разорвёт электрическую цепь. Следует учитывать, что оборудование, использующее в своей работе двигатели, в момент включения потребляет пиковую мощность.

При подборе автомата надо учитывать не только планируемую суммарную мощность подключаемых приборов, но и качество, а в первую очередь сечение, проложенной электропроводки. Сечение используемого провода характеризует величину тока, которую может пропустить через себя проводник без ухудшения своих электрофизических свойств. Например, медный провод сечением 2,5 мм/2 выдерживает продолжительную токовую нагрузку в 27 ампер. Поэтому применять автомат на 32 A при таком сечении нельзя.

Если в качестве вводного выключателя используется дифференциальный автомат, то потребуется ещё выбрать значение номинального тока утечки. Оно выбирается в диапазоне 100—300 mA. Если выбрать меньше, возможны ложные срабатывания.

Следующим этапом будет выбор количества полюсов и токовой характеристики. С количеством полюсов всё просто: если линия двухпроводная на 220 вольт, ставится двухполюсный, а когда электрическая линия имеет два фазовых провода и её значение 380 вольт, то трёхполюсный. На токовую характеристику влияет длина линии, т. е. расстояние от выключателя до максимально удалённой розетки или осветительного прибора. Сам расчёт сложный, но учитывая, что в квартирах и частных домах длина линии не превышает 300 метров, выбирается вводное устройство всегда с характеристикой C.

Наиболее популярными производителями, зарекомендовавшими себя по всему миру и выпускающие качественные устройства, являются ABB, Legrand, Schneider Electric, Siemens, Moeller.

Схема подключения вводного автомата

Принципиально, монтаж и подключение вводного автомата практически ничем не отличается от установки обычного автоматического выключателя. Такой автомат монтируется на дин-рейку и подключается до счетчика (с обязательным опломбированием) или после. Далее от него уже монтируются остальные автоматы для защиты каждой линии жилого помещения.

Расчёт номинала вводного автоматического выключателя

Работоспособность устройств и безопасность электрической сети в жилом доме или квартире напрямую зависит от правильного выбора автоматических выключателей, в том числе вводного устройства. Чтобы рассчитать номинал вводного автомата нужно обладать некоторыми электротехническими знаниями.

Для частного дома 380 В 15 кВт

Чтобы произвести расчет вводного автомата для частного дома, необходимо учесть следующие значения: напряжение в сети (U), мощность (P) всех электрических приборов, которые будут работать в сети, поправочный коэффициент, который учитывает одновременное включение электроприборов и качество электропроводки.

Пример расчета:

Допустим, что сумма мощностей всех электроприборов в жилом доме составляет 15 кВт (эта же мощность в России обычно подводится к частным жилым зданиям) при напряжении 380 В. Чтобы рассчитать ток, используем Закон Ома для электрической цепи:

I=P/U;

I=15000/380 = 39, 47 A.

Вводим поправочный коэффициент. Так как все электрические приборы в доме одновременно включаться не будут и, учитывая старую электропроводку, принимаем значение поправочного коэффициента равное 0,85.

Iн=39,47х0,85 = 33,55.

Ближайшие по номиналу значения автоматов: на 32 А и на 40А. Выбираем номинал в наименьшую сторону. И получаем, что для нашего частного дома необходим вводной трехполюсный или четырехполюсный автомат на 32 А.

Для квартиры 220 В

Для квартир с напряжением 220 В расчет вводного автомата аналогичен выбору автомата для частного дома. Единственное различие заключается в том, что изменится мощность и напряжение сети.

Пример расчета:

Допустим, что сумма мощностей будет равняться 10 кВт, поправочный коэффициент примем 0,85, а напряжение, как мы уже знаем, равно 220 В. Тогда:

Iн=10000/220*0,85= 45,45х0,85 = 38,63.

Исходя из полученного значения и округляя номинал к наименьшему, выбираем автоматический выключатель 32 А.

Недопустимые ошибки при покупке

Самыми распространенными ошибками при выборе и покупке вводного автоматического выключателя являются незнание принципов его работы и выбор номинала автомата ниже или выше требуемого значения. Если выбрать автомат ниже номиналом, то возможно ложное срабатывание защиты и отключение всей квартиры из-за одного прибора. При выборе номинала выше необходимого значения, он может сработать уже после того, как изоляция проводов, либо устройства внутри электрощитка перегреются и начнут плавиться или гореть.

Также находятся «профессионалы», которые подключают вместо двухполюсника два однополюсных автомата, не зная о том, что это нарушает требования электробезопасности и ПУЭ запрещает такое подключение.

Если есть сомнения в выборе и монтаже такого прибора, стоит обратиться к профессиональному электрику и быть спокойным за правильный выбор и безопасный монтаж.

Выбираем отключающую способность

Выше описан выбор пакетника по максимально допустимому току нагрузки. Но автомат защиты сети также должен отключаться при возникновении с сети КЗ (короткого замыкания). Эту характеристику называют отключающей способностью. Она отображается в тысячах ампер — именного такого порядка могут достигать токи при коротком замыкании. Выбор автомата по отключающей способности не очень сложен.

Эта характеристика показывает, при каком максимальном значении тока КЗ автомат сохраняет свою работоспособность, то есть, он сможет не только отключится, но и будет работать после повторного включения. Эта характеристика зависит от многих факторов и для точного подбора необходимо определять токи КЗ. Но для проводки в доме или квартире такие расчеты делают очень редко, а ориентируются на удаленность от трансформаторной подстанции. 

Если подстанция находится недалеко от ввода в ваш дом/квартиру, берут автомат с отключающей способностью 10 000 А, для всех остальных городских квартир достаточно 6 000 А. Если же дом находится в сельской местности иди вы выбираете автомат защиты электросети для дачи, вполне может хватить и отключающей способности в 4 500 А. Сети тут обычно старые и токи КЗ большими не бывают. А так как с возрастанием отключающей способности цена возрастает значительно, можно применить принцип разумной экономии.

Можно ли в городских квартирах ставить пакетики с более низкой отключающей способностью. В принципе, можно, но никто не гарантирует, что после первого же КЗ вам не придется его менять. Он может успеть отключить сеть, но окажется при этом неработоспособным. В худшем варианте контакты расплавятся и отключиться автомат не успеет. Тогда проводка расплавится и может возникнуть пожар.

Как выбрать автомат по величине силы тока

Мы уже знаем, что через этот выключатель будет протекать весь электроток для питания объекта. По закону Ома ясно, что нагрузка должна суммироваться исходя из всех потребителей в доме (квартире). Вычислить это значение довольно просто.

Совет: не обязательно рассчитывать потребление энергии, суммируя мощность всех электроприборов.

Конечно, вы можете одновременно включить бойлер, электродуховку, кондиционер и утюг. Но для такого «праздника жизни» потребуется мощная электропроводка. Да и технические условия под такую входную мощность обойдутся существенно дороже. У энергоснабжающих организаций, тарифы за согласование подключения растут в линейной зависимости от количества киловатт.

Для типовой квартиры можно предположить одновременную работу холодильника, телевизора, компьютера, кондиционера. В дополнение к ним допустимо включить один из мощных приборов: бойлер, духовку или утюг. То есть, суммарная мощность электроприборов не превысит 3 кВт. Освещение в расчет не берем, сегодня в каждом жилище установлены экономные лампы.

Обычно, для запаса по мощности (возможны форс-мажорные обстоятельства), к расчетам добавляют 20–30%. Если вы забудете выключить бойлер, и начнете пользоваться утюгом при работающем кондиционере, не придется бежать к электрощитку для восстановления энергоснабжения. Получается: 4 кВт делим на 220 В (по закону Ома), потребляемый ток 18 А. Ближайший защитный автомат номиналом 20 А.

При более точном подборе устройства, особенно при использовании совместно с нестандартной нагрузкой (двигатели или другая нагрузка со значительными пусковыми токами) необходимо делать выбор не только по номинальному току, но и времятоковой характеристике.

Например, вводной автомат, приведенный ниже на картинке имеет номинальный ток 16А и характеристику типа «C» (разновидность «C» хорошо подходит для обычной стандартной нагрузки — наших квартир).

Более высокие токи нас не интересуют, это превышает мощность 15 кВт. Такое подключение в квартиру вам никто не согласует. Обычно квартирный ввод ограничен автоматами с оком срабатывания порядка 32 А.

Для частного дома показатели могут быть выше. В расчет идет увеличенная жилая площадь, наличие хозяйственных построек с энергоснабжением, гараж, мастерская, мощные электроинструменты. Вводный автомат для подачи питания в частный дом обычно имеет ток срабатывания 50 А или 63 А.

Количество полюсов

Для простоты восприятия, вынесем за скобки трехфазные выключатели. Выбираем между 1 и 2 полюсными конструкциями. С точки зрения Правил устройства электроустановок (ПУЭ), разницы нет. Но те же правила подразумевают качественную организацию заземления или зануления. А если возникнет проблема с появлением фазы на нуле (к сожалению, в старом жилом фонде это реально), то лучше будет полностью отключить вашу квартиру от линий электропередач.

Важно: такое подключение целесообразно для системы заземления TN-S. Если у вас в доме организована схема TN-C, можно устанавливать однополюсный автомат.

Время — токовая характеристика

Существуют разные типы кривых времятоковых характеристик, обозначаются они латинскими буквами: A, B, C, D… Начиная с A и далее происходит постепенное загрубление чувствительности устройства. Например, тип «B» означает срабатывание электромагнитного расцепителя при 3–4 кратном превышении тока, тип «C» при 5–7 кратном, «D» при 10-ти кратном. Тепловой расцепитель будет срабатывать одинаковым образом у разных типов времятоковых характеристик.

Пример графиков для BA47-29 с характеристиками (типами) B, C, D приведены ниже на картинке, зависимости для других типов можно найти на официальных сайтах производителей.Выбор того или иного типа обусловлен видом подключаемой нагрузки, а точнее ее способностью потреблять ток скачкообразно. Например, у двигателей пусковой ток превышает номинальный в несколько раз, и в зависимости от их разновидностей могут применяться устройства типа «C» или «D». Тип «B» рекомендован при нагрузках, не имеющих значительных пусковых токов.

Также, использование типов с уменьшенной чувствительностью срабатывания имеет смысл для увеличения вероятности срабатывания нижестоящих групп автоматических выключателей.

Номинальный ток

Основная характеристика, по которой и происходит, в основном, выбор устройства. Тем не менее, как мы убедились в предыдущем разделе, необходимо учитывать и времятоковую характеристику, так как реальный ток срабатывания зависит одновременно как от номинального тока, так и от типа характеристики. В ранее приведенных таблицах номинальный ток обозначен как In. Теоретически, при отсутствии пусковых токов, нагрузка, потребляющая ток, равный номинальному не должна приводить к срабатыванию (отключению) устройства.

Способ крепления

На сегодняшний день, альтернативы нет. Это выключатели, которые устанавливаются на DIN рейку. Никакого прямого прикручивания на стену или корпус щитка. Только монтаж на DIN фиксаторы. Однако, при использовании специальных аксессуаров возможны и другие типы крепления.

Прибор может быть в отдельном корпусе, или установлен в общий щит — это неважно. Главное, обеспечить свободный доступ для владельца. Важный момент: опломбировка вводного автомата. Есть множество способов ограничить доступ к контактам (для исключения несанкционированного подключения). Можно установить заглушки на отверстия для затяжки винтов на контактах.Или просто поставить пломбы на крышки, закрывающие контактные группы.Или просто поставить пломбы на крышки, закрывающие контактные группы.Главное, чтобы после опломбирования можно было беспрепятственно включать и выключать энергоснабжения.

Характеристика срабатывания

Коротко затронем такой момент, как характеристики срабатывания автоматического выключателя. Они указываются на корпусе автомата перед его номинальным током.

Что это означает? Данная характеристика показывает, насколько чувствителен аппарат к току короткого замыкания.

Если вы подберете этот параметр не верно, то ток КЗ будет отключать не электромагнитный расцепитель в течение долей секунды, а тепловая защита, спустя длительный промежуток времени (несколько секунд).

А за это время ваше электрооборудование и проводка просто сгорят.

Автомат с характеристикой “B” срабатывает при превышении номинального тока в 3-5 раз.

Такие автоматы применяются с малыми токами КЗ. Например, в протяженных линиях освещения.

Модульный выключатель с характеристикой “С” сработает при превышении номинального тока в 5-10 раз.

Для защиты большинства бытовых электросетей устанавливают автоматы именно с характеристикой “С”.

Автоматические выключатели с характеристикой “D” не рекомендуется ставить в квартирах. Все таки 10-ти или 20-ти кратные токи срабатывания это серьезно.

Они в первую очередь предназначены для защиты асинхронных электродвигателей с большими пусковыми токами. В бытовых сетях их иногда можно применять в частном секторе, у кого есть мощные насосы, пилорамы и т.д.

По поводу отключаемых токов КЗ можно сказать еще следующее. Если хотите идти в ногу с последними изменениями в области энергетики, то берите автоматы рассчитанные на токи в 6кА.

В Западных странах например, все изделия меньшей величины уже давно запрещены.

У нас пока еще нет. И в легкой доступности можно найти относительно недорогие автоматы с отключающими токами КЗ на 4,0-4,5кА и даже на 3кА.

Если у вас проводка в доме и в подъезде старая и малого сечения, кроме того вы проживаете на последних этажах многоэтажки, далеко от трансформаторной будки, то такие аппараты вам подойдут.

Но если у вас электрика новая, сечения проводов в стояках достаточные, просадка напряжения не наблюдается, да и проживаете вы на 1-м или 2-м этаже, то лучше не рисковать и купить автоматы с током КЗ на 6кА. Спокойнее будет спать.

В то же время в сельской местности, или на дачах, где подключение жилых домов происходит от старых ВЛ-0,4кв, протяженностью в несколько сотен метров, целесообразно поставить выключатели на 4,5кА.

Но есть и исключения. Например, когда это не ВЛ-0,4кв, а ВЛИ-0,4кв выполненная изолированным проводом СИП сечение 50мм2 и более.

И последний немаловажный момент. При выборе и покупке не перепутайте автоматический выключатель с выключателем нагрузки. Это совершенно разные аппараты.

На нем тоже может быть указан номинальный ток и он будет упакован в такой же корпус. Но никакой функциональности в плане защиты выключатель нагрузки не несет.

Монтировать его рекомендуется на вводе в главный распределительный щиток, а не на отходящих линиях. Отличить один от другого можно по надписям.

Если на автоматах пишется помимо номинального тока, его характеристика срабатывания – С25 или В25, то на выключателе нагрузки никаких C,B,D вы не увидите.

Сигнальные элементы

У обычного автоматического выключателя существует всего два положения:

У некоторых моделей присутствует третье – аварийное отключение. Те кто плотно работает с промышленными моделями ВА, АЕ и другими, рассчитанными на большие токи, с этим знаком не понаслышке

Язычок автомата заняв среднее промежуточное положение, как бы сам демонстрирует каким образом он был отключен. То есть, отключился он аварийно из-за короткого замыкания или перегрузки, либо был отключен вручную каким-то человеком.

В отдельных марках модульных моделей, это можно увидеть и определить по глазку, который окрашивается в тот или иной цвет, в зависимости от срабатывания

Эта функция очень удобна, когда вы или кто-то другой, обслуживает большое количество щитовых не в одиночку, а с напарниками. Для щитка в квартире, данную опцию можно считать излишней.

А вот для РЩ-0,4кв в подъезде, она не помешает.

Еще один цветной “глазок”, который может присутствовать в автомате, расположен в подвижной части отключающего рычажка.

Заметьте, что это не просто надпись ON или OFF, которая показывает включен аппарат или выключен. Это цветной сигнальный элемент демонстрирующий реальное положение контактов. Замкнуты они или разомкнуты.

Если автомат выключен и его “язычок” находится внизу, то полосочка зеленая. Это говорит о том, что контакты действительно разорвались.

В том случае, если сигнальный элемент не поменял свой цвет, значит контакты на самом деле не разошлись (прикипели, сварились и т.д.)

Такое хоть и редко, но тоже встречается.

Что по этому поводу думает энергосбыт

Допустим, вы организовали образцовую электропроводку в доме, рассчитали с точностью до ампера каждого потребителя, и хотите получить на входе определенную нагрузку по току. А при обращении к энергетикам, вы получили отказ. Следует знать, что компанию энергосбыта не интересует, какой вводной автомат выбираете вы. У них есть лимиты на подводящую электрическую линию, или ближайшую трансформаторную подстанцию. И превысить эти нормативы никто не имеет права: иначе не будет возможности подключать следующих желающих, или вся линия будет работать в режиме постоянных перегрузок.

Поэтому перед тем, как планировать схему энергоснабжения своего жилища, посетите организацию, которая будет поставлять вам электричество.

Каким производителям стоит доверять

И напоследок уделим внимание производителям. Выбор автомата нельзя считать завершенным, если вы не подумали о том, какой фирмы автоматические выключатели вы будете покупать. Точно не стоит брать неизвестные фирмы — электрика не та область, где можно ставить эксперименты.

Тип электромагнитного расцепителя

Автомат должен срабатывать при повышении тока выше определенной отметки. Но в сети периодически возникают кратковременные перегрузки. Обычно они связаны с пусковыми токами. Например, такие перегрузки могут наблюдаться при включении компрессора холодильника, мотора стиральной машины и т.д. Автоматический выключатель при таких временных и краткосрочных перегрузках отключаться не должен, потому у них есть определенная задержка на срабатывание.

Но если ток возрос не из-за перегрузки а из-за КЗ, то за время, которое «выжидает» автоматический выключатель, контакты его расплавятся. Вот для этого и существует электромагнитный автоматический расцепитель. Он срабатывает при определенной величине тока, которая уже не может быть перегрузкой. Этот показатель называют еще током отсечки, так как в этом случае автоматический выключатель отсекает линию от электропитания. Величина тока срабатывания может быть разной и отображается буквами, которые стоят перед цифрами, обозначающими номинал автомата.

Есть три самых ходовых типа:

  • B — срабатывает при превышении номинального тока в 3-5 раз;
  • C — если он превышен в 5-10 раз;
  • D — если больше в 10-20 раз.  

С какой же характеристикой выбрать пакетник? В данном случае выбор автомата защиты также основывается на отдаленности вашего домовладения от подстанции и состояния электросетей выбор автомата защиты проводят ползуясь простыми правилами:

  • С буквой «B» на корпусе подходят для дач, домов селах и поселках, которые получают электропитание через воздушки. Также их можно ставить в квартиры старых домов, в которых реконструкция внутридомовой электросети не производилась. Эти защитные автоматы далеко не всегда есть в продаже, стоят немного дороже категории С, но могут доставляться под заказ.
  • Пакетники с «C» на корпусе — это наиболее широко распространенный вариант. Они ставятся в сетях с нормальным состоянием, подходят для квартир в новостройках или после капремонта, в частных домах недалеко от подстанции.
  • Класс D ставят на предприятиях, в мастерских с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.

То есть по сути выбор автомата защиты в этом случае прост — для большинства случаев подходит тип C. Он и есть в магазинах в большом ассортименте.

Правильные клеммы

Если посмотреть на отдельные марки автоматов, то можно увидеть, что при не полностью открытой клемме, провод случайно может попасть в заклеммное пространство. 

Когда вы подключаете провода в щитке на высоте, вы как правило не видите верхнюю клемму и жила туда вставляется, что называется на ощупь. 

Электрик затянув клемму с неправильно вставленным проводом, ничего не почувствует. Вроде бы усилие есть, значит затяжка удалась.

Некоторые даже проверяют этот момент затяжки по шкале динамометрических отверток. 

На самом же деле провод закреплен не будет.

В хороших автоматических выключателях такая оплошность или ошибка просто невозможна. В них, как только вы начинаете затягивать клемму, заклеммное пространство тут же закрывается специальной пластинкой. 

Она может быть как металлической, так и пластиковой.

Еще одна рекомендация, но не обязательная функция касающаяся клемм — дополнительный разъем под гребенчатую шинку. 

Когда в электрощитке собирается ряд автоматов, то подключаются они между собой, именно через такую шину. Это очень удобно и надежно. 

Но проблема возникает, если вам в дальнейшем нужно сделать какую-то отпайку и вывести с этой клеммы отдельный провод. 

Плотность контакта меняется, он поджимается не полностью и постепенно выгорает. В итоге автомат приходится менять. 

Так вот, в некоторых моделях (в основном у ABB), под это дело имеется дополнительный разъем, предназначенный именно для гребенчатой шины. 

Основной контакт при этом остается свободным и в него можно спокойно подключать жилу кабеля, не нарушая надежности соединения. 

Также смотрите на наличие насечек на клеммах. Желательно, чтобы они не были гладкими. 

Этими насечками материал клеммы впивается в медную жилу, тем самым способствуя лучшему переходному сопротивлению. 

Еще смотрите на то, чтобы пластик возле винта при затяжке не расходился. Проверить это можно прямо в магазине с помощью отверток. 

Вставляете жало одной отвертки в клемму, а другой с усилием затягиваете контакт. Далее смотрите как себя ведут две половинки корпуса возле зажима. 

Если поползли в стороны и появилась довольно различимая щель, это повод задуматься над такой покупкой.

Заключение

Напоследок скажем, что, прежде чем подключать вводное устройство, необходимо проверить качество электропроводки. Неисправные кабели нужно заменить.

Источники


  • https://YaElectrik.ru/jelektroshhitok/kakie-avtomaty-stavit-v-chastnom-dome
  • https://ues-company.ru/novichku/vvodnoj-avtomat-v-kvartiru.html
  • https://YaElectrik.ru/jelektroshhitok/vvodnoj-avtomat
  • https://elektriksam.ru/chto-takoe-vvodnye-avtomaty.html
  • https://electricvdome.ru/avtomaticheskie-vikluchateli/vvodnoj-avtomat.html
  • https://220v.guru/elementy-elektriki/avtomaty/na-skolko-amper-stavit-vvodnoy-avtomat-v-chastnyy-dom.html
  • https://odinelectric.ru/equipment/circuit-breaker/kakoj-avtomat-stavit-na-vvod-v-kvartiru-i-dom
  • https://stroychik.ru/elektrika/vybor-avtomata
  • https://ProFazu.ru/elektrooborudovanie/zaschita/vvodnoj-avtomat.html
  • https://domikelectrica.ru/5-pravil-kak-vybrat-avtomaticheskij-vyklyuchatel/

Вводной автомат для квартиры и дома: как выбрать и установить

Вводный автоматический выключатель являет собой обязательное устройство, которое ставят в щиток для защиты всех проводов объекта от аварийных ситуаций в виде короткого замыкания и перегрузки. Также вводной автомат задействуется, когда надо полностью отключить все электропитание объекта, к примеру, для ремонтных мероприятий, модернизации сети или на время сбоя. Под объектом имеется в виду квартира или дом.

Когда вы слышите о вводном автомате, не следует представлять себе нечто особенное. Это всем привычный АВ со стандартным функционалом:

  • в однофазной сети используют двухполюсные выключатели;
  • в трехфазной сети — трех- или четырехполюсники; отличие между ними довольно простое для понимания — первый разрывает только линейные провода, а второй дополнительно и нейтральный проводник.

Отметим, что вводный выключатель чаще всего выносится за пределы квартиры и частного дома. Прибор устанавливается, как правило, на лестничной клетке многоэтажного жилого здания или на улице в частном секторе.

Где и как ставить вводный выключатель

Теоретически вводной автомат можно монтировать как перед счетчиком, так и после него. Монтаж перед счетчиком подлежит обязательной пломбировке. Есть в продаже варианты боксов и распредщитов с продуманной ячейкой для опломбирования вводного автомата.

Большинство специалистов сходятся во мнении, что лучше ставить вводной автоматический выключатель перед устройством учета. Нельзя эксплуатировать электропроводку без вводного АВ по правилам ПУЭ.

Схемы подключения вводных автоматических выключателей для электросетей 220V и 380V вы сможете рассмотреть далее.

Как определиться с моделью для квартиры

Номинал автоматического выключателя зависит от суммарного тока проводника и линий питания. Произведите расчеты, как будто все электроприборы одновременно включены в сеть и работают на максимальной мощности. Иными словами, представьте ситуацию, когда линия будет предельно нагруженной. Кроме мощности потребления надо обязательно смотреть на фазность питания: два полюса в АВ подходят для сети 220V, три или четыре полюса — для 380V. Напряжение к вводному автомату будет подведено посредством подземной или воздушной линии.

Теперь рассмотрим, какой выбрать вводной автомат в квартиру. Если посмотреть в щиток, то перед счетчиком с большой вероятностью увидим автомат, рассчитанный на номинальный ток 25, 32 либо 50 Ампер. При этом гнаться за максимальным номиналом не советуем, он должен пропорционально соответствовать расчетной суммарной мощности всех потребителей.

Вводный двухполюсник для однофазной электросети — это два совмещенных вместе модульных однополюсника, только механизм блокировки и рычаг управления у них общий и единственный. Почему так? Потому что нормативами ПУЭ утвержден запрет на разрыв нейтрального контура. Двухполюсник одновременно монтируется на фазу и ноль, чтобы питание электрическая цепь полностью обесточивалась при срабатывании защиты.

Напоминаем, что нельзя устанавливать вместо двухполюсного вводного автомата пару однополюсных: вы не сможете добиться одновременного отключения двух линий.

Порядок подключения вводного АВ для квартиры выглядит так:

  1. подключение фазы к первому полюсу, которая потом идет на устройство учета и далее на УЗО и пакетники;
  2. подключение ноля ко второму полюсу, который потом отходит к счетчику и УЗО по каждой ветке;
  3. заземление не касается 2-полюсного защитного вводного автомата и подсоединяется к шине РЕ, а потом кабель выводится к приборам в квартире.

По описанной схеме срабатывание АВ обеспечено как на вводной линии, так и на отдельной ветке в качестве перестраховки при поломке выключателя, находящегося в иерархии ниже.

А далее мы расскажем, какие автоматы ставить в частном доме.

Как выбрать автомат на ввод в дом

Питание от трехфазной сети — распространенное явление в частном секторе, поэтому и требования к вводным защитным устройствам особые. В первую очередь обращаем внимание, что выключатель должен быть на 3 или 4 полюса. При коротком замыкании и перегрузке будут отключены все три фазы одномоментно. Четырехполюсное устройство защиты задействует еще и нейтральный провод, что более актуально для 4-фазного подключения. Счетчик подключается после вводного автоматического выключателя.

Нужно знать по поводу вводного автомата для частного дома, сколько ампер в номинале считается оптимальным показателем. Для расчета рабочего тока выполните следующие шаги:

  1. суммируйте мощность приборов в киловаттах по каждой фазе;
  2. полученную сумму надо умножить на 4,55 для сети 220V либо на 1,52 для сети с рабочим напряжением 380V;
  3. просчитанный ампераж укажет, какой автомат на ввод ставить в частный дом, при этом выключатель выбирается с максимально приближенным номиналом, но не меньше рассчитанного числа.

Если предполагается, что мощность по каждой фазе не будет одинаковой, расчеты выполняются по самому большому значению.

С точки зрения практики можно сказать, что для сельской местности и дач хватает отключающей способности 4,5 МА, для современной квартиры — около 6 МА. Если подстанция находится возле вас близко, ориентируйтесь на максимальный ток короткого замыкания в 10 МА. По времятоковым характеристикам выбирать автомат на ввод несложно: тип В подойдет при отсутствии в цепи высокомощных электроприборов. Приборы средней мощности, такие как сварочный аппарат, наилучшим образом совместимы с защитой С-класса. А для защиты высокомощного оборудования надо покупать вводной автомат типа D.

Полезные видео

Видеоролики помогут вам еще лучше сориентироваться по данному вопросу.

Автоматические выключатели что важно знать

Для чего менять автоматические выключатели?

Для того чтобы понять, необходима или нет замена автоматических выключателей, необходимо разобраться для чего же они нужны. Автоматические выключатели предназначены для защиты от перегрузок и от токов короткого замыкания электропроводки и электроприборов.

Короткое замыкание или перегрузка, при недостаточном быстродействии устройств защиты, способны привести к: повышенному нагреву проводов, ухудшению состояния изоляции проводки, ухудшению контакта в местах их соединений.
Всё это ведёт не только к отказу электропроводки, но и к угрозе возгорания.
Вывод. Неисправная защита (или исправная, но с завышенным номиналом) способна привести не только к отказу электропроводки, но и к пожару. Статистика пожаров — это подтверждает.

Бывает часто, что при неисправных автоматах или пробках — часто отключается электричество, в народе говорят: «вышибает пробки«. При этом пользователи отмечают, что чаще всего автоматы срабатывают при включении мощных бытовых приборов, но бывает и так, что автоматы срабатывают и при малых нагрузках.
Для того, чтобы выяснить причину срабатывания автоматов, можно воспользоваться таким алгоритмом:
1. Сложить мощности (обязательно в Ваттах) всех работающих электроприборов, в момент отключения «пробок».
2. Полученное число, разделив на 220 (напряжение сети), мы получаем суммарный ток, который протекал через автомат. (I=P/U, например 2200 Вт/220 В=10 А  — физика, программа средней школы).
3. Сравниваем его с номиналом автоматического выключателя. Если при срабатывании автомата, суммарный ток был выше номинала автомата — автомат исправен, если нет — то нет.( т.е. исправный автомат с надписью «В10», либо «С10» на ток нагрузки 10 А из данного примера срабатывать не должен).

Автоматические выключатели- состоят из двух расцепителей электромагнитного и теплового, соответственно причин срабатывания — тоже две:
1.Срабатывание электромагнитного расцепителя вызывается большими токами (5-10 кратное превышение номинала). Такое возможно при коротком замыкании (КЗ) в защищаемой сети или подключенных к ней потребителей.
2. Срабатывание теплового расцепителя происходит при токах, меньших, чем токи КЗ, но превышающих номинальный ток автомата. Тепловой расцепитель в отличии от электромагнитного не срабатывает мгновенно, ведь для нагрева его внутреннего биметаллического элемента требуется время.
  Если затронуть вопрос селективности (зачем?). Ну это когда в квартирном щитке сработал автомат защиты по причине К.З., а заодно и вводной в подъезде и обесточил всю квартиру.. Неприятно… Или ещё ярче пример: Ночью зимой в мороз к примеру в индивидуальном доме выбивает автомат в щитке внутри дома, а заодно и вводной на улице на щите, что расположен на опоре в 20 метрах от дома (сугробы, мороз, темно…)Неприятно вдвойне… В таких случаях может помочь (но не гарантировано однозначно, все зависит от силы тока К.З., сопротивления линии, и проч.нюансов) разделение автоматов по категориям защиты. Существует так называема

я время-токовая характеристика (ВТХ). На автоматах широкого применения имеется маркировка перед значением его номинала. Обратите внимание на буквы (А, В, С, D)- не вся, но основная линейка.

Всё, что нужно знать при покупке автоматов для бытовых нужд, это то, что для квартир и домов используются автоматы категорий В и С. Скорость срабатывания автоматов типа «B» выше, поэтому их лучше установить в квартирный (внутри домовой щиток), если найдете ассортимент в магазине конечно. К сожалению, не все продавцы балуют нас разнообразием. Автоматы категории «С» лучше ставить на вводе (в квартире-на лестничной клетке,в доме -снаружи. Но полной гарантии тут нет. Если бюджет позволит, то можно выбрать вводной автомат фирмы АВВ Cерия S 750 DR.  Этот то уж точно соблюдёт селективность.

Что необходимо знать о замене автоматов?

Любые работы в электрощитах следует доверять только опытным электрикам. Как правило, такие работы выполняются под напряжением, так (как нет возможности отключения), что требует от электрика теоритических и практических знаний электробезопастности.

Электрик обязательно должен разъяснить заказчику, что для исключения перегрузок квартирной электропроводки следует устанавливать автоматические выключатели с номиналом ниже длительно допустимых токов защищаемой проводки (к примеру, защита не должна быть на 25А, если провод рассчитан на — 16А). При выборе автоматических выключателей, так же, следует обращать внимание на их качество и надежность. Покупать автоматы следует в специализированных магазинах, что гарантирует от возможной продажи Вам подделки. Всем удачного выбора!

Вопрос по электрике в мастерской (УЗО и вводной автомат) — Стройка и ремонт

Добрый день.

 

У меня есть гараж, который переделывается под мастерскую, где будут стоять фрезеры и т.д. Напряжение на линии слабое, примерно 180-190В, но есть стабилизатор Лидер (через себя пропускает около 6кВт), который напряжение вытянет на 220В.

 

Подскажите какое УЗО и вводной автомат поставить, если в щитке будет следующее:

 

1) С10а — свет в подвале

2) С10а — свет в гараже

3) С10а — на гравер (дает нагрузку не более 1,2кВт)

4) С16а — фрезер 1 (дает нагрузку не более 2,4кВт)

5) С16а — фрезер 2 (дает нагрузку не более 2,4кВт)

6) С16а — на токарный (1кВт) + верстак + сварка + розетка в подвале (буду пользоваться чем-то одним)

7) С20а — фрезер 3 (дает нагрузку не более 4,2кВт) — может стоит заменить на С16а?

 

Максимальная нагрузка, которую я буду подключать это: свет (144Вт + 2 фрезера по 2,2квт. = 4,6квт)

 

Либо, могу пойти по второму пути и одновременно включать только один фрезер и свет, тогда максимальная нагрузка будет — 4,35кВт.

 

Знакомый сказал, что надо узнавать у председателя какую нагрузку можно брать и исходя из этого выбирать Вводной аппарат и УЗО. Но председатель, дюжа склочный мужик считает, что кроме света в гараже вообще никаких потребителей быть не должно. Сосед по гаражу, тоже через стабилизатор умудряется включать нагрузку примерно на 5кВт (может и больше можно, он не пробовал).

 

 

Нужен совет — какой вводной автомат и УЗО мне поставить, если:

а) одновременно будут задействованы потребители 3-х аппаратов: 2 х С16а (2 фрезера по 2,2кВт) и С10а (свет 144Вт), общей мощностью — 4,6квт

б) одновременно будет задействованы потребители 2-х аппаратов: С20 (фрезер 4,2кВт ) и С10а (свет 144Вт), общей мощностью — 4,35кВт.

в) одновременно будет задействованы потребители 2-х аппаратов: С16 (фрезер 4,2кВт ) и С10а (свет 144Вт), общей мощностью — 4,35кВт.

Какую характеристику автоматического выключателя правильно устанавливать в жилых помещениях

← Новые распределительные щиты New VEGA HAGER — ваш хаб инноваций   ||   Видеообзор шкафы Hager Volta →

Какую характеристику автоматического выключателя правильно устанавливать в жилых помещениях

Для тех, кто не хочет вникать в технические тонкости, какую характеристику автоматического выключателя или дифавтомата (поскольку автоматический выключатель в нем, как часть) применить в защите вашей электросети, предлагаем вниманию рекомендации немецкого производителя HAGER – прочесть и принять:

  1. Характеристика срабатывания В (3-5 In):

    Применяется преимущественно для защиты кабелей и цепей в жилых домах (цепи освещения, розетки)

  2. Характеристика срабатывания С (5-10 In):

    Применяется для защиты кабелей и цепей преимущественно в приборах с повышенным пусковым током (группы ламп, электродвигатели, и т.д.)

  3. Характеристика срабатывания D (10-20 In):

    Применяется для защиты кабелей и цепей, особенно в приборах с очень большим пусковым током (сварочные трансформаторы, электродвигатели и т.д.)

Т.е. компания HAGER для жилых помещений рекомендует устанавливать характеристику «В». И ей следуют немецкие электрики. В принципе, подобной рекомендации придерживаются другие европейские производители. Почему же в нашей стране электромонтажники характеристику «В» в жилом фонде не принимают за стандарт, а часто применяют «С» характеристику?

Попробуем разобраться.

Рассмотрим таблицу отключения автоматического выключателя в зависимости от характеристики отключения:

Рис.1 Характеристика «В»

Выпуск автоматических выключателей с разными характеристиками отключения и отсутствие универсальной характеристики обусловлены различными требованиями к защите электрической линии от перегрузок, пусковых токов, короткого замыкания. Из таблицы мы видим, что самый быстрый и чувствительный автомат с «В» характеристикой, самый медленный и не чувствительный к пиковым нагрузкам – автомат с характеристикой «D».

Рис.2 характеристика «C»

Характеристика «С» кажется оптимальной, поскольку находится посередине графика (см. выше). Так ли это? Тот факт, что автоматы типа C сейчас активно применяются, не означает, что тип C «лучше» или «более продвинутый». Это просто два разных типа для разных условий, но технологический уровень их исполнения одинаков. И цена, практически, тоже одинакова.

Рис.3 характеристика «D»

Следует отметить, что в современной высококачественной бытовой технике, благодаря применению специальных технологий, пусковые токи значительно меньше, чем были раньше, даже если используется импульсный блок питания. Поэтому, если вы оснастили квартиру или коттедж современной техникой, можно сделать выбор в пользу защитных автоматов типа «B». При этом можно повысить надежность энергоснабжения, реализовав принцип селективного отключения. Он заключается в том, что из-за задержки по времени в срабатывании вышестоящего защитного автомата относительно нижестоящего предотвращается отключение питания по всему коттеджу или по всей квартире. Самый экономичный способ реализации селективной защиты — поставить вводной автомат типа С, а в качестве нижестоящих использовать автоматы типа B.

Еще одно хорошее преимущество характеристики «В» в квартире. Автоматы с такой характеристикой лучше щадят вашу сеть при коротком замыкании, т.к. раньше отключаются и не настолько требовательны к сечению проводников, как характеристика «С».

Выбор характеристики автоматических выключателей остается за вами. Можно полностью установить с характеристикой «С».

Неисправность автоматического выключателя в щитке

Вступление

Электрика хороша до тех пор, пока исправно работает. Любая неисправность в электрике ставят в тупик большинство людей на планете. В этой статье посмотрим как определить неисправность автоматического выключателя и на способы её устранения.

Кстати, не всегда всё работает, как должно не только в электрике. Ремонт помогающей нам техники, такой же рабочий процесс, просо к нему нужно быть готовым. Относится это и к дорожно-строительной технике. Поможет в ремонте дорожно-строительной техники надёжный поставщик запчастей с широким ассортиментом запчастей для большинства мировых производителей. Где его найти? Попробуйте на сайте arsenal-zapchast.ru. Не пожалеете, там запчасти для 13 марок ведущих производителей строительно-дорожной техники.

Автоматический выключатель и короткое замыкание

Начну сначала. Автоматический выключатель или автомат защиты предназначен для защиты электропроводки ( кабелей и проводов электропроводки) помещения от короткого замыкания и перегрузки. Короткое замыкание приводит к моментальному возникновению в электросети сверхтоков (токов на порядки превышающие рабочие токи).

Любой сверхток, а в квартирных цепях это 1,8-12,6 кАмпер, по законам физики приводит к выделению колоссальной тепловой энергии. Эту энергию не может выдержать не один бытовой контакт, и в месте короткого замыкания происходит вспышка или так называемая электрическая дуга. Если быстро не отключить электропитание аварийной сети, то очень велика вероятность пожара, а еще хуже, поражения человека сверхтоками КЗ.

Для защиты от короткого замыкания, а именно для моментального отключения аварийной сети и служат автоматические выключатели (автоматы защиты). Отмечу, что отключение происходит не моментально, а за время безопасного контакта. Это менее 0,1 сек.

Автоматический выключатель и перегрузка

Второе назначение автоматического выключателя это защита от перегрузки. В устройстве автоматического выключателя есть биметаллическая пластина (тепловой расцепитель), перегрев которого отключает электроцепь от питания. Перегрев пластины происходит при перегрузки в сети. Понятно, что нагрев и соответственно отключение цепи происходит не мгновенно, а через некоторое время. В зависимости от прогрева автомата защиты это время может быть менее секунды или несколько десятков секунд.

Переходим к неисправностям электрики квартиры.

Неисправность автоматического выключателя в электросети

У вас периодически выбивает автоматический выключатель. Вероятностные причины этого в следующем:

  • Короткое замыкание в цепи;
  • Перегрузка в сети;
  • Повреждение проводов периодически приводящие или к короткому замыканию или перегрузке.

Для начала нужно диагностировать электрическую сеть на перегрузку и короткое замыкание. Если этих неисправностей не обнаружено, а автомат все равно отключается, то очень вероятна неисправность самого автоматического выключателя.

Проверка автоматического выключателя

Сделайте элементарную проверку автоматического выключателя.

  • Отключите электропитание квартирного щитка;
  • Отключите все автоматы защиты;
  • Пощелкайте рычаг взвода автоматического выключателя. Он должен включаться и выключаться с характерным звуком «щелк».
  • Если щелчка не слышно автомат неисправен и требует замены.
  • Если щелчок есть, измерительным прибором измерьте сопротивление между клеммами автомата защиты. При «вкл.» автомата сопротивление должно быть близко к нулю. При «выкл.»  автомата сопротивление должно быть близко к бесконечности.

Однако даже если диагностика автомата показала, что автомат исправен это не значит, что исправна уставка (тепловой расцепитель) автомата защиты.

Вообще говоря, заводская неисправность автоматических выключателей не такая уж редкость и выбор автомата защиты имеет важное значение. Что уж говорить о возникающих неисправностях автоматов в процессе работы.

Например, сработал автомат пару раз и вышел из строя. Или «пережил» слишком большой сверхток и вышел из строя.

Нельзя исключать неисправность самого автомата защиты, как основной причиной его периодического отключения.

Совет, поменяйте автомат защиты на новый, предварительно заново сделайте расчет автомата защиты.

Установка автоматического выключателя дело простое, а такая замена может избавить вас от капитальных работ по поиску других неисправностей электрики квартиры.

©Ehto.ru

Статьи по теме

ECE Описание курсов | Электротехника и вычислительная техника

ENGIN 100: Введение в проектирование

Этот курс дает начинающим студентам-инженерам обзор областей электротехники и вычислительной техники, машиностроения и промышленной инженерии, гражданского строительства и экологии, а также химической инженерии, чтобы они могли с уверенностью решить, какую инженерную дисциплину выбрать в качестве профессии. В течение семестра студенты будут развивать базовые навыки решения проблем, вычислений, проектирования и общения, которые помогут им на всех будущих инженерных курсах.Студенты узнают об электрической энергии, сигналах, вычислениях, инженерной экономике, энергосбережении, преобразовании энергии, основных балансах массы, применяемых к нереакционным химическим процессам, проектировании процессов, структурном проектировании, устойчивости и влиянии транспортных решений. Студенты узнают, как инженерия решает социальные проблемы.

ENGIN 112: Введение в электротехнику и вычислительную технику

Учащиеся выбирают один из шести вводных инженерных курсов (ENGIN 100, 110, 111, 112, 113 или 114).В небольшом классе студенческие команды изучают реальные инженерные проекты. В этом введении в инженерное проектирование и/или производство особое внимание уделяется развитию коммуникативных навыков (письменных, устных и графических). Требуется проект. Сопутствующие требования: одновременная регистрация в MATH 131 или выше; регистрация или право на регистрацию в ENGLWRIT 112.

ECE 122: Введение в программирование для ECE

Всестороннее введение в компьютерное программирование с приложениями в различных областях электротехники и вычислительной техники.Ограничено специальностями ENGIN.

ECE 124: Введение в цифровые и компьютерные системы

Теория цифровых схем и компьютерных систем с упором на общие методы анализа и синтеза комбинационных и последовательных логических систем. Ограничено специальностями ENGIN, EE и CompE.

ECE 190A: странные огни

Этот курс будет сочетать в себе изучение опыта лесбиянок, геев, бисексуалов, трансгендеров, гомосексуалистов и других лиц, принадлежащих к сексуальным и гендерным меньшинствам (ЛГБТК +), с проектированием и созданием программируемых электронных световых дисплеев, которые отражают студентов? курс обучения или личный опыт.Особое внимание будет уделено изучению жизни цветных ЛГБТК+ и ЛГБТК+ людей в области науки, технологий, инженерии и математики (STEM). Курс представляет собой введение в компьютерное программирование и электронику для студентов, не требуя какой-либо предварительной подготовки по этим темам. (Общ. ред. СИ, ДУ)

ECE 201: Аналитические инструменты для ECE

Сложные числа. Дифференциальные уравнения первого порядка. Матрицы и системы линейных уравнений.Векторные пространства и линейные преобразования. Линейные дифференциальные уравнения 2-го порядка и преобразование Лапласа. Системы дифференциальных уравнений. Требование: МАТЕМАТИКА 132. (Настоятельно рекомендуется оценка C или выше по МАТЕМАТИКЕ 132.)

ECE 202: Вычислительные инструменты для ECE

Введение в использование компьютерных приложений для решения инженерных задач. Изучение основ MATLAB и Excel для проектирования и/или визуализации систем. Акцент делается на обучении правильному и эффективному использованию этих приложений с хорошо структурированным кодом, который комментируется и включает проверки для поиска ошибок.Требования: МАТЕМАТИКА 132 и ФИЗИКА 151.

ECE 210: Схемы и электроника I

Математические модели элементов аналоговых схем, таких как резисторы, конденсаторы, операционные усилители и полевые МОП-транзисторы в качестве переключателей. Основные законы цепей и сетевые теоремы, применяемые к постоянному, переходному и установившемуся отклику цепей первого и второго порядка. Моделирование откликов цепей с использованием дифференциальных уравнений Компьютерные и лабораторные проекты. ПРИМЕЧАНИЕ. Настоятельно рекомендуется оценка C или выше по МАТЕМАТИКЕ 132 и ФИЗИКЕ 152.

ECE 211: анализ цепи I

Математические модели элементов аналоговых схем. Основные законы цепей и сетевые теоремы, применяемые к постоянному, переходному и установившемуся отклику цепей первого и второго порядка. Моделирование откликов схемы с помощью дифференциальных уравнений и преобразования Лапласа. Решение сетей RLC как во временной, так и в частотной областях. Компьютерные проекты и моделирование схем с использованием MATLAB, Excel и PSpice. Ограничено специальностями EE и CSE.Предпосылки: МАТЕМАТИКА 132, ФИЗИКА 151. Дополнительно: МАТЕМАТИКА 331.

ECE 212: Анализ цепи II

С лаб. Продолжение ECE 211. Методы анализа цепей переменного тока, частотная характеристика, резонанс, графики Боде, векторное представление синусоидальных установившихся систем, комплексная частотная область, передаточные функции. МОП-транзисторы в качестве усилителей; операционные усилители. Трансформаторы, двухполюсники, ряды Фурье. Лаборатория включает в себя схемотехнику и эксперименты по моделированию PSPICE.Требование: степень C или выше по E&C-ENG 211.

ECE 213: Сигналы и системы непрерывного действия

Непрерывный сигнал и системные представления. Линейные стационарные системы, импульсные характеристики, свертка. Анализ в частотной области сигналов и систем с непрерывным временем: ряды Фурье, преобразования Фурье, частотные характеристики, фильтрация. Преобразования Лапласа для системного анализа: переходные процессы, передаточные функции, устойчивость. Выборка, алиасинг, реконструкция.Области применения: модуляция, проектирование фильтров, системы обратной связи. Необходимые условия: E&C-ENG 201, 202 и 210.

ECE 214: Вероятность и статистика

Вероятность: эксперименты, модели и вероятности; условная вероятность и независимость; одиночные дискретные и одиночные непрерывные случайные величины; гауссовские случайные величины; ожидание; пары случайных величин; случайные векторы; суммы случайных величин и центральная предельная теорема. Статистика: оценка параметров и доверительные интервалы; проверка гипотез, оценивание случайных величин.Условие: E&C-ENG 201, 202 и 210.

ECE 231: Введение во встроенные системы

Встроенные системы воспринимают, активируют, вычисляют и обмениваются данными для выполнения задач в таких областях, как медицина, автомобилестроение и промышленное управление. В этом курсе студенты изучат основы использования встроенных систем на основе микропроцессоров для решения проблем в этих областях. К концу курса студенты смогут выбирать подходящее оборудование в зависимости от требований приложения, выполнять и оптимизировать программы на простых микроконтроллерах и связывать эти контроллеры с другими подсистемами.Эти темы послужат основой для прикладных курсов высшего уровня, в том числе для младших и старших дизайнерских лабораторий. Необходимые условия: E&C-ENG 122 и 124.

ECE 232: Организация и проектирование аппаратного обеспечения I

Введение в архитектуру компьютера и проектирование аппаратного обеспечения. Компьютерные абстракции и технологии, оценка производительности, архитектура набора команд, компьютерная арифметика, конвейерная обработка, системы памяти, интерфейс. Языки описания оборудования, машинные языки и языки ассемблера.

ECE 241: Расширенное программирование

Курс по структурам данных с использованием языка программирования Java. Основные математические, логические и программные концепции, относящиеся к описанию и манипулированию информационными структурами, такими как массивы, списки, деревья, графики и файлы; основные принципы проектирования и анализа алгоритмов, применяемые к задачам сортировки и поиска. Условие: E&C-ENG 122.

ECE 242: Структуры данных и алгоритмы

Курс по структурам данных с использованием языка программирования Java.Основные математические, логические и программные концепции, относящиеся к описанию и манипулированию информационными структурами, такими как массивы, списки, деревья, графики и файлы; основные принципы проектирования и анализа алгоритмов, применяемые к задачам сортировки и поиска. Условие: степень C или выше по E&C-ENG 122 или эквивалентному.

ECE 244: Современная физика и материалы для электротехники

Введение в физические основы электроники, включая электростатические и магнитостатические поля и основные свойства классических диэлектриков и магнетиков; поведение электрона, описываемое квантовой теорией, классические и квантовые представления о протекании тока в электрических проводниках и полупроводниковых материалах (состав, структура, электронные и оптические свойства).Практические примеры будут взяты из электромагнетизма и современных материалов и устройств.  

ECE 296B: независимое исследование — за пределами структур данных

Дополнительный курс для студентов, прошедших ECE 242 (Структуры данных и алгоритмы) или COMPSCI 187 (Программирование со структурами данных). Домашние задания и проекты в рамках быстрых преобразований Фурье и алгоритмов, необходимых для машинного обучения. Требуется питон.

ECE 296C: независимое исследование — комплексные числа

Свойства комплексных чисел.а. Применение знаний о комплексных числах к линейной алгебре и дифференциальным уравнениям с использованием MATLAB.

ECE 296ISH: Независимое исследование с отличием в области E&C-ENG

Это отдельное независимое исследование, разработанное спонсором студента и преподавателя, которое предполагает частое взаимодействие между преподавателем и студентом. Качественное и количественное обогащение должно быть очевидным в предлагаемом контракте, прежде чем будет дано согласие на проведение исследования.

ECE 297B: ST — «Странные огни»

«Queer Lights» прольет свет на темы лесбиянок, геев, бисексуалов, трансгендеров, гомосексуалистов и асексуалов (ЛГБТК), в то время как учащиеся в классе буквально проливают свет на электронные световые экраны на тему ЛГБТК. Профессор инженерии научит студентов создавать и программировать дисплеи, а директор Центра Стоунволл проведет со студентами дискуссии о проблемах ЛГБТК в новостях и в их собственной жизни.Некоторые из тем, которые будут затронуты, включают пересечение расовой и ЛГБТК-идентичности, климат в кампусе для ЛГБТК-студентов, а также юридические и политические права ЛГБТК-людей сегодня.

ECE 297DP: Дизайн-проект

Этот курс является частью инициативы DP123 отдела ECE: Дизайн-проекты для учащихся 1, 2 и 3 курсов ECE. Это позволяет учащимся ECE проектировать и создавать аппаратные и программные системы до старшего проектного проекта (SDP).Большинство проектов — командные. Руководителями проектов от концепции до окончательного дизайна являются инструкторы курса, а также старшие сотрудники ECE, выступающие в качестве наставников проекта (зачисленные в E&C-ENG 497DP). Проекты DP123 создаются в M5, академическом пространстве для студентов ECE.

ECE 297S: запуск для инженеров

Этот курс знакомит студентов с предпринимательством, жизнью в стартап-компаниях и с тем, как превратить свои идеи в компании. Темы включают: понимание черт предпринимателя, инструменты панели запуска бережливого производства, питчинг, поиск клиентов, финансирование и культуру стартапов.Учащиеся планируют и представляют идею классу. Приглашенные спикеры также расскажут свои «стартап-истории».

ECE 303: Семинар для юниоров

Обзор области электротехники и вычислительной техники, включая введение в различные субдисциплины и соответствующие курсы ECE высшего уровня. Условие: степень C или выше по E&C-ENG 212, 222 или 232.

ECE 304: Младший дизайн-проект

В этом курсе студенты будут: 1) работать в небольших проектных группах, чтобы решить четко определенную проблему ECE, а затем, 2) решать более практические открытые инженерные задачи.Четко определенный дизайн-проект ECE будет выбран из списка доступных проектов, которые охватывают основные дисциплины отдела электротехники и вычислительной техники. Для открытой задачи проектирования учащиеся пройдут этапы инженерного проектирования, включая: 1) разработку постановки задачи; 2) анализ системных требований и разработка спецификаций; 3) рассмотрение альтернативы проекта и 4) внедрение решения. Курс закрепляет принципы процесса инженерного проектирования и служит для интеграции знаний, полученных в рамках учебной программы ЕЭК.Ожидается, что каждая команда студенческих дизайнеров представит информацию, связанную с их проектом, как в письменной, так и в устной форме. За предварительным бумажным дизайном следует реализация в лаборатории с использованием методов проектирования цифровых и аналоговых аппаратных средств и методов разработки программного обеспечения. Ожидается, что в конце курса будет продемонстрирована полностью или частично работающая система.

ECE 310: Схемы и электроника II

Анализ реакции цепи на синусоидальное возбуждение; векторный анализ, импеданс, адмиттанс, мощность, АЧХ, передаточные функции, диаграммы Боде, фильтры.Линейный анализ нелинейных цепей; Смещение постоянного тока 3 оконечных устройств, анализ слабого сигнала, усилители с одним устройством, малое усиление сигнала и частотная характеристика.

ECE 311: Промежуточная электроника

Многокаскадные усилители. Эффекты стабильности. Осцилляторы. Анализ шума в цепях. Усилители мощности. Если позволяет время, более сложные темы: аналоговые схемы с дискретным временем, компараторы, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, управление и регулирование мощности.

ECE 313: Сигналы и системы

Этот курс посвящен изучению сигналов и линейных систем.Он представляет собой базовую теорию, лежащую в основе дальнейшего изучения теории и систем связи, теории и систем управления, обработки сигналов, микроволновых и радиолокационных систем, сетей и почти всех дисциплин электротехники. Условие: E&C-ENG 212 с C или лучше и либо MATH 235, либо MATH 331.

ECE 315: Методы обработки сигналов

Сигнал дискретного времени и системные представления. Линейные стационарные системы, импульсные характеристики, свертка.Анализ сигналов и систем с дискретным временем в частотной области: ряды Фурье, преобразования Фурье, частотные характеристики, фильтрация. Дискретная обработка сигналов с непрерывным временем. Z-преобразования для системного анализа: передаточные функции, устойчивость. Проектирование КИХ- и БИХ-фильтров. Введение в случайные процессы и статистические модели шума. Применение в цифровых системах связи и обработки сигналов. Предпосылки: Непрерывные сигналы и системы; Вероятность и статистика.

ECE 322: Системное программирование

Этот курс обеспечивает теоретические и практические основы для проектирования производства современных и будущих систем с интенсивным использованием программного обеспечения, а также обеспечивает основу для анализа и совместного проектирования сложных аппаратных и программных систем.Курс дает возможность передовых концепций и навыков решения инженерных задач с помощью современных инструментов. Основные цели курса — дать глубокое введение как в i) «системное» программирование программного обеспечения в среде Unix, так и в ii) базовый набор инструментов для разработки программного обеспечения. Темы системного программирования включают управление процессами, статическое и динамическое связывание, исключительный поток управления, ввод-вывод на системном уровне, сетевое программирование, межпроцессное взаимодействие и параллельное программирование.

ECE 323: Электроника I

С обсуждениями и лаб. Использование нелинейных устройств, таких как диоды, полевые транзисторы (FET) и транзисторы с биполярным переходом (BJT) при разработке простых аналоговых и цифровых схем. Дизайн-проекты используют PSPICE. Условие: степень C или выше по E&C-ENG 212.

ECE 324: Электроника II

Продолжение E&C-ENG 323. Проектирование более совершенных электронных схем.Проектирование и анализ усилителей на интегральных схемах. Проектирование и анализ усилителей с обратной связью. Включает в себя крупный дизайн-проект. Условие: E&C-ENG 323.

ECE 325: Компьютерные сети

Этот курс представляет собой введение в фундаментальные концепции компьютерных сетей, включая их проектирование и реализацию. Рассматриваемые темы включают веб-приложения и мультимедийные приложения, транспортные протоколы (обеспечивающие надежность и контроль перегрузок), маршрутизацию и доступ к каналам.Особое внимание также уделяется беспроводным сетям, доставке мультимедийного контента и безопасности. Домашние задания включают распределенные системы и письменные задания. Лабораторные задания включают программирование сокетов и изучение данных интернет-трафика, полученных с помощью Wireshark.

ECE 331: Аппаратная организация и цифровой дизайн

Введение в архитектуру компьютера и проектирование аппаратного обеспечения. Темы включают: компьютерные абстракции и технологии, оценку производительности, архитектуру набора команд, компьютерную арифметику, конвейерную обработку, системы памяти и интерфейсы.Лабораторные задания будут включать использование языков описания оборудования, машинных языков и языков ассемблера, а также эмуляцию оборудования с использованием плат FPGA. В рамках курса используются современные инструменты компьютерного моделирования.

ECE 332: Лаборатория встроенных систем

С появлением недорогих встроенных систем повсеместные вычисления скоро станут реальностью. Эти и другие цифровые системы часто требуют как аппаратных, так и программных компонентов и их совместного проектирования.Этот курс фокусируется на быстром прототипировании встраиваемых цифровых систем с использованием новых ПЛИС System-on-Chip (SOC), программных и аппаратных микропроцессоров, элементов памяти, а также сложных инструментов разработки как программного, так и аппаратного обеспечения. В дополнение к фундаментальным аспектам организации аппаратного обеспечения студенты получают практический опыт работы с современными платами FPGA, которые интегрируют аппаратную процессорную систему (HPS) на базе ARM, состоящую из процессора, периферийных устройств и интерфейсов памяти, связанных с ткань ПЛИС.В процессе проектирования систем с этими платами студенты знакомятся с современным коммерческим программным обеспечением и инструментами САПР для проектирования оборудования. Лаборатории включают сопряжение внешних модулей с платами, реализацию алгоритмов обработки изображений и сжатия данных в программном и аппаратном обеспечении с использованием Verilog. Ожидается, что учащиеся ознакомятся с основами цифрового дизайна и имеют базовые знания таких языков, как Verilog HDL и C, прежде чем проходить этот курс.

ECE 333: Поля и волны I

Природа электромагнитных полей и волн.Линии электропередачи моделируются как распределенные цепи. Распространение волн и отражения волн на линиях электропередач. Обзор векторного анализа, систем координат, градиента, дивергенции, завитка; обзор поверхностных и объемных интегралов. Электростатические и магнитостатические поля и граничные условия. Поля в проводниках, диэлектриках и магнитных материалах. Переменные во времени поля и электромагнитная индукция. Уравнения Максвелла для переменных во времени полей. Предварительные требования: E&C-ENG 212 с оценкой «C» или выше, А ТАКЖЕ проходной балл по ФИЗИКЕ 152 (или 182), ФИЗИКЕ 154 (или 184) и МАТЕМАТИКЕ 233 (или МАТЕМАТИКА 233H или ECE 290S).

ECE 334: Поля и волны II

Природа электромагнитных полей и волн. Линии электропередачи моделируются как распределенные цепи. Распространение волн и отражения волн на линиях электропередач. Обзор векторного анализа, систем координат, градиента, дивергенции, завитка; обзор поверхностных и объемных интегралов. Электростатические и магнитостатические поля и граничные условия. Поля в проводниках, диэлектриках и магнитных материалах. Переменные во времени поля и электромагнитная индукция.Уравнения Максвелла для переменных во времени полей. Предварительные требования: E&C-ENG 310 с оценкой «C» или выше, А ТАКЖЕ проходной балл по ФИЗИКЕ 152 (или 182), ФИЗИКЕ 154 (или 184) и МАТЕМАТИКЕ 233 (или МАТЕМАТИКА 233H или ECE 290S).

ECE 341: Алгоритмы для вычислительной техники

Введение в проектирование и анализ алгоритмов для компьютерных инженеров. Подходы к спецификации, проверке и анализу производительности алгоритмов в математической структуре.Открыт для младших и старших студентов EE и CompE. Необходимые условия: E&C-ENG 241 и COMPSCI 250

ECE 344: Полупроводниковые устройства и материалы

Введение в квантовую теорию твердого тела и процессы проводимости в полупроводниках. Теория диодов с p-n переходом, транзисторов с биполярным переходом (BJT) и полевых транзисторов (FET). Интегральные схемы (ИС). Условие: E&C-ENG 212.

ECE 353: Лаборатория компьютерных систем I

лабораторияПроектирование и анализ (под)систем цифровых компьютеров, включая последовательные контроллеры, интерфейс асинхронных систем, арбитраж шины, проектирование статической и динамической памяти и проектирование микропроцессоров с микропрограммами. Использование языков описания оборудования и программируемой логики. Макетирование и использование диагностического оборудования. Условие: E&C-ENG 242 и 232, оба с оценкой «C» или выше.

ECE 354: Лаборатория компьютерных систем II

лаборатория Продвинутая инженерия компьютерных систем.Микропроцессоры CISC и RISC, микроконтроллеры и их роль во встраиваемых системах. Интеграция аппаратного и программного обеспечения, языка ассемблера, систем памяти, программируемой логики и систем ввода/вывода. Методологии проектирования. Проблемы производства. Передовые методы диагностики. Управление проектом. Условие: E&C-ENG 353.

ECE 361: Основы электротехники

Введение в современную электротехнику для специальностей, не входящих в ЕЭК. Основные элементы и законы электрической цепи.Цепи первого и второго порядка. Анализ цепи переменного тока. Системные концепции. Диоды, биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Цифровые логические и транзисторные усилители. Электромагнетики, трансформаторы, преобразователи, генераторы и двигатели. Требования: МАТЕМАТИКА 132, ФИЗИКА 152.

ECE 371: Введение в технику безопасности

Этот новый курс представляет собой введение в тему инженерии безопасности, опираясь на аналитические и экспериментальные методы компьютерной инженерии, а затем применяя их к проблемам безопасности.Безопасность играет все большую роль в компьютерной технике и обществе в целом. Инженерия безопасности охватывает несколько дисциплин компьютерной инженерии, включая аппаратное обеспечение, программное обеспечение, криптографию, экспериментальные методы, а также более широкие темы, такие как управление, экономика, анализ рисков, политика и человеческий фактор. Курс младшего уровня по технике безопасности обеспечивает раннее знакомство с этими темами, показывая пример ценности и методов междисциплинарного обучения. Это также обеспечивает захватывающую и мотивирующую тему для студентов любого происхождения с очень привлекательным карьерным путем.

ECE 373: Интенсивная разработка программного обеспечения

Теоретические и практические основы проектирования производства современных и будущих программно-емких систем. Передовые концепции решения инженерных задач и навыки, реализованные с помощью современных инструментов моделирования и тестирования. Обеспечивает основу для анализа и совместного проектирования сложных аппаратных и программных систем. Требования: ECE 242 с оценкой «C» или выше.

ECE 374: Компьютерные сети и Интернет

Этот курс исследует принципы компьютерных сетей и то, как теоретические принципы реализуются на практике.Введение в концепции, принципы и практику компьютерных коммуникационных сетей и Интернета с примерами из существующих архитектур, протоколов и стандартов. Акцент на связь физического уровня, протоколы уровня канала передачи данных, протоколы маршрутизации, протоколы транспортного уровня, программирование прикладного уровня, управление сетью, сетевую безопасность и беспроводные сети. Предварительные требования: E&C-ENG 122 (или CMPSCI 121) и E&C-ENG 242 (или CMPSCI 187)

ECE 396ISH: Независимое исследование с отличием в E&C-ENG

Это отдельное независимое исследование, разработанное спонсором студента и преподавателя, которое предполагает частое взаимодействие между преподавателем и студентом.Качественное и количественное обогащение должно быть очевидным в предлагаемом контракте, прежде чем будет дано согласие на проведение исследования.

ECE 415: проект старшего дизайнера I

Курс требует, чтобы студенты работали в небольших проектных группах для решения серьезной инженерной проблемы. Студенты разрабатывают, проектируют и реализуют решение инженерной проблемы совместно с консультантом факультета. Курс закрепляет принципы процесса инженерного проектирования и служит краеугольным камнем знаний в области электротехники и вычислительной техники, полученных в рамках учебной программы ECE.Рассмотрение этических и социальных последствий технологии и основных концепций бизнеса также являются аспектами курса. Ожидается, что каждая команда студенческих дизайнеров представит информацию, связанную с их проектом, как в письменной, так и в устной форме. За предварительным бумажным дизайном следует реализация в лаборатории с использованием цифровых и аналоговых методов проектирования аппаратного обеспечения и разработки программного обеспечения. Ожидается, что в конце курса будет продемонстрирована полностью или частично работающая система.Удовлетворяет требованиям интегративного опыта для специальностей BS-CSE и BS-EE. Условие: E&C-ENG 324 или 354.

ECE 416: Старший дизайн-проект II

Продолжение E&C-ENG 415. Конструкция небольшой электронной системы построена, усовершенствована, испытана и продемонстрирована. Показан окончательный прототип, отвечающий первоначальным спецификациям. Окончательный обзор дизайна. Условие: E&C-ENG 415.

ECE 497DP: Наставничество по дизайн-проекту

Этот курс является частью инициативы DP123: Дизайн-проект для студентов 1-го, 2-го и 3-го курсов ЕЭК.Это позволяет учащимся проектировать и создавать аппаратные и программные системы до старшего проектного проекта (SDP). Большинство проектов — командные. Преподаватели курса, а также старшие сотрудники ECE, выступающие в качестве наставников проектов, ведут проекты от концепции до окончательного дизайна (зачислены в E&C-ENG 497DP). Проекты DP123 создаются в M5, академическом пространстве для студентов ECE.

ECE 510: Основы вычислительной техники

Курс научит студентов основным экспериментальным методологиям в области электротехники и вычислительной техники, которые необходимы аспирантам.Курс будет включать в себя практические эксперименты и лекции, обучающие студентов в этих областях. Студент, закончивший курс, будет готов пройти курсы повышения квалификации в области электротехники и вычислительной техники.

ECE 544: Надежные вычисления

Интернет-эпоха всеобщей электронной связи имеет жизненно важное значение для всех аспектов нашей жизни и нашей экономики. Это позволяет предприятиям, транспорту, электронному банкингу, медицинским картам, а также развлечениям.Для поддержания целостности Интернета жизненно важно защитить эту инфраструктуру от вредоносных вирусов, червей, прослушивания, электронного мошенничества, атак типа «отказ в обслуживании» и т. д. В этом курсе мы знакомим с основами сетевой безопасности, а также практический обзор приложений и стандартов сетевой безопасности, реализованных в Интернете и корпоративных сетях.

ECE 547: техника безопасности

Этот курс представляет собой введение в новую область техники безопасности и предоставляет примеры, взятые из недавних исследований в UMASS и других местах.Инженерия безопасности — это междисциплинарная область, объединяющая технические аспекты прикладной криптографии, вычислительной техники и сетей, а также вопросы психологии, социологии, политики и экономики. Эксперты в этих дисциплинах прочитают несколько гостевых лекций.

ECE 556: Введение в криптографию

Курс по теории и практике криптографии. Основное внимание уделяется тому, как работают криптоалгоритмы и протоколы и как их можно применять в реальном мире.Предварительные требования: Рекомендуется: курсы дискретной математики и математики конечных полей.

ECE 558: Введение в СБИС Design

С лаб. Введение в проектирование СБИС и методологию индивидуального проектирования в MOS. Темы включают: устройства и схемы МОП, изготовление, конструкции, проектирование подсистем и систем, компоновку, методы САПР и тестирование.

ECE 559: СБИС, конструкция

лаборатория Проектирование сверхбольших интегральных схем.Опыт проектирования СБИС в рамках групповых проектов, в которых особое внимание уделяется вопросам, связанным с проектированием целостного пользовательского чипа. Инструменты САПР, используемые в процессе проектирования, что приводит к спецификации схем, пригодных для изготовления. Этот курс открыт только для студентов старших курсов и аспирантов в области компьютерных систем или электротехники. Условие: E&C-ENG 558.

ECE 563: Введение в связь и обработку сигналов

Сигналы и системы с непрерывным временем (CT) и дискретным временем (DT).ДТ обработка сигналов ТТ. Случайные процессы DT и CT и модели шума. Аналоговые системы связи и их эффективность в шуме. Методы проектирования цифровых фильтров. Предпосылки: E&C-ENG 313, 314.

ECE 564: системы связи

.

Кодирование формы сигнала, кодирование источника и сжатие данных. Системы импульсной модуляции: сигнальные пространства, оптимальные приемники, вероятность ошибки. Основная и полосовая передача данных. Введение в кодирование каналов. Условие: E&C-ENG 563.

ECE 565: цифровая обработка сигналов

.

С лаб. БИХ и КИХ цифровые фильтры. Приложения ДПФ и БПФ. Анализ области преобразования линейных стационарных систем с дискретным временем (DT): минимально-фазовые, всепроходные, линейно-фазовые системы. Внедрение систем ЦТ. Эффекты конечной длины слова. Многоскоростная цифровая обработка сигналов. Оценка спектра мощности. Лаборатория включает в себя проекты, использующие процессоры цифровых сигналов. Условие: E&C-ENG 563.

ECE 568: Компьютерная архитектура

Количественное исследование архитектур конвейерных процессоров, иерархии памяти, кэш-памяти, ввода/вывода, процессоров RISC и векторных машин.Условие: E&C-ENG 232.

ECE 570: Дизайн системного программного обеспечения

Этот курс представляет собой введение в программные системы с акцентом на проектирование и реализацию операционных систем. Ключевым аспектом является архитектура компьютера и взаимодействие системного программного обеспечения. Темы включают: управление процессами, многопоточность, синхронизацию, взаимоблокировки, планирование, безопасность, системы ввода-вывода и распределенные системы. Этот курс открыт только для пожилых людей и аспирантов в области компьютерных систем или электротехники.Необходимые условия: E&C-ENG 232 и 242.

ECE 571: Производство микроэлектроники

.

С лаб. Лаборатория учебной обработки полупроводников (SIPL) и лекции. Принципы и практика обработки современных микроэлектронных кремниевых устройств. Теория и практика основных технологий обработки, включая фотолитографию, окисление, диффузию, осаждение тонких пленок, ионную имплантацию, упаковку, выход продукции и интеграцию процессов. Современное лабораторное производство работающих микроэлектронных устройств и методы моделирования процессов.Условие: E&C-ENG 344.

ECE 572: Оптоэлектроника

Теория и применение современных оптоэлектронных компонентов, таких как волноводы и оптические волокна, фотодетекторы, светоизлучающие диоды и полупроводниковые лазеры. Акцент на физике и рабочих характеристиках оптоэлектронных полупроводниковых устройств. Условие: E&C-ENG 344.

ECE 575: Введение в проектирование аналоговых интегральных схем

Этот курс охватывает основы проектирования аналоговых интегральных схем.Темы включают стандартные строительные блоки схемы, такие как токовые зеркала, источники опорного напряжения, топологии однокаскадных усилителей, дифференциальные пары. Модели устройств, выбор смещения, температурные эффекты, эффект тела и несоответствие. Конструкция операционного усилителя и OTA, а также частотная характеристика, стабильность и компенсация. Анализ шума применяется к различным конфигурациям цепей. Более сложные темы будут обсуждаться, если позволит время.

ECE 580: Системы управления с обратной связью

С лаб.Методы анализа и синтеза во временной и частотной областях для линейных систем управления с обратной связью с непрерывным временем. Темы включают преимущества и затраты на обратную связь, моделирование динамических систем, установившиеся и переходные характеристики, стабильность, ПИД-регулирование, корневую диаграмму, частотную характеристику, критерий устойчивости Найквиста и введение в формирование петли. Требование: E&C-Eng 313.

ECE 584: Микроволновая техника I

С лаб. Применение электромагнитной теории к распространению микроволн в волноводах, коаксиальных линиях, микрополосковых и полосковых линиях.Теория СВЧ-схем применительно к согласующим сетям и пассивным СВЧ-устройствам. S-параметры, параметры ABCD, ответвители и эквивалентные схемы.

ECE 585: Микроволновая техника II

Анализ и проектирование пассивных микроволновых устройств, включая резонаторы, фильтры и ферритовые устройства, в различных средах линий передачи. Шум и шумовые эффекты в детекторах, смесителях и модуляторах. Введение в конструкцию усилителя на полевых транзисторах. Условие: E&C-ENG 584.

ECE 591CF: Серия лекций по кибербезопасности

Этот курс представляет собой семинар с одним кредитом по исследованиям в области безопасности между отделами UMass. Каждая презентация будет охватывать активную тему исследования в UMass таким образом, который предполагает только базовые знания в области безопасности. Также могут быть приглашены внешние спикеры. Обратите внимание, что этот курс не предназначен для введения в кибербезопасность и не будет обучать основам безопасности таким образом, чтобы это было полезно в качестве основы для будущих курсов по безопасности.Целевая аудитория – аспиранты и студенты старших курсов бакалавриата, а также преподаватели. Совместим с CS/MATH 591CF. Возможно повторное взятие в кредит до 2-х раз. Этот курс не засчитывается в какие-либо требования к основным или дополнительным экзаменам EE или CSE.

ECE 597AA: проектирование беспроводной сети на основе искусственного интеллекта

Этот курс будет посвящен передовым аналитическим инструментам для моделирования и анализа современных сетей, включая: сетевую оптимизацию, теорию очередей, теорию игр, теорию среднего поля и теорию соответствия.С использованием этих инструментов будут обсуждаться примеры проблем распределения ресурсов в сверхнадежных сетях с малой задержкой, виртуальных сетях, пограничных сетях с множественным доступом, сетях 5G/6G.

ECE 597AP: Введение в антенны и распространение

Введение в антенны и распространение радиоволн для микроволновых приложений. Темы, посвященные антеннам, включают основные параметры антенн, антенны в системах связи и радиолокации, проволочные антенны. Темы распространения включают прямую передачу между передатчиком и приемником, отражение и преломление, а также свойства распространения в ионосфере.

ECE 597BE: Биоэлектроника

Знакомит с ключевыми понятиями биосенсоров и биоэлектроники. Курс начинается с основ молекулярной и клеточной биологии, после чего следует обсуждение важных биомедицинских устройств и систем в электрических, оптических, магнитных и механических областях. Этот курс открыт только для Senior EE и CS ENG. Необходимые условия: E&C-ENG 311 и 344

ECE 597D: Системы питания

В этом курсе рассматриваются принципы анализа энергосистем.Он начнется с обзора анализа цепи переменного тока. Затем курс будет охватывать темы расчета параметров линии электропередачи, анализа симметричных компонентов, моделирования трансформатора и нагрузки, анализа симметричных и несимметричных неисправностей, потока мощности и устойчивости энергосистем.

Требования: Знание схемотехнического анализа, базового исчисления и дифференциальных уравнений, элементарного матричного анализа и основ компьютерного программирования.

ECE 597DM: Материалы и устройства пост-CMOS

Этот курс будет охватывать основы некоторых функциональных материалов и новых электронных устройств для информационных технологий Post-CMOS.Электронные устройства включают логику, память, память, датчик, дисплей и так далее. Недавний прогресс, текущие проблемы и будущие направления также будут рассмотрены и обсуждены. Курс самодостаточен, однако будет полезно иметь базовое представление о материаловедении и полупроводниковых устройствах.

ECE 597ED: Инфраструктура и электроснабжение в развивающихся странах

Этот курс исследует текущее состояние инфраструктуры электроснабжения в развивающихся странах, а также проблемы и технологические тенденции, которые формируют эволюцию этих систем.Концепции включают компоненты инфраструктуры, инициативы по доступу к электроэнергии, измерение надежности и качества электроэнергии, а также взаимосвязь между электроэнергией и международным развитием. Студенты получат представление о современных инженерных проблемах в улучшении объема и качества электроснабжения в развивающихся странах. Курс предназначен для аспирантов и студентов старших курсов.

ECE 597IP: обработка изображений

Визуальная информация играет важную роль во многих аспектах нашей жизни.Большая часть этой информации представлена ​​цифровыми изображениями. Обработка изображений распространена повсеместно, включая телевидение, томографию, фотографию, печать, восприятие роботами и дистанционное зондирование. Этот курс является вводным курсом по основам цифровой обработки изображений. Он подчеркивает общие принципы обработки изображений, а не конкретные приложения. Мы ожидаем охватить следующие темы: получение и отображение 2D- и 3D-изображений, представление цветов, выборка изображений, точечные операции, линейная фильтрация и корреляция изображений, преобразования изображений, улучшение изображений, восстановление и шумоподавление изображений, а также анализ изображений.

ECE 597LP: Принципы разработки встроенных вычислительных систем с низким энергопотреблением

В этом курсе представлен обзор основных принципов проектирования, используемых при целостном проектировании встраиваемых вычислительных систем с низким энергопотреблением. Темы курса будут включать беспроводную связь и сбор энергии из окружающей среды, альтернативные технологии хранения энергии, проектирование маломощных радиостанций, эффективную обработку данных датчиков и ускорители ИИ с низким энергопотреблением. Курс будет включать в себя обзор статей с недавних конференций и журналов высшего уровня.У студентов будет возможность разработать встраиваемую систему с низким энергопотреблением для IoT, мобильного здравоохранения или другого приложения HCI и эмпирически оценить ее производительность.

ECE 597MB: Моделирование и проверка встроенных систем

Этот курс знакомит с теоретическими основами встроенных систем с упором на приложения в области медицинских устройств и других систем с низким энергопотреблением. Рассматриваемые темы будут включать моделирование, планирование, анализ и проверку систем с дискретной, непрерывной и гибридной динамикой.Курс предназначен для аспирантов и студентов старших курсов. Предварительные требования: программирование микроконтроллеров (ECE 353/354 или эквивалент), знакомство с конечными автоматами (ENGIN 112 или эквивалент), начальное знакомство с архитектурой компьютера (ECE 232 или эквивалент).

ECE 597NE: Наноэлектроника

Этот класс охватывает основы дисциплины наноэлектроники, начиная от нанофизики и заканчивая наноструктурами и наноустройствами. Сначала он дает обзор фундаментальных физических принципов, необходимых для понимания электронных свойств материи в наномасштабе.Из основного описания квантовых точек, проводов и колодцев мы рассмотрим основные различия в электрических свойствах атомов, молекул и наноструктур, включая углеродные нанотрубки и наноленты. Также дается введение в свойства переноса электронов в наноструктурах.

Кроме того, этот класс включает серию семинаров, чтобы предоставить студентам дополнительное освещение теоретических, вычислительных и экспериментальных аспектов нанотехнологии; Семинар включает в себя доклады о нанопроизводстве, расчетах электронной структуры, информации в наномасштабе, наноэнергии и приложениях, терагерцовом зондировании и нановычислениях.

ECE 597PD: Параллельное и распределенное программирование

Ключевые понятия параллельного программирования: процессы, потоки, синхронизация (семафоры, взаимное исключение, транзакционная память), профилирование, оценка производительности, параллельные шаблоны (форк-соединение, волновой фронт, поток), аспекты балансировки нагрузки и планирование. API и инструменты для параллельного программирования с общей памятью и передачей сообщений: Pthreads, OpenMP и MPI. Текущие тенденции, связанные с многоядерными/многоядерными процессорами, графическими процессорами, ПЛИС, потоками данных, туманными/граничными/локальными вычислениями и облачными вычислениями.

ECE 597RE: обратный инжиниринг

Открыт для старшеклассников и аспирантов, специализирующихся в EE, CS-ENG или ECE.

ECE 597SI: Интегративная системная инженерия

Этот курс открыт только для пожилых людей и аспирантов в области компьютерных систем или электротехники. Описание курса в данный момент недоступно.

ECE 597SG: Умные сети

В курсе рассматриваются разработки в области перехода от сетей к интеллектуальным сетям, в том числе: определение интеллектуальных сетей, компоненты, протоколы связи и инфраструктура, распределенная автоматизация, интеллектуальные счетчики, интеллектуальные устройства, распределенные энергетические ресурсы и проблемы интеграции, микросети, хранение энергии, электрический транспорт, Аналитика данных для сетевых операций, реструктуризация электроснабжения.

ECE 597SV: Синтез и проверка цифровых систем

Современные методы синтеза и верификации цифровых систем. Темы синтеза охватывают высокоуровневый синтез, диаграммы решений, комбинационную и последовательную логическую оптимизацию. Темы проверки включают символические методы, проверку эквивалентности, выполнимость, обход конечных автоматов и анализ восстанавливаемости состояний. Открыты только для аспирантов и студентов старших курсов бакалавриата.Требования: курсы бакалавриата по проектированию цифровой логики и организации оборудования.

ECE 597TN: Фотоника

Введение в фундаментальные принципы фотоники. Охватываемые темы включают: лучевую оптику, физическую оптику, гауссовы пучки, оптику Фурье, оптические волноводы, резонаторы, интегральные оптические компоненты, оптические усилители и лазеры.

ECE 597XX: введение в криптографию

Курс по теории и практике криптографии.Основное внимание уделяется тому, как работают криптоалгоритмы и протоколы и как их можно применять в реальном мире. Предварительные требования: Рекомендуется: курсы дискретной математики и математики конечных полей.

ECE 603: Вероятность и случайные процессы

Элементарная теория вероятностей, включая случайные величины, PDF, CDF, производящие функции, закон больших чисел. Элементарная теория случайных процессов, включая ковариацию и спектральную плотность мощности.Марковские процессы и приложения. Условие: E&C-Eng 364 или аналогичный.

ECE 604: Теория линейных систем

Матричный анализ, переменные состояния, методы пространства состояний для систем с непрерывным временем, описания матричных дробей. Управляемость, наблюдаемость, теория реализации. Обратная связь и наблюдатели. Анализ стабильности.

ECE 606: Теория электромагнитного поля

Электромагнитные поля в диэлектрических средах и средах с потерями, линиях передачи, антеннах и резонаторах трактуются с использованием концепций двойственности, теории изображений, взаимности, интегральных уравнений и других методов.Краевые и начальные задачи решены для нескольких часто встречающихся симметрий.

ECE 607: Основы твердотельной электроники I

Фундаментальные принципы квантовой механики; основа для продвинутых курсов по полупроводниковой электронике, микроволновому магнетизму, квантовой электронике и т. д. Решения уравнения Шрёдингера для инженеров-электриков. Условие: ECE 344 или эквивалент.

ECE 608: Теория сигналов

Унифицированная трактовка методов представления сигналов и операций обработки сигналов.Акцент на физической интерпретации векторных пространств, линейных операторов, теории преобразования и цифровой обработке сигналов с помощью банков вейвлет-фильтров. Обязательное условие: высшее образование.

ECE 609: Полупроводниковые устройства

Углубленное изучение полупроводниковых приборов. Физика полупроводников, диодов с pn-переходом, биполярных транзисторов, барьеров Шоттки, JFET, MFSFET, MIS-диодов, CCD и MOSFET. Требования: E&C-Eng 344 или вводный курс теории полупроводников.

ECE 614: Численное моделирование полупроводниковых устройств

Уравнения полупроводников, граничные условия и модели физических параметров. Численные методы: масштабирование, дискретизация, метод Ньютона и обращение матриц. Метод моделирования частиц методом Монте-Карло. Нестационарные и неизотермические задачи. Примеры моделирования реальных устройств. Предварительные требования: E&C-Eng 344 и Math 235 (обязательно), E&C-Eng 609 (рекомендуется).

ECE 622: Встроенные системы: проектирование, моделирование и проверка

Встроенные системы воспринимают, активируют, вычисляют и обмениваются данными для выполнения задач в таких областях, как медицина, автомобилестроение и промышленное управление.Неформальные методы сборки встраиваемых систем не соответствуют критичности их приложений. В этом курсе будут представлены последние разработки в области более тщательного моделирования и проверки встроенных и киберфизических систем. К концу курса студенты должны понимать возможности и ограничения различных представлений встроенных систем, а также уметь моделировать (а иногда и проверять) системы, используя соответствующие абстракции.

ECE 634: Оптимальное управление динамическими системами

Оптимизация широко распространена в инженерии и компьютерных науках.Недавнее применение — поражение чемпиона мира по го алгоритмами искусственного интеллекта, выполненными в системе Google AlphaGo. Другие примеры приложений включают обучение сети глубокого обучения, кластеризацию больших наборов данных и многие проблемы инженерного проектирования. Процедура оптимизации, используемая в этих приложениях, может быть обобщена в теме оптимального управления динамическими системами, где значения целевой функции от текущего состояния до конца играют критическую роль и требуется тип вычислений с обратным распространением.

ECE 636: Реконфигурируемые вычисления

Введение в использование программируемых вентильных матриц (FPGA) и других реконфигурируемых вычислительных подложек. Алгоритмы автоматизированного проектирования, используемые в программном обеспечении ПЛИС. Инновационные приложения, использующие реконфигурируемые вычисления. Основы архитектуры FPGA и выбор дизайна. Введение в безопасность FPGA, снижение энергопотребления и сети на кристалле.

ECE 644: Надежные вычисления

Интернет-эпоха всеобщей электронной связи имеет жизненно важное значение для всех аспектов нашей жизни и нашей экономики.Это позволяет предприятиям, транспорту, электронному банкингу, медицинским картам, а также развлечениям. Для поддержания целостности Интернета жизненно важно защитить эту инфраструктуру от вредоносных вирусов, червей, прослушивания, электронного мошенничества, атак типа «отказ в обслуживании» и т. д. В этом курсе мы знакомим с основами сетевой безопасности, а также практический обзор приложений и стандартов сетевой безопасности, реализованных в Интернете и корпоративных сетях.

ECE 645: цифровая связь

Введение в цифровые коммуникации на уровне выпускников. Форматы сигнализации, оптимальные приемники и расчет вероятности ошибки. Введение в кодирование с контролем ошибок, исходное кодирование и теорию информации. Предварительное условие: вероятность бакалавриата. Открыт только для аспирантов.

ECE 647: ST — Техника безопасности

Этот курс для выпускников представляет собой введение в новую область инженерии безопасности и предоставляет примеры, взятые из недавних исследований в UMASS и других местах.Инженерия безопасности — это междисциплинарная область, объединяющая технические аспекты прикладной криптографии, вычислительной техники и сетей, а также вопросы психологии, социологии, политики и экономики. Эксперты в этих дисциплинах прочитают несколько гостевых лекций.

ECE 656: Введение в криптографию

Курс по теории и практике криптографии. Основное внимание уделяется тому, как работают криптоалгоритмы и протоколы и как их можно применять в реальном мире.Предварительные требования: Рекомендуется: курсы дискретной математики и математики конечных полей.

ECE 658: Принципы проектирования СБИС

С лаб. Введение в проектирование СБИС и методологию индивидуального проектирования в MOS. Темы включают: устройства и схемы МОП, изготовление, конструкции, проектирование подсистем и систем, компоновку, методы САПР и тестирование.

ECE 659: Усовершенствованный проект СБИС

Выпускная версия ECE 559.Группам студентов предлагается работать над проектами микросхем СБИС, связанными с исследованиями СБИС на факультетах электротехники и вычислительной техники или компьютерных наук. Включает знание некоторых дополнительных аспектов компьютерной архитектуры, схемотехники, компьютерной арифметики или конкретной прикладной области, такой как обработка цифровых сигналов, управление, криптография или компьютерная графика. Также подчеркивается использование чипа в общей системе. Условие: E&C-ENG 558.

ECE 665: Алгоритмы

Введение в проектирование и анализ алгоритмов.Темы включают основные парадигмы алгоритмов (например, разделяй и властвуй, динамическое программирование, жадный подход и рандомизация), их применение к основным проблемам теории графов и оптимизации, а также анализ временной и пространственной сложности.

ECE 667: Синтез и проверка цифровых систем

Современные методы синтеза и верификации цифровых систем. Темы синтеза охватывают высокоуровневый синтез, диаграммы решений, комбинационную и последовательную логическую оптимизацию.Темы верификации включают символические методы, проверку эквивалентности, выполнимость, обход конечных автоматов и анализ находимости состояний. Доступно только для аспирантов и студентов старших курсов бакалавриата. Требования: курсы бакалавриата по проектированию цифровой логики и организации оборудования.

ECE 668: Компьютерная архитектура I

Выпускная версия E&C-Eng 568. Количественное исследование архитектур конвейерных процессоров, памяти, ввода/вывода, RISC-процессоров и векторных машин.Требования: курсы бакалавриата по цифровому дизайну и организации аппаратного обеспечения.

ECE 670: Разработка усовершенствованного системного программного обеспечения

Выпускная версия E&C-Eng 570, которая включает дополнительные материалы из исследовательских работ по концепциям встроенных операционных систем.

ECE 671: Компьютерные сети

Фундаментальные концепции и системные аспекты компьютерных сетей. Темы включают обзор многоуровневой архитектуры Интернета и охватывают конструкцию маршрутизатора, алгоритмы поиска и классификации, алгоритмы планирования, контроль перегрузки, беспроводные протоколы и сетевую безопасность.Цель курса — изучить ключевые технические и исследовательские вопросы в компьютерных сетях, а также передать необходимые методы анализа, моделирования и измерения. Открыт только для аспирантов.

ECE 675: Проектирование аналоговых интегральных схем

Темы включают стандартные строительные блоки схемы, такие как токовые зеркала, источники опорного напряжения, топологии однокаскадных усилителей, дифференциальные пары. Модели устройств, выбор смещения, температурные эффекты, эффект тела и несоответствие.Дизайн операционных усилителей и OTA, а также частотная характеристика, анализ шума, стабильность и компенсация. Курс будет включать в себя чтение по проектированию фильтров, синфазной обратной связи и искажениям. Требуется дизайн-проект, который может быть связан с исследованиями студента или, возможно, с другим продвинутым курсом E&C-ENG, таким как радиочастотные системы, биология или связь

ECE 678: Аналитика данных

Введение в аналитику данных. Подготовка данных, сходство и расстояния, извлечение паттернов ассоциаций и кластерный анализ, анализ выбросов, классификация данных, текстовые данные и данные временных рядов, вопросы конфиденциальности, анализ социальных сетей.

ECE 682: Разработка микроволновых систем

Изучить концепции, связанные с проектированием, анализом и созданием микроволновых систем. В этом курсе будут обсуждаться фундаментальные компромиссы, определяющие проектирование систем: аппаратные компоненты и технологии, входящие в состав работающих систем, модели, используемые для характеристики передачи и приема сигналов, физика распространения и взаимодействия волн, а также теория оценки, которая стремится отделить сигналы от источники ошибок и направляющие алгоритмы извлечения информации из принимаемых сигналов.

ECE 683: активные микроволновые цепи

.

Теория и методы, используемые при проектировании современных активных цепей СВЧ и миллиметрового диапазона. Акцент на схемах усилителя и генератора с использованием таких устройств, как полевые транзисторы, HEMT, HBT и оптоэлектронные устройства. Максимально использован современный справочный материал. Условие: E&C-ENG 585.

ECE 684: Микроволновая метрология

Лекция, лаборатория. Основы метрологии.Усовершенствованные методы микроволновых измерений, включая коррекцию ошибок, устранение эмбеддинга и шумовые эффекты в усилителях и генераторах. Требования: знакомство с программным обеспечением микроволнового САПР, базовая теория микроволнового излучения.

ECE 686: Введение в радиолокационные системы

Введение в основы радиолокационных систем. Уравнение дальности действия радара, критические компоненты радара и производительность системы. Эффекты обнаружения, модуляции, шума и распространения. Условие: E&C-ENG 584 или аналогичный.

ECE 687: Теория и конструкция антенны

Анализ и синтез антенных элементов и решеток. Темы включают линейные антенны, собственное и взаимное сопротивление, апертуру, бегущую волну и широкополосные антенны. Условие: E&C-Eng 334 или аналогичный.

ECE 688F: выпускной проект 1-го семестра

Это первый семестр двухсеместрового проекта, в котором студент работает с консультантом факультета над проектом.Проект может быть проектным, экспериментальным, имитационным или теоретическим. Хотя для общего проекта требуется предложение, окончательный отчет и итоговая презентация, в первом семестре требуется только предложение и удовлетворительный прогресс в направлении окончательного завершения.

ECE 688P: выпускной проект 2-го семестра

Этот курс является второй частью двухсеместрового проекта, начатого в E&C-Eng 688F. Проект может быть проектным, экспериментальным, имитационным или теоретическим.Общая оценка проекта основывается на предложении проекта, итоговом отчете и итоговой презентации.

Студенты должны сдать E&C-ENG 688F, чтобы записаться на этот курс.

ECE 697AA: проектирование беспроводной сети на основе искусственного интеллекта

Этот курс будет посвящен передовым аналитическим инструментам для моделирования и анализа современных сетей, включая: сетевую оптимизацию, теорию очередей, теорию игр, теорию среднего поля и теорию соответствия. С использованием этих инструментов будут обсуждаться примеры проблем распределения ресурсов в сверхнадежных сетях с малой задержкой, виртуальных сетях, пограничных сетях с множественным доступом, сетях 5G/6G.

ECE 697AN: Специальные темы — Последние достижения в области нанотехнологий

Сначала будут представлены основные основы, связанные с наномасштабными явлениями, после чего последуют семинарские лекции, охватывающие некоторые общие области нанотехнологий/нанонауки и последние разработки.

ECE 697BE: Специальные темы — биоэлектроника

В настоящее время описание курса отсутствует.

ECE 697BS: Введение в биосенсоры и биоэлектронику

В настоящее время описание курса отсутствует.

ECE 697ES: эффективные, масштабируемые и надежные программные системы

В настоящее время описание курса отсутствует.

ECE 697DA: ST — Аналитика данных

Введение в аналитику данных. Подготовка данных, сходство и расстояния, извлечение паттернов ассоциаций и кластерный анализ, анализ выбросов, классификация данных, текстовые данные и данные временных рядов, вопросы конфиденциальности, анализ социальных сетей.

ECE 697DM: Материалы и устройства пост-CMOS

Этот курс будет охватывать основы некоторых функциональных материалов и новых электронных устройств для информационных технологий Post-CMOS.Электронные устройства включают логику, память, память, датчик, дисплей и так далее. Недавний прогресс, текущие проблемы и будущие направления также будут рассмотрены и обсуждены. Курс самодостаточен, однако будет полезно иметь базовое представление о материаловедении и полупроводниковых устройствах.

ECE 697IP: ST — обработка изображений

Визуальная информация играет важную роль во многих аспектах нашей жизни. Большая часть этой информации представлена ​​цифровыми изображениями.Обработка изображений распространена повсеместно, включая телевидение, томографию, фотографию, печать, восприятие роботами и дистанционное зондирование. ECE697IP — это вводный курс по основам цифровой обработки изображений. Он подчеркивает общие принципы обработки изображений, а не конкретные приложения. Мы ожидаем охватить следующие темы: получение и отображение 2D- и 3D-изображений, представление цветов, выборка изображений, точечные операции, линейная фильтрация и корреляция изображений, преобразования изображений, улучшение изображений, восстановление и шумоподавление изображений, а также анализ изображений.

ECE 697KK: ST — Разработка микроволновых систем

Свяжитесь с инструктором для уточнения деталей. Этот курс открыт только для аспирантов в области электротехники и вычислительной техники или электротехники.

ECE 697L: фазированные решетки

Этот курс дает практические знания об основных параметрах современных систем с фазированными антенными решетками. Студенты будут изучать системы с фазированной решеткой, уделяя особое внимание сканированию, уровням боковых лепестков, усилению, полосе пропускания, чувствительности, линейности и т. д.которые важны для высокопроизводительных систем. Будет проанализировано влияние сканирования на входной импеданс антенны, и будет продемонстрирована слепота решетки.

ECE 697LP: ST-Design Princ/Low Power Embed Co

В этом курсе представлен обзор основных принципов проектирования, используемых при целостном проектировании встраиваемых вычислительных систем с низким энергопотреблением. Темы курса будут включать беспроводную связь и сбор энергии из окружающей среды, альтернативные технологии хранения энергии, проектирование маломощных радиостанций, эффективную обработку данных датчиков и ускорители ИИ с низким энергопотреблением.Курс будет включать в себя обзор статей с недавних конференций и журналов высшего уровня. У студентов будет возможность разработать встраиваемую систему с низким энергопотреблением для Интернета вещей, мобильного здравоохранения или других приложений гиперконвергентной инфраструктуры и эмпирически оценить ее производительность.

ECE 697LS: ST – аппаратный дизайн для машинного обучения

.

Изучите архитектурные методы для эффективного проектирования оборудования для систем машинного обучения (ML), включая обучение и логические выводы. Курс состоит из трех частей.Первая часть посвящена алгоритмам машинного обучения: регрессии, методам опорных векторов, дереву решений и наивным байесовским подходам. Вторая часть посвящена моделям сверточных и глубоких нейронных сетей. Последняя часть посвящена проектированию оборудования, включающему различные методы ускорения для повышения вычислительной эффективности ядер машинного обучения, включая параллелизм, локальность, точность умножения матриц и свертки; роль размера партии, регуляризация, точность и сжатие в компромиссе пространства проектирования для эффективности и точности; оценка производительности, энергоэффективности, площади и иерархии памяти.Курс будет включать лаборатории машинного обучения на Python с использованием Numpy, Tensorflow, Keras и Verilog для проектирования оборудования.

ECE 697MB: встроенные системы

Этот курс знакомит с теоретическими основами встроенных систем с упором на приложения в области медицинских устройств и других систем с низким энергопотреблением. Рассматриваемые темы будут включать моделирование, планирование, анализ и проверку систем с дискретной, непрерывной и гибридной динамикой.Курс предназначен для аспирантов и студентов старших курсов. Предварительные требования: программирование микроконтроллеров (ECE 353/354 или эквивалент), знакомство с конечными автоматами (ENGIN 112 или эквивалент), начальное знакомство с архитектурой компьютера (ECE 232 или эквивалент).

ECE 697NA: Численные алгоритмы

Открыт только для аспирантов.

Цели: Обеспечить практическое понимание матричных вычислений для научных, инженерных и промышленных приложений; Обеспечьте прочную основу в области вычислительной линейной алгебры; Введение в практику параллельных вычислений и программирования.

Содержание: Введение в научные вычисления, основные численные методы линейной алгебры и их приложения, форматы данных и методы, матричные вычисления с упором на решение разреженных линейных систем уравнений и задач на собственные значения, параллельные архитектуры и параллельное программирование с OpenMP, MPI и гибридом, численные параллельные алгоритмы.

ECE 697PD: Параллельное и распределенное программирование

Ключевые понятия параллельного программирования: процессы, потоки, синхронизация (семафоры, взаимное исключение, транзакционная память), профилирование, оценка производительности, параллельные шаблоны (форк-соединение, волновой фронт, поток), аспекты балансировки нагрузки и планирование.API и инструменты для параллельного программирования с общей памятью и передачей сообщений: Pthreads, OpenMP и MPI. Текущие тенденции, связанные с многоядерными/многоядерными процессорами, графическими процессорами, ПЛИС, потоками данных, туманными/граничными/локальными вычислениями и облачными вычислениями.

ECE 697SG: ST-умные сети

В курсе рассматриваются разработки в области перехода от сетей к интеллектуальным сетям, в том числе: определение интеллектуальных сетей, компоненты, протоколы связи и инфраструктура, распределенная автоматизация, интеллектуальные счетчики, интеллектуальные устройства, распределенные энергетические ресурсы и проблемы интеграции, микросети, хранение энергии, электрический транспорт, Аналитика данных для сетевых операций, реструктуризация электроснабжения.

ECE 697SI: ST — Интегративная системная инженерия

Открыт только для аспирантов. В настоящее время описание курса отсутствует.

ECE 697SL: Статистические модели и обучение

В настоящее время описание курса отсутствует.

ECE 697SN: Социальные сети онлайн

Онлайновые социальные сети, такие как Youtube, Facebook или Twitter, привлекли более полумиллиарда пользователей.Этот курс посвящен обсуждению проблем и важных вопросов, связанных с социальными онлайн-приложениями. Темы включают в себя измерения онлайн-социальных сетей, анализ онлайн-сообщества, конфиденциальность в онлайн-социальных сетях, дизайн системы для социальных сетей и систему рекомендаций для социальных сетей.

ECE 697SP: Статистическая обработка изображений

Цель курса — дать базовые знания о том, как использовать вероятностные и статистические методы для анализа изображений.Основными предметами курса являются распознавание образов и пространственная/спектральная статистика, применяемая к 2D/3D изображениям. Примеры взяты из дистанционного зондирования, микроскопии, фотографии и медицинской визуализации. В курсе особый интерес будет посвящен приложениям дистанционного зондирования, в том числе анализу изображений поверхностей планет. Примеры тем исследований, которые будут затронуты, включают распознавание текстур изображений, классификацию изображений и регрессию.

ECE 697TN: Фотоника

В настоящее время описание курса отсутствует.

ECE 697TR: ST — Интернет вещей

В настоящее время описание курса отсутствует.

ECE 697XX: ST — Введение в криптографию

Курс по теории и практике криптографии. Основное внимание уделяется тому, как работают криптоалгоритмы и протоколы и как их можно применять в реальном мире. Предварительные требования: Рекомендуется: курсы дискретной математики и математики конечных полей.

ECE 793A: SEM — Электротехника

В настоящее время описание курса отсутствует.

ECE 794: SEM — Электротехника

В настоящее время описание курса отсутствует.

ELEC_ENG 332: Введение в компьютерное зрение | Электротехника и вычислительная техника

Предлагается квартал

Осень : Вт 11:00-12:20 ; Y. Wu

Предварительные требования

COMP_SCI 214-0, ELEC_ENG 222-0 и ELEC_ENG 302-0 или эквивалент

Описание

Введение в компьютерные и биологические системы зрения, формирование изображения, обнаружение границ, сегментация изображения, текстура, представление и анализ двумерных геометрических структур, а также представление и анализ трехмерных структур.

  • Этот курс удовлетворяет требованию ширины интерфейса.

ТРЕБУЕМЫЙ ТЕКСТ:  Нет

ТЕКСТ ДЛЯ ССЫЛКИ: Р. Джейн, Р. Кастури и Б. Г. Шунк, Машинное зрение , McGraw-Hill, Inc. 1995.

ЧТЕНИЯ  Будут присвоены статьи из журналов, материалов конференций или глав книг.

КООРДИНАТОР КУРСА:  проф. Ин Ву

ЦЕЛИ КУРСА:  Цель этого курса — дать учащимся базовое понимание основ и приложений методов анализа цифровых изображений (или компьютерного зрения), включая парадигмы 2-D и 3-D для решения реальных задач.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ : COMP_SCI 214-0, ELEC_ENG 222-0 и ELEC_ENG 302-0 или эквивалент

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕМАМ :

  • Линейная алгебра
  • Вероятность
  • Компьютерное программирование на C

ПОДРОБНЫЕ ТЕМЫ КУРСА:

  1. Введение в формирование изображения (1 неделя)
  2. Обработка бинарных изображений (2 недели)
  3. Цвет и цветовая сегментация (1 неделя)
  4. Сегментация регионов (1 неделя)
  5. Край, контур, преобразование Хафа и текстура (2 недели)
  6. Движение и отслеживание (1 неделя)
  7. 3D-геометрия, калибровка, поза и стерео (1 неделя)
  8. Освещение и приложения (1 неделя)

ПРОБЛЕМЫ С МАШИНОЙ:

  1. Внедрение анализа подключаемых компонентов
  2. Реализация морфологических операторов
  3. Реализация выравнивания гистограммы и компенсации освещения
  4. Реализация цветовой сегментации
  5. Реализация детектора краев
  6. Реализация преобразования Хафа.
  7. Реализация калибровки камеры
  8. Реализация определения 3D-позиции

ЗАВЕРШЕННЫЕ ПРОЕКТЫ:

На основе машинных задач курс включает в себя окончательный проект по разработке системы интерфейса на основе зрения, т. е. «виртуального пистолета», в котором курсор перемещается кончиками пальцев. Идея состоит в том, чтобы точно и надежно найти и отследить кончик пальца в видеопоследовательности. Проект состоит из трех частей: (1) рабочая демонстрация, (2) 15-минутная презентация и (3) 15-страничный отчет.

МАРКИ:

  • Проблемы с машинами – 50%
  • Финальный проект – 50%

ЦЕЛИ КУРСА:  Когда учащийся завершит этот курс, он/она должен уметь:

  1. Понимание геометрии проекции в процессе формирования изображения.
  2. Разработка и внедрение компьютерных программ для извлечения признаков изображения.
  3. Разработка и внедрение компьютерных программ для сегментации изображений.
  4. Разработка и внедрение компьютерных программ для анализа и отслеживания движения.
  5. Понимание основных методов и проблем трехмерного компьютерного зрения.
  6. Спроектируйте и создайте настоящую систему взаимодействия на основе зрения.

ABET КАТЕГОРИЯ СОДЕРЖАНИЯ:  100 % Инжиниринг (компонент дизайна).

На пути к отказоустойчивому моделированию электрораспределительных сетей на основе SCADA, подход машинного обучения

Abstract

Поддержание электроэнергии является важнейшей проблемой, особенно в развивающихся странах с очень ограниченными возможностями и ресурсами.Тем не менее, растущая зависимость от электроприборов создает множество проблем для операторов по оптимальному устранению любой неисправности в кратчайшие сроки. Даже несмотря на многочисленные исследования, проведенные в этой области, очень немногие были заинтересованы в минимизации продолжительности неисправности, особенно в развивающихся странах с очень ограниченными ресурсами. Поскольку для принятия решений требуется достаточно информации за минимальное время, интеграция информационных технологий с существующими электрическими сетями является наиболее подходящей. В этой статье мы предлагаем точные и точные модели оценки перераспределения нагрузки.Хотя существует несколько методов моделирования, предлагаемые в этой работе методы моделирования основаны на моделях машинного обучения: множественной линейной регрессии, нелинейной регрессии и моделях нейронных сетей-классификаторов. Новизна этой работы заключается в том, что в ней представлен отказоустойчивый подход, основанный на машинном обучении и системе диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Цель этого подхода — помочь электрораспределительным компаниям поддерживать подачу электроэнергии потребителям и сократить продолжительность неисправности с многих часов до минимально возможного времени.Работа выполнена на основе реальных данных интеллектуальных сетей, разделенных на зоны около 20 трансформаторов. Входные данные моделей, собранные с датчиков, размещенных в энергосистеме, делают сеть способной перераспределять нагрузки с помощью достаточных стратегий. Для тестирования и проверки моделей использовались два мощных инструмента моделирования: MATLAB и Anaconda-Python. Результаты показали точность около 97% со стандартным отклонением 2,3%. Также подробно было представлено перераспределение нагрузки. С такими стремительными результатами они подтверждают правильность нашей модели в минимизации продолжительности сбоя, помогая системе совершать идеальные действия в оптимальное время.

Ключевые слова: Интернет вещей, Машинное обучение, Электросети, Прогнозные модели, Системы SCADA

Введение

Электричество играет жизненно важную роль в нашей повседневной жизни. Однако из-за быстрого роста населения, а также распространения цивилизации в разных географических точках распределение электроэнергии сталкивается со многими проблемами. Например, существующей традиционной электросети более 50 лет. Таким образом, необходимы различные обновления для эффективного удовлетворения растущих потребностей, минимизации потерь, устранения неисправностей и транспортировки электроэнергии.

Таким образом, использование информационных технологий в электросетях считается многообещающим решением многих недостатков традиционных электросетей. В результате появилась концепция Smart Grid, в которой много интересов и мотиваций. Интеллектуальные сети включают в себя различные эффективные технологии обнаружения, используя датчики, системы связи и системы управления в существующих электрических сетях. Таким образом, достигаются различные улучшения в оптимизации активов, операционной эффективности и альтернатив хранения.Более того, интеллектуальные сети интегрируют широкий спектр приложений, содержащих программные и аппаратные технологии, которые позволяют службам взаимодействовать с существующей электрической сетью и интеллектуально управлять ею.

Одной из основных особенностей интеллектуальной сети является автоматизация распределения электроэнергии (DA), что означает автоматизацию работы системы распределения, такую ​​как функции защиты SCADA (Zolotova & Landryová, 2000) и аналогичные операции информационных технологий. Автоматизация распределения может сочетать удаленное управление коммутационными устройствами, локальную автоматизацию и централизованное принятие решений в гибкую, целостную и экономичную операционную архитектуру для систем распределения электроэнергии, сохраняя целостность спецификации.

Одной из основных проблем отсутствия системы автоматизации распределения в развивающихся странах являются инвестиции в создание коммуникационной инфраструктуры, удаленных терминалов (RTU) и установку датчиков. Развивающимся странам предстоит многое сделать для улучшения инфраструктуры DA, поскольку это будет выгодно для снижения совокупных технических и коммерческих потерь (AT&C) (Ghosh, 2012) и обеспечения более качественных поставок.

Cloud Computing (Hayes, 2008 г.) помогли внедрить Интернет вещей в реальный мир.Но не каждая система IoT может использовать преимущества облачных вычислений. Например, промышленным системам IoT требуется высокоскоростное управление, чтобы данные, полученные с датчиков, можно было мгновенно обрабатывать. Задержка, вызванная облаком в системе IoT, может привести к повреждению систем, которым требуется мгновенная обработка потока данных и немедленная обратная связь. Поэтому появился новый подход к вычислениям, называемый туманными вычислениями (Bonomi et al., 2012).

Таким образом, он имеет сущность облачных вычислений на границе, но в то же время полагается на облако для обширного уровня обработки исторических данных.Однако он образует эстакаду между пограничными устройствами и облаком. Кроме того, туманные вычисления получили гораздо больше улучшений по сравнению с облачными вычислениями, таких как меньшая задержка обработки, уменьшенная задержка и низкая пропускная способность (Tom & Sankaranarayanan, 2017).

Определение места повреждения играет жизненно важную роль в обеспечении надежности электроснабжения. На протяжении многих лет проводилась обширная исследовательская работа, связанная с алгоритмами определения местоположения неисправностей, однако основными проблемами являются точность и скорость (Vilas et al., 2018).

Кроме того, доступные данные в режиме реального времени в базах данных SCADA содержат информацию об условиях эксплуатации, которая полезна для оптимизации технического обслуживания подстанции. Таким образом, неисправности и отказы подстанций контролируются через систему SCADA. Следовательно, анализ этих данных полезен для оценки стратегии технического обслуживания и планирования реконструкции и замены оборудования (Иванкович и др., 2018).

Кроме того, большие данные становятся все более требовательными и критически важными.Более того, контроль и ручное принятие решений о появлении этих данных также становится все труднее. Тем не менее, использование системы SCADA имеет тенденцию быть более сложным, поскольку решение должно приниматься в режиме реального времени. Одним из мотивирующих решений таких проблем является использование искусственного интеллекта или машинного обучения из-за его обязательных эффектов в сокращении ручного взаимодействия.

Кроме того, для решения задач автоматизации распределения электроэнергии появился механизм интеграции, объединяющий туманный маршрутизатор и облако с системой на основе IoT SCADA.Каждый зональный маршрутизатор предназначен для определенного региона, он взаимодействует с датчиками и контроллерами в этом регионе и интеллектуально реагирует на сбои и критические проблемы с распределением. Кроме того, он может обмениваться данными с другими маршрутизаторами на основе предварительно определенного протокола (Скрипчак и Танушка, 2013 г.).

В этой статье мы представляем методы обработки сбоев в интеллектуальных сетях, чтобы минимизировать продолжительность сбоя, особенно в развивающихся странах, где ранее почти не предпринималось никаких усилий. Наши методы основаны на машинном обучении, поэтому наш вклад в эту работу заключается в том, чтобы заставить сетку перераспределять нагрузку на основе различных подходов машинного обучения.Поэтому мы построили разные модели, модель множественной линейной регрессии, модель нелинейной регрессии и модель нейронной сети. Этот документ организован таким образом, что «Обзор литературы» включает в себя обзор литературы, «Модель системы» включает в себя модель системы, «Архитектура системы» представляет архитектуру системы, компоненты системы поясняются в «Компонентах системы», описании методология находится в разделе «Методология», «Результаты» содержат полученные результаты, а «Выводы» уточняют заключение.

Обзор литературы

Отказоустойчивые системы распределения электроэнергии привлекают все большее внимание исследователей, особенно системы распределения на базе SCADA. Tom & Sankaranarayanan (2017) предложили SCADA на основе IoT, интегрированную с Fog для автоматизации распределения. Предлагаемая система заботится о исправности полюсного трансформатора, использовании потребителей, управлении отключениями и контроле качества электроэнергии. Чтобы уменьшить задержку и пропускную способность интернета, система поддерживает туманные вычисления, которые выполняют потоковую аналитику в реальном времени.

Skripcak & Tanuska (2013) представляет разработку прототипа и реализацию компонента генерации знаний в реальном времени на основе многоагентного подхода, который можно применять в промышленных SCADA-системах. Cardwell & Shebanow (2016) обсудили проблемы и эффективность интеграции интеллектуальных SCADA и интеллектуальных сетей, так что в нем обсуждаются используемые в настоящее время архитектуры, а также некоторые реализованные меры для защиты этих архитектур по мере их роста. Кроме того, он рассматривает упрощение реализации многих стандартов, предусмотренных применимыми стандартами и органами управления, как средство достижения практического управления.Кроме того, в работе Goldenberg & Wool (2013) была представлена ​​модель системы обнаружения вторжений. Модель специально разработана для сетей Modbus/TCP. Представленный подход основан на ключевом анализе, учитывающем очень периодический трафик Modbus от и к конкретному ПЛК. Таким образом, канал ПЛК интерфейса «человек-машина» каждой машины может быть смоделирован с использованием собственного уникального детерминированного конечного автомата (DFA). А в Sridhar & Manimaran (2010) подходы к кибератакам были расширены.Подходы предназначены для систем управления в электроэнергетической системе. Таким образом, после успешной атаки на контур автоматического управления генерацией (AGC) величина отклонения частоты и дисбаланса нагрузки-генерации используются для оценки сотрясения физической системы. Кроме того, некоторые исследователи использовали подходы машинного обучения в своих исследованиях, например, Ху (2016) предложил методологию, которая влияет на автоматизированные системы обнаружения неисправностей и элементы управления, которые необходимо настроить с помощью методов машинного обучения.Этот подход основан на объединении данных датчиков и кодировании инженерных знаний, которые являются общими для прикладной системы, но не зависят от конкретного развертывания. А Mookiah, Dean & Eberle (2017) представляют текущие проблемы безопасности, связанные с домами, энергопотребление которых отслеживается, регулируется и, наконец, выставляется счет потребителям. Также Чжао и соавт. (2015) предложили модель машинного обучения, основанную на графиках и использующую небольшой объем обучающих данных. Модель может обнаруживать неисправность и определять возможный тип неисправности.А в Chen et al. (2019) разработали новую структуру графовой сверточной сети (GCN) для локализации неисправностей в сетях распределения электроэнергии. Предлагаемый подход координирует несколько измерений на разных шинах, принимая во внимание топологию системы. Работа Guo et al. (2020) предложили интеллектуальную активную отказоустойчивую систему на основе глубокой нейронной сети. В предложенном алгоритме нейронная сеть использовалась таким образом, что при отсутствии ошибок НС обучала каждый подфильтр. В то время как при возникновении неисправности он будет прогнозировать данные времени неисправности.Эти данные будут использоваться для замены ошибочных данных в основном фильтре для слияния. В то время как в Bose (2017) показана важность использования методов искусственного интеллекта в интеллектуальной сети. В документе показано, как эти методы обеспечивают мощные инструменты для диагностики отказов и отказоустойчивости. Также было дано краткое описание нескольких примеров приложений на основе ИИ. Кроме того, Ли, Ота и Донг (2017) предложили метод точной кластеризации входных данных с использованием модели глубокой сверточной нейронной сети (CNN).В работе обсуждалось прогнозирование электрической нагрузки и способы оптимизации распределения энергоресурсов в интеллектуальной сети.

Кроме того, для прогнозирования и оценки распределения мощности используются различные методы моделирования. В Wang & Yaz (2016) и Gilbert et al. (2019) были предложены нелинейные модели интеллектуальных сетей. Работа в Wang & Yaz (2016) основана на нелинейной структуре оценки состояния в реальном времени для отказоустойчивых приложений синхронизации интеллектуальной энергосистемы. В то время как в Gilbert et al.(2019) также была предложена нелинейная модель авторегрессионного прогнозирования для распределения выработки электроэнергии. С другой стороны, в другой работе был предложен метод базовой оценки с использованием множественной линейной регрессии Matsukawa et al. (2019). Однако в работе Ahmad & Chen (2018) представлено полное сравнение трех моделей прогнозирования с использованием моделей на основе машинного обучения.

Машинное обучение также используется для прогнозирования и распределения электроэнергии в интеллектуальных сетях. В работе Syed, Refaat & Abu-Rub (2020) предлагается платформа управления большими данными для прогнозирования нагрузки в режиме реального времени, тогда как Hafeez, Alimgeer & Khan (2020) предложили гибридную модель прогнозирования электрической нагрузки на основе ANN- на основе точной и быстрой сходимости (AFC-ANN) и долговременной кратковременной памяти (LSTM).В Vidal, Pozo & Tutivén (2018) разработана основанная на данных стратегия обнаружения и классификации множественных неисправностей. Работа направлена ​​на обнаружение и классификацию множественных неисправностей. Кроме того, Лей, Лю и Цзян (2019) представляют основанную на глубоком обучении модель диагностики неисправностей. В работе используются преимущества RNN и LSTM для представления различных моделей глубокого обучения, включая CNN.

Следовательно, в существующей литературе отсутствует обработка ошибок с помощью стратегий автоматизации перераспределения нагрузки. Несмотря на это, большинство развивающихся стран по-прежнему используют ручные методы перераспределения нагрузки, что требует значительного времени для выполнения задачи оптимального перераспределения нагрузки, которая может длиться до нескольких часов.Таким образом, новизной в этом исследовании является использование известных моделей машинного обучения для помощи в стратегиях автоматизации перераспределения нагрузки в развивающихся странах. Поскольку эти страны имеют очень ограниченные ресурсы, включая плохую инфраструктуру, а также изношенную существующую электросеть, существуют различные проблемы с использованием ручных методов для перераспределения нагрузки, такие как время, которое они потребляют, усилия и стоимость.

Модель системы

Для моделирования интеллектуальной сети можно использовать различные методы моделирования.В этой статье для проверки достоверности предположения об автоматизации перераспределения нагрузки применяются три известные модели, основанные на машинном обучении, где используются следующие модели: (1) множественная линейная регрессия; (2) нелинейная регрессия и (3) модель классификатора нейронной сети. Каждая модель применяется отдельно для определения приоритетов резервных трансформаторов, которые могут справиться с нагрузкой неисправного трансформатора, на основе трех входных переменных: свободной нагрузки каждого трансформатора, температуры масла и ожидаемых потерь мощности между трансформаторами.Модели на основе регрессии применяются в этом исследовании из-за простоты регрессии и потому, что их вычисления могут быть легко выполнены с помощью ресурсов обработки, доступных в контроллерах. Поэтому для моделирования множественной линейной и нелинейной регрессии мы использовали инструменты MATLAB fitlm и fitnlm соответственно. Пока мы использовали библиотеку Python Keras для построения модели классификатора нейронной сети.

Архитектура системы

Архитектура электросети в этой работе может быть описана как интеллектуальная сеть, где сеть логически разделена на разные зоны, где каждая зона имеет несколько трансформаторов и контроллер, который управляет распределением нагрузки между зональными трансформаторами.Таким образом, каждый контроллер оснащен приводами на основе IoT. Как показано на рисунке, каждый трансформатор оснащен измерительными датчиками на основе Интернета вещей, которые измеряют величину текущей нагрузки и температуру масла. При этом потери мощности между каждой парой трансформаторов оцениваются облачной централизованной системой знаний SCADA. Трансформаторы внутри каждой зоны могут работать в отказоустойчивом механизме, способном справиться с нагрузкой неисправного трансформатора. Другими словами, когда в одном трансформаторе возникает неисправность, зональный контроллер выберет наиболее подходящий трансформатор на основе подхода машинного обучения SCADA.

Архитектура системы различных зон.

Компоненты системы

представляет собой общий эскиз, который лучше всего описывает интеллектуальную сеть, используемую в нашей работе. таким образом, датчики на каждом трансформаторе периодически отправляют обновления в облачную аналитическую систему, которая, в свою очередь, управляет механизмом распределения нагрузки через приводы IoT. Таким образом, когда в распределительном трансформаторе обнаруживается неисправность, контроллер распределяет нагрузку на наиболее подходящий трансформатор в соответствии с критерием приоритета, где критерий приоритета можно описать следующим образом:

Периодические обновления, отправляемые датчиком на каждом трансформаторе. .

Наивысший приоритет отдается трансформатору-кандидату (CT), который имеет наибольшую свободную нагрузку, наименьшую температуру масла и наименьшие предполагаемые потери энергии в процентах. Таким образом, трансформаторы сортируются на нескольких уровнях в соответствии с:

(1) Значения свободной нагрузки: от большего к меньшему.

(2) Значения температуры масла: от минимальной к максимальной.

(3) Расчетный процент потерь энергии: от меньшего к большему.

Как показано на рисунке, в системе есть таблица прогнозов, содержащая N строк и N столбцов.Каждая строка содержит приоритеты трансформаторов-кандидатов (CT) N-1, упорядоченные от высшего к низшему, без учета диагонального элемента. Следовательно, при отказе k-го трансформатора он обрабатывается i-м ТТ в K-м ряду, имеющим максимальное значение приоритета ( P ki ). Если таблица прогнозов периодически обновляется на основе алгоритма, показанного на .

Таблица 1

Таблица приоритетов.

+ + + +
Распределение Transformer против резервного трансформатора СТ1 СТ2 СТ3 CTn
S1 X P12 P13 P1N
S2 P21 Х Р23 Р2п
S3 Р31 Р32 Х P3n
Sn Pn1 Pn2 PN3 Х

алгоритм обновления таблицы приоритетов.

Методология

В этом исследовании мы предположили, что интеллектуальная сеть основана на SCADA, так что показания датчиков собираются и контролируются через централизованную облачную систему. Новизна этой работы заключается в представлении трех моделей машинного обучения для отказоустойчивого механизма перераспределения нагрузки, интегрированного с интеллектуальной сетью на основе SCADA. Как мы упоминали выше, каждая модель из трех моделей тестировалась отдельно, где этапы эксперимента можно описать следующим образом:

  • (1)

    Часть сбора данных выполнялась следующим образом:

    • (а)

      Для моделей на основе множественной линейной регрессии и нелинейной регрессии были собраны случайные показания для определенной зоны от Северной распределительной компании (NEDCO), чтобы увидеть уровень точности построения мгновенной модели, которую можно периодически адаптировать в течение коротких периодов времени.

    • (b)

      Тогда как для модели нейронной сети показания собирались одной и той же компанией для одной и той же зоны каждые шесть часов в течение одного месяца.

  • (2)

    Часть оценки и проверки моделей, как мы упоминали ранее:

  • (a)

    Множественная линейная регрессия и модели на основе нелинейной регрессии были проверены с помощью моделей на основе MATLAB и верификации инструменты fitlm и fitnlm соответственно.

  • (b)

    В то время как модель нейронной сети оценивается и проверяется библиотекой Python Keras.

Таким образом, нотации, используемые в этих моделях:

  • P KI : ITH Transformer Priority, который может обрабатывать нагрузку
  • 686868686868686868686 гг. : i-я свободная мощность трансформатора; т. е. какую нагрузку в кВА может выдержать CT i в дополнение к текущей нагрузке.
  • T i : CTi Температура масла.
  • L i : процент потерь энергии при передаче энергии по линиям между k-м трансформатором и трансформатором тока i .

после P ки величина пропорциональна C я и обратно пропорциональна как с T я и L я , мы предложили модель, показанная в (1)

где: X , Y и Z — параметры регрессионной модели.

Таким образом, эти значения можно найти с помощью различных методов и инструментов:

(1) Модель на основе множественной линейной регрессии: как показано в уравнении. (2), мы изучили связь между натуральными логарифмами P KI против C I , T I , T 68 I . . Значения X , Y и Z можно найти с помощью нескольких методов линейной регрессии, где мы использовали инструмент MATLAB. W — это точка пересечения

(2) Нелинейное моделирование: в этой части мы использовали те же данные и инструмент Matlab fitnlm, чтобы найти параметры X , Y и Z .

(3) Подход на основе нейронных сетей: для работы с высокодинамичной средой необходимо рассмотреть подход, основанный на нейронных сетях. Таким образом, система является самообучаемой, т. Е. Она может адаптироваться к различному количеству трансформаторов. В этой части мы использовали библиотеку Python Keras для построения нейронной сети, которая заставит систему выбирать наиболее подходящего кандидата-преобразователя. Классы-оболочки, предоставляемые библиотекой Keras, позволяют использовать модели нейронных сетей, разработанные с помощью Keras, в scikit-learn.Кроме того, в Keras есть класс KerasClassifier, который можно использовать в качестве оценщика в scikit-learn (Pendlebury et al., 2018). KerasClassifier принимает имя функции в качестве аргумента. Эта функция должна вернуть построенную модель нейронной сети, готовую к обучению.

В нашем случае функция создает базовую нейронную сеть для задачи классификации приоритетов. Он создает простую полносвязную сеть с одним скрытым слоем, содержащим 45 нейронов. Скрытый слой использует функцию активации выпрямителя, что является хорошей практикой (Schmidt-Hieber, 2020).где выходной слой создает 20 выходных значений, по одному для каждого класса. Обратите внимание, что мы использовали функцию активации «softmax» в выходном слое (Mohammed & Umaashankar, 2018). Это делается для того, чтобы выходные значения находились в диапазоне от 0 до 1 и могли использоваться в качестве прогнозируемых вероятностей. Наконец, в сети используется эффективный алгоритм оптимизации градиентного спуска Адама с логарифмической функцией потерь, который в Keras называется «categorical_crossentropy» (Bock & Weis, 2019; Das, Patra & Mohanty, 2020).

Результаты

Основным ограничением в этом исследовании является количество распределительных трансформаторов в зоне. Потому что, согласно NEDCO, трансформаторы сгруппированы в зоны на основе географических и топологических соображений. А поскольку географическое пространство Палестины ограничено, в каждой зоне находится почти 20 распределительных трансформаторов. Таким образом, зона, предоставленная NEDCO для рассмотрения в этой работе, содержит 20 распределительных трансформаторов. Поэтому каждому трансформатору присваивается значение приоритета в соответствии с его способностью работать в качестве резервного трансформатора, где значения приоритета варьируются от 1 до 20.Распределительный трансформатор со значением приоритета 20 означает, что этот трансформатор следует рассматривать в первую очередь для работы в качестве резервного трансформатора. С другой стороны, трансформатор имеет значение приоритета 1, что означает, что он должен быть последним, рассматриваемым как резервный трансформатор.

После машинного обучения модели на основе данного предположения мы проверили модель на компьютере для разработки, состоящем из процессора Intel ® Core™ i7-7700HQ с тактовой частотой 2,80 ГГц и 16 ГБ ОЗУ.Модель классификатора реализована с использованием Python 3.8, поскольку он считается одной из лучших платформ машинного обучения из-за своей простоты, гибкости и согласованности с огромными библиотеками для искусственного интеллекта и машинного обучения. Модель классификатора была построена с использованием различных инструментов глубокого обучения, таких как Numpy, Tensorflow, Keras, Pandas, Matplotlib и Pylab. В то время как модели множественной линейной и нелинейной регрессии были построены с использованием MATLAB R2016b.

А.Модели регрессии MATLAB

(1) На основе уравнения. (2), мы выполнили множественную линейную регрессию, используя инструмент Matlab fitlm. Таким образом, полученные результаты показаны в, где количество наблюдений составляет 20, а степень ошибки свободы составляет 16.

Таблица 2

999 –299999 .
Наименование Значение
W
W 9 –299996
X 1,0647
Y −0,0039374
Z −0.052378

показывает сравнение между рассчитанными значениями P ki с использованием этих коэффициентов и значениями обучения.

Сравнение значений приоритета обучения и значений приоритета, рассчитанных с помощью множественной линейной модели.

(2) На основании уравнения (1) мы выполнили нелинейную регрессию, используя инструмент Matlab fitnlm. Полученные значения коэффициентов X , Y и Z показаны в:

Таблица 3

(1). + +
Имя + Значение +
Х 0,82437
Да 0,34212
Z 0,029426

, где количество Наблюдения равны 20, а число степеней свободы Error равно 17. Здесь показано сравнение вычисленных значений с использованием этих коэффициентов и значений приоритета обучения.

Сравнение значений приоритета обучения и значений приоритета, рассчитанных нелинейной моделью.

B. Модель нейронной сети Python

Чтобы оценить модель нейронной сети на наших обучающих данных, scikit-learn имеет отличные возможности для оценки моделей с использованием набора методов. Во-первых, мы оценили модель с помощью KerasClassifier и k-кратной перекрестной проверки, используя метрики точности в качестве индикатора производительности с эпохами = 100 и batch_size = 5.показывает складки против точности. Среднее значение точности составляет 96,58% при стандартном отклонении 2,3%.

Кроме того, мы использовали функцию подгонки с validation_split = 0,33 и epochs = 150, а также batch_size = 50, чтобы сравнить кривую точности обучения с кривой точности тестирования, а также сравнить кривые потерь при обучении и потерь при тестировании. Кроме того, модель была переоценена с использованием средней абсолютной ошибки (MAE). Среднее значение MAE составляет 0,083 и показывает эпоху в зависимости от значения MAE.

C. Точность моделей

Для измерения точности моделей R-квадрат и скорректированный R-квадрат используются для измерения точности модели как для множественной линейной регрессии, так и для моделей нелинейной регрессии, как показано на рис. Значение R-квадрата для модели множественной линейной регрессии составляет 0,979, а скорректированное значение R-квадрата равно 0,975. Принимая во внимание, что для модели нелинейной регрессии значение R-квадрата равно 0,972, а скорректированное значение R-квадрата равно 0,969. Кроме того, показано, что среднее значение точности для модели нейронной сети Python составляет 96.58 %, а стандартное отклонение — 2,3 %, а среднее значение MAE — 0,083. Более того, показано, что кривые точности обучения и тестирования сходятся к 100%. С другой стороны, показано, что и потери при обучении, и потери при тестировании сходятся к 0. Также показано, что значение MAE сходится к 0.

Таблица 4

Значения измерения точности моделей.

9
Модель Мера точности Значение
Множественная линейная регрессия R-квадрат
Скорректированный R-Squared 0,975
Нелинейный регрессионный R-Squared 0,972
Скорректированный R-Squared 0,969
Python Neural Network модель точность Среднее значение 96,58%
Стандартное отклонение 2,3%
MAE Среднее значение 0,083
0,083 9099 0,083 0,083.

Эпохи против потерь при обучении и тестировании.

6 Варианты использования ИИ для операторов системы передачи

Перемещение электроэнергии по сети связано с уникальным набором проблем. Все, от кражи энергии до отказа сети, может помешать этому процессу. И каждый раз, когда что-то идет не так, на исправление тратятся время и деньги.

Машинное обучение становится все более мощным инструментом, помогающим снизить риск, связанный с передачей энергии. Он может помочь вам:

  • Предвидеть и предотвращать сбои в энергосистеме
  • Предотвращать отключения электроэнергии с помощью мониторинга в режиме реального времени и прогнозирования ИИ
  • Обнаруживать неисправности электросети
  • Балансировать сеть
  • Отличать нарушения энергосистемы от кибератак
  • Обнаруживать энергию кража

1.Предвидеть и предотвращать сбои в электросетях

Массовые перебои в подаче электроэнергии вызывают хаос у населения и обходятся поставщикам коммунальных услуг примерно в 49 миллиардов долларов в год.

Это не было бы большой проблемой, если бы массовые отключения электроэнергии были редкостью, но в последние годы число отключений, затрагивающих более 50 000 человек, резко возросло. Это означает, что коммунальным компаниям необходимо найти новые способы прогнозирования и управления этими отключениями.

В наши дни интеллектуальные сети производят огромные объемы данных, а это означает, что прогнозировать сбои и управлять ими стало проще, чем когда-либо.В отличие от традиционных электросетей, которые являются однонаправленными (то есть передают мощность только в одном направлении), интеллектуальные электросети являются двунаправленными. Они могут собирать данные из всех возможных источников в сети одновременно с подачей электроэнергии. Они собирают и отслеживают данные из таких источников, как интеллектуальные счетчики, устройства IoT и электростанции, обеспечивая четкое представление об энергопотреблении в режиме реального времени.

Машинное обучение может использовать эти данные для прогнозирования и предотвращения массовых отключений электроэнергии в сети.Это помогает выявить неочевидные закономерности в данных, которые могут быть предвестниками сбоя сети, что помогает командам по техническому обслуживанию предотвратить сбой.

2. Предотвращение отключения электроэнергии с помощью мониторинга в режиме реального времени и прогнозирования с помощью ИИ

Электросетям приходится преодолевать множество препятствий, чтобы непрерывно обеспечивать потребителей энергией. Погодные условия, использование, внутренние сбои и даже случайные инциденты, такие как удары молнии и вмешательство диких животных, могут повлиять на подачу энергии.

Машинное обучение все чаще используется для прогнозирования потенциальных условий отключения электроэнергии.Вводя исторические данные в ИИ и запуская симуляции Монте-Карло для прогнозирования возможных результатов, операторы сетей могут использовать машинное обучение для выявления условий, которые могут привести к отказу сети. И они могут действовать соответственно.

Датчики, такие как блоки измерения фазы (PMU) и интеллектуальные счетчики, могут предоставлять информацию об использовании в режиме реального времени. Когда мы объединяем эти инструменты с историческими данными и данными моделирования, ИИ может помочь смягчить потенциальные сбои сети, используя такие методы, как балансировка сети и оптимизация реакции на спрос.Инциденты, которые в противном случае затронули бы миллионы людей, могут локализоваться на меньшей площади и устраняться быстрее за меньшие деньги.

3. Обнаружение сбоев в электросети 

Методы, используемые в настоящее время большинством поставщиков коммунальных услуг для обнаружения сбоев в сети, требуют много ненужного времени и ресурсов. Это создает ситуацию, когда передача электроэнергии прерывается, а потребители остаются без электричества, а неисправности сначала обнаруживаются, а затем устраняются.

Машинное обучение может быстрее и точнее находить неисправности, помогая вам свести к минимуму перерывы в обслуживании ваших клиентов.Например, мы можем объединить машины опорных векторов (SVM) с дискретным вейвлет-преобразованием (DWT) для обнаружения ошибок в линиях.

Когда мы применяем DWT (форма численного и функционального анализа, которая собирает информацию о частоте и местоположении) к переходному напряжению, зарегистрированному на линии передачи, мы можем определить место повреждения путем расчета импульсов напряжения в воздушном режиме (для наземных провод передачи) и вейвлеты напряжения наземной моды (для проводов передачи в земле).До сих пор этот метод успешно обнаруживал углы возникновения неисправностей, их местоположения, уровни нагрузки и нелинейные неисправности с высоким импедансом как для воздушных, так и для подземных линий электропередачи.

4. Балансировка сети Прогноз ветра с помощью Facebooks Алгоритм пророка

Балансировка сети — обеспечение соответствия энергоснабжения спросу на энергию — является одной из самых важных задач оператора электропередач. Но возобновляемые источники энергии сильно зависят от погоды, что затрудняет их прогнозирование.

Операторы электропередач ежегодно тратят миллионы долларов на исправление ошибок планирования, которые приводят к слишком большому или слишком малому производству энергии. В гибридных системах, которые используют как возобновляемые источники энергии, так и ископаемое топливо для выработки электроэнергии, эти ошибки приходится исправлять в последнюю минуту, покупая больше энергии или компенсируя излишки электростанциями.

Точное знание того, когда уровень спроса достигнет пика, позволяет поставщикам коммунальных услуг подключаться к вторичным источникам энергии (например, электроэнергии, вырабатываемой традиционным способом), чтобы поддерживать доступные ресурсы и обеспечивать постоянное предоставление услуг.

Машинное обучение — самый точный метод прогнозирования производства возобновляемой энергии. Когда мы применяем передовые методы, такие как долгосрочные краткосрочные нейронные сети (LSTM), ИИ может взвешивать множество задействованных факторов — прогнозы ветра, температуры, солнечного света и влажности — и делать наилучшие прогнозы. Это экономит деньги для операторов и сохраняет ресурсы для электростанций.

Мы также можем передавать исторические данные в алгоритмы машинного обучения, такие как машины опорных векторов (SVM), для точного прогнозирования энергопотребления и обеспечения достаточных уровней и постоянного снабжения.

5. Отличие сбоев энергосистемы от кибератак 

Кибератаки все чаще используются для нацеливания на важную инфраструктуру, например для захвата коммунальных услуг и требования наличных. Это может занять много времени и много денег, чтобы разобраться. Например, в Колорадо им потребовалось три недели, чтобы разблокировать данные после кибератаки. Им пришлось привлечь дополнительный персонал для проверки записей, чтобы убедиться, что личная информация их клиентов не была скомпрометирована, и это второй раз, когда это происходит с одной и той же утилитой за два года.

Обнаружение этих атак имеет решающее значение.

Разработчики используют машинное обучение, чтобы различать неисправность (например, короткое замыкание) или нарушение в сети (например, техническое обслуживание линии) и интеллектуальную кибератаку (например, внедрение данных).

Поскольку обман является важным компонентом этих атак, модель необходимо научить выявлять подозрительную активность — такие вещи, как вредоносный код или боты, которые остаются после обмана.После того, как модель обучена, она может отслеживать систему и быстрее выявлять подозрительную активность.

Один из методов, который мы можем применить, использует извлечение признаков с помощью символьной динамической фильтрации (инструмент распознавания образов на основе теории информации) для обнаружения причинных взаимодействий между подсистемами без перегрузки компьютерных систем. При тестировании он точно обнаружил 99% кибератак, при этом доля истинных положительных результатов составила 98%, а доля ложноположительных результатов составила менее 2%. Этот низкий уровень ложноположительных результатов важен, потому что ложные тревоги являются одной из самых больших проблем при обнаружении кибератак.

6. Обнаружение кражи энергии

В мире энергетики «нетехнические потери» означают кражу энергии или мошенничество.

Существует два распространенных типа нетехнических потерь. Во-первых, когда клиент использует больше энергии, чем показывает счетчик. Во-вторых, мошеннические соединения крадут энергию у платящих клиентов. Чтобы осуществить это, злоумышленники могут полностью обойти интеллектуальные счетчики или вставить в систему чипы, которые изменят то, как счетчики отслеживают потребление энергии. Считывателей счетчиков также можно подкупить, чтобы они сообщали меньшие цифры (хотя благодаря умным счетчикам это становится все труднее сделать).

Поскольку эти нетехнические потери ежегодно обходятся в 96 миллиардов долларов, поставщики коммунальных услуг обращаются к машинному обучению для решения этой проблемы.

Мы можем помочь вам изучить исторические данные о клиентах, чтобы обнаружить нарушения, указывающие на кражу или мошенничество. Это могут быть такие вещи, как необычные всплески использования, различия между заявленным и фактическим использованием или даже свидетельства взлома оборудования.

Введение в электричество и электронику

Электричество — это форма энергии, связанная с потоком электронов.Вся материя состоит из атомов, у которых есть центр, называемый ядром. Ядро содержит положительно заряженные частицы, называемые протонами, и незаряженные частицы, называемые нейтронами. Ядро атома окружено отрицательно заряженными частицами, называемыми электронами. Отрицательный заряд электрона равен положительному заряду протона, а число электронов в атоме обычно равно числу протонов.

Когда уравновешивающая сила между протонами и электронами нарушается внешней силой, атом может получить или потерять электрон.А когда электроны «теряются» из атома, свободное движение этих электронов составляет электрический ток.

Люди и электричество

Электричество является основной частью природы и одной из наиболее широко используемых форм энергии. Люди получают электричество, которое является вторичным источником энергии, путем преобразования других источников энергии, таких как уголь, природный газ, нефть и ядерная энергия. Первоначальные естественные источники электроэнергии называются первичными источниками.

Многие города и поселки были построены рядом с водопадами (основным источником механической энергии), которые вращали водяные колеса для выполнения работы.А до того, как немногим более 100 лет назад началось производство электроэнергии, дома освещались керосиновыми лампами, продукты охлаждались в холодильниках, а помещения обогревались дровяными или угольными печами.

Начиная с эксперимента Бенджамина Франклина с воздушным змеем одной бурной ночью в Филадельфии, постепенно стали понятны принципы работы электричества. В середине 1800-х жизнь каждого изменилась с изобретением электрической лампочки . До 1879 года электричество использовалось в дуговых фонарях для наружного освещения.Изобретение лампочки использовало электричество для освещения наших домов.

Производство электроэнергии

Электрический генератор (Давным-давно машина, вырабатывающая электричество, называлась «динамо», сегодня предпочтительным термином является «генератор») — это устройство для преобразования механической энергии в электрическую. Процесс основан на взаимосвязи между магнетизмом и электричеством . Когда провод или любой другой электропроводный материал движется поперек магнитного поля, в проводе возникает электрический ток.

Большие генераторы, используемые в электроэнергетике, имеют стационарный проводник. Магнит, прикрепленный к концу вращающегося вала, расположен внутри неподвижного проводящего кольца, обернутого длинным непрерывным куском проволоки. Когда магнит вращается, он индуцирует небольшой электрический ток в каждом отрезке провода по мере его прохождения. Каждая секция провода представляет собой небольшой отдельный электрический проводник. Все малые токи отдельных участков складываются в один ток значительной величины.Этот ток используется для получения электроэнергии.

Электростанция общего пользования использует турбину, двигатель, водяное колесо или другую подобную машину для привода электрического генератора или устройства, которое преобразует механическую или химическую энергию в электричество. Паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины, водяные турбины и ветряные турбины являются наиболее распространенными методами производства электроэнергии.

NMSU: Введение в электробезопасность | Экологическая безопасность и управление рисками

ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ  

Каждый год сотни рабочих погибают и получают травмы от поражения электрическим током.Большинство этих несчастных случаев происходит из-за того, что люди не смотрят, не думают или просто не понимают шокирующей силы электричества.

Поражение электрическим током может произойти только тогда, когда часть тела замыкает цепь между проводником и другим проводником или источником заземления.

Смерть или травма не вызваны напряжением; ущерб наносится количеством тока, протекающего через тело. Конечно, чем выше напряжение, тем больше сила тока. Некоторые люди пережили удары током в несколько тысяч вольт, в то время как другие были убиты напряжением до 12.

Последствия поражения электрическим током в основном зависят от общей величины протекающего тока и пути прохождения тока через тело пострадавшего. Чтобы предотвратить поражение электрическим током, которое может привести к нескольким видам травм, убедитесь, что ваше тело не станет частью электрического потока и пути тока. Вода снижает сопротивление и позволяет электричеству течь во влажные участки, руки, руки, ваше тело. Электричество и вода — плохая смесь.

ЧТО ДЕЛАТЬ В СИТУАЦИИ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Важно знать, как помочь пострадавшему от удара током.

  1. Сначала остановите протекание тока от цепи через тело пострадавшего, если это еще не сделано. Часто, особенно в случаях поражения током низкого напряжения, пострадавшие не могут оторваться от источника тока.
  2. Если пострадавший все еще находится в контакте с током, отключите или обесточьте цепь, если это возможно. Если это невозможно, возьмите непроводящий ток предмет, например, сухую одежду, сухую веревку или сухую палку, и уберите пострадавшего от источника тока.
  3. Тогда позвони или пошли за помощью.
  4. Затем проверьте, остановилось ли сердце или дыхание жертвы. Оказывайте необходимую первую помощь, пока не прибудет профессиональная помощь.

РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ

Мы можем снизить риск несчастных случаев на рабочем месте, если будем помнить об этих рекомендациях.

1. Не перегружайте цепи. Держите электрооборудование вдали от воды и сырости.

2. Осмотрите зону и оборудование, с которыми вы работаете, на предмет опасности поражения электрическим током.

3. Проверяйте электрические шнуры при каждом использовании на предмет износа, повреждений и других признаков износа и дефектов. Ни в коем случае не вносите изменения в вилку шнура. Помните, что удлинители — это только временное решение, и их использование должно быть сведено к минимуму, когда это возможно.

4. Избегайте влажных мест при работе с чем-либо электрическим. Если есть причина, по которой вы должны оказаться в такой ситуации, наденьте резиновые сапоги и перчатки, чтобы уменьшить вероятность поражения электрическим током. Инструменты и приборы должны быть подключены к розетке GFCI или удлинителю GFCI.Никогда не используйте воду для тушения электрического пожара; вода может вызвать смертельный шок.

5. Всегда отключайте питание схемы или устройства, с которыми вы будете работать. Это первое, что вы должны сделать перед работой с любой электрической цепью. Обязательно заблокируйте и пометьте переключатели при работе с оборудованием.

Электричество может быть союзником или врагом. Относитесь к нему с уважением, и он предоставит ожидаемую услугу.

Подробнее: Шесть способов предотвратить поражение электрическим током

С вопросами или опасениями по поводу электробезопасности или безопасности в целом в NMSU звоните в EH&S по телефону 575-646-3327.(http://safety.nmsu.edu)

 

Искусственный интеллект: новое электричество

июнь 2019 г.

Автор: Кэтрин Джуэлл , Отдел публикаций, ВОИС

Ученый-компьютерщик британского происхождения Эндрю Нг является ведущим мыслителем в области искусственного интеллекта (ИИ) и уже много лет является пионером в его применении.Он основал проект Google Brain, работал главным научным сотрудником Baidu и стал соучредителем платформы онлайн-обучения Coursera. Сегодня, помимо своей академической работы в Стэнфордском университете (США), г-н Нг возглавляет два стартапа: Landing AI, который работает с предприятиями над внедрением ИИ, и deeplearning.ai, образовательную компанию в области ИИ. Г-н Нг недавно говорил с WIPO Magazine о преобразующей силе ИИ и мерах, необходимых для обеспечения того, чтобы ИИ приносил пользу всем.

«Чтобы ИИ полностью реализовал свой потенциал, правительства должны заботиться о защите граждан, а также создавать возможности для положительных инноваций, которые может принести ИИ», — говорит Эндрю Нг (фото: © NVIDIA Corporation).

Почему ИИ привлекает столько внимания?

ИИ — это новое электричество. Он изменит каждую отрасль и создаст огромную экономическую ценность. Такие технологии, как контролируемое обучение, — это автоматизация на стероидах. Он очень хорошо автоматизирует задачи и окажет влияние на каждый сектор — от здравоохранения до производства, логистики и розничной торговли.

Когда вы говорите об ИИ, что именно вы имеете в виду?

Большая часть экономической ценности, создаваемой ИИ сегодня, обусловлена ​​«обучением под наблюдением», которое действительно хорошо подходит для определения простых ответов ввода-вывода или ответов от А до Б и их отображения.Когда вы объединяете множество пар ввода-вывода, это называется глубоким обучением. Глубокое обучение действительно хорошо справляется с распознаванием изображений, распознаванием речи и обработкой естественного языка. Сегодня наиболее прибыльным применением технологии, вероятно, является определение того, будут ли потребители нажимать на рекламу. Крупные онлайн-платформы используют эту технологию для создания огромной экономической ценности.

Но контролируемое обучение и другие методы искусственного интеллекта могут сделать гораздо больше. Например, мы можем ввести спутниковый снимок области и сгенерировать выходные данные, которые сообщат нам, бедна ли она и нуждается ли она в дополнительных ресурсах.Мы можем вводить данные из города и генерировать выходные данные, определяющие районы с наибольшим риском утечки газа. Или мы можем построить более точные модели изменения климата. Существуют огромные неиспользованные возможности ИИ в таких секторах, как сельское хозяйство, здравоохранение и производство.

ИИ — это новое электричество. Он может преобразовать каждую отрасль и создать огромную экономическую ценность

.

Ранее в этом году ВОИС выпустила первый отчет из серии ВОИС «Технологические тенденции», посвященный ИИ.Почему это важно?

Отчет ВОИС о тенденциях в области технологий дает более четкое представление о тенденциях развития ИИ, а также о том, кто использует эту технологию и в каких частях мира. Например, это показывает, что до сих пор только небольшое количество регионов и организаций уделяли внимание технологиям ИИ. В отчете также показано, что глубокое обучение — самая масштабная и быстрорастущая технология в области искусственного интеллекта. Несмотря на то, что в области глубокого обучения был достигнут значительный прогресс в плане сбора большего количества данных и создания более мощных компьютеров, чтобы заставить его работать, нам еще предстоит пройти долгий путь.Эффективное «обучение без учителя» — обучение без размеченных данных — будет очень важно.

«Большинство изобретений и большая часть ценности, которая будет создана с помощью ИИ, еще не реализованы», — отмечает Эндрю Нг. «Мой совет руководителям правительств развивающихся стран — сосредоточиться на своих сильных сторонах. Например, если ваша страна является крупным экспортером кофе, работайте над технологиями искусственного интеллекта, чтобы оптимизировать методы выращивания, обработки и экспорта кофейных зерен. У вас есть огромные возможности сделать это для вашей местной экономики.(Фото: Alamy Stock Photo / © Hero Images Inc.).

Так есть ли недостатки у ИИ?

ИИ повлияет на некоторые профессии. Чтобы гарантировать, что ИИ полностью раскроет свой потенциал, приведет к огромному глобальному экономическому росту и справедливому распределению плодов ИИ, нам нужно, чтобы правительство, образовательные учреждения и бизнес работали вместе.

Какую роль могут сыграть правительства в обеспечении того, чтобы ИИ выполнял свои обещания?

Правительства должны вкладывать значительные средства в образование, чтобы предоставить гражданам путь к успеху в этом будущем, основанном на искусственном интеллекте.Это не означает, что нужно просто просить людей работать усерднее, это значит просить их усерднее учиться. Мы должны дать людям возможность освоить навыки, необходимые им для общества, основанного на искусственном интеллекте. Сегодня обществу нужно больше инженеров по искусственному интеллекту, но ему также нужно больше медицинских работников, опекунов и учителей. Ему также нужно больше техников по ветряным турбинам. Есть много важных ролей, которые нужно заполнить, и нам нужно помочь людям вступить в эти роли, чтобы они могли участвовать в захватывающем будущем ИИ, которое мы строим.В то время, когда ИИ разрушает многие рабочие места и отрасли, правительства должны сыграть важную роль в том, чтобы помочь людям добиться успеха, внести свой вклад и пожинать плоды этой экономики, основанной на ИИ.

Если правительства, университеты и корпорации будут работать вместе для поощрения образования и инноваций, тогда все страны и все люди получат почти неограниченные возможности стать частью этой новой экономики ИИ

Нужно ли правительствам регулировать ИИ?

Продуманное регулирование будет иметь важное значение.Чтобы ИИ полностью реализовал свой потенциал, правительства должны заботиться о защите граждан, а также создавать возможности для позитивных инноваций, которые может принести ИИ. Возьмем, к примеру, американский стартап Zipline, который использует дроны — управляемые компьютером самолеты — для доставки крови. Одной из основных причин, по которой Zipline запустила сервис дронов в Руанде, была ясность регулирования, существующая в Руанде. Со временем мы наблюдаем, что правительства, проводящие более продуманную политику, позволяющую внедрять ИИ-инновации в свою экономику, будут быстрее создавать ценность для своих граждан и тем самым способствовать росту своей экономики.

Отчет ВОИС о тенденциях в области технологий представляет собой общую информационную базу по ИИ для лиц, ответственных за разработку политики и принятие решений в правительстве, бизнесе и других организациях, которые борются с последствиями новой технологии, которая обещает преобразовать многие области экономической, социальной и культурной деятельности. .

Среди выводов отчета:

  • С момента появления ИИ в 1950-х годах и до конца 2016 года новаторы и исследователи подали заявки почти на 340 000 изобретений, связанных с ИИ, и опубликовали более 1.6 миллионов научных публикаций.
  • Количество патентов, связанных с ИИ, быстро растет: с 2013 года опубликовано более половины выявленных изобретений.
  • компаний представляют 26 из 30 ведущих заявителей на патенты в области ИИ. Остальные четыре приходится на университеты и государственные исследовательские организации.
  • International Business Machines Corp. (IBM) (США) имела самый большой портфель патентных заявок на ИИ на конец 2016 года, за ней следуют Microsoft Corp. (США), Toshiba Corp., (Япония), Samsung Group (Республика Корея) и NEC Group (Япония).
  • На
  • китайских организаций приходится три из четырех академических игроков, входящих в топ-30 патентных заявителей, при этом Китайская академия наук занимает 17-е место.
  • Машинное обучение является доминирующим методом искусственного интеллекта, раскрытым в патентах, включенным в более чем одну треть всех выявленных изобретений.
  • Глубокое обучение, технология машинного обучения, включающая системы распознавания речи, является самой быстроразвивающейся технологией искусственного интеллекта.
  • Компьютерное зрение, которое включает в себя распознавание изображений, является самым популярным приложением ИИ, упомянутым в 49 процентах всех патентов, связанных с ИИ.
  • Транспортный сектор, включая автономные транспортные средства, входит в число областей с самыми высокими темпами роста, связанными с ИИ.
  • Значительные темпы роста были также зарегистрированы в области телекоммуникаций, биологических и медицинских наук (особенно роботизированной хирургии и персонализации лекарств), а также персональных устройств, вычислений и взаимодействия человека с компьютером.

Какую роль могут играть педагоги?

Нам необходимо построить общество, в котором люди будут учиться всю жизнь, в котором мы будем постоянно обновлять свои навыки и знания. Доступность онлайн-инструментов и контента для цифрового обучения, таких как те, что предлагает Coursera, теперь может позволить гораздо большему количеству людей получать знания гораздо дешевле, чем это было возможно при традиционных аналоговых моделях обучения. В Coursera 45% учащихся приезжают из развивающихся стран. Многие организации прилагают все усилия, чтобы предоставить цифровой контент учащимся по всему миру.

В дополнение к чисто цифровым моделям онлайн-обучения большие перспективы демонстрируют модели смешанного обучения. При смешанном обучении некоторый контент предоставляется в режиме онлайн, а аудиторное время зарезервировано для студентов, чтобы они могли участвовать в гораздо более содержательных дискуссиях с преподавателями или их коллегами. Если вы позволите компьютеру делать то, что он делает лучше всего, — записывать и доставлять несколько типов контента, — можно высвободить время преподавателей для проведения обучения гораздо более дешевым и масштабируемым способом, чем традиционные методы обучения.Я надеюсь, что образовательные учреждения во всем мире воспримут такие идеи, как смешанное обучение и перевернутый класс, потому что миру нужно, чтобы мы давали высококачественное образование большему количеству людей.

А корпоративный сектор?

На протяжении многих лет развивающимся странам предлагалось подниматься по предсказуемой лестнице (например, начинать с производства текстиля, переходить к низкопроизводительному производству, затем к высокопроизводительному производству и, наконец, к производству высококлассной электроники). Одна из проблем с ИИ заключается в том, что мы можем автоматизировать нижние ступени этой лестницы.Но развивающимся странам по-прежнему нужен способ подняться по карьерной лестнице, чтобы они могли обучать своих граждан и давать им возможность перейти на более высокооплачиваемую работу и развивать свою экономику. Я надеюсь, что благодаря совместной работе корпораций, правительств и университетов мы сможем заменить лестницу батутом и дать людям образование, в котором они нуждаются, чтобы воспользоваться возможностями, которые предлагает ИИ.

Какой совет вы можете дать политикам в развивающихся странах?

Не изобретайте велосипед. Например, я бы не рекомендовал, чтобы маленькая страна построила следующую великую поисковую систему.У нас уже есть несколько отличных поисковых систем. Большинство изобретений и большая часть ценности, которая будет создана с помощью ИИ, еще не реализованы. У всех, включая развивающиеся страны, по-прежнему есть огромная возможность получить свой кусок пирога с искусственным интеллектом. Мой совет руководителям правительств развивающихся стран — сосредоточиться на своих сильных сторонах. Например, если у вас сильная горнодобывающая промышленность, создавайте решения ИИ для майнинга, потому что ваша страна будет иметь огромные преимущества в поиске решений ИИ для майнинга по сравнению с компанией из Силиконовой долины.Или, если ваша страна является крупным экспортером кофе, поработайте над технологиями искусственного интеллекта, чтобы оптимизировать методы выращивания, обработки и экспорта кофейных зерен. Опять же, у вас есть огромные преимущества в этом для вашей местной экономики. Рынки становятся все более глобальными, и я думаю, что благодаря ИИ и подключению к Интернету почти каждый может улучшить свои основные отрасли и предоставить миру более качественные продукты.

Важно ли лидерство?

В моменты технологического прорыва лидерство имеет значение.Здесь, в Соединенных Штатах, мы когда-то доверили нашему правительству отправить человека на Луну. И мы сделали это.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.