В классической физике электрон не может преодолеть барьер, если у него недостаточно энергии. В квантовой механике - может. С некоторой вероятностью электрон просто «просачивается» сквозь тонкую изолирующую плёнку, не имея для этого нужной энергии. Это явление называется квантовым туннелированием, и оно существует не только в теории - его открыли ещё в 1928 году. Пока изолирующий слой под затвором транзистора был достаточно толстым, туннелирование было редкостью. В процессорах с нормой 90 нм (начало 2000-х) толщина окисла затвора составляла около 1,2 нм - примерно 5 атомарных слоёв. Ток утечки через такой слой уже стал заметным. При переходе к 45 нм инженеры уткнулись в стену ...
Инженер Белл Laboratories Уолтер Браттейн держал в пальцах два золотых контакта на расстоянии волоска друг от друга. Был декабрь 1947 года. Когда он прикоснулся ими к кристаллу германия и подал напряжение - в наушниках зазвучал усиленный звук. Транзистор заработал. Никто в тот момент не думал о нулях и единицах. Думали об усилителях, телефонных линиях, замене громоздких вакуумных ламп. Идея использовать транзистор как простой переключатель - либо открыт, либо закрыт - пришла чуть позже. И именно она изменила всё. У этого выбора есть конкретная физическая причина, и называется она помехоустойчивость. Представьте два способа передать число от одного человека другому через шумную улицу ...
Когда смотришь на бирку кабельного барабана и видишь что-то вроде «ВВГнг(A)-FRLS», первый порыв - спросить, зачем всё это нагромождение букв. На самом деле каждый символ несёт конкретную техническую информацию о том, как кабель поведёт себя в условиях пожара. Эта система индексов закреплена в ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия». Индекс «нг» - это сокращение от «нераспространение горения». Кабель с таким обозначением при одиночной прокладке не поддерживает горение: если убрать внешний источник пламени, он самостоятельно затухает. Казалось бы, всё просто. Но когда кабели укладывают не поодиночке, а пучками, картина меняется.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ-7) - базовый документ, который определяет, как должны быть спроектированы и смонтированы электроустановки, чтобы быть безопасными и надёжными. Статистика производственного травматизма показывает, что до трети электротравм прямо связаны с дефектами монтажа, то есть с нарушением требований нормативов на стадии выполнения работ. При этом типовые ошибки повторяются из объекта в объект, а их последствия - от выходов из строя оборудования до пожаров и гибели людей. Ниже рассмотрены наиболее распространённые нарушения ПУЭ-7, которые допускаются при электромонтаже, и то, к чему они приводят с точки зрения электробезопасности и пожарной безопасности ...
Энергетические преобразования лежат в основе работы всех электрических машин, будь то генераторы, электродвигатели или трансформаторы. Эти устройства играют ключевую роль в современном электротехническом оборудовании, обеспечивая преобразование энергии из одной формы в другую. В отличие от природных процессов, где изменения энергии происходят в строго определенных условиях, электрические машины дают инженерам возможность контролировать и подстраивать параметры энергии, что делает их незаменимыми в широком спектре технологических процессов. Электротехника оперирует напряжениями, вызывающими электрический ток ...
Когда речь заходит об управлении освещением в современных зданиях, инженеры неизбежно сталкиваются с выбором протокола. И если на небольшом объекте этот вопрос решается почти автоматически в пользу DALI, то стоит масштабу вырасти до аэропорта, торгового центра или многофункционального комплекса - и картина кардинально меняется. Причины этого изменения лежат не в недостатках DALI как такового, а в фундаментальных особенностях его архитектуры, которые при определённых условиях превращаются из достоинств в ограничения. DALI расшифровывается как Digital Addressable Lighting Interface - цифровой адресуемый интерфейс освещения. Стандарт описан в документе IEC 62386 ...
Для создания линий электропередачи наиболее эффективной технологией на сегодня представляется передача электроэнергии по воздушным линиям постоянного тока сверхвысокого напряжения, передача электроэнергии по подземным линиям с газовой изоляцией, а в перспективе — создание кабельных криогенных линий и передача энергии на сверхвысоких частотах по волноводам. Основным достоинством их является возможность несинхронной параллельной работы энергосистем, относительно высокая пропускная способность, удешевление собственно линий по сравнению с трехфазной ЛЭП переменного тока. Кроме того, ЛЭП постоянного тока характеризуются меньшими потерями ...
Длительно эксплуатируемые кабели со временем утрачивают качество своей изоляции, проще говоря, изоляция их стареет. Это происходит под влиянием ряда факторов. В итоге некоторые места проводки оказываются оголены, что чревато опасными происшествиями: случайное короткое замыкание и искрение могут привести к пожару, или по крайней мере — к электрическому травмированию людей. Конечно, применяемые ныне изоляционные материалы более долговечны, чем применяемые ранее, однако кое-где электропроводка долго не менялась, и проблема старения изоляции остается таковой. Давайте же рассмотрим факторы, влияющие на старение изоляции ...
Реактивной мощностью называется та доля полной мощности, которая идет на поддержание электромагнитных процессов в нагрузках, имеющих индуктивную и емкостную реактивные составляющие. Реактивная мощность сама по себе не расходуется на выполнение какой-либо полезной работы, в отличие от активной мощности, однако наличие в проводах реактивных токов приводит к их нагреву, то есть к потерям мощности в форме тепла, что вынуждает поставщика электроэнергии все время подавать потребителю повышенную полную мощность. Но электромагнитные поля всегда возникают в нормальных режимах работы огромного числа разновидностей электрического оборудования ...
Шёл декабрь 1947 года. За окнами лаборатории Bell Labs в Мюррей-Хилле, штат Нью-Джерси, мело снегом. Уолтер Браттейн - невысокий, упрямый экспериментатор с привычкой говорить что думает - склонился над куском германия размером с горошину. Рядом стоял теоретик Джон Бардин, тихий и методичный, человек, умевший в уме видеть то, чего ещё не существовало в природе. Браттейн нечаянно перепутал полярность приложенного напряжения - и схема вдруг начала усиливать сигнал. Не гасить, не пропускать как есть, а именно усиливать - в несколько раз. Пальцы замерли. Оба физика переглянулись. Через неделю, 23 декабря 1947 года, они официально представили своё изобретение ...
Когда речь заходит об освещении, большинство людей руководствуются привычкой или ценой. Между тем за каждым типом лампы стоит совершенно особая физика преобразования электрической энергии в свет - и именно она определяет, сколько энергии уйдёт на нагрев, как долго прослужит прибор и насколько естественными покажутся глазу цвета окружающих предметов. Разобраться в этом помогает сравнительный анализ ключевых технических параметров. Исторически первым электрическим источником света стала лампа накаливания - устройство принципиально простое: вольфрамовая нить, нагретая до 2500–3000 °C проходящим током, излучает свет в силу теплового (чернотельного) излучения ...
Любой современный шкаф автоматики, будь то управление вентиляцией, отоплением, освещением или насосной станцией, представляет собой сложный технический объект, где логика управления, силовые цепи и сети передачи данных сосуществуют в едином корпусе. Когда монтаж завершён и кабели проложены, начинается, пожалуй, самый ответственный этап - пуско-наладочные работы (ПНР). Именно здесь «мёртвое» железо превращается в живую, управляемую систему. Перед первым включением любого шкафа автоматики инженерных систем обязательно выполняется комплекс предпусковых измерений, которые нередко называют «нулевым этапом» ПНР ...
Измерение петли «фаза–нуль» в системе TN-C-S технически сложнее, чем в TN-C. Разделение PEN на PE и N порождает два самостоятельных контура возврата тока КЗ - по N и по PE - и именно выбор правильного из них составляет первую методическую ловушку для специалиста, выполняющего замеры. Наиболее распространённая методическая ошибка в TN-C-S - подключение прибора к фазному проводнику и к нейтральному рабочему N, тогда как ПУЭ п. 1.7.38 и методики ПТЭЭП требуют измерения петли «фаза–PE». Петля «фаза–N» в большинстве случаев имеет меньшее сопротивление, чем «фаза–PE», - потому что N-проводник часто выполняется того же или большего сечения, чем PE ...
Большинство людей воспринимают учёт электроэнергии как нечто монолитное: есть счётчик, он мотает киловатт-часы, раз в месяц снимаешь показания. На деле же за этим простым образом стоит разветвлённая система, в которой принципиально разграничены две совершенно разные по природе задачи - коммерческий и технический учёт. Первый работает в сфере права и денег, второй - в сфере технологии и энергоэффективности. Коммерческий учёт - это точная фиксация количества электроэнергии, переданной от поставщика к потребителю на границе балансовой принадлежности. Каждый киловатт-час здесь имеет цену в буквальном смысле: данные счётчика становятся основанием для финансовых взаиморасчётов ...
Миллионы квартир советской постройки до сих пор питаются через алюминиевые жилы, проложенные ещё в 1960–1980-е годы. Материал в то время был дешёв и доступен, а нагрузки на сеть - несопоставимо скромнее нынешних. Сегодня та же самая проводка питает стиральные машины, посудомойки, кондиционеры и десятки других приборов - и нередко буквально дымится под этой нагрузкой. Замена алюминия на медь давно перестала быть вопросом удобства: это вопрос пожарной безопасности. Разница между двумя металлами хорошо выражается в числах. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,0175 Ом·мм2/м, тогда как у алюминия этот показатель равен 0,0271 Ом·мм2/м - то есть алюминий проводит ток примерно в 1,55 раза хуже ...
Электромонтаж принято считать делом сугубо прикладным: взял инструмент — и пошёл тянуть кабели. Однако за любым профессионально выполненным объектом стоит колоссальная подготовительная работа, которую не видно с первого взгляда, но именно она определяет конечный результат — как с точки зрения качества и безопасности, так и с точки зрения соблюдения сроков. Организация электромонтажа на любом промышленном или строительном объекте строится на логичной триаде: что мы строим, как мы это строим и чем мы строим. Ответ на первый вопрос даёт нормативная и проектная документация. Второй вопрос решается через разработку проекта производства электромонтажных работ ...
Индукционный нагрев создаёт для средств измерения принципиально враждебную среду. Мощное переменное магнитное поле, высокая температура заготовки, окалина и брызги металла - всё это делает традиционные контактные термопары уязвимыми: их чехлы разрушаются, электромагнитные помехи искажают показания, а сам факт контакта с быстродвижущейся заготовкой в методических (конвейерных) установках механически невозможен. Именно поэтому бесконтактные датчики не просто удобная альтернатива, а единственный практически реализуемый способ обратной связи по температуре в большинстве промышленных индукционных систем ...
Индукционный нагрев обладает принципиальным физическим преимуществом перед любым нагревом сопротивлением: тепло выделяется непосредственно в заготовке, а не в нагревательном элементе, который затем должен ещё передать его в изделие через несколько тепловых интерфейсов. Следовательно, тепловые потери на пути от источника энергии к объекту нагрева минимальны, а теоретический КПД системы определяется почти исключительно потерями в инверторе, индукторе и самой заготовке. Современные промышленные установки с инверторами на карбиде кремния или нитриде галлия достигают КПД более 90%, сократив потери энергии ...