Подключение выключателя и лампочки схема: Как подключить лампочку к выключателю, схемы на 1,2,3,4,5 лампочек

Как произвести подключение выключателя с двумя клавишами (схема, видео)

Для удобства использования и сохранения пространства были придуманы выключатели, совмещающие в едином корпусе два и более клавиш, а некоторые содержат еще и розетку. Но тут возникает вопрос: как подключить такой выключатель с двумя выключателями? Такие выключатели на две лампочки значительно экономят место на вашей стене, за счет того, что вместо двух и более отдельных выключателей устанавливается всего один. В связи с этим большинство семей производящих ремонт, задумываются об их установке.

1 Что из себя представляет выключатель

2 Подключение

Что из себя представляет выключатель

Двойной выключатель – это электротехнический прибор управления, предназначенный для включения и отключения подчиненных сетей (лампочки либо их группировки). По своему строению он представляет собой обычное устройство с тем лишь отличием, что в едином корпусе находится не одна шина питания, а две и более. Они имеют общую шину запитки, то есть все шины, сколько бы их ни было, абсолютно в любом выключателе, имеют единую точку подключения питания.

Двухклавишный выключатель позволяет установить в одном месте пункт управления несколькими комнатами либо управлять группами световых приборов. В первом случае, как это обычно бывает, устанавливают этот тип переключателей для санузла и кухни. Второй тип установки присущ гостиным комнатам.

Подключение

Подключение не займет у вас много времени, достаточно лишь разобрать все нюансы правильного соединения всех проводников. Итак, для начала нужно купить все необходимое. А именно: двуклавишное устройство, монтажная коробка (если производится внутренний монтаж в стену), кабель трехжильный, набор клеммных колодок. Ниже представлена схема, с помощью которой можно подключить выключатель с двумя клавишами.

Схема подключения

Для того чтобы правильно произвести монтаж на две лампочки, необходимо следовать ниже перечисленным пунктам:

1. Отключить питание электрической сети путем отключения автомата, отвечающего за разрыв цепи питания осветительных приборов. За неимением такового, достаточно отключить общий автомат, который производит отключение всей сети питания квартиры,
2. Найти соединительную коробку, в которой расположены соединения (скрутки, если вы еще пользуетесь именно ими), затем проверить индикатором наличие электрического тока,
3. Необходимо разорвать связь в проводниках фазы и нуля. Для этого правильным будет заранее узнать, какой относится к фазе, а какой к нулю. Эти сведения нам понадобятся в дальнейшем.
4. Устанавливаем монтажную коробку на место постоянной дислокации выключателя света. Если же будет производиться установка наружного выключателя, то просто выбираем место на стенке, где вы его планируете установить,
5. Прокладываем трехжильный кабель от распределительной коробки до выключателя света. Производится это закрытым способом, в кабель-канале, либо открытым, при котором проводник крепится к стене металлическими или пластиковыми клипсами,
6. Разделываем концы провода, соблюдаем предельную осторожность и правильную постановку ножа, т. к. можно повредить изоляцию проводника не в том месте где это нужно, что в дальнейшем может привести либо к замыканию, либо последующим неприятным последствиям например, к возгоранию. Для того чтобы не произошло ни чего плохого, берем канцелярский нож и медленными, правильными, аккуратными движениями снимаем внешнюю изоляцию. Снимайте изоляцию ровно такой длины, сколько вам потребуется для соединения проводов в распределительной коробке и для подключения проводников к контактам переключателя,
7. Зачищаем каждый из трех проводов и раскладываем по направлениям монтажа. Снятие изоляции с отдельно взятой жилы дело весьма простое, достаточно лишь обвести канцелярским ножом вокруг провода и снять изоляцию. Длина очищаемого участка определяется исходя из применения, для соединения проводников между собой при помощи клеммы – 7-9 мм, для подключения к выключателю – 5-7 мм.

Далее нам необходимо будет обратиться к схеме ниже, с помощью которой понятно, как правильно подключить проводники и при этом не создать проблем себе и возможно даже соседям по лестничной площадке.

Схема подключения выключателя на две лампочки

В связи с тем, что многие производители не всегда используют общепринятые цветовые схемы для обозначения проводников, на схеме мы будем именовать их номерными знаками. По правилам электротехники любое соединение проводников электрического тока должно производиться по правильной схеме – «от потребителя к источнику», этому мы и будем следовать.

Сначала необходимо соединить проводники и контакты выключателя. Для этого раскручиваем контактные болты в двойном переключателе, вставляем провода с номером 1 и 3 в зажимы выходных контактов. Провод с номером 2 подключаем к питающей шине.

Первый провод вам необходимо подсоединить к питающему проводу первой лампочки либо множество ламп. Для этого соединяем два проводника при помощи клеммы. Вставляем провода в клеммный зажим и затягиваем болтики, исключая возможность движения провода внутри клеммы.

Второй провод подключаем по схеме, которая использована для подключения первого проводника, с той лишь разницей, что подключается проводник, питающий вторую партию ламп.

Третью жилу из трехжильного кабеля подключаем к фазному проводу, предварительно обязательно необходимо проверить отсутствие напряжения. Стоит соблюдать предельную осторожность при подключении фазного проводника, все дело в том, что при соединении фазного проводника существует опасность непреднамеренного поражения электрическим током.

Нулевые проводники от двух ламп, групп ламп освещения, в распределительной коробке очищаются от лакового покрытия и скручиваются в единый пучок и соединяются с помощью клеммного зажима с проводником идущего от распределительного щитка.

В разрыв, то есть на выключатель, делают именно фазу, а не нуль, потому что такой способ наиболее безопасен. При отключении питания, переведения выключателя в положение «выкл», правильным будет, если на патроне лампы не останется напряжение, а при подключении нуля в разрыв именно это произойдет, и простая замена перегоревшей лампы может превратиться в ежесекундную подверженность опасности поражения электрическим током.

Представив следующую ситуацию можно в полной мере оценить опасность такого подключения. Перегоревшая лампа становится причиной необходимости достать из кладовки алюминиевую стремянку, которую придется ставить на бетонный влажный пол, вы вскарабкиваетесь на нее и производите замену сгоревшей лампы. На этом этапе и может произойти самое нехорошее. Так как в патроне имеется неразомкнутая фаза, существует большая вероятность прохождения электрического тока сквозь тело человека, за счет создаваемой цепи «патрон – человек – стремянка – бетонный пол ». Последствия могут быть от удара током от ожога до смертельного исхода.

Из этого стоит сделать вывод, что не стоит производить работы, которые напрямую или же косвенно связаны с опасностью для здоровья и жизни человека, полагаясь на удачу и повсеместное «русское авось пронесет». К работе такого типа необходимо походить основательно, прорабатывая каждую деталь, не упуская ни единого момента.

Ведь малейшая оплошность или недопонимание правильного протекания процесса может стоить вам здоровья или даже жизни!

В заключении можно сказать, что не всякий сэкономленный рубль может вам помочь, поэтому если возникают сомнения, в силах ли вы произвести установку самостоятельно, то лучшим и правильным выходом будет обратиться за помощью к профессионалам, которые пусть и не бесплатно, но зато быстро, надежно установят вам все необходимое.

Схема подключения выключателя двухклавишного на две лампочки

Схема подключения выключателя двухклавишного на две лампочки, обычно используется для управления группами ламп светильников люстры.

В каждой группе может быть несколько лампочек. Лампочки каждой группы соединяются параллельно. Каждая клавиша выключателя управляет своей группой. Как правило, такое подключение используется, если необходимо управлять разными линиями из одного места. Например, необходимо включить свет в коридоре или на улице, не выходя из комнаты, где расположен выключатель.

Описание конструкции:

В корпусе выключателя установлено три электрических контакта – один вход и два выхода. Принцип действия – к центральному контакту подключается фаза, к двум контактам на выходе подключаются две линии (лампочки или другие электроприборы). В любом подключении, независимо от конструкции выключателя, необходимо фазный провод разрывать, а нулевой провод соединять с лампочкой или другими электроприборами.

Двухклавишниками можно реализовать три режима работы:

• первый режим – включена первая группа
• второй режим – включена вторая группа

• третий режим – включена первая и вторая группа

Монтаж схемы подключения осуществляется следующим образом:

Справка:
Перед монтажом выключателя, ознакомьтесь с расположением на нем контактов, обычно на тыльной (задней) стороне изображена схема расположения разомкнутых контактов и общий вывод. Принято, при установке выключателя в подрозетник, общий вывод размещать внизу.

1. Разметим места, где планируем установить:
• люстры, светильники или другое электрооборудование
• коробку для соединения кабелей (распределительную)
• подрозетник
2. Смонтируем проводку цветными кабелями.

Рассмотрим два варианта.

ВАРИАНТ ПЕРВЫЙ

– если люстра или светильник имеет пластиковый корпус (4 группа подключения).

К распределительной коробке подходят провода:

• от распределительного щита – фаза (L1), рабочий ноль (N)
• от двухклавишного выключателя – три кабеля
• от первой группы управляемых лампочек – два кабеля
• от второй группы управляемых лампочек – два кабеля

ВАРИАНТ ВТОРОЙ

– люстра или светильник имеет пластиковый корпус (3 группа подключения).

• от распределительного щита – фаза (L11), рабочий ноль (N1), земля (РЕ)
• от двухклавишного выключателя – три кабеля
• от первой группы управляемых лампочек – три кабеля
• от второй группы управляемых лампочек – три кабеля

3 (третья) и 4 (четвертая) группы подключений реализованы в схеме распределительного щита учета электроэнергии, смотрим здесь.

3. Соединим цветные кабеля в коробке (распределительной). На схемах, места соединения кабелей обозначены «круглыми» точками.

4. Подсоединим к выключателю кабеля и закрепим его в подрозетнике.
5. Подсоединим к кабелям источники света (люстра или светильники).

Далее рассмотрим схему подключения трехклавишного выключателя, которая позволяет управлять тремя группами подключения из одного места.

Заказать чертеж

Поделитесь с друзьями!

Как подключить свет параллельно со схемой выключателя (Руководство)

Опубликовано: 29 июня 2022 г. Сэм Орловски

Категории Обучение

Теги Проводка

Двумя основными способами соединения лампочек являются последовательное и параллельное соединения. Оба имеют свой собственный набор преимуществ, недостатков и вариантов использования. Жилые цепи, используемые в основной электропроводке, соединяются (или должны быть) параллельно. В большинстве случаев выключатели, розетки и осветительные приборы соединены параллельно, чтобы поддерживать источник питания для других электрических устройств и приборов через горячий и нейтральный провод в случае отказа одного из них.

В общем, чтобы подключить свет в параллельной цепи с выключателем, подключите нейтральный провод к одному из патронов лампы. Подсоедините линейный провод к клемме переключателя, а затем подключите провод между 2-й клеммой переключателя и патроном/держателем лампы.

В этом контексте мы узнаем, как подключить свет параллельно с помощью схемы переключателей.

Меры предосторожности

• Перед началом работы с данным руководством прочтите все предупреждения и инструкции.
• Отключите питание перед обслуживанием, ремонтом или установкой электрооборудования.
• Никогда не пытайтесь работать с электричеством без надлежащего обучения и контроля.
• Работать с электричеством только в компании тех, кто имеет хорошие знания, практический опыт и понимает, как обращаться с электричеством. (1)
• Самостоятельное выполнение электромонтажных работ небезопасно и незаконно в некоторых регионах. Прежде чем вносить какие-либо изменения в электрические соединения, обратитесь к сертифицированному электрику или поставщику электроэнергии.

Процедуры

Шаг 1. Подсоедините нейтральные провода всех ламп и нейтральную клемму источника питания.

Шаг 2. Подключите либо одну из клемм выключателя, либо клемму фазы источника питания.

Шаг 3 . Соедините остальную клемму каждого переключателя с остальной клеммой каждой лампочки.

Шаг 4. Дайте каждому выключателю имя на основе источников света, с которыми он связан.

Параллельное соединение проводки выключателя освещения

Поскольку напряжение в параллельной цепи одинаково в каждой точке, а протекающий ток переменный, добавление или удаление одной лампочки из цепи не влияет на другие лампы или подключенные устройства и приборы. В цепи этого типа можно добавить любое количество точек освещения или нагрузок (в соответствии с расчетом нагрузки цепи или подцепи) путем простого удлинения проводов L и N до дополнительных источников света.

Как видите, здесь параллельно соединены три источника света. Нейтраль каждой лампы подключена и должна быть подключена к нейтрали источника питания. Кроме того, фазные клеммы каждой лампы связаны и должны быть подключены к фазной клемме источника питания. Нет необходимости применять более высокое напряжение, чем напряжение отдельного светильника, при параллельном соединении светильников. Используя то же напряжение, что и номинальное напряжение выключателя освещения, можно запитать параллельно подключенные к цепи лампы. Сопротивление одного источника света не может повлиять на всю цепь. Здесь более мощное освещение может светить ярче. Кроме того, напряжение на каждой лампе одинаково. Однако ток, потребляемый каждой лампочкой, неодинаков; это определяется их сопротивлением и мощностью. (2)

Параллельное подключение ламп: преимущества и недостатки

Преимущества

• Каждое связанное электрическое устройство и прибор являются автономными. Таким образом, включение или выключение устройства не влияет на другие инструменты или их работу.
• В случае обрыва кабеля или удаления лампы все цепи и связанные с ними нагрузки останутся в рабочем состоянии; другими словами, другие светодиодные светильники и электроприборы будут продолжать нормально функционировать.
• Если к параллельным цепям освещения добавить больше лампочек, их яркость не уменьшится (как это происходит только в последовательных цепях освещения). Потому что напряжение в каждой точке параллельной цепи одинаково. В двух словах, они получают ту же мощность, что и напряжение источника.
• Пока цепь не перегружена, можно добавить больше осветительных приборов и точек нагрузки в параллельные цепи по мере необходимости в будущем.
• Добавление дополнительных устройств и компонентов снизит общее сопротивление цепи, в основном при использовании оборудования с высоким номинальным током, такого как кондиционеры и электрические обогреватели.
• Схема параллельного подключения более надежна, безопасна и проста в использовании.

Недостатки

• В схемах параллельных схем освещения используются более протяженные кабели и провода.
• При добавлении второго светильника в параллельную цепь требуется больший ток.
• При установке постоянного тока батарея разряжается быстрее.
• Параллельное подключение сложнее, чем последовательное.

Последовательное и параллельное соединение

Последовательная цепь

Базовая электропроводка представляет собой замкнутую цепь, по которой протекает постоянный ток. Батарея является самым основным источником постоянного тока для электропроводки, и подключение крошечной лампочки к клеммам батареи создает простую цепь постоянного тока.

Однако практические схемы состоят из большего количества компонентов, чем одна лампочка. Последовательная цепь состоит из более чем одного компонента и соединена встык так, что через все из них проходит один и тот же ток.

Параллельная цепь

Когда два или более компонента соединены параллельно, они имеют одинаковую разность потенциалов (напряжений) на своих концах. Величина разностей потенциалов между компонентами такая же, как и их полярности. На все компоненты параллельной цепи подается одинаковое напряжение.

Параллельная цепь имеет два или более путей для протекания тока. Все элементы в параллельной цепи имеют одинаковое напряжение. В последовательной цепи ток течет только по одному каналу. Что касается параллельных цепей, то существует несколько путей протекания тока.

Взгляните на некоторые из наших статей ниже.

• Как подключить фары к тележке для гольфа 48 вольт
• Как заглушить электрические провода
• Какой калибр провода для светильника

---

Ссылки
(1) практический опыт – https://medium.com /@srespune/why-practical-knowledge-is-more-important-than-theoretical-knowledge-f0f94ad6d9c6
(2) сопротивление – http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/resis.html

Насколько полезна была эта статья?

Сожалеем, что это не помогло!

Давайте улучшим этот пост!

Пожалуйста, сообщите нам, как мы можем улучшить эту статью.

О Сэме Орловском

Сертификаты: B.E.E.
Образование: Университет Денвера – Электротехника
Живет: Денвер Колорадо

Электротехника – моя страсть, и я работаю в этой отрасли уже более 20 лет. Это дает мне уникальную возможность дать вам экспертные рекомендации по благоустройству дома и DIY. Я не только электрик, но я также люблю машины и все, что связано со столярным делом. Один из путей моей карьеры начался с работы разнорабочим, так что у меня также есть большой опыт в обустройстве дома, которым я с удовольствием делюсь.

| Reach MeКатегории Обучение Метки Проводка

Сколько времени нужно инженеру, чтобы включить лампочку?

Недавно в Интернете было много споров по поводу развлекательного видео, в котором делается попытка развеять большое заблуждение об электричестве: электроны переносят энергию в электрической цепи. Хотя видео и многие ответные видеоролики, безусловно, интересны, в этой истории гораздо больше, и использование программного обеспечения COMSOL Multiphysics® — отличный способ исследовать эту теорию. Давайте узнаем больше!

Предыстория спора

Видео, с которого все началось, называется «Большое заблуждение об электричестве». На нем представлена ​​принципиальная схема, аналогичная рисунку, показанному ниже. Идеальная батарея подключена через идеальный переключатель, образуя идеальный источник. Этот источник подключен к паре проводов с нулевым сопротивлением — каждый длиной 300 000 километров и простирающихся в противоположных направлениях — которые возвращаются к лампочке, расположенной на расстоянии 1 метра. Хотя это и не указано явно, предполагается, что вся схема находится в какой-то пустой вселенной, свободной от космического фонового излучения, которое может быть легко обнаружено этим устройством.

Рисунок спорной схемы.

Вопрос: если вы замкнете переключатель, сколько времени потребуется для распространения сигнала от источника к лампе? Ответ 3,33 наносекунды (нс) является правильным (Gap/c \приблизительно 3,33\текст{нс}, где с — скорость света). Есть ряд видеороликов, которые предлагают различные способы понимания этой головоломки:

• «Энергия не течет внутри проводов – Верно ли Veritasium – Академия RSD»
• «Электроэнергия по проводам не течет – Продолжение №2 – Академия РДБ»
• «Я купил 1000 метров провода, чтобы урегулировать спор по физике»

Однако было также указано, что мы должны определить пороговый ток и спросить, при какой величине тока включится лампочка. Это та практическая проблема, с которой COMSOL Multiphysics отлично справляется, так что давайте перейдем прямо к ней!

Построение численной модели и анализ результатов

Иллюстрация нашей вычислительной модели. Радиус провода составляет 0,1 метра, а радиус расчетной области — 10 метров.

Поскольку мы собираемся определять электромагнитные поля в пространстве вокруг проводов, построение вычислительной модели длиной 300 000 километров может оказаться нецелесообразным, но мы можем многому научиться с помощью меньшей модели, показанной выше. Для моделирования источника мы используем функцию Lumped Port , которая применяет однородный потенциал, начиная с нулевого момента времени. Лампа смоделирована как Сосредоточенный элемент , добавляющий сопротивление через зазор между другими концами проводов. Два 30-метровых провода моделируются с помощью граничных условий Perfect Electric Conductor . Разумно предположить, что провода являются идеальными проводниками, поскольку такие сверхпроводящие провода уже производятся. Объем пространства вокруг проводов рассматривается как идеальный вакуум, а границы этого объема рассматриваются как открытые для свободного пространства. После того, как мы построили эту вычислительную модель, мы можем решить и визуализировать поля и токи в проводах.

Результаты, показывающие плотность электромагнитной энергии в виде полупрозрачных изоповерхностей и ток вдоль провода. Часть сигнала распространяется наружу со скоростью света, индуцируя токи в проводах через зазор. Поля также наводятся по проводам, и есть потери на излучение. В течение более длительного времени в поведении преобладают индуктивность и сопротивление системы.

Анимация выше показывает плотность электромагнитной энергии внутри и вокруг нашей цепи с течением времени. Мы можем наблюдать, как первоначальный сигнал распространяется наружу со скоростью света, и как только изменяющиеся во времени поля достигают проводов рядом с лампочкой, они начинают индуцировать ток через лампочку. Поля в основном направляются проводами, хотя есть некоторое излучение, особенно когда поля отражаются на изгибах. После первых нескольких сотен наносекунд поля начинают становиться более однородными в любой момент времени. Мы также можем построить график тока через лампочку во времени и обсудить, что его форма говорит нам о нашей системе.

Ток лампы в течение более длительного периода времени, чем обычно требуется для распространения сигнала через зазор; это напоминает реакцию цепи RL.

Общая форма

Если мы посмотрим на общую форму кривой, то увидим, что ток лампы увеличивается до установившегося значения. Это потому, что то, что мы имеем здесь, на самом деле является RL-схемой, и мы можем описать общую форму кривой (после 3,33 нс) с помощью уравнения: I\left( t \right) = I_{DC}\left( 1 – exp(-t/\tau_{RL})\right), где постоянная времени RL равна \tau_{RL} = L_{провода}/R_{лампа}, а индуктивность, L_{провода}, может быть вычислена из устойчивой -государственная модель. Общая индуктивность прямо пропорциональна длине проводов, поэтому более длинный контур будет иметь более медленное время нарастания.

Если мы определим пороговый ток при включении лампы как I_{DC}=V_{батарея}/R_{лампа}, то (со строго математической точки зрения) ток будет бесконечно близок к I_{ DC}, и лампочка на самом деле никогда не загорится. Что ж, на самом деле лампочка в конечном итоге включится, поскольку на самом деле она измеряет скорость и ускорение дискретного числа движущихся зарядов. Но, тем не менее, пороговый ток, очень близкий к постоянному току, будет означать, что лампа не включится до тех пор, пока не пройдет время, намного превышающее постоянную времени RL.

Отчетливые плато

Если мы более внимательно посмотрим на кривую вблизи времени начала, мы увидим, что есть несколько отчетливых плато сигнала, что приводит к своего рода ступенчатой ​​форме. Характерное время каждого из этих плато составляет 100 нс, поскольку приложенный ступенчатый сигнал распространяется по всему проводу и испытывает некоторое отражение на изгибах точно в средней точке каждого провода. Высота этих ступенек связана с емкостной и индуктивной связью через зазор.

На самом деле, это ступенчатое поведение можно охарактеризовать с помощью схемной модели линии передачи. Обратите внимание, что эти плато со временем сглаживаются, и вскоре мы рассмотрим, откуда происходит это сглаживание. А пока давайте отметим вторую возможность: в зависимости от того, какой пороговый ток мы укажем, лампочка может включиться с целым числом, кратным 100 нс.

Вблизи начального момента времени ток во времени также имеет отчетливые плато с периодом, равным времени, за которое сигнал распространяется по всей длине провода. Кроме того, существуют колебания, возникающие из-за ступенчатого перехода от идеализированного переключателя и резонансного поведения системы. Они со временем распадаются из-за потерь в системе.

Быстрая рябь и ее затухание

Если мы еще внимательнее посмотрим на начало каждой ступени, то увидим отчетливую рябь тока с более высокими пиками в начале каждой ступени, которая постепенно затухает. Это означает, что если мы выберем правильный пороговый ток, лампочка сначала замигает, а затем включится, давая нам третью возможность!

Эти пульсации возникают из-за пространственно распределенной емкости и индуктивности системы, что приведет не к одному, а к бесконечному числу резонансов. Мы наблюдаем резонансные моды высшего порядка системы, возбуждаемые источником. Но обратите внимание, что эта рябь, похоже, затухает. Это затухание и сглаживание сигнала происходит из-за потерь. Одним из источников потерь является сопротивление известной лампочки, которая преобразует энергию, запасенную в батарее, в тепло и свет. Второй источник потерь связан с излучением энергии от других частей нашей схемы. Для правильного прогнозирования этой потери требуется тип трехмерной модели, которую мы здесь строим.

Высокочастотный коротковолновый контент излучается быстрее, чем низкочастотный. Другой способ сказать, что более высокие резонансы имеют более низкую добротность, или что провода представляют собой своего рода фильтр нижних частот с потерями.

Мы также должны спросить, как это высокочастотное содержание, которое возбуждает эти резонансы, вводится в модель. Напомним, что когда мы замыкаем переключатель, мы вводим ступенчатое изменение приложенного электрического потенциала. Мы должны спросить себя, какое частотное содержание имеет это ступенчатое изменение. Ответ на этот вопрос дает преобразование Фурье. Как оказалось, у нас есть бесконечное частотное содержание нашего входного сигнала. Очень высокочастотный контент имеет небольшую амплитуду и быстро рассеивается, но он реалистичен. Также стоит отметить, что это частотное содержание говорит нам кое-что о схеме и ее конструкции. Если бы мы изменили форму изгиба посередине проводов, то получили бы другие отраженные сигналы.

Глядя на результаты, близкие к начальному времени, численный метод добавляет в модель небольшую искусственную дисперсию вследствие нашего идеализированного переключения. Это можно решить, добавив вместо этого реалистичное линейное изменение входного сигнала.

Решение во время начала

Последний участок этой кривой заслуживает особого внимания. В самом начале моделирования мы видим, что сигнал изначально равен нулю, но становится отличным от нуля до 3,33 нс. Это небольшой числовой артефакт, возникающий из-за того, что мы моделируем нефизическую ситуацию: переключатель, который включается мгновенно. Такое переключение физически невозможно: даже самые быстрые известные физические процессы имеют время нарастания порядка аттосекунды. Если бы нас интересовала эта часть результатов, мы бы заменили наше ступенчатое изменение переходным сигналом с некоторым реалистичным временем нарастания. Нам также пришлось бы решать нашу численную модель с точным временным шагом и тонкой пространственной дискретизацией (что может занять много времени), чтобы сделать кривую более гладкой.

Еще один способ думать об этом последнем пункте состоит в том, что лежащие в основе численные методы добавляют обратно дисперсию, которую мы забыли включить. Это вопрос экспертного уровня для специалистов по численному анализу, и мы можем с уверенностью сказать, что в действительности информация не распространяется со скоростью, превышающей скорость света.

Каков окончательный вариант спора?

Короче спора нет. Правильный вывод из исходного видео состоит в том, что для рассматриваемой схемы сигналу потребуется 3,33 нс для распространения сигнала от источника к лампе.

Более полный подход состоит в том, что кривая отклика показывает:

1. Задержку, которая является следствием времени, которое требуется электромагнитным полям для распространения через пространство между источником и лампой, после чего некоторый ток быть индуцированным.
2. Отклик RL-цепи, так как это, по сути, очень большая индуктивная петля из провода, последовательно соединенного с резистором.
3. Ступенчатые плато, возникающие вследствие отражения сигнала при резком изгибе в середине проводов. Высота этих ступеней определяется индуктивной и емкостной связью между соседними параллельными проводами.
4. Быстрые пульсации, возникающие вследствие ступенчатого изменения входного сигнала, возбуждающие резонансы конструкции.
5. Затухание высокочастотного содержимого как из-за сопротивления лампы, так и из-за излучения.

Построить такую ​​модель для проверки этого поведения можно быстро и легко в COMSOL Multiphysics. Вот некоторые другие возможные изменения, которые мы могли бы исследовать:

• Изменение радиуса проводов. Это изменит величину емкостной связи и, таким образом, изменит высоту ступенек, а также период пульсаций.
• Рассмотрение проводов с конечной проводимостью. Это уменьшит ток в установившемся режиме, но лишь незначительно повлияет на сигнал сразу после 3,33 нс. Таким образом, в зависимости от порога лампочка могла включиться на 3,33 нс, а затем через некоторое время погаснуть.
• Изменение ориентации проводов таким образом, чтобы два провода оставались близко друг к другу и больше не шли в противоположных направлениях. В этом случае, несмотря на то, что некоторые перекрестные помехи все же будут, провода будут вести себя гораздо больше как линия передачи.

Как еще можно изменить эту схему, чтобы получить другое поведение? Оставляйте свои мысли и комментарии ниже!

Приложение для пользователей COMSOL Multiphysics®

Если вы хотите загрузить модель, использованную для создания рисунков выше, и опробовать другие ситуации, она доступна по ссылке ниже. Модель построена с использованием модуля RF. Кроме того, у нас есть ряд других ресурсов, полезных для этого типа моделирования:

• Чтобы понять несколько основных понятий о напряжении и заземлении в случае постоянного тока, см. «Существуют ли напряжение и заземление?»
• Чтобы лучше понять интерпретацию линии передачи этой системы, прочтите «Напряжение и земля при моделировании волнообразных электромагнитных полей»
• Чтобы понять возбуждение сосредоточенного порта и сосредоточенного элемента, см. «Моделирование линий передачи TEM и Quasi-TEM»
• Чтобы понять, почему сигнал в этом примере кажется ненулевым до t = 3,33 нс, полезно иметь представление о методе конечных элементов, который дискретизирует проблему в пространстве и времени
• Чтобы понять, как более реалистично смоделировать коммутатор, см. эту запись базы знаний
.
• Чтобы увидеть, как аналогичная техника моделирования применяется на более реалистичном устройстве, ознакомьтесь с нашей моделью-примером рефлектометрии во временной области
• Чтобы понять, как проявляется скин-эффект из-за конечной проводимости, и как вам нужно скорректировать свою вычислительную модель, чтобы учесть это, см.