Био́ника (от греч. biōn — элемент жизни, буквально — живущий) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, т. е. формы живого в природе и их промышленные аналоги.
Различают:
биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.
Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.
Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер.
Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых приборов, механизмов, материалов и т. п.
В 1960 в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки.
Основные направления работ по бионике охватывают следующие проблемы:
изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика) ;
исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения;
изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике;
исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
Создание модели в бионике - это половина дела. Для решения конкретной практической задачи необходима не только проверка наличия интересующих практику свойств модели, но и разработка методов расчёта заранее заданных технических характеристик устройства, разработка методов синтеза, обеспечивающих достижения требуемых в задаче показателей.
И поэтому многие бионические модели, до того как получают техническое воплощение, начинают свою жизнь на компьютере. Строится математическое описание модели. По ней составляется компьютерная программа - бионическая модель. На такой компьютерной модели можно за короткое время обработать различные параметры и устранить конструктивные недостатки.
Именно так, на основе программного моделирования, как правило, проводят анализ динамики функционирования модели; что же касается специального технического построения модели, то такие работы являются, несомненно, важными, но их целевая нагрузка другая. Главное в них - изыскание лучшей основы, на которой эффективнее и точнее всего можно воссоздать необходимые свойства модели. Накопленный в бионике практический опыт моделирования чрезвычайно сложных систем имеет общенаучное значение. Огромное число её эвристических методов, совершенно необходимых в работах такого рода, уже сейчас получило широкое распространение для решения важных задач экспериментальной и технической физики, экономических задач, задач конструирования многоступенчатых разветвлённых систем связи и т. п.
Объяснение:
ЛЕКЦИЯ 9
Трехпроводная цепь(продолжение)
Соединение фаз приемника треугольником
Один из основных заметного изменения мощности при отключенной нагрузке – переключение схемы соединения источника и приемника со звезды на треугольник и наоборот.
При включении начала одной фазы с концом другой с образованием замкнутого контура получают соединение треугольником.
Рис 1
Соединяют треугольником фазы приемника, т.е. три фазы приемника включены между линейными проводами рис 1.
Фазные напряжения приемника равны соответствующим линейным напряжениям источника питания:
т.е.
фазные токи:
Положительное направление фазных напряжений , и совпадает с положительным направлением фазных токов.
При соединении треугольником приемника получается замкнутый контур, поэтому:
Uл = Uф
Фазные напряжения определяются как линейные генератора:
; ;
Определение фазных и линейных токов
Токи в фазах определяются по закону Ома:
или
.
Линейные токи определяются по фазным токам по первому закону Кирхгофа:
Линейные токи равны векторной разности фазных токов тех фаз, которые соединены с данным линейным проводом.
независимо от характера нагрузки сумма линейных токов всегда равна 0.
При изменении одной из фаз режим работы других фаз остается неизменным, т.к. линейное напряжение генератора остается постоянным. Соединение треугольником используется для несимметричной нагрузки.
Векторная диаграмма токов:
Мощности трехфазных цепей
Мгновенная мощность трехфазного источника электрической энергии:
p = pA + pB + pC = uAiA + uBiB + uCiC
Среднее за период значение мощности, т.е. мощность генератора, равна сумме активных мощностей отдельных фаз.
Активная мощность любой из фаз:
P = Pa + Pb + Pc
Реактивная мощность равна алгебраической сумме реактивных мощностей отдельных фаз:
Q = Qa + Qb + Qc
Модуль полной мощности:
, S = P + jQ
Мощность трехфазной цепи при симметричной нагрузке
Активная мощность симметричного трехфазного приемника:
,
Реактивная:
.
Удобнее мощности выражать через линейные Uл и Iл.
При симметричной нагрузке мощности фаз одинаковы, поэтому:
P = 3Pф = 3UфIфcosφф
Q = 3Qф = 3UфIфsinφф
S = 3Sф = 3UфIф
: , Iф = Iл
тогда
Q = √3UлIлsinφф
Δ: Uф = Uл , Iл = Iф√3
Q = √3Uл Iл sinφф; S = √3∙UлIл
Вывод: при симметричной нагрузке формулы мощности независимо от схемы соединения приемников одинаковы.
Мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке
Трехфазная цепь это совокупность трех однофазных цепей, поэтому активная и реактивная мощности трехфазной цепи равны сумме отдельных фаз.
Активная мощность:
P = Pa + Pb + Pc
PΔ = Pab + Pbc + Pca Δ
Рассчитываются активные мощности:
Реактивные мощности:
Q = Qa + Qb + Qc
QΔ = Qab + Qbc + Qca Δ
Модуль полной мощности трехфазной цепи:
, но модули полнеых мощностей суммировать нельзя
Полная мощность может быть определена только в комплексной форме.
: S = P + jQ = Sa + Sb + Sc =
= (Pa + Pb + Pc) + j(Qa + Qb + Qc)
При соединении треугольником получаем соответственно так же.
Объяснение:
Це Хвощеподібні.