Как найти ноль и фазу: Как определить фазу и ноль

Как определить ноль и фазу индикаторной отверткой

В процессе выполнения электромонтажных работ каждый специалист сталкивается с необходимостью точного определения фазного и нулевого проводников сети. Если провода распределены в соответствии с цветом изоляции, то определить принадлежность каждого из них не будет сложной проблемой. Однако, так бывает далеко не всегда, особенно в старых сетях, и тогда приходится определять ноль и фазу индикаторной отверткой или другим способом. В этом нет ничего сложного, если знать общее устройство электрической сети и основные правила пользования указателями напряжения.

Особенности домашних электрических сетей
Практически во всех квартирах электричество подается через однофазную сеть, с напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц. Общее питание к жилому дому подводится посредством мощной трехфазной линии, а потом электроэнергия коммутируется в распределительных щитах. Дальнейшее движение тока к потребителям осуществляется по однофазным линиям с фазным и нулевым проводами.

Распределение нагрузки на каждую фазу должно быть максимально равномерным, чтобы избежать перекосов в процессе эксплуатации. В современных домах дополнительно прокладывается контур защитного заземления. Таким образом, в электрической сети добавляется еще один провод, который в дальнейшем тоже придется идентифицировать при необходимости.

Во многих старых зданиях защитный заземляющий контур отсутствует, следовательно в сети имеется лишь фазный и нулевой провода. С целью повышения уровня электробезопасности при выполнении электромонтажных работ внутренние сети довольно часто подвергаются усовершенствованию и реконструкции путем добавления проводника РЕ.

В частном секторе нередко используются трехфазные линии. Напряжение в 380 вольт может напрямую подводиться к отдельным потребителям – отопительным котлам, электродвигателям и другому оборудованию. Однако для внутренней разводки внутри частного дома все равно используются однофазные линии, в которых равномерно распределяются все три фазы.

Таким образом, к розеткам оказывается подведенными три провода – фазный, нулевой и заземление.

Фаза и ноль в электрической сети
Многие потребители даже не догадываются о настоящем предназначении фазы и нуля. Поэтому, если намечается работа с электропроводкой, данный пробел в знаниях должен быть ликвидирован.

Изначально электрическая энергия подводится к жилым домам от трансформаторной подстанции, где она преобразуется из высокого напряжения в допустимые 380 вольт. В общем вводно-распределительном устройстве жилого дома электричество распределяется и расходится по отдельным щиткам, установленным в каждом подъезде. От них в квартиры заводится уже по одной фазе номиналом 220 вольт и заземляющий провод, если он предусмотрен схемой электропроводки.

Один из проводников подающий ток к потребителю, считается фазным. В трансформаторе все три фазы соединяются по схеме «звезда». Их общая точка является нейтралью, защищенной на подстанции заземляющим контуром. Данная нейтраль и выполняет функции нуля, отдельно подводимого к нагрузке. Основной задачей нулевого провода является обеспечение протекания тока обратно, в направлении источника электроэнергии. Дополнительно, нулевой проводник способствует выравниванию фазного напряжения.

Многие потребители не видят особой разницы в подключении бытовой техники в сеть с переменным током 220 вольт. При обычном включении в розетку можно не соблюдать полярность, а при смене контактов напряжение остается неизменным. Но так бывает не всегда. При работах с электропроводкой требуется точно обнаружить расположение фазного и нулевого проводов. Перемена их местами приводит к неправильному подключению, вызывающему сбой в работе оборудования и поражение током.

Определение принадлежности проводов без приборов
Для того чтобы избежать неприятных последствий, необходимо узнать, где и какой провод расположен. Обычно используется индикаторная отвертка, но при её отсутствии проблема может разрешиться другими способами.

Чаще всего принадлежность проводов, в том числе определение фазы, устанавливается визуально, путем изучения цветной маркировки. Если прокладка линий выполнялась квалифицированными специалистами, они обязательно используют стандарт IEC 60446-2004. В соответствии с этим нормативом, нулевой провод маркируется синим или голубым цветом, заземление – желто-зеленым, а фазный – коричневым или другим нейтральным цветом. Самое главное, чтобы расцветка фазы полностью отличалась от нуля и заземления. Рассмотреть маркировку можно внутри распределительной коробки, а также в местах подключений.

Если нет приборов – указателей напряжения, существует вариант проверить сеть с использованием контрольки, состоящей из патрона с лампой накаливания и подключенными проводами. Конец одного из проводников соприкасается с металлическими трубами системы отопления, а другой проводник касается проверяемого участка. Если лампочка загорелась, значит в этом месте есть фаза. Данный способ считается опасным, так как вероятность получения электротравмы очень велика.

Безопаснее всего определить фазу и ноль индикаторной отверткой, с помощью которой выполнить все необходимые проверки сетевых параметров.

Принцип действия индикаторных отверток
Для того чтобы эффективно и правильно пользоваться индикаторными отвертками, рекомендуется ознакомиться с их устройством и общими принципами работы. Несмотря на внешние различия, у каждой из них основной функцией является проверка наличия и отсутствия напряжения, определение фазы и нуля. Для этого достаточно подключиться рабочим органом к одному из контактов.

Наиболее простым устройством считается индикаторная отвертка с неоновой лампочкой. В ее конструкцию входит металлический токопроводящий стержень, на конце у которого расположено плоское жало. В схему индикаторной отвертки дополнительно включен токоограничивающий резистор и неоновая лампочка. Стальная пружина прижимает лампу к резистору.

Одновременное касание жалом контакта фазы и касание пальцем контактной кнопки на рукоятке, приведет к свечению неоновой лампочки. Если фаза отсутствует – лампа погаснет. Данный инструмент обладает ограниченной функциональностью, для определения фазы ему требуется непосредственный контакт. Нижний предел напряжения составляет 90 вольт, более низкие значения не поддаются определению.

Отвертка на светодиоде может работать и с более низким напряжением – до 45 вольт. Для нормального функционирования требуется импульсный режим, то есть, с увеличением силы тока пропорционально снижается время непрерывного горения светодиода. Кроме ограничительного резистора, в схеме имеется диодный мост, выполняющий функцию выпрямителя. Незначительное количество тока, появившееся на контактах моста, поступает к накопительному конденсатору. Далее через транзистор пульсирующий ток подается на светодиод, который начинает гореть мерцающим светом.

Наиболее эффективной, но и самой дорогой считается индикатор, в конструкции которого имеется светодиодный сигнализатор и собственные элементы питания. Данное устройство позволяет не только определить ноль и фазу индикаторной отверткой, но и успешно искать скрытую проводку.

Принцип работы с такой отвёрткой заключается в следующем. Человеческое тело представляет собой своеобразный конденсатор с достаточной емкостью.

Когда палец касается сенсора, в цепи возникают слабые электрические токи в пределах 0,5 мкА. Если жало инструмента одновременно касается фазного проводника, происходит увеличение силы тока до значения, достаточного для открытия транзистора. Далее выполняется подключение питающего элемента к светодиоду, который начинает излучать свет.

Показатель напряжения срабатывания составляет около 50 вольт. Порог чувствительности удается снизить за счет использования собственных источников питания. Это дает возможность отличить ложные срабатывания, возникающие под действием наводок электрического поля.

Правила работы с индикаторной отверткой
При отсутствии заземляющего провода решить задачу, как определить фазу будет очень легко. Достаточно воспользоваться обыкновенной индикаторной отверткой.

В этом случае действия происходят следующим образом:

Вначале обесточивается сеть путем отключения автомата. После этого на проводах острым ножом зачищается изоляция примерно на 1-1,5 см.

Жилы нужно развести между собой, чтобы исключить случайное соприкосновение.
Включается автомат и подается напряжение. Концом индикаторного устройства нужно по очереди коснуться зачищенных мест проводников. При попадании на фазовый провод светодиод начнет светиться.
Обнаруженную фазу следует отметить, после чего вновь выключить автомат и сделать все запланированные подключения.
Подключая освещение, выключатель нужно соединять с фазным проводом. Именно он будет обеспечивать разрыв контакта, выключение и включение осветительных приборов.
При работе с трехпроводной сетью все проводники могут оказаться одинакового цвета, поэтому нужно обязательно установить назначение каждого из них. Процесс обнаружения происходит в следующем порядке:

Задача, как найти фазу решается теми же способами, что и в двухпроводной сети, после этого провод нужно отметить, отделив его от других проводов.

Ноль и землю определяют мультиметром в режиме измерения напряжения. Один щуп касается фазного провода, а другой – нулевого и заземляющего, по очереди. Меньшее напряжение показывает нулевой провод.
В случае одинакового напряжения измеряется сопротивление провода заземления. Оно должно быть не выше 4 Ом, а сопротивление нуля будет заметно выше.

Как найти фазу и ноль

В ходе строительных и ремонтных работ бывают ситуации, когда надо найти фазу и ноль в проводке, по которой наши дома и квартиры получают переменный ток. Обычно проводка состоит из двух проводов, только по одному из которых непосредственно идёт ток – такой провод называется «фаза». Ну, а оставшийся – это «ноль».

Заранее убедитесь, что вы достаточно подготовлены для работы с электричеством. Процесс определения «фазы» и «ноля» связан с реальной угрозой для жизни и здоровья, т.к. есть опасность пострадать от поданного в сеть напряжения. Возможно, есть смысл поручить эту работу профессионалам. Даже если вы абсолютно уверены в своих знаниях и опыте, надо всегда соблюдать предельную осторожность.

А теперь давайте попробуем разобраться, как найти фазу и ноль в домашней электропроводке.

Инструмент, который поможет найти фазу

Успешно справиться с поставленной задачей, вам поможет:

• индикаторная отвертка для определения наличия напряжения;
• кусачки, нож и плоскогубцы для снятия изоляции и отделения проводов друг от друга;
• вольтметр для определения «земли» и «ноля» в трёхжильном проводе.

Последовательность действий

1. 1. Проверьте, чтобы помещение было полностью обесточено. Все переключатели на распределяющем щите должны находиться в выключенном состоянии.
2. 2. С помощью инструментов зачистите изоляцию на концах проводов, которые будут проверяться. Нельзя допускать случайного соприкосновения двух проводов, поэтому разведите их подальше друг от друга.
3. 3. Приготовив индикаторную отвертку, подайте на провода напряжение, включив переключатели на щите.
4. 4. При работе с индикатором важно правильно взяться за него. Ни в коем случае нельзя касаться рабочей части отвертки. Необходимо браться только за её корпус, при этом указательный палец должен лежать на конце рукоятки, выполненном из металла.
5. 5. Прикоснитесь кончиком индикатора к каждому проводу. Тот, на котором индикатор загорится – это и есть «фаза». Другой, соответственно, «ноль».
6. 6. Иногда провод бывает трёхжильным, третьим проводом является «земля». Тут всё делаем точно также, но после определения «фазы» нужно будет узнать, какой из двух оставшихся проводов «ноль», а какой – «земля». Для этого необходимо подключить к вольтметру поочередно две пары проводов, соединяя «фазу» с каждым из оставшихся проводов. При сочетании «фазы» и «ноля» полученное напряжение будет больше.

Конечно, можно довериться электрикам, делавшим проводку, и выбирать провода по цвету изоляции. Но это сработает только в том случае, если работники были добросовестными. В целом процесс поиска фазы несложен, но требует особого внимания и осторожности. Нельзя недооценивать опасность удара током, поэтому всегда соблюдайте меры безопасности при работе с электричеством.

Ещё можно почитать:

Как найти проводку в стене

Хотите просверлить отверстие в стене, но боитесь попасть в проводку? Мы вам расскажем, как найти проводку в стене…

Как найти обрыв провода

Хотите узнать, как самостоятельно найти обрыв провода в квартире? Мы представляем пошаговое руководство…

Как подключить люстру, определить заземление и ноль — инструкция

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем знакомиться с инструкцией и в этой ее части рассмотрим схему освещения с применением защитного заземления. Здесь же Вы узнаете, как определить заземление и ноль на потолочных выводах.

Однако хочу сразу предупредить, что существенной разницы между схемами с заземлением и без Вы не заметите, так как они абсолютно одинаковы, и различаются лишь наличием или отсутствием заземляющего проводника.

Но и здесь есть некоторые нюансы, без знания которых у новичков могут возникнуть трудности при подключении люстры.

И все же перед тем как приступить к чтению я Вам рекомендую изучить первую часть инструкции, так как именно в ней в ней много полезной информации для новичков. И возможно после изучения первой части дальнейшее ознакомление с инструкцией Вам уже не понадобится.

Электрическая проводка с заземлением

1. Разбираемся с потолочными проводами

Рассмотрим ситуацию, когда на потолке три вывода, а какие из них фаза, ноль и заземление Вы не знаете. Для определения этих выводов воспользуемся индикаторной отверткой и контрольной лампой, представляющей собой обычную лампу накаливания и патрон с двумя выводами.

Из всех трех выводов наибольшую трудность предоставляет определение нуля и заземляющего проводника, поэтому остановимся на поиске этих двух выводов.

А чтобы исключить все возможные совпадения будем искать заземляющий проводник, так как по отношению к нулю его поиск не требует внесения изменений в схему освещения.

Определение заземляющего проводника:

Следующие действия выполняются строго по пунктам. Будьте внимательны и осторожны, так как некоторые пункты придется выполнять под действующим напряжением.

а) В доме или квартире отключаем из розеток все бытовые приборы.

б) В квартирном или домовом щитке находим вводной автомат и на его входных (верхних) клеммах индикаторной отверткой определяем фазу и ноль. Как правило, фазу подключают на левую клемму.

в) Выключаем вводной автомат и с его нижней (выходной) клеммы отключаем нулевой провод.

г) Включаем вводной автомат. Включаем выключатель света и индикаторной отверткой находим фазный вывод на одном из потолочных выводах. Запоминаем его.

д) Выключаем выключатель света и отверткой проверяем отсутствие фазы на фазном выводе. Если фаза исчезла, значит, берем вывод контрольной лампы и соединяем с найденным фазным выводом. Изолируем его изолентой.

е) Этот пункт выполняйте очень осторожно, так как при касании к выводу заземления возможно небольшое искрение.

Включаем выключатель света и свободным выводом контрольной лампы поочередно касаемся оставшихся двух выводов. При касании к которому лампа загорится, тот и будет являться выводом защитного заземления. Запоминаем или отмечаем его.

ж) Выключаем выключатель света и вводной автомат. К нижней (выходной) клемме вводного автомата подключаем ранее отсоединенный нулевой провод.

з) Подключаем выводы люстры к потолочным выводам. Включаем вводной автомат и проверяем работу люстры.

Как видите, процесс определения заземляющего проводника не очень труден. Главное понимать, что делаешь и в процессе поиска быть внимательным и очень осторожным.

2. Монтажная схема подключения одноклавишного выключателя:

На схеме защитный заземляющий проводник РЕ обозначен жилой зеленого цвета. Он так же, как и ноль, из распределительной коробки сразу поступает на потолок. С потолка выходит третьим выводом и соединяется с металлическим корпусом люстры.

Для соединения выводов в люстре предусмотрена клеммная колодка. Как правило, для удобства и простоты подключения каждая клемма колодки обозначена, и поэтому подключение не составляет большого труда.
Главное определиться с потолочными выводами.

Таким же образом заземляющий проводник соединяют при подключении люстры к двойному и тройному выключателям.

Запомните. Заземление в работе схемы освещения не участвует. Оно служит только для защиты от поражения электрическим током.

Бывают случаи, когда в связи с конструктивными особенностями корпус люстры на 90% выполнен из диэлектрического материала и для этой модели подключение заземления не предусмотрено производителем.

В этом случае потолочный заземляющий вывод не подключается. Его конец изолируется, например, изолентой и оставляется не подключенным.

И в заключении выкладываю две полные монтажные схемы освещения для одного помещения с применением одноклавишного выключателя.

На первой схеме показан фрагмент местного щитка, включающий в себя УЗО и автоматический выключатель, а вторая схема реализована с применением дифавтомата.

На заметку. Одно УЗО можно использовать как общее на всю квартиру или дом, или же разделить, например, на два, чтобы одно контролировало все освещение, а второе все розетки.

3. Полная монтажная схема с применением УЗО.

Фаза L поступает на вход УЗО и с его выхода на автоматический выключатель. С выхода выключателя фаза трехжильным кабелем уходит в распределительную коробку и в точке 1 соединяется с жилой провода, приходящего от выключателя.

С выходной клеммы L1 выключателя фаза двухжильным кабелем поступает в коробку, и в точке 2 соединяется с жилой трехжильного кабеля, приходящего с потолка. Этим кабелем фаза уходит на потолок и поступает на левый вывод лампы.

Ноль N заводится на вход УЗО и с его выхода трехжильным кабелем заходит в распределительную коробку, где в точке 3 соединяется с жилой потолочного кабеля. По кабелю ноль попадает на потолок и соединяется с правым выводом лампы.

Защитный заземляющий РЕ проводник заходит в щит и подключается на шинку заземления. От шинки он попадает в распределительную коробку, где в точке 4 соединяется с жилой потолочного кабеля. По кабелю проводник попадает на потолок и соединяется с металлическим корпусом лампы (люстры).

3. Полная монтажная схема с применением дифавтомата.

Существенной разницы в этой схеме нет. Здесь лишь отсутствует дополнительный однополюсный автоматический выключатель, так как в отличие от УЗО дифференциальные автоматы имеют защиту от токов короткого замыкания и способны себя защитить самостоятельно.

Работа и описание схемы аналогичное с УЗО.

Теперь Вы точно сможете подключить люстру, а также определить ноль и заземляющий проводник.

На этом пока закончим.
Удачи!

Фаза ноль земля как определить мультиметром

Необходимость в определении фазы, ноля и заземления возникает при монтаже розеток, к которым подходят проводники без маркировки. Поэтому, перед установкой розетки, стоит выяснить, за что отвечает каждый конкретный провод.

Прочитав данную статью, вы сможете узнать как с помощью отвертки, мультиметра или подручных средств определить ноль, фазу и землю в сети.

Применение индикаторной отвертки

Двухпроводная сеть

С такой проводкой придется столкнуться жильцам старых домов. Обозначается этот вариант как TN-C и его суть в том, что нулевой провод, который заземлен на подстанции, также является и заземляющим. То есть, в двухпроводной сети вы просто не найдете заземляющего проводника, так как его функции выполняет ноль. Фаза с нолем определяется элементарно: приложите индикатор к каждой из жил, если произошло соприкосновение с фазой – загорится лампа индикатора.

Стоит заметить, что такой вариант проводки является устаревшим, так как на всех вилках новых электрических приборов предусмотрены три клеммы.

Способы определения ноля, фазы и заземления могут отличаться в зависимости от системы проводников, которые проходят в помещении.

Трехпроводная сеть

Такой тип сети предусматривает ввод в квартиру или дом трех проводников. Трехпроводная сеть делится на несколько видов. Если разбирать систему TN-S, то там защитное заземление и ноль выводятся от питающей подстанции отдельно.

Назначение проводов в таком типе электросети можно узнать таким путем:

• в распредкоробке или щитке с помощью индикатора определить фазу;
• оставшиеся – это ноль и защитное заземление. Стоит отсоединить один из проводов от щитка;
• если вы отключили рабочий ноль, то все электрические приборы в помещении выключатся. Методом исключения получаем определение третьего проводника, который исполняет функции защитного заземления.

Теперь стоит узнать фазу, ноль и землю в розетке (в том случае, если они не указаны различными цветами обмотки). Возьмите патрон, в который вкручена лампа и выведены провода, и прикоснитесь одним из них к фазе, которую вы уже нашли индикатором. Вторым проводом, выходящим из патрона, по очереди прикоснитесь к двум оставшимся жилам. Если на щитке не включен ноль – лампа загорится только при соприкосновении с землей.

При обращении с разводкой типа TN-C-S, защитное заземление и ноль расходятся не от подстанции, а при вводе проводников в помещение. В таком случае стоит руководствоваться планом, который был описан для определения назначения проводов системы TN-S. Также, осмотрев место разделения PEN, по сечению жилы можно отличить рабочий ноль от заземления.

При выполнении заземления системой TT, дом оснащен собственным заземляющим устройством, от которого ведется разводка защиты. В данном случае ноль, фаза и земля определяются с помощью нахождения заземляющего провода по прокладочной трассе.

Использование тестера или мультиметра

С помощью мультиметра можно попытаться определить напряжение, проходящее между проводником и трубами водоснабжения или отопления. Однако здесь не будет стопроцентно верного результата. Зачастую напряжение между фазой и системой водоснабжения или отопления приравнивается к 220 В (в любом случае, напряжение должно быть выше чем его показатель между отопительной трубой и нулем). Но нарушить ваши измерения может, к примеру, сосед, который «отматывает» электричество, выбрав для этого отопительную трубу в качестве заземления.

Безусловно, лучшим прибором для определения фазы является отвертка, которая совмещена с индикатором. Хотелось бы верить, что у любого хозяина, обладающего мультиметром, наверняка есть и индикатор.

Если вы используете мультиметр для определения назначения проводников в трехпроводной фазе, то он может показать напряжение между фазой и одним из двух оставшихся проводов. Узнав, таким образом, фазу, вы сможете воспользоваться вышеприведенной методикой и определить защитный ноль и рабочий. Речь идет об отсоединении одного из нулей и определении их назначения с помощью лампы в патроне.

Что еще нужно принять к сведению

Изучив маркировку токоведущих жил, вы сможете облегчить себе задачу выяснения их назначения:

• маркировкой земли являются латинские буквы PE. При объединении функций рабочего и защитного нуля, следует маркировка PEN. Используется изоляция желтого цвета, с одной или двумя полосами зеленого цвета;
• ноль обозначается как N, его изоляция выполнена в синем или голубом цвете. Также иногда встречается с белой полосой на синем фоне;
• маркировкой фазы является латинская буква L. В случае трехфазной сети, обозначением будут служить буквы A, B или С. Изоляция выполняется в любом цвете, кроме вышеперечисленных. Практический во всех случаях, это черный, красный или коричневый цвет.

Зачастую определение фазы, ноля и земли с помощью отвертки или тестера является крайней мерой, так как большинство проводов маркируются с помощью различных цветов или буквенных обозначений.

Если вы знакомы с правилами монтажа электропроводки, то для вас не будет проблемой определение фазы, ноля и земли. Фаза приходит в щиток на плавкий предохранитель или электрический выключатель. Ноль крепится на шине, которая оснащена несколькими клеммами. Также в старых щитках и клеммных ящиках земля и ноль монтировались болтом под гайку, который был приварен к корпусу ящика.

Полезное видео

Дополнительную информацию по данному вопросу вы сможете получить из видео ниже:

Заключение

После прочтения статьи вы наверняка не испытаете проблем с определением назначения проводников в помещении и сможете сделать это самостоятельно с применением одного из вышеописанных средств.

Как определить фазу и ноль вообще без приборов, три рабочих варианта | Энергофиксик

Итак, давайте представим следующий момент, вам необходимо срочно заменить розетку в доме и вы понятия не имеете, где фазный, а где нулевой провод (а это очень важно для работы некоторого оборудования). При этом данное положение усугублено тем, что у вас нет ни цешки ни индикатора. Что же делать, неужели нет выхода из этой патовой ситуации? Я знаю целых три рабочих выхода и про них сейчас расскажу.

Первый вариант – Визуальное определение

Этот способ является самым простым. Ведь, как известно, в энергетике существует стандартная маркировка и грамотный электромонтер обязан ей строго следовать. Вот в этой схеме приведены все возможные варианты исполнения проводов

Из вышеприведенного рисунка видно, что нулевой провод имеет синий цвет, земля обозначается желто-зененым цветом, а остальные цвета отданы на откуп фазе. Но как показала практика, не так много специалистов действительно строго следуют этому правилу, поэтому даже если по цвету вы видите фазный провод, то он вполне может оказаться и нулевым.

Второй вариант – Использование контрольной лампы

Как это ни звучит странно в век всевозможных гаджетов тестеров и мультиметров, контролька живее всех живых и сделать ее дома можно буквально за 15 минут. Для этого нам понадобится патрон, два куска провода длинной в полметра и сама лампочка.

Провода присоединяем к патрону (с другой стороны провода так же зачищаем от изоляции), вкручиваем лампочку и все наша контролька готова. Теперь нам нужно найти землю. Оголенная до металлического блеска труба отопления, вполне подойдет для этих целей. Второй конец контрольной лампы прислоняем к оголенным проводам или вставляем в гнездо розетки. Если лампочка загорелась, то эта жила является фазой. Если лампа не горит, то этот провод является нулевым.

Будьте очень аккуратны при использовании такого способа, так как вы будете иметь дело с оголенными проводами, находящимися под напряжением.

Этот способ (с использованием трубы отопления в качестве земли) категорически запрещено использовать в многоквартирных домах. Так как вы подаете напряжение 220 В на трубы, а их могут коснуться другие жильцы.

Третий вариант – Используем сырую картошку

Я понимаю вашу скептическую улыбку, но этот метод реально работает. Вам потребуется: сырая картофелина, две жилы длинной по полметра и сопротивление на 1 Мом. Схема подключения будет такова: берем жилу и сажаем на заземляющую шину, а другую жилу втыкаем в половинку картофелины. Теперь берем второй провод и втыкаем оный в ту же картошку рядом от первого проводника, второй же конец этого провода (обязательно через резистор) вставляем в гнездо розетки или прислоняем к оголенному проводу. Теперь важно подождать как минимум 10 минут.

После этого отключаем нашу систему, если картошка оказалась полностью чистой, то это нулевой провод. Если же на ней образовался зеленоватый налет, то это фаза

Вот мы и рассмотрели три самых популярных и самое главное рабочих способов определения фазы и нуля без каких либо специальным приборов.

Спасибо за внимание.

Уважаемый Читатель, моя статья оказалась полезна и интересна?! Тогда обязательно ставь палец вверх, подписывайся на мой канал ЭНЕРГОФИКСИК и делись статьей в соц. сетях. Мне очень важно чувствовать вашу поддержку. Ведь она позволит создавать еще больше качественных материалов. Если у Вас есть вопросы или предложения, то вот моя почта: [email protected]

Как определить фазу и ноль мультиметром

Главное, что вы должны знать: у обычного цифрового мультиметра, нет отдельного режима для определения фазы или нуля, узнать это можно лишь увидев на экране величину напряжения или не увидев его.

По большому счету, принцип определения фазы тестером, схож с работой обычной индикаторной отвертки, где фаза определяется по свечению встроенной лампы, которая загорается только при наличии цепи фаза – сопротивление – лампа — ёмкость (человек).

Ток, с фазы, протекающий через такую индикаторную отвертку, проходит через высокое сопротивление, встроенное в индикатор, затем также через лампу в ней, а потом попадает в ёмкость – в качестве которой выступает человек (для этого мы и касаемся задней стороны индикаторной отвертки при определении) и только при наличии всех участников такой цепи, лампа будет гореть.  

Как найти фазу мультиметром

Чтобы определить фазу с помощью мультиметра, выставляем на нём режим определения напряжения переменного тока, который на корпусе тестера чаще всего обозначен как V~, при этом, всегда выбирайте предел измерения — уставку, выше предполагаемого напряжения сети, обычно это от 500 до 800 Вольт. Щупы подключаются стандартно: черный в разъем “COM”, красный в разъем «VΩmA».

В первую очередь, перед тем как искать фазу мультиметром, необходимо проверить его работоспособность, а именно работу режима вольтметра – определения напряжения переменного тока. Для этого проще всего попробовать определить напряжение в стандартной, бытовой розетке 220в.

Как проверить мультиметром напряжение в розетке 220в

Для измерения напряжения в розетке цифровым тестером, необходимо вставить щупы в гнезда розеток, полярность при этом неважна, главное при этом — не касаться руками токопроводящих частей щупов.

Еще раз напомню, что на мультиметре должен быть выставлен режим определения напряжения переменного тока, предел измерения выше 220в, в нашем случае 500В, щупы подключены в разъемы «COM» и «VΩmA».

Если мультиметр рабочий и нет проблем с подключением розетки или перебоев с электроснабжением, то прибор покажет вам напряжение близкое к 220-230В.

Такого простого теста достаточно чтобы продолжить поиск фазы тестером. Сейчас, в качестве примера, мы определим какой из двух проводов, например, выходящих из потолка для люстры, фазный.

Если бы провода было три – фаза, ноль и заземление, то достаточно было бы измерить напряжение на каждой из пар, точно так же, как мы определяли его в розетке. При этом между двумя проводами напряжения практически бы не было – между нолем и заземлением, соответственно оставшийся третий провод фазный. Ниже представлена наглядная схема определения.

Если же провода, для подключения светильника, только два и вы не знаете какой из них каакой, то опознать их таким образом не получится. Тогда нам и приходит на помощь метод определения фазы мультиметром, который я сейчас опишу.

Всё достаточно просто, мы просто должны создать условия для протекания через тестер электрического тока, и зафиксировать его. Для этого просто создаём электрическую цепь, по тому же принципу, что и у индикаторной отвертки.

В режиме проверки напряжения переменного тока, с выбранном пределом 500В, красным щупом прикасаемся к проверяемому проводнику, а черный щуп зажимаем пальцами рук либо касаемся им заведомо заземленной конструкции, например, радиатора отопления, стального каркаса стены и т.п. При этом, как вы помните, черный щуп у нас воткнут в разъем COM мультиметра, а красный в VΩmA.

Если на проверяемом проводе будет фаза, мультиметр покажет на экране достаточно близкую к 220 Вольтам величину напряжения, в зависимости от условий тестирования она может быть разной. Если же провод не фазный, значение будет или нулевым, или очень низким, до нескольких десятков вольт.

Еще раз напомню, ОБЯЗАТЕЛЬНО УБЕДИТЕСЬ ПЕРЕД НАЧАЛОМ ПРОВЕРКИ, ЧТО НА МУЛЬТИМЕТРЕ ВЫБРАН РЕЖИМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, а не какой-нибудь другой.

Вы, должно быть скажете, что метод достаточно рискованный, становится частью электрической цепи и добровольно попасть под напряжение захочет не каждый. И хотя такой риск есть, он минимальный, ведь, как и в случае с индикаторной отверткой, напряжение из сети проходит через большое сопротивление резистора, встроенного в мультиметр и удара током не происходит. А работоспособность этого резистора, мы проверили, предварительно измерив напряжение в розетке, если бы его там не было, сложились бы все условия для короткого замыкания, которое, уверяю вас, вы бы сразу обнаружили.

Конечно, как я уже писал выше, лучше вместо руки использовать заземленные конструкции – радиаторы и трубы отопления, стальной каркас здания и т.д. но, к сожалению, такая возможность есть не всегда и нередко приходится браться за щуп самому. Бывалые электрики советуют в таких случаях всё же принять дополнительные меры безопасности: стоять на резиновом коврике или в диэлектрической обуви, касаться щупа сперва кратковременно, правой рукой и лишь не обнаружив опасных воздействий тока, выполнить измерение.

В любом случае это единственный, самый надежный и простой способ определить фазу бытовым мультиметром самому.

 

Как найти ноль мультиметром

Ноль, чаще всего, находится мультиметром относительно фазного провода, т.е. сперва, способом, описанным выше, вы находите фазу, а затем установив красный щуп на неё, касаетесь других проводников и когда тестер на экране покажет 220В (+/- 10%), тогда вы поймете, что второй провод нулевой рабочий или нулевой защитный (заземление).

Определить же то, является провод нулем или заземлением одним мультиметром, довольно сложно, ведь по сути, эти проводники одно и то же и нередко просто дублируют другу друга. В определенных системах заземления ноль и зазмление даже связаны между собой в электрощите и очень тяжело точно их выявить.

Проще всего, в таком случае, отключить от шины заземления в электрощите вводной провод, тогда, во всей квартире или доме, при проверке напряжения, между фазой и проводами заземления, вы не получите 220В, как при проверке нуля и фазы.

Так же стоит отметить тот факт, что если в электрощите установлена дифференциальная защита — УЗО или автоматический выключатель дифференциального тока, он обязательно сработает, при проверке проводов заземления относительно любого другого проводника, даже нулевого.

Если же вы знаете более надежные и универсальные методы определения фазы и нуля цифровым мультиметром – обязательно пишите об этом в комментариях к статье, кроме того приветствуются любые мнения, опыт, здоровая критика или вопрос.

Так же вступайте в нашу группу ВКонтакте, следите за появлением новых материалов.

Как определить фазу ноль и землю

Как найти фазу ноль и землю по цветам проводов

Самый простой метод определения фазы нуля и земли возможен по расцветке проводов. Этот вариант применим только для построек, где используется стандарт IFC c нормативом используемых цветов для электропроводки.

По этим нормам провода электропроводки в домах должны иметь цвета:
– рабочий нулевой проводник обозначается синим или сине – белым цветом:
– защитное заземление должно иметь желто – зеленый цвет изоляции провода:
– цвет изоляции фазы может иметь несколько разных это белый, серый, коричневый и далее.

По этой цветной маркировке проводов достаточно легко определить назначение проводника. Однако от разветкоробки до выключателя, светильника, розеток иногда используется провода другого цвета в основном белого. Как в этом варианте найти фазу ноль и землю.

Цвета трехпроводной электропроводки

Для нахождения фазы нуля и земли в таком варианте нужно отключить электросеть квартиры вводным автоматом, открыть разветкоробку, разъединить провода. Прозванивать провода нужно тестером, мультиметром в режиме минимального сопротивления или батарейкой с лампочкой или со светодиодом.

Определение фазы нуля и земли индикатором напряжения

Индикатором напряжения можно найти только фазу, ноль и землю придется вызванивать, как описано выше. Перед использованием индикатора напряжения его нужно проверять на работоспособность. Индикатор напряжения с неоновой лампой годен для нахождения фазы, если на нулевом и заземляющем проводе отсутствует наводимое напряжение.

Индикаторная отвертка с неоновой лампой

К наводкам неоновая лампа очень чувствительна, так как она загорается при очень маленьком токе. Для электропроводки в квартире или доме наводки на проводах при отключенной сети довольно редкое явление. Но если рядом с электропроводкой находится посторонняя электросеть или дом расположен вблизи высоковольтной линией электропередач, тогда для определения фазы лучше использовать контрольную лампу.

В 7 издании ПУЭ для проверки наличия или отсутствия напряжения использование контрольной лампы не разрешается. Этот запрет основан на том, что индикаторы напряжения с низким сопротивлением не чувствительны к наведенным напряжениям, какие могут создать угрозу жизни человеку.

Этот пункт, скорее всего, применим к кабелям большой длины и большого сечения и проходящим рядом с другими кабелями, находящимися под напряжением. Эти кабеля могут скапливать большой и опасный для жизни заряд, благодаря большой емкости кабеля. Тогда конечно пользоваться контрольной лампой для определения отсутствия напряжения нельзя, она не покажет опасное наведенное напряжение.

Этот пункт касается промышленных предприятий. В домашней электропроводке провода имеют (если имеют) очень малую емкость, что явно недостаточно для опасного наведенного напряжения. Единственно, что пользоваться контрольной лампой нужно очень осторожно, так как имеются открытые не изолированные концы.

Определение фазы ноля и земли индикаторной отверткой

Для нахождения фазы контрольной лампой находим два провода, при присоединении к которым лампа горит. В этом варианте мы нашли фазу и ноль.

Теперь один конец контрольки соединяем со свободным проводом. Лампа не горит. Тогда свободный проводник это фаза, а замкнутые через контрольную лампу провода – это ноль и земля. В этом случае может сработать УЗО (если оно имеется).

Теперь берем фазный провод и один из двух оставшихся. Если лампа загорелась и УЗО не отключается, тогда мы нашли ноль, а свободный провод будет землей. Теперь проверяем землю (при установленном УЗО). Соединяем через контрольку фазу и предполагаемую землю. Если лампа моргнет, и УЗО отключит сеть, тогда мы нашли землю.

Без УЗО нужно в подъездном электрощите откинуть заземление. Соединяя фазу и один из двух оставшихся проводников, находим провод, при котором лампа не горит, этот проводник будет земляным. Использовать водопроводные, канализационные, газовые трубы для нахождения фазы контрольной лампой категорически запрещается, так как вы подвергаете риску поражения током соседей или возникновение пожара.

Как мультиметром найти фазу ноль и землю

Определить назначение проводников в трехпроводной схеме электропроводки мультиметром нетрудно. Для этого зачищаем пятачок металлической батареи или стальной трубы отопления, водопровода и прикасаемся одним концом щупа мультиметра к трубе, а вторым щупом подключаемся к одному из трех проводов поочередно, пока на дисплее не покажется напряжение 220 В.

Мультиметр

Мультиметр должен быть включен в положении измерения напряжения 220 В. Найденный провод будет фазой. Теперь относительно фазы подсоединяем щуп прибора по очереди к оставшимся проводам. Провод, при котором тестер покажет полные 220 В будет нулем, а второй соответственно землей.

При измерении напряжения фаза – земля, мультиметр покажет напряжения меньше, чем 220 В – этот проводник будет землей. Однако, если в старой постройке с системой энергоснабжения TN – C и повторным заземлением рядом с домом, то тестер покажет одинаковое напряжение фаза – ноль и фаза – земля.

В этом случае нужно отключить в подъездном щитке заземление и найти провода фаза – ноль на которых будет 220 В, оставшийся земляной проводник с фазой не покажет наличие напряжения.

Помните, что работая с напряжением сети нужно предпринимать все защитные меры по электробезопасности (защитные перчатки изолированный инструмент). Если вы не уверены в своих силах, тогда определение фазы ноля и земли доверьте опытному электрику.

CH02.dvi

% PDF-1.4 % 1 0 obj > эндобдж 2 0 obj > поток Acrobat Distiller 7.0 (Windows) 2014-09-03T18: 41: 51 + 05: 30Adobe Illustrator CS5.12014-09-03T18: 41: 51 + 05: 30

208256JPEG / 9j / 4AAQSkZJRgABAgEASABIAAD / 7QAsUGhvdG9MAASAAASAQAKEAkAuSaGaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa AQBIAAAAAQAB / + 4ADkFkb2JlAGTAAAAAAf / bAIQABgQEBAUEBgUFBgkGBQYJCwgGBggLDAoKCwoK DBAMDAwMDAwQDA4PEA8ODBMTFBQTExwbGxscHx8fHx8fHx8fHwEHBwcNDA0YEBAYGhURFRofHx8f Hx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8f / 8AAEQgBAADQAwER AAIRAQMRAf / EAaIAAAHAQEBAQEAAAAAAAAAAAQFAwIGAQAHCAkKCwEAAgIDAQEBAQEAAAAAAAAA AQACAwQFBgcICQoLEAACAQMDAgQCBgcDBAIGAnMBAgMRBAAFIRIxQVEGE2EicYEUMpGhBxWxQiPB UtHhMxZi8CRygvElQzRTkqKyY3PCNUQnk6OzNhdUZHTD0uIIJoMJChgZhJRFRqS0VtNVKBry4 / PE 1OT0ZXWFlaW1xdXl9WZ2hpamtsbW5vY3R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo + Ck5SVlpeYmZ qbnJ2en5KjpKWmp6ipqqusra6voRAAICAQIDBQUEBQYECAMDbQEAAhEDBCESMUEFURNhIgZxgZEy obHwFMHR4SNCFVJicvEzJDRDghaSUyWiY7LCB3PSNeJEgxdUkwgJChgZJjZFGidkdFU38qOzwygp 0 + PzhJSktMTU5PRldYWVpbXF1eX1RlZmdoaWprbG1ub2R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo + DlJWWl5iZmpucnZ6fkqOkpaanqKmqq6ytrq + v / aAAwDAQACEQMRAD8A7PmzeedirsVdirsVdirs VdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVQ8zNzK9tskGuRWGQ8ePbDTG0y0Bm / Tdutfh 5Nt / sTlWb6C5OkP70KGSYOxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2K qM8tQY6fT + OSAa5S6LOY9PhT6fprhpF7UmXl + X / cxbx0 / bff / YnKcw9JcnSS / eAMl / w1pf8AK / 8A wWYvjydl + Txu / wANaX / K / wDwWPjyX8njd / hrS / 5X / wCCx8eS / k8bv8NaX / K // BY + PJfyeN3 + GtL / AJX / AOCx8eS / k8bv8NaX / K // AAWPjyX8njd / hrS / 5X / 4LHx5L + Txu / w1pf8AK / 8AwWPjyX8njd / h rS / 5X / 4LHx5L + Txu / wANaX / K / wDwWPjyX8njd / hrS / 5X / wCCx8eS / k8bv8NaX / K // BY + PJfyeN3 + GtL / AJX / AOCx8eS / k8bv8NaX / K // AAWPjyX8njd / hrS / 5X / 4LHx5L + Txu / w1pf8AK / 8AwWPjyX8n jd / hrS / 5X / 4LHx5L + Txu / wANaX / K / wDwWPjyX8njd / hrS / 5X / wCCx8eS / k8bv8NaX / K // BY + PJfy eN3 + GtL / AJX / AOCx8eS / k8bv8NaX / K // AAWPjyX8njd / hrS / 5X / 4LHx5L + TxoK60XS0doxESRT4i x + eWRyyaZ6bGDVKf6G0zgF9Lp35N / XD4smP5eFckXp + l2EV3HJFFRwWKvyJ6g ++ QnkkQ24cEBIEB Osx3OdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVQF1T126duw8Pc5bH k48 + ajt7fcv9cLBVtafWF6d / DwPhglyZw5phlTkOxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2Kux V2KuxV2KuxV2KuxV2Kpdd0 + sNt4fqGWx5ONk5qW3h + vCxVrSn1hNvHx8DglyZ4 + aYZU5DsVdirsV dirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqX3rReow / b2qffb + GWwtx8hFqQaH0 + / Ohrt37Yd2FilWyMfqrv8e / b2wTZ46tMMqch3KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2Kux V2KuxV2KuxV2KuxVL70Req38 + 337fwy2N04 + SrUQsXDf7dD9 / bDuwoUqWQT1l / n3 / VgnyZY6tMsq cl2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVL7sD13qR2618PbLY8nG yc1IBadV / wCGwsVW0C + ulCO / Svh74JcmePmmGVOQ7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7 FXYq7FXYq7FXYq7FXYql92lZ2 + jx8PllsTs4 + QbqQjNP7D / TDbClW0QidPDfx8D7YJHZnjG6YZU5 DsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqX3yKJGblVjTbw2plsC42 UbqCovpci +++ 38MlbADZWsVHqKxbcVHH6MjNniG6Y5U5LsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirs VdirsVdirsVdirsVdirsVdiqW3I5XjLWg2 / 4jlseTjTFyUWUCXgDUbb5LowI3VrZeN4ig16 / qORl yZwFSTLKnJdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVSe + u4FvZYy5 DoAzAKTQcQa7DLojZxMkhxFDjULRiKSVr0 + Ft / wyfCWvxAr6dfWst5GkcnJjWgoR0B8RkZxIDPFM GQTnKHMdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVYrrDAardgsU + AA d61QbfTmVj + kOuzh2lLkPExnkVIauwJ49N8saAjNC5DWYQV4mrim5pRG2yGT6W3T / wB4GX5iOzdi rsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVYnrhA1Wc + IUdj1QDMrH9Lrd R9ZS81BUbbfI9RXLGhHaGjfpaBxyMfKQBj0rwY / fTIZPpbtOPWGXZiOzdirsVdirsVdirsVdirsV dirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVYnrrEanOOx4f8QGZWP6XW6j6yl7N + 8AC0Hw / CQd + l fDrljQTuj9FBOr27Egk8yaAdCr + Hv + GV5PpLfg + sfjvZbmK7J2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2K uxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVi2uRsdSkbifiKAHsfhGw2zJxnZ12oHrS5yDQk7ihHXtt + rLG ko3Qj / uVgooQfHsK7 / C3iTkMn0tmn + sMtzFdm7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXY q7FXYq7FXYq7FXYqxjW1B1F / i6OhZd9hwX4uuZOPk6 / P9SAoxITYH6O5puTljSidCC / pS3oST8ZN f9Vshk + ktmn + sMtzFdk7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYqxX XC36UkAYD4kIBp1CLucysf0uu1h2oAAkMRuFBavhTJtKO0QMNUhUjdeW + 9aFCflTfIZPpbsh2hle YrsXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FWK64FOqSkoPh5VrX4v hGZWP6XXaj6ygRsjbmjCnFR79 + mTaUdogB1SFtwTyND2 + A1HT7vbIZPpbsh2hlWYrsXYq7FXYq7F XYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FUn1C1tnu5HdAXNKnfwGXQJpxMsQZKUe nWpYEoAoO5JNMkZFgMYVrKzt4r6NkUVAbcEnqDkZSJDPHACQTfKXLdirsVdirsVdirsVdirsVdir sVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVS67dxcOAxA22B9stiNnGyE2pAM7VJ2HUk5JjzVLYUvFA NRvv9ByMuTKA9SZZU5LsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqAu pWWdwO1O7eHsctiNnHnLdR5c2AbbsDU9 / nXCwu1S3XjeItajf9RwS5MoCpJjlTkuxV2KuxV2KuxV 2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KpbeH / SH + jt7ZbHk42T6lNQC3E7HxwsQq26 8btBWvXf6DglyZQFSTHKnJdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirs VS28 / wB6X / 2P6stjycXJ9SkoJag7nJMQrWwK3aL8 / wBRyMuTOAqSY5U5LsVdirsVdirsVdirsVdi rsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqW3YrcuK06bn5ZbHk42T6lNaluKDr374WI8lW3BW8 QHf7W / 0EYJcmUPqTHKnJdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVS 68I + sMDXanQ + 3yy2PJxsnNSDNWg27bbZJhatbKwul5 / aFf1HxyMuTZAerdMMqch3KuxV2KuxV2Ku xV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVLbz / el / wDY / qy2PJxcn1KQ6nJMURa / 3ynr v / xq2QlybMfNH5W5DsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqW3n + 9L / 7H9WWx5OLk + pSWnLfpUV + WSYhEW / EzqUFBXf58WyEuTZDmj8rch3KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2K uxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVLrxHNw5Ckjbt7ZbE7ONkBtSVfi + PYVFa9aZJiB3q1t / vSnH7Irv7kHIy5MofUmGVOS7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FX Yqlt3y + sPQeH6stjycbJ9Smikt8Xwr3JwsQFW3I + toF + zvT7jglyZQ + pMcqcl2KuxV2KuxV2KuxV 2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVLrtyLhxt26gHt8stiNnGyHdTQsx / ZCjqSo / p hLEbqts3 + lKtAetCAB2PhglyZwPqTDKnIdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdir sVdirsVdirsVS28ZhcOASBt + rLY8nGyh2KahnalagePhhYjdUttrtAOm + / 0HBLkyh9T / AP / Z

2014-09-03T18: 41: 51 + 05: 30приложение / постскриптум

CH02.dvi

Питер Гуд (Schlumberger) 4930 2002, 12 июня, 15:43:16

TeX выход 2014.08.27: 1251

xmp.did: AD58740D4833E411A16AB53151DB11AAxmp.iid: AD58740D4833E411A16AB53151DB11AAuuid: d326518c-dd3e-4e22-A528-bd6cc5e44b53uuid: e97da2a7-ADCB-4616-a456-911ce23e9916uuid: d326518c-dd3e-4e22-A528-bd6cc5e44b53uuid: d326518c-dd3e-4e22-A528-bd6cc5e44b53

savexmp.iid: AD58740D4833E411A16AB53151DB11AA2014-09-03T18: 41: 51 + 05: 30 Adobe Illustrator CS5.1 /

643.000000789.000000 Очки1FalseFalse

Голубой

Черный

Группа образцов по умолчанию 0

конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > поток HWYo6o + QGlI6񱱈dg% s-J8> _5 = C҆, @] S] WGWE [ҲNz ~ j9k_ ~ bMs⚷w˶9NVyӮ; t! & Itcƒ9m; a ن B9 $ =.0-9Zb q8APCb \ ‘b =’) Q

A Руководство по системам с неминимальными фазами | by Esmaeil Alizadeh

Теперь, когда мы знакомы с передаточными функциями, давайте посмотрим, как будет выглядеть система с неминимальными фазами, и ответим, почему вода сначала становится холоднее, а потом становится горячей!

Ниже представлены две системы с одинаковыми полюсами, но с разными нулями. Система 1 имеет ноль при s = -2, тогда как Система 2 имеет ноль при s = 2.

Блок-схема примеров систем MP и NMP (Изображение автора)

Давайте разделим полюсы и нули Системы 1 для нашего анализа.Как отмечалось ранее, вы можете рассматривать ноль как измененный ввод (назовем его U ’(s)). Как отмечалось ранее, в этой статье нас интересуют нули модели, поэтому мы сосредоточимся на зеленом блоке.

Блок-схема минимально-фазовой системы, разделенной полюсами и нулями (Изображение автора)

Давайте посмотрим, как измененный вход U ‘(s) Системы 1 находится во временной области, применив обратное преобразование L

Следуя той же процедуре для Системы 2, измененный вход для Системы 2 будет

Таким образом, единственная разница заключается в этом отрицательном знаке.Давайте изобразим входной и измененный входные сигналы для обеих систем и посмотрим, чем они отличаются.

Давайте используем в качестве входного сигнала u (t) (серая функция вверху). Поскольку входной сигнал является единичным шагом, выходной сигнал y (t) называется переходной характеристикой. Модифицированный вход u ’(t) проиллюстрирован ниже, который представляет собой сумму 2u (t) и производную от u (t). Компонент производной u ‘(t) синий для Системы 1 и красный для Системы 2.

Входные и измененные входные сигналы с направлениями производных для систем MP и NMP (Изображение автора)

Отрицательная производная u (t) в Система 2 заставляет ступенчатую характеристику Системы 2 сначала двигаться в направлении, противоположном ожидаемому отклику (установившееся значение), прежде чем двигаться к ожидаемому отклику (красная кривая).Это контрастирует с переходной характеристикой Системы 1 (синяя кривая), у которой вначале нет этого провала.

Переходные характеристики систем MP и NMP со ступенчатым откликом NMP, имеющим отрицательное значение в начале (Изображение автора)

Хорошая иллюстрация доступна в Ref. [4].

Итак, следующий вопрос: что делать, если у нас система неминимальных фаз?

Решение — просто подождать ⌛. Придется подождать, пока недолет закончится. Мы также можем разработать контроллер / компенсатор для таких систем.Однако для систем NMP спроектировать контроллер сложнее по нескольким причинам, например из-за риска нестабильности системы или замедленного отклика.

А теперь вернемся к нашему вопросу в начале. Почему вода в душе сначала холодная, когда вы открываете подачу горячей воды, прежде чем она станет горячей?

Ответ заключается в том, что, когда вы открываете подачу горячей воды в душе, система испытывает недогрев, поскольку это не минимальная фаза, прежде чем вода станет горячей. В этом случае лучше подождать несколько секунд, чтобы система оправилась (от недоработки).Вы не должны менять направление или открывать другую ручку, так как в конечном итоге это приведет к более холодному ливню!

Другой пример, который обычно используется в книгах систем управления, — это изменение высоты самолета в ответ на отклонение руля высоты. В этом случае, когда самолет пытается увеличить свою высоту с помощью лифта, высота немного уменьшается из-за того, что самолет идет вниз (что приводит к аэродинамической силе, направленной вниз), прежде чем он увеличивает свою высоту. Этот пример доступен с математической моделью в главе 6 книги Франклина «Управление с обратной связью динамических систем» (7-е издание) [5].

В этой статье мы узнали, что такое неминимальная фазовая система и почему такая система сначала реагирует в неправильном направлении (вы поворачиваете ручку горячей воды, и вода сначала становится холодной!). Мы также поговорили о передаточной функции и о том, как она может быть полезна при анализе систем.

Записная книжка Jupyter, содержащая код, используемый для создания пошаговых ответов для тематического исследования, доступна здесь. Спасибо за прочтение!

Первоначально опубликовано на https: // www.ealizadeh.com .

Как рассчитать фазовый сдвиг

Фазовый сдвиг — это небольшая разница между двумя волнами; в математике и электронике это задержка между двумя волнами с одинаковым периодом или частотой. Обычно фазовый сдвиг выражается в виде угла, который можно измерять в градусах или радианах, и угол может быть положительным или отрицательным. Например, сдвиг фазы на +90 градусов составляет одну четверть полного цикла; в этом случае вторая волна опережает первую на 90 градусов.Вы можете рассчитать фазовый сдвиг, используя частоту волн и временную задержку между ними.

Синусоидальная функция и фаза

В математике тригонометрическая синусоидальная функция создает плавный волнообразный график, который циклически переключается между максимальным и минимальным значением, повторяясь каждые 360 градусов или 2 пи радиана. При нулевом градусе функция имеет нулевое значение. При 90 градусах он достигает максимального положительного значения. При 180 градусах он снова возвращается к нулю. При 270 градусах функция принимает максимальное отрицательное значение, а при 360 она возвращается к нулю, завершая один полный цикл.Углы больше 360 просто повторяют предыдущий цикл. Синусоидальная волна со сдвигом фазы начинается и заканчивается при значении, отличном от нуля, хотя во всех остальных отношениях она напоминает «стандартную» синусоидальную волну.

Выбор порядка волны

Расчет фазового сдвига включает сравнение двух волн, и часть этого сравнения выбирает, какая волна является «первой», а какая «второй». В электронике вторая волна обычно является выходом усилителя или другого устройства, а первая волна — входом.В математике первая волна может быть исходной функцией, а вторая — последующей или вторичной функцией. Например, первая функция может быть y = sin (x), а вторая функция может быть y = cos (x). Порядок волн не влияет на абсолютное значение фазового сдвига, но он определяет, является ли сдвиг положительным или отрицательным.

Сравнение волн

При сравнении двух волн расположите их так, чтобы они читались слева направо с использованием одного и того же угла оси x или единиц времени.Например, график для обоих может начинаться с 0 секунд. Найдите пик на второй волне и найдите соответствующий пик на первой. При поиске соответствующего пика оставайтесь в пределах одного полного цикла, иначе результат разности фаз будет неверным. Обратите внимание на значения по оси X для обоих пиков, затем вычтите их, чтобы найти разницу. Например, если вторая волна достигает пика в 0,002 секунды, а первая достигает пика в 0,001 секунды, тогда разница составляет 0,001–0,002 = -0,001 секунды.

Расчет фазового сдвига

Для расчета фазового сдвига вам нужны частота и период волн.Например, электронный генератор может генерировать синусоидальные волны с частотой 100 Гц. Разделение частоты на 1 дает период или продолжительность каждого цикла, поэтому 1/100 дает период 0,01 секунды. Уравнение фазового сдвига: ps = 360 * td / p, где ps — фазовый сдвиг в градусах, td — разница во времени между волнами, а p — период волны. Продолжая пример, 360 * -0,001 / 0,01 дает фазовый сдвиг -36 градусов. Поскольку результатом является отрицательное число, фазовый сдвиг также отрицательный; вторая волна отстает от первой на 36 градусов.Для разности фаз в радианах используйте 2 * pi * td / p; в нашем примере это будет 6,28 * -,001 / 0,01 или -,628 радиан.

% PDF-1.4 % 647 0 объект> эндобдж xref 647 74 0000000016 00000 н. 0000002554 00000 н. 0000001811 00000 н. 0000002700 00000 н. 0000002721 00000 н. 0000003150 00000 н. 0000003333 00000 н. 0000009612 00000 н. 0000010663 00000 п. 0000010843 00000 п. 0000018448 00000 п. 0000019483 00000 п. 0000019667 00000 п. 0000026272 00000 п. 0000027325 00000 п. 0000027503 00000 п. 0000042276 00000 п. 0000043132 00000 п. 0000043767 00000 п. 0000043851 00000 п. 0000043894 00000 п. 0000044073 00000 п. 0000045228 00000 п. 0000046816 00000 п. 0000048149 00000 п. 0000049536 00000 п. 0000050638 00000 п. 0000051984 00000 п. 0000053518 00000 п. 0000054530 00000 п. 0000060397 00000 п. 0000061411 00000 п. 0000062459 00000 п. 0000065360 00000 п. 0000065548 00000 п. 0000066944 00000 п. 0000067670 00000 п. 0000068681 00000 п. 0000068857 00000 п. 0000070349 00000 п. 0000070536 00000 п. 0000071541 00000 п. 0000073560 00000 п. 0000075994 00000 п. 0000077009 00000 п. 0000077188 00000 п. 0000078715 00000 п. 0000080326 00000 п. 0000081849 00000 п. 0000082643 00000 п. 0000083323 00000 п. 0000084647 00000 п. 0000085661 00000 п. 0000088237 00000 п. 0000088419 00000 п. 0000089917 00000 н. 00000

00000 п. 0000091360 00000 п. 0000091536 00000 п. 0000095196 00000 п. 0000096198 00000 п. 0000097205 00000 п. 0000098475 00000 п. 0000098662 00000 п. 0000100266 00000 н. 0000101701 00000 п. 0000102489 00000 н. 0000103259 00000 н. 0000104298 00000 н. 0000108707 00000 н. 0000108885 00000 н. 0000109893 00000 п. 0000111323 00000 н. 0000002362 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 649 0 obj> поток xb«`b`He`g`lad @

Не могли бы вы еще раз объяснить, как нули передаточной функции представлены на графике Боде?

Не могли бы вы еще раз объяснить, как нули передаточной функции представлены на графике Боде?

Шриш П.Майсур, 4 ноября 2002 г.

CDS101 ответ:

Случай 1: Нуль чисто мнимый, т.е. s = 0 + Aj, (A> 0):
Обратите внимание, что мнимые нули (чистые или нет) встречаются парами. Так что если Aj равно нулю, то же самое — -Aj, и соответствующие члены в передаточной функции (s-Aj) и (s + Aj). Теперь, чтобы получить график величины Боде, мы замените jw на s в TF. После этого мы замечаем, что когда w = A, (jw-Aj) = (jA-jA) = 0 (!). Следовательно, величина передаточной функции при ноль равен 0 (что является наименьшим возможным значением, поскольку | G (jw) |> = 0 всегда).

Случай 2: Ноль мнимый, т.е. s = B + Aj, с A> 0 (это автоматически означает, что s = B-Aj также является нулем):
Соответствующие члены в передаточной функции (s- (B ​​+ Aj)) и (s- (B-Aj)). В этом случае, когда w = A, вклад этих членов в | G (jw) | является минимум, что приводит к низкому отклику. В примере на слайде 9 из лекции 6.1 нули H _q2f были -0,02 +/- 0,6321j. Следовательно, когда w = A = 0,6321, у нас низкий отклик.

Случай 3: Ноль настоящий.то есть s = B (B реальный):
В этом случае вклад этого нуля в | G (jw) | только минимум когда w = 0. Так что это действительно не дает нам многого с точки зрения понимания того, что делает ноль на графике Боде.

Вышесказанное является лишь качественным объяснением влияния нулей на сюжете Боде ТФ. Количественно имеется угловая частота связанный с каждым нулем (и каждым полюсом). [Глянь сюда для краткого описания частоты излома или точки излома .] Это актуально, потому что на каждом углу частоты, наблюдается изменение на в поведении графика Боде (как по величине, так и по фазе). Если ноль действительный (s = B), то угол частота просто w = B. Если нули — это пара мнимых чисел (B +/- Aj), то угловая частота равна w = sqrt (A ² + B ² ).

Некоторые подробности:

Нуль первого порядка представлен на графике величины Боде увеличением крутизна на +1 (20 дБ / дек) в соответствующей точке излома.Если 1 / A — ноль (т.е. (jwA + 1) — член в числителе TF), тогда w = 1 / A называется точкой излома. Также в точке разрыва переход в склоне не резкий, но есть плавное соединение между линиями (называемое асимптоты) при w> 1 / A. Эта гладкость достигается, если при w = 1 / A график проходит через точку, имеющую | G (jw) | значение, которое примерно на 3 дБ (коэффициент 1,4) больше, чем значение, которое мы получили бы при w = 1 / A, если бы мы только что реализовали резкий переход.

На графике фазы Боде наблюдается увеличение фазы на 90 градусов между графиками для w> 1 / A. Переход осуществляется плавно, следя за тем, чтобы на w = 1 / A, фаза L + 45deg, где L = фаза в градусах для w

Аналогичные эвристики доступны для нулей второго порядка, полюсов и членов форма Ks ⁿ (последние определяют низкочастотное поведение). См. Стр. 345-351 (и, в частности, стр. 351) в «Управлении с обратной связью динамических систем» 3 / под ред. Франклину, Пауэллу и Эмами-Наейни за краткий обзор эвристики рисования. Сюжеты Боде.Обоснование этой эвристики также объясняется.

Поэтому определяем все нули и полюсы, а при каждую точку излома (соответствующую нулю или полюсу) мы следуем эвристике и получите полный сюжет Боде.

Эффективный импеданс, близкий к нулю, с конечной фазовой скоростью для увеличения чувствительности и срабатывания за счет спаривания резонаторов

Эффекты импеданса, близкого к нулю

Для начала с мотивации исследовать практически нулевое эффективное сопротивление и продемонстрировать его влияние на движение волн рассмотрим задачу волнового излучения, изображенную на рис.1. На рис. 1а показаны две тонкие пластины, работающие как волноводы, несущие плоские продольные волны, распространяющиеся в направлении x . Поле излучаемой волны за пределами точки P показано на рис. 1b, когда пластины возбуждаются пьезокерамическими пластинчатыми преобразователями. Здесь в качестве частоты возбуждения выбрана резонансная частота Фабри – Перо частично утоненной пластины. Рисунок 1b показывает, что поле излучаемой волны может быть увеличено при уменьшении \ (\ hat t / t_0 \), где t ₀ и \ (\ hat t \), соответственно, представляют толщину номинальной и обработанной части плиты.{\ mathrm {2}} / 2 \ hat z} \ right) \) может увеличиваться, если \ (\ hat z \) уменьшается, поскольку датчик можно рассматривать как обеспечивающий силу постоянной величины F _inp . Однако снизить его импеданс путем механической обработки какой-либо части образца волновода нереально и непрактично. Следовательно, должен существовать неразрушающий метод, позволяющий снизить импеданс или даже приблизить его к нулю.

Рис. 1

Понятие пониженного импеданса для усиления волнового излучения. a Тонкие пластины однородной и неоднородной толщины, несущие плоские продольные волны. Пьезокерамические патч-преобразователи (PZT) установлены для возбуждения S ₀ волн Лэмба в пластинах, имитирующих продольные волны в стержне. b Эффект усиления неоднородности (выражается через \ (\ hat t / t_0 \), где \ (\ hat t \) — уменьшенная толщина зоны установки датчика и t ₀ номинальная толщина) от величины генерируемого поля смещения

В этой работе мы показываем, что если область волновода окружена парой резонаторов, его эффективный импеданс может быть снижен почти до нуля.Хорошо известно, что один резонатор может устранить колебания гармонически возбужденной системы в качестве динамического поглотителя ²⁵ , и что набор периодически расположенных резонаторов, часто используемых для изготовления метаматериалов, может давать экстремальные значения плотности или жесткости ^{26,27, 28,29} . В последующем анализе мы покажем, что пара резонаторов может влиять на эффективное сопротивление области, окружающей их. В ходе этого исследования показано, что при использовании пары резонаторов эффективная плотность и жесткость области, которую они окружают, одинаково изменяются в зависимости от частоты.Таким образом, только эффективный импеданс может достигать чрезвычайно низкого значения, в то время как эффективная фазовая скорость остается неизменной. Частота почти нулевого эффективного импеданса с конечной фазовой скоростью должна быть дополнительно настроена на резонансную частоту Фабри – Перо; в противном случае большое рассогласование импеданса между областью среды с эффективным импедансом, близкой к нулю, и окружающей средой происхождения запрещает излучение волн в окружающую среду. Подробный анализ будет дан ниже.

Анализ системы с парным резонатором

На рис. 2а показана тонкая пластина с установленными С-образными коробчатыми балками.Лучи действуют как резонаторы. В каждом из мест установки x = ± W , две балки, одна на верхней поверхности, а другая на нижней поверхности, расположены симметрично для взаимодействия с чистыми продольными волнами. Предполагается, что волновод приводится в действие тонким пьезокерамическим патч-преобразователем размером 2 L _T ( L _T < W ). Фактическая волна, распространяющаяся в пластине, является самой низкой симметричной волной Лэмба ( S ₀ ) на интересующей частоте.Как показано в более ранних работах ^6,16,30 , одномерная продольная волна хорошо соответствует волне S ₀ . Следовательно, волновое движение в пластине будет моделироваться с помощью одномерных продольных волн в стержне, как показано на рис. 2b. Чтобы облегчить теоретический волновой анализ, исполнительный механизм описывается моделью силы штифта ^31,32 с использованием двух сосредоточенных сил (- F _inp , F _inp ), как на рис.2b. Эта модель штифтовой силы точна, когда механический импеданс пьезокерамического преобразователя (PZT) незначителен по сравнению с импедансом пластины. Чтобы точно охарактеризовать фактический приводной механизм с помощью модели силы штифта, положения штифтовых сил корректируются до (- L , L ) путем согласования частотной характеристики системы пластин PZT, полученной с помощью аналитической силы штифта. модель и модель полной конечно-элементной модели. Соответственно, мы использовали 2 L = 36.6 мм, а 2 L _T = 30 мм.

Рис. 2

Эскиз предлагаемой парной резонаторной системы. a Эскиз тонкой пластины с двумя резонаторами, установленными на x = ± Вт . Каждый резонатор на x = W или x = — W состоит из двух симметрично сконфигурированных C-образных лучей, чтобы гарантировать генерацию чистых симметричных по толщине продольных волн без генерации антисимметричных по толщине изгибных волн.(Размеры алюминиевых резонаторов коробчатого сечения с C-образным каналом: t _R = 3 мм, w _R = 6 мм, h _R = 4,5 мм, b _R = 1,5 мм, а толщина испытательной пластины t ₀ = 2 мм.) b Одномерные модели стержней, описывающие продольное движение в пластине, показанные в a . Модель на верхнем рисунке изображает стержень, оборудованный двумя точечными резонаторами, в то время как модель на нижнем рисунке представляет собой эквивалентную модель стержня с измененным эффективным импедансом для учета влияния резонаторов на волновое движение.Приведение в действие патчем PZT моделируется двумя сосредоточенными силами на штырях. c Анализ модели стержня, в которой заданы смещения в различных местах

В этом анализе каждый резонатор можно рассматривать как дискретную систему масса-пружина, соединенную в одной точке со стержнем, имеющим номинальный механический импеданс z ₀ . Мы покажем, что благодаря установке спаренных резонаторов эффективный импеданс z области, которую они окружают, может стать близким к нулю.Для оценки эффективного импеданса окруженной области мы рассматриваем эквивалентную модель стержня, состоящую из исходной среды с импедансом z ₀ и другой однородной среды с пониженным импедансом z ; эта модель проиллюстрирована внизу рис. 2b. Для построения эквивалентной модели также должна быть определена эффективная длина 2 W ′, определяющая зону пониженного импеданса.

Как показано на рис. 2b, две сосредоточенные гармонические силы на штырях, действующие в противоположных направлениях, прикладываются под углом x = ± L ^31,32 .Они обозначены как F _inp и \ (\ tilde F _ {{\ mathrm {inp}}} \) в двух моделях на рис. 2b. В ходе анализа гармоническая зависимость e ^{i ωt} ( ω : угловая частота, t : время, \ ({\ mathrm {i}} = \ sqrt {- 1} \)) будет опущена. . Обратите внимание, что \ (\ tilde F _ {{\ mathrm {inp}}} \ ne F _ {{\ mathrm {inp}}} \), где \ (\ tilde F _ {{\ mathrm {inp}}} \) — это контактная сила в эквивалентной системе, в которой эффекты двух резонаторов размыты.

Для анализа волнового движения в исходной одномерной модели с двумя резонаторами мы рассматриваем только продольное движение и, таким образом, используем переменные поля, показанные на рис. 2c. Резонатор состоит из массы м и жесткости s и закреплен на стержне в точке Q (и Q ′). Продольное перемещение массой м определяется как u _R . Поле смещения в полосе будет обозначено u , а его значение в точке Q обозначено u _Q .В зависимости от значений x ≥ 0, u выражается с использованием различных формул, например u = u ₁ e ^{−i kx} — u ₁ e ^{i kx} (0 ≤ x ≤ L ^— ), u = u ₂ e ^{−i kx} + u ₃ e ^{( L + ≤ x ≤ W — ) и U e −i kx ( W + ≤ x ).{{\ mathrm {i}} kL}} \ right) $$}

(3)

Обратите внимание, что внутренняя сила, рассматриваемая в силовом равновесии в уравнении. (3) рассчитывается как EA ₀ ∂ u / ∂ x , где жесткость E обозначает модуль упругости Юнга, а A ₀ = b ₀ t ₀ ( b ₀ : ширина), которая представляет собой площадь поперечного сечения стержня.2}}. $$

(8)

где \ ({{\ omega}} _ {\ mathrm {R}} = 2 {\ mathrm {\ pi}} f _ {\ mathrm {R}} = \ sqrt {s / m} \) — резонанс частота резонатора. Если резонатор не установлен (например, м = 0 или с = 0), результирующее смещение будет обозначено как U ₀ :

$$ U_0 = \ frac {{F _ {{\ mathrm {inp}}}}} {{z_0 {{\ omega}}}} {\ mathrm {sin}} \, kL. $$

(9а)

Деформация, которая определяется как S = ∂ u / ∂ x = −i kU ( S ₀ = −i kU ₀ ), более удобна в использовании, потому что датчик PZT генерирует и измеряет деформацию ³³ :

$$ S = — k \ frac {{2F _ {{\ mathrm {inp}}}}} {{z_0 {{\ omega}}}} \ frac { {{\ mathrm {sin}} kL}} {{{{\ alpha}} (1 — {\ mathrm {e}} ^ {- 2 {\ mathrm {i}} кВт}) — 2 {\ mathrm {i }}}} = — \ frac {{2F _ {{\ mathrm {inp}}}}} {{EA_0}} \ frac {{{\ mathrm {sin}} kL}} {{{{\ alpha}} ( 1 — {\ mathrm {e}} ^ {- 2 {\ mathrm {i}} кВт}) — 2 {\ mathrm {i}}}}, $$

(9b)

и

$$ S_0 = — {\ mathrm {i}} \ frac {{kF _ {{\ mathrm {inp}}}}} {{z_0 {{\ omega}}}}} {\ mathrm {sin} } \, kL = — {\ mathrm {i}} \ frac {{F _ {{\ mathrm {inp}}}}} {{EA_0}} \ sin kL.{f _ {\ mathrm {T}}}} \ right | = \ left | {F _ {\ mathrm {inp}}} \ right | / EA_0 \) на частоте f _T = c /4 L , что соответствует kL = π / 2. Здесь | F _inp | предполагается, что он не зависит от частоты.

Анализ эквивалентной системы с использованием эффективного импеданса

Волновое поведение, наблюдаемое в исходной модели, показанной в верхней части рис. 2b, также может быть проанализировано с использованием эквивалентной модели, показанной в нижней части рис.{- {\ mathrm {i}} кВт \ prime} $$

(14)

Поскольку размер L пластыря PZT должен оставаться неизменным в эквивалентной и исходной системах, волновое число k для области — L ≤ z ≤ L также должно быть таким же. как в эквивалентной, так и в исходной системах. Поскольку эквивалентная система рассматривается как однородная эффективная среда, то же самое k следует использовать для всей эквивалентной системы, как в уравнениях.(10) — (14).

Наш подход к оценке z и W ‘ состоит в том, чтобы приравнять волновое поле в эквивалентной системе к исходной системе с двумя точечными резонаторами. Соответственно, мы требуем, чтобы выполнялись следующие условия:

$$ \ tilde U = U, ({\ mathrm {for}} \, x \ ge W \ prime), $$

(15)

$$ \ frac {{\ tilde u_1}} {{u_1}} = \ frac {{\ tilde u_2}} {{u_2}} = \ frac {{\ tilde u_3}} {{u_3}} = g ({{\ omega}}), $$

(16)

$$ \ frac {{\ tilde F _ {{\ mathrm {inp}}}}} {{F _ {{\ mathrm {inp}}}}} = h ({{\ omega}}), $$

(17)

, где g ( ω ) и h ( ω ) — неизвестные функции ω , которые необходимо определить для точной эквивалентности.На основе анализа, приведенного в дополнительном примечании 1, можно показать, что волны в эквивалентной системе ведут себя так же, как волны в исходной системе, если выполняются следующие соотношения:

$$ \ frac {z} {{z_0} } = \ frac {{1 — \ left | r \ right |}} {{1 + \ left | r \ right |}} \, {\ mathrm {and}} \, W \ prime = W + \ frac {1} {{2k}} \ left [{- \ beta + (2 {{n}} + 1 ) {\ mathrm {\ pi}}} \ right], \ left ({n: {\ mathrm {integer}}} \ right) $$

(18а, б)

$$ \ frac {z} {{z_0}} = \ frac {{1 + \ left | r \ right |}} {{1 — \ left | r \ right |}} \, {\ mathrm {and}} \, W \ prime = W + \ frac {1} {{2k}} \ left ({- \ beta + 2 {{n}} {\ mathrm {\ pi}}} \ right), \ left ({n: {\ mathrm {integer}}} \ right) $$

(19а, б)

$$ g (\ omega) = \ sqrt {\ frac {{z_0}} {z}} {\ mathrm {e}} ^ {{\ mathrm {i}} (\ beta + p {\ mathrm {\ pi}} / 2)}, h (\ omega) = \ sqrt {\ frac {z} {{z_0}}} {\ mathrm {e}} ^ {{\ mathrm {i}} (\ beta + p { \ mathrm {\ pi}} / 2)}, (p = {\ mathrm {sign}} (\ omega — \ omega _ {\ mathrm {R}})) $$

(20а, б)

, где r и β определены как

$$ r = \ frac {{{{\ omega}} s}} {{2 {\ mathrm {i}} z_0 ({{\ omega}} _ {\ mathrm {R}} ^ 2 — {{\ omega}} ^ 2) — {{\ omega}} s}}, $$

(21а)

$$ \ beta = \ arg (r).$

(21b)

Уравнения (18) — (19) показывают, что z и W ‘изменяются в зависимости от ω , m и s , в то время как уравнение. (18a) дает эффективный импеданс z , который меньше, чем z ₀ , уравнение. (19a) дает значение z , которое больше z ₀ . Поскольку нас интересует случай, когда z < z ₀ , указанный в формуле.(18a) эффективная длина W ‘ должна быть оценена по формуле. (18b). Уравнение (18) показывает, что решение для W ‘не является уникальным, но для удобства можно выбрать значение, близкое к W . Следует отметить, что если W ‘ = W , величина и фаза \ (\ tilde U \) не могут быть такими же, как у U . (Более того, также можно показать, что решение в уравнении (19) также увеличивает излучаемое поле U , но мы используем уравнение.{{\ mathrm {i}} (kW \ prime {{+ \ beta}} + p {\ boldsymbol {\ pi}} / 2)}}} {{{\ mathrm {i}} z_0 {\ mathrm {sin }} кВт \ prime + z {\ mathrm {cos}} кВт \ prime}}, \ left ({p = {\ mathrm {sign}} \ left ({w — w _ {\ mathrm {R}}} \ right )} \ right)} \ hfill \ end {array}. {f _ {\ mathrm {T}}}} \ right | \) всегда можно усилить на некоторых частотах.{f _ {\ mathrm {T}}}} \ right | \) при f = f _T , что дает максимально усиленное излучаемое волновое поле. Максимально усиленное поле излучаемой волны возможно, потому что z становится меньше, чем z ₀ .

Здесь стоит объяснить, как эффективный импеданс в области, ограниченной парой резонаторов вблизи их резонансной частоты, приближается к нулю. С этой целью будет проведена аналогия между отражением волны внутри исходной области, ограниченной парой резонаторов, и отражением волны внутри области пониженной эффективной среды в эквивалентной системе.Прежде всего отметим, что резонаторы вблизи своей резонансной частоты работают как динамические поглотители, делая смещение пластины почти нулевым в точке установки резонатора. Следовательно, волна u ₂ , распространяющаяся к резонатору, в основном отражается в точке, в результате чего u ₃ e ^{i кВт} ≈ — u ₂ e ^{−i кВт} . Волна отражается в противофазе, как если бы область, ограниченная резонаторами, была окружена средой с гораздо более высоким импедансом по сравнению с импедансом ограниченной области.{- {\ mathrm {i}} кВт \ prime} \) удовлетворяется на границе твердой стены, импеданс z можно считать близким к нулю, поскольку значение импеданса z ₀ является конечный.

Влияние конечной фазовой скорости на выходную мощность

Здесь мы объясним, почему условие конечной фазовой скорости является критическим для повышенной выходной мощности преобразователя в среде с почти нулевым эффективным импедансом. Используя выражение в формуле. (9a) для выходного смещения U ₀ преобразователем в среде с полным сопротивлением z ₀ без установленного резонатора, можно записать выходное смещение U в среде с полным сопротивлением z как :

$$ \ осталось | U \ право | = \ left | {\ frac {{F _ {{\ mathrm {inp}}}}} {{z {{\ omega}}}} \ sin kL} \ right | = \ frac {{F _ {{\ mathrm {inp}}}}} {{z {{\ omega}}}} \ left | {\ sin \ frac {{\ omega L}} {c}} \ right |.$

(25)

Сейчас будут рассмотрены два дела:

Дело 1:

нулевое сопротивление \ (\ left ({z = \ sqrt {\ rho E} A_0 \ to 0} \ right) \) и бесконечная фазовая скорость \ (\ left ({c = \ sqrt {E / \ rho} \ to \ infty} \ right) \).

Корпус 2

(предлагаемый случай): нулевое сопротивление \ (\ left ({z = \ sqrt {\ rho E} A_0 \ to 0} \ right) \) и конечная фазовая скорость \ (\ left ({c = \ sqrt {E / \ rho} = {\ mathrm {Finin}}} \ right) \).

С точки зрения ρ (плотность) и E (жесткость), случаи 1 и 2 соответствуют конечному E и нулю E , соответственно, в то время как ноль ρ применяется к обоим случаям. Обратите внимание, что для последующего анализа предполагается, что F _inp является фиксированным конечным значением.

Сначала исследуем выходное смещение | U | и мощность P как ρ → 0 с конечным E .Из уравнения. (25),

$$ \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {\ rho \ to 0} \\ {E = {\ mathrm {конечный} }} \ end {array} \ left | U \ право | = \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {\ rho \ to 0} \\ {E = {\ mathrm {конечный}}} \ end {array} \ frac {{F _ {\ mathrm {inp}}}} {{z {{\ omega}}}} \ left | {\ sin \ frac {{\ omega L}} {c}} \ right | \ приблизительно \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {\ rho \ to 0} \\ {E = {\ mathrm {конечный}}} \ end {массив } \ frac {{F _ {\ mathrm {inp}} L}} {{zc}}, $$

(26)

, где \ (\ sin \ omega L / c \ приблизительно \ omega L / c \) используется, потому что c → ∞ как ρ → 0 с конечным E .Уравнение (26) можно еще больше упростить, используя \ (z = \ sqrt {\ rho E} A_0 \) и \ (c = \ sqrt {E / \ rho} \):

$$ \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {\ rho \ to 0} \\ {E = {\ mathrm {Finin}}} \ end {array} \ left | U \ право | \ приблизительно \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {\ rho \ to 0} \\ {E = {\ mathrm {конечный}}} \ end {массив } \ frac {{F _ {\ mathrm {inp}} L}} {{zc}} \\ = \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {\ rho \ to 0} \\ {E = {\ mathrm {конечный}}} \ end {массив} \ frac {{F _ {\ mathrm {inp}} L}} {{\ sqrt {\ rho E} A_0 \ sqrt {E / \ rho}}} = \ frac {{F _ {\ mathrm {inp}} L}} {{EA_0}}. 2 \ до 0.$

(28)

Результат в формуле. (28) указывает на то, что выходная мощность исчезает в пределе нулевого импеданса и бесконечной фазовой скорости.

Во-вторых, расследуем | U | и P для случая 2 (нулевой импеданс и конечная фазовая скорость). Используя уравнение. (26) и предполагая, что ω и L правильно выбраны так, чтобы \ (\ left | {\ sin \ omega L / c} \ right | = 1 \),

$$ \ begin {array} { * {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {z \ to 0} \\ {c = {\ mathrm {Finin}}} \ end {array} \ left | U \ право | = \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {z \ to 0} \\ {c = {\ mathrm {конечный}}} \ end {array} \ гидроразрыв {{F _ {\ mathrm {inp}}}} {{z {{\ omega}}}} \ left | {\ sin \ frac {{\ omega L}} {c}} \ right | = \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {z \ to 0} \\ {c = {\ mathrm {конечный}}} \ end {array} \ гидроразрыв {{F _ {\ mathrm {inp}}}} {{z {{\ omega}}}} \ to \ infty $$

(29)

$$ \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {z \ to 0} \\ {c = {\ mathrm {конечный}}} \ end { массив} P = \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {z \ to 0} \\ {c = {\ mathrm {конечный}}} \ end { массив} \ frac {1} {2} z \ left | {{\ mathrm {i}} \ omega U} \ right | ^ 2 = \ begin {array} {* {20} {c}} {} \\ {\ lim} \\ {z \ to 0} \\ {c = {\ mathrm {Finin}}} \ end {array} \ frac {1} {2} z \ left | {\ frac {{F _ {\ mathrm {inp}}}} {z}} \ right | ^ 2 \ to \ infty $$

(30)

Сравнение выражений в уравнениях.{f _ {\ mathrm {T}}}} \ right | \) мы использовали две коробчатые балки С-образного профиля из алюминия, где t _R = 3 мм, w _R = 6 мм, b _R = 1,5 мм и h _R = 4,5 мм, как показано на рис. 2а (модуль Юнга E = 69 ГПа, коэффициент Пуассона ν = 0,3, а плотность ρ = 2700 кг · м ⁻³ ). Они находились на расстоянии 2 W = 78,8 мм друг от друга и устанавливались на алюминиевой пластине толщиной 2 мм.При анализе методом конечных элементов (более подробную информацию см. В разделе «Методы») масса и жесткость резонатора были оценены как м = 103,0 г и с = 35,3 GN м ⁻¹ , что дает f _R = 93,1 кГц. Номинальный импеданс и фазовая скорость в алюминиевой пластине для движения плоской продольной волны составляли z ₀ = 28350 кг с ^-1 и c = 5250 м с ^-1 соответственно. Нашивка PZT размером L = 18.{f _ {\ mathrm {T}}}} \ right | \) и z / z ₀ в зависимости от частоты возбуждения f . Обратите внимание, что, поскольку ρ и E ведут себя одинаково в зависимости от частоты, фазовая скорость остается неизменной. На рис. 3b показано, что z / z ₀ приближается к нулю, когда частота f приближается к f _R .

Рис. 3

Изменение основных полей деформации и эффективных свойств в зависимости от частоты. a Поле излучаемой деформации | S |, b эффективный импеданс z (плотность ρ и жесткость E ), c Коэффициент передачи в конфигурации стержня, показанной на вставке снизу, d влияние резонансной частоты f _R на | S | и e влияние расстояния W между двумя резонаторами на | S |

На рис. 3а также показано, что при f = f _T , где номинальная выходная деформация | S ₀ | максимизируется, | S | увеличивается в 4 раза.{f _ {\ mathrm {T}}}} \ right | \). Это усиление при f = f _T связано с двумя фактами, что z < z ₀ при f = f _T и f _T настроен быть одним из резонансов Фабри – Перо эффективной среды, ограниченной шириной 2 W ‘. Фактически, существует набор резонансов Фабри – Перо, удовлетворяющих \ (\ sin kW \ prime = 0 \). Эти резонансные частоты Фабри – Перо легче идентифицировать, исследуя коэффициент передачи | T | = | C / A | изображенный на рис.3c. Здесь A , B и C , соответственно, обозначают величины падающей, отраженной и прошедшей волн через пластину шириной 2 W ′ и импедансом z , который вставлен в однородную среду. импеданса z ₀ . Уравнение (24) также указывает, что \ (\ left | {S / S_0} \ right | = \ sqrt {z_0 / z}> 1 \) для \ ({\ mathrm {sin}} kW \ prime = 0 \) и \ (\ left | {S / S_0} \ right | = \ sqrt {z / z_0} <1 \) для \ ({\ mathrm {cos}} kW \ prime = 0 \). {f _ {\ mathrm { T}}}} \ right | \) на целевой частоте f _T .Влияние расстояния (2 Вт ) между двумя резонаторами на | S | показан на рис. 3e, где f _R предполагается фиксированным. Поскольку изменяется только Вт , эффективное сопротивление z не меняется. Однако резонансные частоты Фабри-Перо в среде с импедансом z в области, ограниченной 2 Вт ‘, изменяются, потому что Вт’ изменяется с Вт , как показано в формуле. (18). Следовательно, пиковая частота локально максимизированного | S | значительно влияет W .Мы утверждаем, что явление на рис. 3e не может наблюдаться, если установлен только один резонатор, потому что он функционирует только как динамический поглотитель ²⁵ . Интерференция волн, возникающая между парными резонаторами, уникальна тем, что она может снизить эффективный импеданс z области, окруженной резонаторами, даже почти до нуля.

Экспериментальные результаты

Наконец, мы представляем результаты эксперимента, проведенного для проверки почти нулевого импеданса или, что более реалистично, пониженного импеданса.{f _ {\ mathrm {T}}}} \ right | \) нанесены красной пунктирной линией с кружками на рис. 4b. Показано, что | S | при f = f _T = 71,7 кГц увеличивается на 307%. На графике также показан результат моделирования методом конечных элементов, полученный с использованием подробной двухмерной модели континуума, которая включает в себя С-образные спаренные резонаторы (с f _R = 93,1 кГц). Для моделирования использовался COMSOL Multiphysics. Результат конечных элементов, полученный без учета какого-либо эффекта демпфирования, обозначен «FEM» на рис.4b и довольно хорошо согласуется с теоретическим результатом, рассчитанным по формуле. (9). Для учета демпфирующего эффекта, возникающего в эксперименте, коэффициент потерь 0,065 был оценен на основе экспериментального результата и учтен для резонаторов при моделировании методом конечных элементов. Соответствующий результат, обозначенный «МКЭ + затухание», довольно хорошо согласуется с экспериментальным результатом.

Рис. 4

Экспериментальная демонстрация в тонкой пластине. a Установка для экспериментов с продольными волнами в тонкой пластине.{f _ {\ mathrm {T}}}} \ right | \) на рис. 4b заменяется в уравнение. (31) можно оценить \ (\ left. {Z / z_0} \ right | _ {\ exp} \) = 0,053. Для оценки учитывается эффект демпфирования. Это значение достаточно хорошо согласуется с теоретическим значением z / z ₀ | _Теория = 0,056 при f = f _T .

В поисках вдохновения для вашего дизайна — Phase Zero Design

Мэтт Ватт, архитектор-дизайнер

«Я не верю ни одному конкретному веб-сайту в поисках вдохновения.Обычно я ищу в Google тип здания и просматриваю варианты, пока не найду что-то, что подходит для моего проекта. Иногда я просматриваю изображение, которое мне нравится или прислал клиент, и выясняю, откуда оно взялось, что приводит к похожим фотографиям и даже большему вдохновению. Я также захожу на веб-сайты разработчиков, на которых представлены недавно завершенные проекты, соответствующие доски в Pinterest и публикации о новых зданиях в определенных областях. Я не уделяю слишком много внимания тому, откуда черпается вдохновение — изображения, выбранные для «вдохновения», содержат элементы, которые используются для реализации идей клиента и помогают им визуализировать, как это может выглядеть при строительстве. закончен.»

Оливия Перри,

Дизайнер интерьеров

« Pinterest — мое место для вдохновения! Это отличное место, если вы чувствуете себя скучным в течение дня. Сделайте небольшой перерыв для поиска вдохновения и вдохновения новых идей — отличный способ сохранить мотивацию. Кроме того, это первое место, куда я иду, когда ищу что-то конкретное. Как только вы найдете изображение, которое вам нравится, вы легко сможете углубиться в это изображение, и это может привести к еще большему количеству идей. Instagram — еще одно место, куда я каждый день хожу как источник вдохновения.Это приложение стало огромной частью нашей культуры и неизбежно стало источником для многих людей, чтобы продемонстрировать свои проекты и идеи! Instagram не обязательно используется для поиска чего-то конкретного, это скорее место для повседневного вдохновения. Часто я просматриваю истории дизайнеров и создателей контента и обнаруживаю, что «пролистываю вверх», чтобы прочитать больше в их сообщениях в блогах и увидеть другой контент, который у них может быть. Вот некоторые из моих любимых учетных записей:

• Джесс Энн Кирби — @jessannkirby — За ее ремонтом дома, сделанным своими руками, было интересно следить и, кажется, никогда не закончится, поскольку она продолжает находить дома проекты, которыми можно заняться. ! Вы можете следить за предметами ремонта дома в ее втором аккаунте @thecozyranch .

• Design Army — @designarmy — Муж и жена управляют дизайнерской фирмой из Вашингтона, округ Колумбия, они обеспечивают отличное графическое вдохновение!

• Старый серебряный сарай — @oldsilvershed — В этом аккаунте Cape Cop сочетаются две мои любимые вещи: плащ и дизайн! Она — отличный источник вдохновения для современного прибрежного дизайна.