Длительные силовые нагрузки: Влияет ли силовой тренинг на рост? — CMT Научный подход

Влияет ли силовой тренинг на рост? — CMT Научный подход

Нередко волнующая умы тема — влияние тяжелых тренировок на рост. Тут, как водится, имеется несколько устойчивых мифов, потому немного ясности в вопрос внести не помешает.

Рост человека запрограммирован генетически, но в генетической программе нет четкой цифры каким он будет. Грубо говоря, есть какой-то диапазон в 20–30 см (иногда и больше), в который может попасть рост человека в зависимости от условий окружающей среды. Если все сложится хорошо, и условия будут благоприятствовать, то человек может достичь максимума своего «запланированного» роста, а если условия будут неблагоприятными, то может остановиться на минимуме.

Что входит в комплекс генетических программ, обуславливающих рост? В первую очередь, это активность желез внутренних секреций, особенно тех, что продуцируют анаболические гормоны, в первую очередь гормон роста (соматотропин). ГР может вызывать увеличение размеров многих внутренних органов, но наиболее чувствительными к его действию являются зоны роста в трубчатых костях и хрящевая ткань. Зоны роста у человека закрываются в среднем к 25–27 годам, и после этого увеличение роста человека становится невозможным (хотя пластические хирурги научились решать и эту проблему).

Если при этом количество ГР в крови будет оставаться чрезмерно высоким, то у человека будет разрастаться хрящевая ткань и внутренние органы, что наблюдается при гипофизарном гигантизме, а также у некоторых бодибилдеров с массивными скулами, носами и ушами, а также огромными выпирающими животами не смотря на отчетливые кубики пресса и минимум жировой прослойки.

Что стимулирует выработку ГР? Основные факторы — физические нагрузки (связывают с влиянием молочной кислоты), гипогликемия, т. е. снижение количества глюкозы в крови (что, кстати, также бывает при интенсивных физических нагрузках), сон (один из пиков выработки ГР наблюдается через 1,5–2 часа после засыпания), насыщенное белком питание.

К условиям в первую очередь относится характер питания. Улучшение ситуации с количеством и качеством пищи является одной из причин увеличения роста населения в последние 100 лет, а, например, страсть к длинноногим дамам эволюционные психологи объясняют тем, что предпочтение отдается партнерам, которые хорошо питались в детском возрасте, что косвенно может служить признаком либо более высокого социального статуса, либо лучшей способностью выносить жизнеспособное потомство.

Кроме того, играют роль такие факторы, как достаточная инсоляция (влияет на выработку витамина Д), хорошие условия обитания (тот же сон необходим в достаточной мере) и т. д.

Например, почему раньше в армии молодые ребята 18–20 лет нередко вымахивали на 15–20 см?
Во-первых, многие из них впервые начали нормально и регулярно питаться. Нельзя сказать, что в советском союзе было много голодающих, но даже обильное питание не всегда синоним нормального питания, не говоря уже о ситуации в стиле «бутылка кефира, пол батона».

Во-вторых, активные физические нагрузки, с акцентом на турники и бег — и первое и второе при определенном уровне интенсивности стимулируют выработку молочной кислоты и гипогликемию, что в сумме способствует выработке гормона роста, плюс занятия на турниках чисто механически воздействуют на зоны роста в костях, что помогает создать точку приложения гормонов.

Теперь к вопросу о том, насколько вредны силовые нагрузки в детстве и юношестве в плане влияния на рост.
На самом деле, четких исследований на эту тему нет, заставлять детей таскать тяжести для того, чтобы посмотреть, что из этого получится, мало кто может себе позволить, хотя есть прецеденты, когда родители этим занимались и, кстати, без особых проблем. Здравый смысл подсказывает, что у детей и юношей еще не развита костная, мышечная и сердечно-сосудистые системы, недостаточно скоординировано работает нервная система, реакция на стресс носит более генерализованный характер, и все это говорит не в пользу силовых нагрузок лет этак до 15–16. В этом возрасте у мальчиков идет естественный пик синтеза тестостерона, о чем можно легко судить по удельной площади прыщей на квадратный сантиметр лица, и в этом возрасте уже можно подключать силовые нагрузки и получать от них отличную отдачу.

Тем не менее, желательно акцент делать на те упражнения, которые не дают больших вертикальных нагрузок — турники, брусья, гири будут наилучшим выбором в этом возрасте (с позиции сохранения здоровья). Девушкам следует быть более тщательными в выборе нагрузок, им больше следует отдавать предпочтение видам спорта, акцентированным на ОФП и пластику, а силовые нагрузки вводить лет после 18–20.

Ну и самый главный миф, что если заниматься силовыми в раннем возрасте, то не вырастешь. Основан он на соединении воедино двух посылов — что закон всемирного тяготения создан для того, чтобы мы не были двухметровыми баскетболистами, а если ему помогает штанга, то даже в рослых волейболистов не удастся пробиться; и что большинство тяжелоатлетов невысокого роста плотненькие мужички или барышни, а значит силовые уменьшают рост. Первое утверждение весьма сомнительно, а второе путает причину со следствием.

Дело в том, что в профессиональном спорте не всегда сам спорт делает человека выглядящим тем или иным образом. Человека с определенными физическими данными берут в спорт, к тому же еще и развивая его сильные стороны. В тяжелоатлеты чаще попадают низкорослые коренастые ребята (эндоморфы или гиперстеники по привычной классификации) по причине того, что они имеют некоторые преимущества рычагов тела, позволяющие брать большие веса и больший анаболический потенциал. А гиперстениками они становятся по причине, с которой мы начинали разговор о росте — баланс гормонов.

Конечно, это упрощение, но характер конституции зависит от баланса двух типов анаболических гормонов — упомянутого уже гормона роста и половых анаболических стероидов, типа тестостерона. Если баланс в пользу ГР (тут имеется в виду не только уровень секреции, но и чувствительность тканей-мишеней к гормонам), то человек будет склонен к высокому росту и худобе, будет астеником/эктоморфом; если баланс в сторону анаболических стероидов, то маленьким, мускулистым и в случае мужчины вероятно лысым, гиперстеником/эндоморфом; а между ними много вариантов нормостеников, которые могут быть ближе в ту или иную сторону.

У женщин в формулу еще нужно внести баланс женских половых гормонов, и мы получим намного больше типов конституции, в зависимости от характера отложения жира в теле (О-, А, — I-, X, T — образные типы фигур). Безусловно, в этой формуле есть еще много других факторов, сопутствующих каждому типу конституции, таких как активность щитовидной железы и надпочечников (поэтому темперамент разных видов конституции довольно предсказуемо отличается), скорость всасывания питательных веществ в желудочно-кишечном тракте и активность желез внутренней секреции (они у гиперстеников выше, что способствует набору веса) и т. д. и т. п. Но это уже другая история.

Автор: Олег Терн

Классификация физических нагрузок — Департамент физической культуры и спорта

Виктор Николаевич Селуянов, МФТИ, лаборатория «Информационные технологии в спорте»

Средства и методы физической подготовки направлены на изменение строения мышечных волокон скелетных мышц и миокарда, а также клеток других органов и тканей (например, эндокринной системы). Каждый метод тренировки характеризуется несколькими переменными, отражающими внешнее проявление активности спортсмена: интенсивность сокращения мышц, интенсивность упражнения, продолжительность выполнения (количество повторений — серия, или длительность выполнения упражнений), интервал отдыха, количество серий (подходов). Существует еще внутренняя сторона, которая характеризует

срочные биохимические и физиологические процессы в организме спортсмена. В результате проведения тренировочного процесса происходят долговременные адаптационные перестройки, именно этот результат является сутью или целью применения тренировочного метода и средства.

Упражнения максимальной анаэробной мощности

Внешняя сторона физического упражнения

Интенсивность сокращения мышц должна составлять 90–100 % от максимума.

Интенсивность упражнения (серии) — чередование сокращения мышц и периодов их расслабления, может составлять 10–100 %. При низкой интенсивности упражнения и максимальной интенсивности сокращения мышц упражнение выглядит как силовое, например, приседание со штангой или жим лежа.

Увеличение темпа, сокращение периодов напряжения и расслабления мышц превращает упражнения в скоростно-силовое, например, прыжки, а в борьбе используют броски манекена или партнера или упражнения из арсенала общефизической подготовки: прыжки, отжимания, подтягивания, сгибание и разгибание туловища, все эти действия выполняются с максимальным темпом.

Продолжительность упражнений с максимальной анаэробной интенсивностью как правило бывает короткой. Силовые упражнения выполняются с 1–4 повторениями в серии (подходе). Скоростно-силовые упражнения включают до 10 отталкиваний, а темповые — скоростные упражнения длятся — 4–10 с.

Интервал отдыха между сериями (подходами) существенно различается.

При выполнении силовых упражнений интервал отдыха превышает, как правило, 5 мин.

При выполнении скоростно-силовых упражнений иногда интервал отдыха сокращают до 2–3 мин.

При выполнении скоростных упражнений интервал отдыха может составлять 45–60 с.

Количество серий обусловлено целью тренировки и состоянием подготовленности спортсмена. В развивающем режиме число повторений составляет 10–40 раз.

Количество тренировок в неделю определяется целью тренировочного задания, а именно, что преимущественно надо гиперплазировать в мышечном волокне — миофибрилы или митохондрии.

Внутренняя сторона физического упражнения

Упражнения максимальной анаэробной мощности требуют рекрутирования всех двигательных единиц.

Это упражнения с почти исключительно анаэробным способом энергообеспечения работающих мышц: анаэробный компонент в общей энергопродукции составляет от 90 % до 100 %. Он обеспечивается главным образом за счет фосфагенной энергетической системы (АТФ+КФ) при некотором участии лактацидной (гликолитической) системы в гликолитических и промежуточных мышечных волокнах. В окислительных мышечных волокнах по мере исчерпания запасов АТФ и КрФ разворачивается окислительное фосфорилирование, кислород в этом случае поступает из миоглобина ОМВ и крови.

Рекордная максимальная анаэробная мощность, развиваемая спортсменами на велоэргометре составляет 1000–1500 Ватт, а с учетом затрат на перемещение ног более 2000 Ватт. Возможная предельная продолжительность таких упражнений колеблется от секунды (изометрическое упражнение) до несколько секунд (скоростное темповое упражнение).

Усиление деятельности вегетативных систем происходит в процессе работы постепенно. Из-за кратковременности анаэробных упражнений во время их выполнения функции кровообращения и дыхания не успевают достигнуть возможного максимума. На протяжении максимального анаэробного упражнения спортсмен либо вообще не дышит, либо успевает выполнить лишь несколько дыхательных циклов. Соответственно легочная вентиляция не превышает 20–30 % от максимальной.

ЧСС повышается еще до старта (до 140–150 уд/мин) и во время упражнения продолжает расти, достигая наибольшего значения сразу после финиша — 80–90 % от максимальной (160–180 уд/мин). Поскольку энергетическую основу этих упражнений составляют анаэробные процессы, усиление деятельности кардиореспираторной (кислородтранспортной) системы практически не имеет значения для энергетического обеспечения самого упражнения. Концентрация лактата в крови за время работы изменяется крайне незначительно, хотя в рабочих мышцах она может достигать в конце работы 10 ммоль/кг и даже больше. Концентрация лактата в крови продолжает нарастать на протяжении нескольких минут после прекращения работы и составляет максимально 5–8 ммоль/л (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

Перед выполнением анаэробных упражнений несколько повышается концентрация глюкозы в крови. До начала и в результате их выполнения в крови очень существенно повышается концентрация катехоламинов (адреналина и норадреналина) и гормона роста, но несколько снижается концентрация инсулина; концентрации глюкагона и кортизола заметно не меняются (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

Ведущие физиологические системы и механизмы, определяющие спортивный результат в этих упражнениях: центрально-нервная регуляция мышечной деятельности (координация движений с проявлением большой мышечной мощности), функциональные свойства нервно-мышечного аппарата (скоростно-силовые), емкость и мощность фосфагенной энергетической системы рабочих мышц.

Внутренние, физиологические процессы разворачиваются более интенсивно в случае выполнения повторной тренировки. В этом случае в крови увеличивается концентрация гормонов, а в мышечных волокнах и крови концентрация лактата и ионов водорода если отдых будет пассивный и коротким. 

Долговременные адаптационные перестройки

Выполнение развивающих тренировок силовой, скоростно-силовой и скоростной направленности с частотой 1 или 2 раза в неделю позволяют существенно изменить массу миофибрилл в промежуточных и гликолитических мышечных волокнах. В окислительных мышечных волокнах существенных изменений не происходит, поскольку (предполагается) в них не накопливаются ионы водорода, поэтому не происходит стимуляции генома, затруднено проникновение анаболических гормонов в клетку и ядро. Масса митохондрий при выполнении упражнений предельной продолжительности расти не может поскольку в промежуточных и гликолитических МВ накапливается значительное количество ионов водорода.

Сокращение продолжительности выполнения упражнения максимальной алактатной мощности, например, снижает эффективность тренировки с точки зрения роста массы миофибрилл, поскольку снижается концентрация ионов водорода и гормонов в крови. В то же время снижение концентрации ионов водорода в гликолитических МВ приводит к стимуляции активности митохондрий, а значит к постепенному разрастанию митохондриальной системы.

Следует заметить, что на практике использовать эти упражнения следует очень осторожно, поскольку упражнения максимальной интенсивности требуют проявления значительных механических нагрузок на мышцы, связки и сухожилия, а это приводит к накоплению микротравм опорно-двигательного аппарата.

Таким образом, упражнения максимальной анаэробной мощности, выполняемые до отказа, способствуют наращиванию массы миофибрилл в промежуточных и гликолитических мышечных волокнах, а при выполнении этих упражнений до легкого утомления (закисления) мышц, в интервалах отдыха активизируется окислительное фосфорилирование в митохондриях промежуточных и гликолитических мышечных волокнах, что в итоге прведет к росту массы митохондрий в них.

Упражнения околомаксимальной анаэробной мощности

Внешняя сторона физического упражнения

Интенсивность сокращения мышц должна составлять 70–90 % от максимума.

Интенсивность упражнения (серии) — чередование сокращения мышц и периодов их расслабления, может составлять 10–90 %. При низкой интенсивности упражнения и околомаксимальной интенсивности (60–80 %) сокращения мышц упражнение выглядит как тренировка силовой выносливости, например, приседание со штангой или жим лежа в количестве более 12 раз.

Увеличение темпа, сокращение периодов напряжения и расслабления мышц превращает упражнения в скоростно-силовое, например, прыжки, а в борьбе используют броски манекена или партнера или упражнения из арсенала общефизической подготовки: прыжки, отжимания, подтягивания, сгибание и разгибание туловища, все эти действия выполняются с околомаксимальным темпом.

Продолжительность упражнений с околомаксимальной анаэробной интенсивностью как правило бывает 20–50 с. Силовые упражнения выполняются с 6–12 или более повторениями в серии (подходе). Скоростно-силовые упражнения включают до 10–20 отталкиваний, а темповые — скоростные упражнения — 10–50 с.

Интервал отдыха между сериями (подходами) существенно различается.

При выполнении силовых упражнений интервал отдыха превышает, как правило, 5 мин.

При выполнении скоростно-силовых упражнений иногда интервал отдыха сокращают до 2–3 мин.

При выполнении скоростных упражнений интервал отдыха может составлять 2–9 мин.

Количество серий обусловлено целью тренировки и состоянием подготовленности спортсмена. В развивающем режиме число повторений составляет 3–4 серии повторяются 2 раза.

Количество тренировок в неделю определяется целью тренировочного задания, а именно, что преимущественно надо гиперплазировать в мышечном волокне — миофибрилы или митохондрии. При общепринятом планировании нагрузок цель ставится — увеличение мощности механизма анаэробного гликолиза. Предполагается, что длительное пребывание мышц и организма в целом в состоянии предельного закисления будто-бы должно приводить к адаптационным перестройкам в организме. Однако, до настоящего времени нет работ, которые бы прямо показали полезный эффект предельных околомаксимальных анаэробных упражнений, но имеется масса работ, которые демонстрируют резко отрицательное действие их на строение миофибрилл и митохондрий. Очень высокие концентрации ионов водорода в МВ приводят как прямому химическому разрушению структур, так и усилению активности ферментов протеолиза, которые при закислении выходят из лизосом клеток (пищеварительного аппарата клетки).

Внутренняя сторона физического упражнения

Упражнения околомаксимальногй анаэробной мощности требуют рекрутирования больше половины двигательных единиц, а при выполнении предельной работы и всех оставшихся.

Это упражнения с почти исключительно анаэробным способом энергообеспечения работающих мышц: анаэробный компонент в общей энергопродукции составляет более 90 %. В гликолитических МВ он обеспечивается главным образом за счет фосфагенной энергетической системы (АТФ+КФ) при некотором участии лактацидной (гликолитической) системы. В окислительных мышечных волокнах по мере исчерпания запасов АТФ и КрФ разворачивается окислительное фосфорилирование, кислород в этом случае поступает из миоглобина ОМВ и крови.

Возможная предельная продолжительность таких упражнений колеблется от нескольких секунд (изометрическое упражнение) до десятков секунд (скоростное темповое упражнение) (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

Усиление деятельности вегетативных систем происходит в процессе работы постепенно. Через 20–30 с в окислительных МВ разворачиваются аэробные процессы, нарастает функция кровообращения и дыхания, которые могут достигнуть возможного максимума. Для энергетического обеспечения этих упражнений значительной усиление деятельности кислородтранспортной системы уже играет определенную энергетическую роль, причем тем большую, чем продолжительнее упражнение. Предстартовое повышение ЧСС очень значительно (до 150–160 уд/мин). Наибольших значений (80–90 % от максимальной) она достигает сразу после финиша на 200 м и на финише 400 м. В процессе выполнения упражнения быстро растет легочная вентиляция, так что к концу упражнения длительностью около 1 мин она может достигать 50–60 % от максимальной рабочей вентиляции для данного спортсмена (60–80 л/мин). Скорость потребления О2 также быстро нарастает на дистанции и на финише 400 м может составлять уже 70–80 % от индивидуального МПК.

Концентрация лактата в крови после упражнения весьма высокая — до 15 ммоль/л у квалифицированных спортсменов. Она тем выше, чем больше дистанция и выше квалификация спортсмена. Накопление лактата в крови связано с длительным функционированием гликолитических МВ.

Концентрация глюкозы в крови несколько повышена по сравнению с условиями покоя (до 100–120 мг). Гормональные сдвиги в крови сходны с теми, которые происходят при выполнении упражнения максимальной анаэробной мощности (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

Внутренние, физиологические процессы разворачиваются более интенсивно в случае выполнения повторной тренировки. В этом случае в крови увеличивается концентрация гормонов, а в мышечных волокнах и крови концентрация лактата и ионов водорода, если отдых будет пассивный и коротким. Повторное выполнение упражнений с интервалом отдыха 2–4 мин приводит к предельно высокому накоплению лактата и ионов водорода в крови, как правило, число повторений не бывает больше 4.

Долговременные адаптационные перестройки

Выполнение «развивающих» тренировок силовой, скоростно-силовой и скоростной направленности с частотой 1 или 2 раза в неделю позволяют добиться следующего.

Силовые упражнения, которые выполняются с интенсивностью 65–80 % от максимума или с 6–12 подъемами груза в одном подходе являются самыми эффективными с точки зрения прибавления миофибрилл в гликолитических мышечных волокнах, в ПМВ и ОМВ изменения существенно меньше.

Масса митохондрий от таких упражнений не прибавляется.

Силовые упражнения можно выполнять не до отказа, например можно поднять груз 16 раз, а спортсмен его поднимает только 4–8 раз. В этом случае не возникает локального утомления, нет сильного закисления мышц, поэтому при многократном повторении с достаточным интервалом отдыха для устранения образующейся молочной кислоты. Возникает ситуация стимулирующая развитие митохондриальной сети в ПМВ и ГМВ. Следовательно, околомаксимальное анаэробное упражнение дает вместе с паузами отдыха аэробное развитие мышц.

Высокая концентрация Кр и умеренная концентрация ионов водорода могут существенно изменить массу миофибрилл в промежуточных и гликолитических мышечных волокнах. В окислительных мышечных волокнах существенных изменений не происходит, поскольку в них не накопливаются ионы водорода, поэтому не происходит стимуляции генома, затруднено проникновение анаболических гормонов в клетку и ядро. Масса митохондрий при выполнении упражнений предельной продолжительности расти не может поскольку в промежуточных и гликолитических МВ накапливается значительное количество ионов водорода, которые стимулируют катаболизм в такой степени, что он превышает мощность процессов анаболизма.

Сокращение продолжительности выполнения упражнения околомаксимальной алактатной мощности устраняет негативный эффект упражнений этой мощности

Следует заметить, что на практике использовать эти упражнения следует очень осторожно, поскольку очень легко пропустить момент начала накопления черезмерного накопления ионов водорода в промежуточных и гликолитических МВ.

Таким образом, упражнения околомаксимальной анаэробной мощности, выполняемые до отказа, способствуют наращиванию массы миофибрилл в промежуточных и гликолитических мышечных волокнах, а при выполнении этих упражнений до легкого утомления (закисления) мышц, в интервалах отдыха активизируется окислительное фосфорилирование в митохондриях промежуточных и гликолитических мышечных волокнах (высокопороговые двигательные единица могут не участвовать в работе, поэтому не вся мышца прорабатывается), что в итоге прведет к росту массы митохондрий в них.

Упражнения субмаксимальной анаэробной мощности (анаэробно — аэробной мощности)

Внешняя сторона физического упражнения

Интенсивность сокращения мышц должна составлять 50–70 % от максимума.

Интенсивность упражнения (серии) — чередование сокращения мышц и периодов их расслабления, может составлять 10–70 %. При низкой интенсивности упражнения и околомаксимальной интенсивности (10–70 %) сокращения мышц упражнение выглядит как тренировка силовой выносливости, например, приседание со штангой или жим лежа в количестве более 16 раз.

Увеличение темпа, сокращение периодов напряжения и расслабления мышц превращает упражнения в скоростно-силовое, например, прыжки, а в борьбе используют броски манекена или партнера или упражнения из арсенала общефизической подготовки: прыжки, отжимания, подтягивания, сгибание и разгибание туловища, все эти действия выполняются с оптимальным темпом.

Продолжительность упражнений с субмаксимальной анаэробной интенсивностью как правило бывает 1–5 мин. Силовые упражнения выполняются с 16 и более повторениями в серии (подходе). Скоростно-силовые упражнения включают более 20 отталкиваний, а темповые — скоростные упражнения — 1–6 мин.

Интервал отдыха между сериями (подходами) существенно различается.

При выполнении силовых упражнений интервал отдыха превышает, как правило, 5 мин.

При выполнении скоростно-силовых упражнений иногда интервал отдыха сокращают до 2–3 мин.

При выполнении скоростных упражнений интервал отдыха может составлять 2–9 мин.

Количество серий обусловлено целью тренировки и состоянием подготовленности спортсмена. В развивающем режиме число повторений составляет 3–4 серии повторяются 2 раза.

Количество тренировок в неделю определяется целью тренировочного задания, а именно, что преимущественно надо гиперплазировать в мышечном волокне — миофибрилы или митохондрии. При общепринятом планировании нагрузок цель ставится — увеличение мощности механизма анаэробного гликолиза. Предполагается, что длительное пребывание мышц и организма в целом в состоянии предельного закисления будто-бы должно приводить к адаптационным перестройкам в организме. Однако, до настоящего времени нет работ, которые бы прямо показали полезный эффект предельных околомаксимальных анаэробных упражнений, но имеется масса работ, котырые демонстрируют резко отрицательное дейстрвие их на строение миофибрилл и митохондрий. Очень высокие концентрации ионов водорода в МВ приводят как прямому химическому разрушению структур, так и усилению активности ферментов протеолиза, которые при закислении выходят из лизосом клеток (пищеварительного аппарата клетки).

Внутренняя сторона физического упражнения

Упражнения субмаксимальной анаэробной мощности требуют рекрутирования около половины двигательных единиц, а при выполнении предельной работы и всех оставшихся.

Это упражнения выполняются сначала за счет фосфагенов и аэробных процессов. По мере рекрутирования гликолитических накапливается лактат и ионы водорода. В окислительных мышечных волокнах по мере исчерпания запасов АТФ и КрФ разворачивается окислительное фосфорилирование.

Возможная предельная продолжительность таких упражнений колеблется от минуты до 5 минут.

Усиление деятельности вегетативных систем происходит в процессе работы постепенно. Через 20–30 с в окислительных МВ разворачиваются аэробные процессы, нарастает функция кровообращения и дыхания, которые могут достигнуть возможного максимума. Для энергетического обеспечения этих упражнений значительной усиление деятельности кислородтранспортной системы уже играет определенную энергетическую роль, причем тем большую, чем продолжительнее упражнение. Предстартовое повышение ЧСС очень значительно (до 150–160 уд/мин).

Мощность и предельная продолжительность этих упражнений таковы, что в процессе их выполнения показатели деятельности кислородтранспортной системы (ЧСС, сердечный выброс, ЛВ, скорость потребления О2) могут быть близки к максимальным значениям для данного спортсмена или даже достигать их. Чем продолжительнее упражнение, тем выше на финише эти показатели и тем значительнее доля аэробной энергопродукции при выполнении упражнения. После этих упражнений регистрируется очень высокая концентрация лактата в рабочих мышцах и крови — до 20–25 ммоль/л. Соответственно рН крови снижается до 7,0. Обычно заметно повышена концентрация глюкозы в крови — до 150 мг %, высоко содержание в плазме крови катехоламинов и гормона роста (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

Таким образом, ведущие физиологические системы и механизмы, по мнению Н. И. Волкова и многих других авторов (1995), в случае использоваения самой простой модели энергообеспечения,— это емкость и мощность лактоцидной (гликолитической) энергетической системы рабочих мышц, функциональные (мощностные) свойства нервно-мышечного аппарата, а так же кислородо-транспортные возможности организма (особенно сердечно-сосудистой системы) и аэробные (окислительные) возможности рабочих мышц. Таким образом, упражнения этой группы предъявляют весьма высокие требования как к анаэробным, так и к аэробным возможностям спортсменов.

Если использовать более сложную модель, которая включает в себя сердечно-сосудистую систему и мышцы с различным типом мышечных волокон (ОМВ, ПМВ, ГМВ), то получим следующие ведущие физиологические системы и механизмы:

— энергобеспечение обеспечивается в основном окислительными мышечными волокнами активных мышц,

— мощность упражнения в целом превышает мощность аэробного обеспечения, поэтому рекрутируются промежуточные и гликолитические мышечные волокна, которые после рекрутирования, через 30–60 с теряют сократительную способность, что заставляет рекрутировать все новые и новые гликолитические МВ. Они закисляются, молочная кислота выходит в кровь, это вызывает появление избыточного углекислого газа, что усиливает до предела работу сердечно-сосудистой и дыхательной системы.

Внутренние, физиологические процессы разворачиваются более интенсивно в случае выполнения повторной тренировки. В этом случае в крови увеличивается концентрация гормонов, а в мышечных волокнах и крови концентрация лактата и ионов водорода, если отдых будет пассивный и коротким. Повторное выполнение упражнений с интервалом отдыха 2–4 мин приводит к предельно высокому накоплению лактата и ионов водорода в крови, как правило, число повторений не бывает больше 4.

Долговременные адаптационные перестройки

Выполнение упражнений субмаксимальной алактатной мощности до предела относятся к одним из самых психологически напряженных, поэтому не могут использоваться часто, существует мнение о влиянии этих тренировок на форсирование приобретения спортивной формы и быстрому наступлению перетренировки.

Силовые упражнения, которые выполняются с интенсивностью 50–65 % от максимума или с 20 и более подъемами груза в одном подходе являются самыми опасными, ведут к очень сильному локальному закислению, а затем и повреждению мышц. Масса митохондрий от таких упражнений резко снижается во всех МВ [Хореллер, 1987].

Таким образом, упражнения субмаксимальной анаэробной мощности и предельной продолжительности нельзя применять в тренировочном процессе.

Рекомендуемые упражнения

Силовые упражнения можно выполнять не до отказа, например можно поднять груз 20–40 раз, а спортсмен его поднимает только 10–15 раз. В этом случае не возникает локального утомления, нет сильного закисления мышц, поэтому при многократном повторении с достаточным интервалом отдыха для устранения образующейся молочной кислоты. Возникает ситуация стимулирующая развитие митохондриальной сети в ПМВ и некоторой части ГМВ. Следовательно, околомаксимальное анаэробное упражнение дает вместе с паузами отдыха аэробное развитие мышц.

Высокая концентрация Кр и умеренная концентрация ионов водорода могут существенно изменить массу миофибрилл в промежуточных и некоторых гликолитических мышечных волокнах. В окислительных мышечных волокнах существенных изменений не происходит, поскольку в них не накопливаются ионы водорода, поэтому не происходит стимуляции генома, затруднено проникновение анаболических гормонов в клетку и ядро. Масса митохондрий при выполнении упражнений предельной продолжительности расти не может, поскольку в промежуточных и гликолитических МВ накапливается значительное количество ионов водорода, которые стимулируют катаболизм в такой степени, что он превышает мощность процессов анаболизма.

Сокращение продолжительности выполнения упражнения субмаксимальной анаэробной мощности устраняет негативный эффект упражнений этой мощности.

Таким образом, упражнения субмаксимальной анаэробной мощности, выполняемые до отказа, приводят к чрезмерно большому закислению мышц, полэтому снижается масса миофибрилл и митохондрий в промежуточных и гликолитических мышечных волокнах, а при выполнении этих упражнений до легкого утомления (закисления) мышц, в интервалах отдыха активизируется окислительное фосфорилирование в митохондриях промежуточных и части гликолитических мышечных волокнах, что в итоге прведет к росту массы митохондрий в них.

Аэробные упражнения

Мощность нагрузки в этих упражнениях такова, что энергообеспечение рабочих мышц может происходить (главным образом или исключительно) за счет окислительных (аэробных) процессов, связанных с непрерывным потреблением организмом и расходованием работающими мышцами кислорода. Поэтому мощность в этих упражнениях можно оценивать по уровню (скорости) дистанционного потребления О₂. Если дистанционное потребление О₂ соотнести с предельной аэробной мощностью у данного человека (т. е. с его индивидуальным МПК), то можно получить представление об относительной аэробной физиологической мощности выполняемого им упражнения. По этому показателю среди аэробных циклических упражнений выделяются пять групп (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990):

1. Упражнения максимальной аэробной мощности (95–100 % МПК).

2. Упражнения околомаксимальной аэробной мощности (85–90 % МПК).

3. Упражнения субмаксимальной аэробной мощности (70–80 % МПК).

4. Упражнения средней аэробной мощности (55–65 % МПК).

5. Упражнения малой аэробной мощности (50 % от МПК и менее).

Представленная здесь классификация не соответствует современным представлениям спортивной физиологии. Верхняя граница — МПК не соответствует данным максимальной аэробной мощности, поскольку зависит от процедуры тестирования и индивидуальных особенностей спортсмена. В борьбе важно оценить аэробные возможности мышц пояса верхних конечностей, а в дополнение к этим данным следует оценить аэробные возможности мышц нижних конечностей и производительность сердечно-сосудистой системы.

Аэробные возможности мышц принято оценивать в ступенчатом тесте по мощности или потреблению кислорода на уровне анаэробного порога.

Мощность МПК выше у спортсменов с большей долей в мышцах гликолитических мышечных волокон, которые могут постепенно рекрутироваться для обеспечения заданной мощности. В этом случае, по мере подключения гликолитических мышечных волокон, увеличения закисления мышц и крови, испытуемый начинает подключать к работе дополнительные мышечные группы, с еще не работавшими окислительными мышечными волокнами, поэтому растет потребление кислорода. Ценность такого увеличения потребления кислорода минимальна, поскольку существенной прибавки механической мощности эти мышцы не дают. Если окислительных МВ много, а ГМВ почти нет, то мощность МПК и АнП будут почти равны.

Ведущими физиологическими системами и механизмами, определяющими успешность выполнения аэробных циклических упражнений, служат функциональные возможности кислородтранспортной системы и аэробные возможности рабочих мышц (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

По мере снижения мощности этих упражнений (увеличение предельной продолжительности) уменьшается доля анаэробного (гликолитического) компонента энергопродукции. Соответственно снижаются концентрация лактата в крови и прирост концентрации глюкозы в крови (степень гипергликемии). При упражнениях длительностью в несколько десятков минут гипергликемии вообще не наблюдается. Более того, в конце таких упражнений может отмечаться снижение концентрации глюкозы в крови (гипогликемия). (Коц Я. М., 1990).

Чем больше мощность аэробных упражнений, тем выше концентрация катехоламинов в крови и гормона роста. Наоборот, по мере снижения мощности нагрузки содержание в крови таких гормонов, как глюкагон и кортизол, увеличивается, а содержание инсулина уменьшается (Коц Я. М., 1990).

С увеличением продолжительности аэробных упражнений повышается температура тела, что предъявляет повышенные требования к системе терморегуляции (Коц Я. М., 1990).

Упражнения максимальной аэробной мощности

Это упражнения, в которых преобладает аэробный компонент энергопродукции — он составляет до 70–90 %. Однако энергетический вклад анаэробных (преимущественно гликолитических) процессов еще очень значителен. Основным энергетическим субстратом при выполнении этих упражнений служит мышечный гликоген, который расщепляется как аэробным, так и анаэробным путем (в последнем случае с образованием большого количества молочной кислоты). Предельная продолжительность таких упражнений — 3–10 мин.

Через 1,5–2 мин. после начала упражнений достигаются максимальные для данного человека ЧСС, систолический объем крови и сердечный выброс, рабочая ЛВ, скорость потребления О2 (МПК). По мере продолжения упражнения ЛВ, концентрация в крови лактата и катехоламинов продолжает нарастать. Показатели работы сердца и скорость потребления О₂ либо удерживаются на максимальном уровне (при состоянии высокой тренированности), либо начинают несколько снижаться (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

После окончания упражнения концентрация лактата в крови достигает 15–25 ммоль/л в обратной зависимости от предельной продолжительности упражнения (спортивного результата) (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

Ведущие физиологический системы и механизмы — общие для всех аэробных упражнений, кроме того, существенную роль играет мощность лактацидной (гликолитической) энергетической системы рабочих мышц.

Упражнения предельной продолжительности максимальной аэробной мощности могут применять в тренировки только спортсмены с мощностью АнП на уровне более 70 % от МПК. У этих спортсменов не наблюдается сильного закисления МВ и крови, поэтому в промежуточных и части гликолитических МВ создаются условия для активизации синеза митохондрий.

Если у спортсмена мощность АнП менее 70 % от МПК, то использовать упражнения максимальной аэробной мощности можно только в виде повторного метода тренировки, который при правильной организации не приводит к вредному закислению мышц и крови спортсмена.

Долговременный адаптационный эффект

Упражнения максимальной аэробной мощности требуют рекрутирования всех окислительных, промежуточных и некоторой части гликолитических МВ, если выполнять упражнения непредельной продолжительности, применить повторный метод тренировки, то тренировочный эффект будет отмечаться только в промежуточных и некоторой части гликолитических МВ, в виде очень малой гиперплазии миофибрилл и существенном увеличении массы митохондрий в активных промежуточных и гликолитических МВ.

Упражнения околомаксимальной аэробной мощности

Упражнения околомаксимальной аэробной мощности на 90–100 % обеспечивается окислительными (аэробными) реакциями в рабочих мышцах. В качестве субстратов окисления используются в большей мере углеводы, чем жиры (дыхательный коэффициент около 1,0). Главную роль играют гликоген рабочих мышц и в меньшей степени — глюкоза крови (на второй половине дистанции). Рекордная продолжительность упражнений до 30 мин. В процессе выполнения упражнений ЧСС находится на уровне 90–95 %, ЛВ — 85–90 % от индивидуальных максимальных значений. Концентрация лактата в крови после предельного упражнения у высококвалифицированных спортсменов — около 10 ммоль/л. В процессе выполнения упражнения происходит существенное повышение температуры тела — до 39 (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

Упражнение выполняется на уровне анаэробного порога или немного выше его. Поэтому работают окислительные мышечные волокна и промежуточные. Упражнение приводит к увеличению массы митохондрий только в промежуточных МВ.

Упражнения субмаксимальной аэробной мощности

Упражнения субмаксимальной аэробной мощности выполняется на уровне аэробного порога. Поэтому работают только окислительные мышечные волокна. Окислительному расщеплению подвергаются жиры в ОМВ, углеводы в активных промежуточных МВ (дыхательный коэффициент примерно 0,85–0,90). Основными энергетическими субстратами служат гликоген мышц, жир рабочих мышц и крови, и (по мере продолжения работы) глюкоза крови. Рекордная продолжительность упражнений — до 120 мин. На протяжении упражнения ЧСС находится на уровне 80–90 %, а ЛВ — 70–80 % от максимальных значений для данного спортсмена. Концентрация лактата в крови обычно не превышает 3 ммоль/л. Она заметно увеличивается только в начале бега или в результате длительных подъемов. На протяжении выполнения этих упражнений температура тела может достигать 39–40.

Ведущие физиологические системы и механизмы — общие для всех аэробных упражнений. Продолжительность зависит в наибольшей мере от запасов гликогена в рабочих мышцах и печени, от запаса жира в окислительных мышечных волокон активных мышц (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

Существенного изменений в мышечных волокнах от таких тренировок не происходит. Эти тренировки могут использоваться для дилятации левого желудочка сердца, поскольку ЧСС составляет 100–150 уд/мин, т. е. с максимальным ударным объемом сердца.

Упражнения средней аэробной мощности

Упражнения средней аэробной мощности обеспечивается аэробными процессами. Основным энергетическим субстрактом служат жиры рабочих мышц и крови, углеводы играют относительно меньшую роль (дыхательный коэффициент около 0,8). Предельная продолжительность упражнения — до нескольких часов

Кардиореспираторные показатели не превышают 60–75 % от максимальных для данного спортсмена. Во многом характеристики этих упражнений и упражнений предыдущей группы близки (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

Упражнения малой аэробной мощности

Упражнения малой аэробной мощности обеспечивается за счет окислительных процессов, в которых расходуются главным образом жиры и в меньшей степени углеводы (дыхательный коэффициент менее 0,8). Упражнения такой относительной физиологической мощности могут выполняться в течение многих часов. Это соответствует бытовой деятельности человека (ходьба) или упражнения в системе занятий массовой или лечебной физической культурой.

Таким образом, упражнения средней и малой аэробной мощности не имеют существенной значимости для роста уровня физической подготовленности, однако они могут использоваться в паузах отдыха для увеличения потребления кислорода, для более быстрого устранения закисления крови и мышц.

Тренировки в тренажёрном зале, когда и сколько по времени — Triskirun

По статистике большинство спортсменов тренируются в зале в вечернее время. Связано это с тем, что у большинства посетителей тренажерного зала есть работа, и поэтому тренироваться утром или днем банально нет никакой возможности. Есть любители, которые приходят в зал и рано утром и поздно вечером или ночью. Они считают, что когда меньше народа, то тренировка будет качественнее.

Если взять спортсменов, кто тренируется по два раза в день, то, как правило, серьёзные аэробные нагрузки проводятся утром, вечером на вторых тренировках делается силовая работа в зале. Таково оптимальное соотношение аэробной и силовой работы.

Так, когда же всё-таки лучше тренироваться в зале? Некоторые исследования делают следующие выводы:

• Оптимальным временем для силовых тренировок является промежуток от 16:00 до 19:00.
• Силовые показатели спортсмена после 12 часов дня увеличиваются в среднем на 3-5%, то же самое можно сказать и про выносливость.
• Вероятность получения травмы вечером на 15-20% ниже, чем в утреннее время.
• Вечерняя тренировка за 2-4 часа до засыпания улучшает качество сна.

Но одно дело научные рекомендации, другое дело как на практике вписать силовые тренировки в распорядок дня или тренировочный график? Речь, в основном, идет о любителях, у которых есть работа, семья, дети и прочие «обязанности».

А по продолжительности это сколько? По мнению экспертов, оптимальным временем тренировки в зале считается 45-60 минут. Это эффективное время силовой работы. Сюда не включается разминка, заминка. Эксперты не рекомендуют слишком длительные силовые тренировки (2-х часовые), так как сильно возрастает уровень катаболических гормонов.

Физические нагрузки высвобождают два вида гормонов, анаболические (тестостерон, инсулин, соматропин), и катаболические (кортизол). Во время силовых упражнений в первые полчаса растёт уровень тестостерона. Чем интенсивнее работа, тем раньше начинается снижение уровня тестостерона. После 45 минут высокоинтенсивного тренинга уровень тестостерона может снизиться на 80%. Кортизол выделяется организмом в ответ на стресс и может нарушить процесс роста мышц, а также способствовать образованию жировой прослойки. Интенсивный тренинг с отягощением – это серьезный стресс. Чем дольше занятия, тем больше кортизола синтезирует организм. Примерно после 60 минут уровень катаболических гормонов начинает превышать уровень анаболических.

Кроме того присутствует циркадные (суточные) ритмы данных видов гормонов.

Тестостерон: наиболее рас­прост­ра­нен­ный андрогенный стероид в плазме крови че­ло­ве­ка, зна­че­ние ко­то­ро­го хо­ро­шо известно каждому, кто занимается с «железом».  У тес­тос­те­ро­на есть нес­коль­ко су­точ­ных пи­ков, ко­то­рые наступают утром часов в 6-7, затем днем, часам к 12, пос­ле че­го уро­вень тес­то­сте­ро­на постепенно падает, а в 18:00 происходит новый пик выб­ро­са тес­то­cте­рона, который за­кан­чи­ва­ет­ся часов около 21:00, когда фиксируется су­точ­ный ми­ни­мум кон­цен­тра­ции тес­то­сте­ро­на в плаз­ме. 

Гормон роста: является антагонистом инсулина, поэтому пики его сек­ре­ции наб­лю­да­ют­ся в пе­ри­о­ды между приемами пищи, а суточный максимум приходится при­мер­но на промежуток с полуночи до 2 часов ночи. В отличие от стероидных гормонов пептидные и бел­ко­вые гор­мо­ны мо­гут де­по­ни­ро­вать­ся, поэтому нарушения сна приводят не столько к на­ру­ше­ни­ям их сек­ре­ции, сколь­ко к нарушениям их поступления в кровь. Но поскольку ак­тив­нее все­го со­ма­то­тро­пин вы­ра­ба­ты­ва­ет­ся в 3 и 4 фазе сна, то соблюдение гигиены сна поз­во­лит уси­лить его сек­ре­цию и кон­цен­тра­цию в крови.

Кортизол: это базовый глю­ко­кор­ти­коид­ный гор­мон, который син­те­зи­ру­ет­ся над­по­чеч­ни­ка­ми. Его кон­цен­тр­ация, как видно на графике, достигает максимума в 6 ча­сов утра, а ми­ни­му­ма к 8 часам вечера. Кроме того, в течение дня так же наблюдаются крат­ко­вре­мен­ные ко­ле­ба­ния кон­цен­тра­ции кортизола в крови. Важно заметить, что сте­роид­ные гор­мо­ны не де­по­ни­ру­ют­ся, а сразу попадают в кровь, поэтому, если их кон­цен­тра­ция низ­ка, зна­чит, они и не вы­ра­ба­ты­ва­ют­ся. Это касается и тестостерона.

Эти нормальные ритмы могут нарушаться в зависимости от образа жизни, продолжительности и качества сна, дневной активности, режимов тренировок.

Многие исследования показали, что уровень кортизола резко подскакивает примерно через 60 минут после интенсивных силовых упражнений. Существует целый ряд научных исследований, которые показывают, что оптимальное время для силовой тренировки должно находиться вокруг отметки в 45-60 минут.

Чем больше и дольше человек тренируется, тем сильнее увеличиваются следующие негативные побочные эффекты:

• сокращение выработки тестостерона
• сокращение выработки гормона роста
• увеличение выработки кортизола
• увеличение риска травматизма
• увеличение риска перетренированности

Получается, что силовые тренировки более 45 минут ведут больше к разрушению, чем к наращиванию мышечной массы.

Но нужно отметить, что 45 минут – это должна быть эффективная работа. Часто можно заметить, что народ приходит в зал просто провести время, повисеть в телефонах, потрещать с приятелями. Тогда конечно время растягивается, так можно и полдня провести в зале, если нет других дел.

Вот некоторые советы по повышению эффективности тренировок в зале:

• Составьте план тренировки. Запишите необходимые упражнения, количество повторений, серий, врем я отдыха. Очень часто люди приходят в зал и начинают думать, что бы такое поделать? Очень часто спортсмены отдыхают между подходами дольше, чем положено. Можно составлять программу (суперсеты), где работа будет переключаться на  мышцы антагонисты, или объединяться. Это сократит простои во время периодов отдыха. Четкий план не даст время для сомнений и обдумывания предстоящей работы.
• Не берите в зал с собой мобильный телефон. За время тренировки 45-60 минут ничего страшного не произойдет. Потратьте это время только на себя.
• После 45 минут работы начинает падать сосредоточенность. Внимание начинает рассеиваться. Это плохо. Возможность получить травму возрастает. Если вы знаете, что у вас есть 45-60 минут, то это стимулирует и вы фокусируетесь только на работе.
• Не смотрите на экраны телевизоров в зале. Это сильно отвлекает от работы.
• Можно использовать собственную, любимую музыку и слушать её, используя наушники. Это будет вас стимулировать, и не будет отвлекать на внешние раздражители в виде «потрепаться».
• Возьмите с собой полотенце и фляжку с водой. Тогда не нужно будет бежать к кулеру, чтобы утолить жажду.
• Изучайте расписание работы и загруженность зала. Если все тренажёры и станки заняты, то ни о какой эффективности не может быть и речи.
• Помните, что рост мышц происходит вне зала, во время отдыха. Чем лучше восстановление, тем лучше результаты. Поэтому можно использовать тренировки покороче, по продолжительности, но почаще.
• Разминка и заминка не включается в это обозначенное время.

Следует отметить, что с ростом тренированности и появления опыта, вся работа должна строиться индивидуально. Особенно это относится к спортсменам, кто тренируется профессионально и обычно два раза в день. Продвинутых любителей это тоже касается.

Тренируйтесь правильно. Берегите своё время и здоровье.

Интенсивные физические нагрузки повышают риск аритмии

14 мая 2014

Обновлено 15 мая 2014

Автор фото, SPL

Получены новые данные о том, что чрезмерная физическая нагрузка может приводить к нарушениям сердечной деятельности.

Группа экспертов из Британского кардиологического фонда обнаружила доказательства того, что повышенная физическая нагрузка вызывает у мышей молекулярные изменения в тех участках сердца, которые генерируют сердечный ритм.

Это может служить объяснением тому факту, что тренированные атлеты обладают низким пульсом в состоянии покоя и больше подвержены риску сердечной аритмии.

Однако эксперты указывают, что польза от физической нагрузки все равно перевешивает возможный риск.

Сверхвыносливость

Известно, что спортсмены, которые регулярно тренируются, находятся в хорошей физической форме. Однако вероятность возникновения у них аритмии повышается с возрастом.

Специалисты уже давно высказывают предположения о том, что длительные тренировки в таких физически трудных видах спорта как марафон и триатлон приводят к общему замедлению сердечного ритма.

Если у рядовых людей пульс в состоянии покоя колеблется в пределах 60-100 ударов в минуту, у тренированных спортсменов он может понижаться до 30 ударов и даже меньше во время сна, когда между сокращениями сердца могут возникать длительные паузы.

Например, у известных велосипедистов сэра Криса Хоя и Мигуэля Индурайна пульс в состоянии покоя составлял всего 30 и 28 ударов в минуту.

Этот ритм сердечных сокращений задается особым участком сердца, который контролируется нервной системой.

И поэтому считалось, что низкий пульс у спортсменов является результатом чрезмерной активности автономной нервной системы.

Как нужно тренировать выносливость

Автор фото, SPL

• Взрослые не должны подвергать себя анаэробическим нагрузкам более двух с половиной часов в неделю
• Такие нагрузки можно распределить на более короткие периоды в течение недели
• При беге или других видах интенсивной нагрузки на органы дыхательной и сердечно-сосудистой системы важно отдыхать. Организм восстанавливается во время перерывов между пиками нагрузки, а чрезмерная нагрузка может ослабить даже самого сильного атлета
• Перед началом таких физических упражнений важно постепенно увеличивать нагрузку путем разогрева и растяжки мускулов

Однако профессор Марк Бойетт и его коллеги из университета Манчестера указывают, что их исследования опровергают эти тезисы.

На основании исследования лабораторных мышей они пришли к выводу, что длительные и интенсивные физические нагрузки приводят к падению уровня белка HCN4, который играет важную роль в функционировании автономной нервной системы сердца.

«Это важный результат, поскольку хотя обычно низкий пульс спортсмена не вызывает никаких проблем, в пожилом возрасте у спортсменов, которые долгие годы занимались изнурительными тренировками на выносливость, риск возникновения аритмии несколько возрастает», — говорит профессор Бойетт.

Однако, по его словам, этот риск остается сравнительно низким, а польза от физической нагрузки намного перевешивает его.

Аэробные и анаэробные нагрузки: в чем разница

кардиотренировка

аэробика

ходьба, бег, плавание

скакалка

велотренажер

кардиотренировка

аэробика

ходьба, бег, плавание

скакалка

велотренажер

Аэробная тренировка, как правило, длительная. Упражнения задействуют большие группы мышц. «Аэробные тренировки решают задачи по улучшению общей выносливости, работоспособности сердечно-сосудистой и дыхательных систем», — говорит Вадим Бобылев, методист тренажерного зала сети фитнес-клубов World Class.

«Упражнения долговременные, выполняются в одном умеренно-интенсивном темпе. Например, спринтерский забег на 200 метров с максимальной скоростью нельзя считать аэробной нагрузкой», — дополняет Рушан Сабитов, старший тренер проекта outdoor fitness Sportules.

занятия в тренажерном зале с  утяжелителями

спринтерский бег

подъемы по ступеням

езда на велосипеде на большой скорости и на небольшие расстояния

занятия в тренажерном зале с  утяжелителями

спринтерский бег

подъемы по ступеням

езда на велосипеде на большой скорости и на небольшие расстояния

«Одна из главных задач анаэробных тренировок — увеличение показателей силовой выносливости и всех видов силы, например, взрывной и абсолютной, укрепление и рост мышц, улучшение состояния опорно-двигательного аппарата, исправление осанки, тренировка аппарата Гольджи, который отвечает за транспортировку белков, необходимых для роста мышц», — объясняет Дмитрий Жихарцев, топ-тренер Crocus Fitness.

«При низком уровне подготовки в приоритете будут аэробные тренировки. Выносливость общая — аэробные, выносливость специальная — анаэробные. Оба вида нагрузок можно выполнять в комфортное для вас время. Время суток, как показывают многочисленные исследования, не играет решающего значения, имеет место только регулярность — привычка», — уверяет Вадим Бобылев.

Аэробные и анаэробные нагрузки отличаются способом образования молекулы АТФ — иными словами, энергии в организме. Главная разница заключается в том, ключевую роль играет кислород в образовании энергии, которая необходима нашему организму для тренировок, или нет. «Когда кислород не является основополагающим фактором, нагрузка считается анаэробной. Если кислород работает как главный катализатор синтеза — это аэробная нагрузка, — объясняет топ-тренер Crocus Fitness. — Кроме того, существует разница в продолжительности физической нагрузки с максимальными усилиями. В первые 8–12 секунд наш организм использует энергию, синтезируемую в мышцах без участия кислорода, но, если через этот промежуток времени кислород подгоняется к мышцам, нагрузка становится уже аэробной».

Для выполнения упражнений необходима энергия, поэтому до любой тренировки необходимо поесть. «Лучше это сделать за час-полтора. Можно включить в прием пищи продукты с высоким содержанием белка, достаточным количеством жиров, а также сложные углеводы. Примерно через час после тренировки нужно поесть более основательно, чтобы восстановить силы. Для похудения важен отрицательный баланс калорий, для набора массы — положительный», — объясняет методист тренажерного зала сети фитнес-клубов World Class.

«Для кого-то анаэробные нагрузки могут оказаться неэффективными, поскольку человек быстро расходует энергию и не сможет продолжать занятия необходимое время. Кому-то, наоборот, больше подойдут высокоинтенсивные тренировки с высокой нагрузкой, занимающие меньше времени, чем длительные аэробные упражнения. Девушкам, которым не нужно наращивать мышечную массу, я бы рекомендовал обратить внимание именно на аэробные нагрузки», — советует старший тренер проекта outdoor fitness Sportules.

Похудеть на одних только аэробных или исключительно на анаэробных нагрузках не получится. «Анаэробные нагрузки более энергозатратные, а к аэробным нагрузкам ваш организм может довольно быстро адаптироваться и начать откладывать жиры. Похудеть только с помощью аэробных тренировок крайне тяжело. Лучше всего строить тренировочный комплекс на грамотном миксе, который вам поможет составить тренер», — рекомендует Дмитрий Жихарцев.

Как выбрать физическую активность именно для вас

22 Ноября 2010

Неважно, зачем вы занялись собой. Способы найдутся разные: в спортзале, на дворовой спортивной площадке или даже у монитора вашего компьютера.

Не все увеличивают физическую активность, чтобы дольше жить и меньше болеть. Чаще это цели, связанные с привлекательностью и текущими проблемами. Похудеть. Прокачать «кубики» и «вытащить» талию. Сесть на шпагат. Начать красиво двигаться. Не задыхаться, поднимаясь по лестнице на второй этаж, и успевать за своей собакой. В зависимости от цели выбирайте и средства её достижения — виды физической нагрузки и спорта. Прежде чем приступать к упражнениям, обязательно проконсультируйтесь с врачом, чтобы избежать ухудшения самочувствия. А в тренажерном зале во избежание травм следуйте всем указаниям инструктора.

Выйти из спячки

Домашний фитнес

Нет возможности пойти в спортзал? Изучите рубрики «С чего начать» и «Вместо спортзала» в разделе «Движение». Вы узнаете, как нужно выполнять упражнения, держать пульс, разминаться и растягиваться. А наш курс видео-фитнеса поможет вам поддерживать хорошую форму – и с использованием различного оборудования, и без него. Проблема: вы много сидите в офисе, передвигаетесь по городу на машине или общественным транспортом и никуда не выбираетесь. Цель: начать больше двигаться и растормошиться. Решение: кардионагрузки и спортивные игры — теннис, велопрогулки, футбол, волейбол, баскетбол. Эффект: больше энергии, лучше сон. Ткани организма получают больше кислорода, кровообращение усиливается, мышцы подтягиваются, восстанавливается координация, улучшаются скорость реакции и цвет лица. Игровые виды спорта тренируют большие группы мышц, и одна игра всегда длится дольше 20 минут – минимального рекомендованного врачами времени для кардионагрузок. А если во время занятий ваш пульс находится в зоне пульса для сжигания жира, вы можете сбросить вес и скорректировать фигуру.

Похудеть

Проблема: джинсы не застегиваются, индекс массы тела перешёл за верхнюю границу нормы или держится близко к ней, и вы хотите сбросить несколько килограммов. Цель: похудеть за счёт лишней жировой массы, а не мышц и воды. Решение: сочетание силовых нагрузок и кардиотренировок. Длительный (не меньше получаса) бег, работа на кардиотренажёрах, бокс, восточные единоборства, акробатический рок-н-ролл и другие энергичные танцы. Эффект: если вы правильно питаетесь и планируете нагрузку, силовые тренировки (например, поднятие тяжестей в зале) помогут вам нарастить мышечную массу. А кардионагрузки в нужной зоне пульса помогают сжигать жир, худеть, и показать всем фигуру, которую вы нарабатываете силовыми тренировками. Групповые тренировки из нашего списка сочетают в себе элементы силовых упражнений и кардио — вы становитесь сильнее, выносливее и сбрасываете лишний вес.

Нарастить мышцы

Проблема: вы недовольны своей внешностью, ваше тело выглядит слабым, неспортивным и вялым, а фигура — немного расплывшейся. Цель: нарастить мышцы и укрепить мышечный корсет. Решение: силовые тренировки, сочетающиеся с упражнениями на ловкость. Поднятие тяжестей, силовые тренажёры, борьба, сноуборд, футбол, баскетбол и аэробика с утяжелителями – все, что разрешит ваш доктор. Эффект: лишний жир за счёт интенсивных тренировок исчезнет и заменится крепкими мышцами, их объём увеличится, тело станет лучше очерченным, а вы — сильнее. К тому же вы укрепите кости и суставы и начнёте лучше чувствовать своё тело. А упражнения на ловкость улучшат чувство равновесия.

Повысить гибкость

Проблема: вы не можете поднять предмет с пола, не приседая, у вас плохо получается танцевать, вы недовольны своей походкой и осанкой. Цель: развить гибкость и ловкость. Решение: лёгкие кардионагрузки, йога, пилатес, аквааэробика, бальные танцы и их фитнес-модификации, верховая езда, аэробика с фитболом. Эффект: любые упражнения на гибкость растягивают, укрепляют и насыщают кислородом мышцы, тренируют равновесие и дают вам контроль над собственным телом. Современная йога в фитнес-центрах — это комплекс гимнастических и дыхательных упражнений, которые помогают улучшить осанку, избавиться от стресса и проработать мышцы, которые сложно развивать с помощью тренажёров. Пилатес даёт дополнительные силовые нагрузки и позволяет нарастить мышечный корсет, который застрахует вас от болей в спине и проблем с осанкой.

Улучшить тонус

Сжигаем калории

Работа на даче и домашние дела, игры и спорт, прогулки и даже ремонт – все учтено в нашей таблице расхода калорий. Выбирайте физическую активность себе по душе. Проблема: вы тяжелы на подъём, быстро устаёте, выглядите вялым и медлительным, при этом нет проблем с лишним весом, и вас сложно назвать слабым. Цель: улучшить тонус мышц и вернуться в форму. Решение: длительные кардионагрузки, спортивные игры, аэробика с утяжелителями, спортивные танцы, плавание.
 Эффект: дав встряску своему организму, вы улучшите обменные процессы в тканях, мышцы «проснутся» и наполнятся кислородом и кровью, к суставам и связкам вернётся подростковая гибкость. Эластичные и подтянутые мышцы быстро вернут рельеф. Вы станете быстрее, энергичнее и почувствуете свою силу.

Сделать заметными мышцы

Проблема: вы занимаетесь спортом и следите за своим питанием, сократив калорийность за счёт животных жиров и увеличив потребление белков, но ваше тело всё ещё не похоже на тело модели с обложки фитнес-журнала. Цель: сделать так, чтобы ваши мышцы были видны миру, а не только тем, кто ткнет пальцем в пресс. Решение: интенсивные кардионагрузки и продолжение силовых тренировок. Обязательно следите за пульсом: возможно, вы тренируетесь в зоне выносливости, а не жиросжигания. А чтобы очертить мышцы, вам нужно снизить процент жира в организме. Занятия на кардиотренажёре должны проходить не реже 3 раз в неделю и длиться не меньше 30 минут непрерывно. Вам подойдут бег, велосипед, интенсивные занятия верховой ездой или любой тренажёр из кардиозоны вашего зала: степпер, дорожка, тренажёр для гребли. Эффект: ваши мышцы, прятавшиеся за слоем жирка, показываются на поверхность. Силовые упражнения помогут нарисоваться оставшемуся рельефу. Однако для этого очень важно правильно питаться и снабжать мышцы достаточным количеством белка для их строительства.

Стать выносливым и неутомимым

Проблема: у вас не хватает сил даже на то, чтобы пройти 10 000 шагов в день — обычная норма для взрослого человека! — что уж говорить о 30 отжиманиях и походах в зал. Вы чувствуете себя дряхлым и слабым, хотя у вас ничего не болит. Цель: меньше уставать и не жаловаться на самочувствие после элементарных нагрузок. Решение: кардиотренировки во всём их многообразии — в зоне пульса для тренировки сердечной мышцы и выносливости. Регулярные! Ежедневная гимнастика, лёгкая аэробика, монотонный длительный бег трусцой, плавание, спортивная ходьба (можно с шагомером) — посвящайте им каждый день полчаса и проверьте себя через месяц. Эффект: выносливость тренируется очень незаметно, но это — один из самых лёгких и приятных видов нагрузки.

Что бы вы ни выбрали

Неважно, зачем вы занялись собой — похудеть или, как участники нашей программы «Подари себе жизнь», выиграть 10-20 лет жизни за счёт улучшения физической формы. Способы найдутся для каждой цели и везде: в спортзале, на дворовой спортивной площадке или даже у монитора вашего компьютера. Главное — с самого начала определиться со своей задачей, регулярно заниматься, увеличивать нагрузку постепенно и замерять результаты. А предварительно – сходить к врачу, чтобы определить индивидуальные ограничения. Ведь если целью становятся красота и здоровье, лишние проблемы никому не нужны.

Чтобы оставить комментарий — необходимо быть авторизованным пользователем

Войти в личный кабинет Зарегистрироваться

Как сочетать бег и силовые тренировки

---

Ногибоги – краудфандинг-проект, созданный для популяризации бега. И этот пост стал возможен благодаря нашим патронам: Kostia Shchukin, Nataliya Tuzova, Андрей Товстик, Oleksii Grekov. Огромное спасибо!

---

Чем полезны силовые тренировки

Многие исследования подтверждают, что тренировки с отягощениями положительно влияют на беговую производительность.

Улучшается экономичность бега. С точки зрения научных данных, наиболее веская причина для включения силовых тренировок в свой план — это улучшение экономичности бега. Силовые тренировки улучшают передачу сигналов от мозга к мышцам, что позволяет поддерживать выбранный темп бега, затрачивая при этом меньше энергии.

Ускоряется метаболизм. С 30 лет мы начинаем медленно, но неуклонно терять мышечную массу. Наращивание мышечной массы ускоряет метаболизм в долгосрочной перспективе. Это означает, что понадобится больше калорий, чтобы поддерживать свой вес и мышцы. Отличная профилактика набора лишних килограмм.

Укрепляются связки и кости. Силовые тренировки важны для здоровья костей и связок: работа с отягощениями помогает увеличить плотность костей, сохранить мышечную массу и защитить уязвимые суставы от травм.

Формируется красивый рельеф тела. Силовые тренировки помогают исправить дисбаланс в теле, прокачивая те мышцы, которые при беге остаются не у дел. Кроме того, упражнения с отягощениями позволяют добиться красивой осанки и сформировать мышечный корсет.

Сплошные плюсы. Но на практике все не так просто: не каждая длительная зайдет «на ура», если тело болит после вчерашней ударной силовой, а скоростную сессию есть риск вообще «слить» и не добежать. Не всегда понятно, как правильно встроить силовые упражнения в беговой график, особенно если тот довольно интенсивный.

Почему после силовой тренировки падает производительность

Любая физическая нагрузка — это стресс для нашего организма. Стресс, вызванный тренировками с отягощениями, препятствует способности мышц оптимально сокращаться, что важно для любого типа движений, включая бег.

Во время силовых упражнений мышцы повреждаются (происходят незначительные разрывы тканей), а затем восстанавливаются. Это нормальный процесс развития мышечной массы и силы, но восстановление после силовых тренировок требует более длительного периода, чем после бега.

Обычно болезненные ощущения появляются через 24–48 часов после силовой тренировки.

Именно столько времени требуется организму, чтобы вызвать воспаление в результате микротравмы, которая и является причиной мышечной боли.

Это явление известно как отсроченная мышечная болезненность (DOMS — delayed onset muscle soreness). В среднем эффект DOMS длится около 24 часов, но в зависимости от вашего уровня подготовки, текущей спортивной формы и возраста он может продолжаться до 72 часов.

В недавнем обзоре, опубликованном в журнале Sports Medicine, рассказывается как сбалансировать бег и силовые, чтобы при этом иметь возможность выжить и ходить минимизировать болезненность мышц и повысить производительность.

Вот рекомендации из обзора, которые могут вам помочь:

• Если у вас запланирована длительная или скоростная тренировка, силовые упражнения для ног в этот день нужно исключить.
• Не стоит планировать тяжелую беговую тренировку и на следующий день после силовой. В зависимости от вашей физической формы и возраста, вполне возможно, что на восстановление потребуется больше 24 часов. Лучше всего в этот день выполнить пробежку в легком темпе.
• Можно проводить силовые и беговые тренировки в один и тот же день с интервалом в 6 часов (и более), если у вас запланирован легкий или восстановительный бег.
• Организуйте свое расписание таким образом, чтобы в дни, когда вы и бегаете, и тренируетесь с весами, бег был первым. Как выяснилось, тренировки ног с отягощениями, выполняемые за шесть часов до бега с умеренной или высокой интенсивностью, вызывают эффект утомления на следующий день в большей степени, чем если выполнять действия в обратной последовательности. Потому, бег утром перед работой и тренировка ног вечером после работы будет весьма неплохим вариантом.
• Если же, наоборот, ваша основная цель — набор мышечной массы и наращивание силы мышц, выполняйте сначала силовую, потом бегайте.
• Не тренируйте одни и те же мышцы день за днем. Разделите тренировки так, чтобы у групп мышц было достаточно времени для восстановления.
• Между интенсивной силовой тренировкой ног и сложной скоростной тренировкой должно пройти не менее 72 часов.
• Можно сочетать в один день бег умеренной интенсивности с силовой тренировкой верхней части тела — рук и плечевого пояса.

Как часто заниматься силовыми тренировками

Это зависит от того, на какой стадии тренировочного плана вы находитесь.

Если вы не планируете подготовку к забегу или залечиваете травму, из-за которой не можете бегать так часто, как привыкли — можно заниматься силовыми тренировками 3–4 раза в неделю.

Если же вы находитесь на пиковой фазе подготовки к забегу и полностью поглощены беговыми тренировками или просто работаете на увеличение беговых объёмов — включайте в расписание силовые дважды в неделю, эффект все равно будет.

Если у вас времени и сил хватает только на то, чтобы втиснуть в беговой график небольшую тренировку с собственным весом — сделайте так. Это, конечно, не полноценная сессия со штангой и гантелями, но в конечном итоге и она окупится.

Какие силовые упражнения самые важные

Существует убеждение, что если вы занимаетесь бегом, то нужно уделять внимание только тренировкам ног. Оно ошибочно: лучше направить усилия на все части тела и группы мышц.

• Нижняя часть тела: поскольку вы используете ноги для толчка при беге, важно убедиться, что они достаточно сильны. Добавьте к силовым тренировкам на нижнюю часть упражнения, которые помогут прокачать взрывную силу мышц — например, плиометрику.
• Мышцы кора (нижняя часть спины, ягодицы, бедра и область живота): бег требует прочного фундамента. Когда вы бежите, мышцы живота и спины напрягаются, чтобы стабилизировать позвоночник и поддерживать ваше тело на бегу. Укрепление мышц, окружающих и поддерживающих позвоночник, также поможет вашим ногам стать сильнее: чем крепче корпус, тем сильнее ноги смогут отталкиваться от земли.
• Верхняя часть тела: работа руками — важная часть бега. Когда ноги устают, вы активнее подключаете руки. Выполняйте различные упражнения для мышц рук, спины и груди — можно начать с отжиманий и тяги гантелей.

Что делать, если после силовой тренировки болит все тело

Частое для бегунов явление: вы идете в спортзал, пробуете десяток новых упражнений и вроде как сначала самочувствие хорошее, но… наутро покажется, будто вас переехал грузовик — настолько сильна боль в каждой мышце.

В таком случае, вместо того, чтобы провести день на диване со скорбным выражением лица, выберите легкую активность — прогулку, плавание или массаж с помощью фоам-роллера.

Воздержитесь от любых тренировок, пока ваши мышцы не почувствуют себя лучше, иначе есть риск получить травму (более крупный разрыв мышечной ткани). Слушайте свое тело — оно довольно ясно сообщает нам, чего хочет, и когда действительно нуждается в отдыхе.

Что еще почитать:

Постоянные нагрузки и их влияние в распределенных энергосистемах постоянного тока: обзор

Аннотация

Распространение распределенных энергосистем постоянного тока быстро увеличивается в электрических сетях и других изолированных системах, чтобы удовлетворить спрос на дешевые, чистые, высококачественные и бесперебойная потребность современного общества в электроэнергии. Системы постоянного тока более эффективны и лучше подходят для интеграции некоторых возобновляемых источников энергии, накопителей и нагрузок постоянного тока. Распределенная система питания постоянного тока обычно состоит из большого количества силовых электронных преобразователей, соединенных в каскадной конфигурации, чтобы удовлетворить требования к качеству электроэнергии и величине напряжения источников и нагрузок.Жестко регулируемые преобразователи мощности в вышеупомянутых настройках демонстрируют отрицательный инкрементный импеданс и ведут себя как нагрузки с постоянной мощностью (CPL) и имеют тенденцию дестабилизировать их фидерные системы и восходящие преобразователи. Наличие CPL снижает эффективное демпфирование системы, что приводит к нестабильности всей системы и представляет собой серьезную проблему в работе и управлении системой. Глубокие знания о эффектах нестабильности нагрузок постоянной мощности (CPL), доступных методах стабилизации и методах анализа устойчивости крайне важны для молодых исследователей, системных проектировщиков, системных интеграторов и практикующих инженеров, работающих в области систем питания постоянного тока и развивающихся стран. применения постоянного тока.Эта статья предназначена для того, чтобы заполнить этот пробел, документируя текущее состояние дел и потребности в исследованиях в одной статье. Обсуждаются моделирование, поведение и эффекты типичного CPL, а также обзор критериев стабильности, используемых для изучения стабильности систем питания постоянного тока, с их достоинствами и ограничениями. Кроме того, в доступной литературе обобщены методы компенсации эффекта CPL. Наконец, обсуждение и недавние проблемы в системах распределения постоянного тока.

Ключевые слова

Постоянная мощность нагрузки

Преобразователи постоянного / постоянного тока

Преобразователи переменного / постоянного и постоянного / переменного тока

Распределенные системы питания

Микросети постоянного тока

Нестабильности с отрицательным импедансом

Статьи по анализу стабильности

C

Просмотреть полный текст

© 2017 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

LTspice: Моделирование постоянной мощности нагрузки

Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие необязательны для функциональной деятельности. Сбор наших данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта. Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.

Принять и продолжить Принять и продолжить

Файлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:

Строго необходимые файлы cookie:

Это файлы cookie, которые необходимы для работы analog.com или определенных предлагаемых функций. Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.

Аналитические / рабочие файлы cookie:

Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту.Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, за счет того, что пользователи легко находят то, что ищут.

Функциональные файлы cookie:

Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт. Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши службы менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.

Целевые / профилирующие файлы cookie:

Эти файлы cookie записывают ваше посещение нашего веб-сайта и / или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы переходили. Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам. Мы также можем передавать эту информацию третьим лицам с этой целью.

Отклонить файлы cookie

Калибровка проводников, часть III | Журнал для подрядчиков электротехники

Независимо от того, подают ли проводники питание в ответвленные цепи, фидеры или службы, допустимая токовая нагрузка не должна быть меньше нагрузки.Нагрузка может быть реальной или рассчитанной в соответствии с требованиями статьи 220 Национального электротехнического кодекса (NEC).

Требования к ответвленным цепям указаны в статье 210, требования к фидерам — в статье 215, а требования к услугам — в статье 230. Общее условие для всех этих проводников состоит в том, что допустимая токовая нагрузка проводников должна быть равна нагрузке или превышать ее. Проводники ответвленной цепи должны иметь допустимую нагрузку не менее максимальной обслуживаемой нагрузки [210.19 (А) (1)]. Фидерные проводники должны иметь допустимую нагрузку не менее, чем требуется для питания нагрузки, рассчитанной в частях III, IV и V Статьи 220 [215.2 (A) (1)]. Рабочие провода (надземные и подземные) должны иметь достаточную допустимую силу тока, чтобы выдерживать ток для нагрузки, рассчитанной в соответствии со Статьей 220, и иметь соответствующую механическую прочность [230,23 (A) и 230,31 (A)].

Таблица 310.15 (B) (16), ранее Таблица 310.16, содержит допустимые значения силы тока для изолированных проводов. При подборе размеров проводников требуется нечто большее, чем просто определение нагрузки и выбор проводника из Таблицы 310.15 (В) (16). Размер выбранного проводника должен быть достаточно большим, чтобы соответствовать требованиям по ограничению температуры, постоянной нагрузке, поправочным коэффициентам для температуры окружающей среды и поправочным коэффициентам для более чем трех токоведущих проводов.

Столбец в прошлом месяце завершился требованиями ограничения температуры прекращения в 110,14 (C). В этом месяце обсуждение размеров проводов продолжается при длительной нагрузке.

Поскольку термин «постоянная нагрузка» встречается более чем в одной статье NEC, определение содержится в статье 100.Это нагрузка, при которой ожидается, что максимальный ток будет продолжаться в течение трех часов или более.

Положения о постоянной нагрузке относятся к ответвленным цепям, фидерам и услугам. Если параллельная цепь обеспечивает постоянную нагрузку, минимальный размер проводника ответвленной цепи до применения любых поправочных коэффициентов должен иметь допустимую допустимую токовую нагрузку не менее 125 процентов от продолжительной нагрузки [210,19 (A) (1)]. В других помещениях, кроме жилых, световые нагрузки обычно считаются непрерывными.Например, ответвленная цепь будет обеспечивать питание светильников с высокоинтенсивным разрядом (HID) на складе. Эти светильники будут включены не менее 10 часов в день. Светильники будут потреблять ток 13,6 ампер (A). Поскольку нагрузка будет продолжаться в течение трех часов или более, эта параллельная цепь считается непрерывной нагрузкой. Следовательно, умножьте нагрузку на 125 процентов (13,6 × 125% = 17). Токопроводы должны иметь допустимую силу тока не менее 17 А (см. Рисунок 1).

Если параллельная цепь питает как постоянные, так и прерывистые нагрузки, минимальный размер проводника ответвленной цепи до применения любых поправочных коэффициентов должен иметь допустимую допустимую токовую нагрузку не менее, чем периодическая нагрузка плюс 125 процентов от продолжительной нагрузки. нагрузка [210.19 (А) (1)].

Длительные нагрузки также являются важным фактором при выборе размеров проводов фидера. Минимальный размер проводника фидерной цепи до применения любых поправочных или поправочных коэффициентов должен иметь допустимую допустимую токовую нагрузку не менее, чем при прерывистой нагрузке плюс 125 процентов от продолжительной нагрузки [215,2 (A) (1)]. После выполнения расчета нагрузки в соответствии со статьей 220 разделите нагрузки на две категории: непрерывные и прерывистые. Умножьте продолжительные нагрузки на 125 процентов и добавьте к этому числу непостоянные нагрузки.Например, статья 220 использовалась для расчета нагрузок на питатель в коммерческом здании. В то время как результаты расчета для непрерывных нагрузок были 92A, результаты для прерывистых нагрузок были 74A. Начните с умножения продолжительных нагрузок на 125 процентов. Минимальная допустимая нагрузка при длительной нагрузке составляет 115 А (92 × 125% = 115). Теперь добавьте к этому числу прерывистые нагрузки (115 + 74 = 189). Минимальная допустимая токовая нагрузка для этих фидерных проводов составляет 189 А (см. Рисунок 2).

После того, как продолжительные и прерывистые нагрузки были снова сложены, можно выбрать щиток и проводники.Фидер на Рисунке 2 должен иметь номинал не менее 189А. Стандартные значения силы тока для предохранителей и автоматических выключателей с обратнозависимой выдержкой времени приведены в 240,6 (A). Поскольку результат расчета в последнем примере был 189A, минимальный размер автоматического выключателя, который может быть установлен для этого фидера, составляет 200A. В соответствии с таблицей 310.15 (B) (16) минимальный размер медного проводника при 75 ° C (167 ° F) составляет 3/0 AWG. Допустимая допустимая токовая нагрузка медного проводника 3/0 AWG составляет 200 А (см. Рисунок 3).

Поскольку результат расчета на Рисунке 2 был 189А, выбранный проводник должен иметь допустимую нагрузку не менее 189А.Минимальный размер алюминиевого проводника при 75 ° C (167 ° F) составляет 250 тыс. Куб. М. Алюминиевый провод 250 kcmil имеет допустимую допустимую нагрузку 205A. В некоторых установках устанавливаются алюминиевые проводники 4/0 AWG для питания щита на 200 А. Если результат расчета был 180 А (или меньше) и установка соответствовала требованиям 240.4 (B), было бы допустимо использовать алюминиевые проводники 4/0 AWG. Алюминиевый провод 4/0 имеет допустимую токовую нагрузку 180 А. Помните, что допустимая нагрузка на проводник не должна быть меньше нагрузки.

Подобно проводникам ответвленной цепи и фидерам, служебные входные проводники предъявляют те же требования к длительным нагрузкам. Допустимая токовая нагрузка вводных проводов до применения любых регулировочных или поправочных коэффициентов не должна быть меньше суммы непостоянных нагрузок плюс 125 процентов постоянных нагрузок [230,42 (A)]. Например, статья 220 использовалась для расчета нагрузки на услугу в розничном магазине. В то время как результаты расчета для непрерывных нагрузок составили 160 А, результаты для прерывных нагрузок составили 165 А.Минимальная допустимая нагрузка при длительной нагрузке составляет 200 А (160 × 125% = 200). Теперь добавьте к этому числу непостоянные нагрузки (200 + 165 = 365). Минимальная допустимая токовая нагрузка служебных вводных проводов — 365 А. В соответствии с 240,6 (A) следующий номинальный размер стандартного размера выше 365 — 400A. В соответствии с Таблицей 310.15 (B) (16) минимальный размер медного проводника при 75 ° C (167 ° F) составляет 500 км / мил. Допустимая допустимая токовая нагрузка медного проводника 500 тыс. Куб. М составляет 380 А. Поскольку 380A не является стандартным номиналом, и установка соответствует положениям 240.4 (B), допускается установка проводов на 500 тыс. Мил в сети 400 А (см. Рисунок 4).

Для всех трех типов проводов существует положение, касающееся использования устройств максимального тока, перечисленных для работы на 100% от его номинала. Если сборка, включая устройства максимального тока, защищающие проводники (параллельная цепь, фидер или сервис), указана для работы при 100% номинальной мощности, допустимая допустимая токовая нагрузка проводов должна быть не менее суммы непрерывная нагрузка плюс непостоянная нагрузка [210.19 (A) (1) Исключение, 215,2 (A) (1) Исключение № 1 и 230,42 (A) (2)]. Это означает, что, если устройство максимального тока указано для работы на 100 процентов от своего номинала, нет необходимости умножать длительные нагрузки на 125 процентов.

Исключение распространяется на фидерные и служебные вводы; это исключение относится к заземленным проводам. Заземленные проводники, не подключенные к устройству максимального тока, должны иметь размер, соответствующий 100 процентам длительной и прерывистой нагрузки [215.2 (A) (1) Исключение № 2 и 230.42 (A) (1) Исключение]. Пока заземленный провод не подключен к устройству максимального тока, нет необходимости увеличивать длительную нагрузку на 125 процентов.

В колонке следующего месяца будет продолжено обсуждение размеров проводников.

---

МИЛЛЕР , владелец Lighthouse Educational Services, ведет занятия и семинары по электротехнике. Он является автором «Иллюстрированного руководства к национальным электротехническим кодексам» и «Руководства по подготовке к экзаменам электрика».С ним можно связаться по телефонам 615.333.3336, [email protected] и www.charlesRmiller.com.

Какой номинал двигателя генератора подходит для вашего применения?

При покупке генератора в первую очередь следует учитывать его предполагаемое использование. Может показаться очевидным, какая номинальная мощность требуется для применения, но перед покупкой генератора необходимо учитывать ряд факторов. Рекомендации, изложенные в этой статье, лучше объяснят правильное применение приводных двигателей генератора в установках генераторных установок переменного тока.

Номинальная мощность в режиме ожидания

Генераторы с номинальной мощностью в режиме ожидания являются наиболее распространенными генераторными установками. Их основное применение — обеспечение аварийного питания на ограниченный период времени во время отключения электроэнергии. Генераторы с резервным номиналом не допускают перегрузок. Важно отметить, что резервные генераторы ни при каких обстоятельствах не должны работать вместе с источником коммунальных услуг.

Номинальная мощность в режиме ожидания должна применяться к блоку, имеющему доступ к электросети общего пользования.Типичная мощность резервного двигателя должна быть рассчитана на максимальный средний коэффициент нагрузки 80% и примерно 200 часов в год. Это включает менее 25 часов работы в год в режиме ожидания. Номинальная мощность в режиме ожидания никогда не должна применяться, кроме случаев истинного аварийного отключения. Предопределенные отключения энергокомпании в соответствии с директивами UL не считаются аварийными отключениями. Ручное переключение нагрузки в целях тестирования может выполняться с большинством автоматических переключателей резерва.

Основная номинальная мощность

Генераторы с основной номинальной мощностью должны использоваться в приложениях, где пользователь не покупает электроэнергию у коммунального предприятия. Приложения с основной мощностью подразделяются на две отдельные категории:

Неограниченное время работы

Номинальная мощность — это максимальная мощность, доступная при переменной нагрузке в течение неограниченного количества часов в год при настройке переменной нагрузки. Не рекомендуется, чтобы переменная нагрузка превышала 70% средней номинальной мощности в течение любого рабочего периода продолжительностью 250 часов.Если двигатель работает на 100% основной мощности, количество часов в год не должно превышать 500. Ситуаций перегрузки следует избегать, однако способность к перегрузке 10% доступна в течение 1-часового периода в течение 12-часового цикла работы.

Ограниченное время работы

Основная мощность доступна в течение ограниченного количества часов в ситуациях с неизменяемой нагрузкой. Ограниченная основная мощность предназначена для обстоятельств, при которых ожидаются перебои в подаче электроэнергии, например, при запланированном снижении мощности энергоснабжения.Двигатели в генераторных установках могут работать до 750 часов в год на уровнях мощности ниже максимальной номинальной основной мощности. В таких ситуациях важно никогда не превышать максимальную номинальную мощность. Конечный пользователь должен знать, что постоянная работа с высокими нагрузками сокращает срок службы любого двигателя. Для любого применения, требующего более 750 часов в год, рекомендуется, чтобы двигатель имел постоянную мощность.

Постоянная номинальная мощность

Постоянная номинальная мощность используется в приложениях, где подача электроэнергии осуществляется при постоянной 100% нагрузке в течение неограниченного количества часов каждый год.Блоки с постоянной мощностью наиболее широко используются в приложениях, где электрическая сеть недоступна. К таким приложениям относятся горнодобывающая промышленность, сельское хозяйство или военные операции.

Влияние возвышения и температуры на номинальную мощность

Высота и температура являются факторами, которые необходимо учитывать перед тем, как оценить двигатель. Двигатель можно эксплуатировать на высоте 3000 футов над уровнем моря и при температуре 100 ° F без снижения номинальной мощности в режиме ожидания. Для максимальной номинальной мощности двигатель может работать на высоте 5000 футов.высоты и при температуре 100 ° F без снижения мощности. Для непрерывной работы на больших высотах двигатель должен быть настроен на ограничение производительности на 3% на 1000 футов высоты и 1% на температуру воздуха на входе 10 ° F.

Дополнительная информация о номинальной мощности доступна в соответствии с рекомендациями ISO 3046, в частности, BS 5514 и DIN 6271. Всегда лучше проконсультироваться с подрядчиком по электрике или специалистом по генераторам, чтобы определить, какой генератор и номинальная мощность лучше всего соответствуют вашим конкретным потребностям.

>> Вернуться к статьям и информации <<

Все, что вам нужно знать о первичных электрогенераторах

Генераторы

Prime надежны и универсальны, они подходят для любого применения, где требуется надежный источник непрерывного питания. Они полезны практически для любой отрасли, где помимо энергосистемы требуется первичный источник энергии — приложения для нефти и газа, приложения для полевых работ, сельскохозяйственные приложения и даже сетевые центры обработки данных — все они используются в качестве основных генераторов энергии.

Однако при выборе генератора для вашего конкретного применения необходимо взвесить множество факторов. Этот пост проведет вас через несколько важных моментов, касающихся генераторов первичной мощности, например:

• Сравнение основной номинальной мощности с постоянной и резервной.
• Рекомендации для приложений управления нагрузкой.
• Какое топливо выбрать: Дизельное или газообразное.
• Рекомендации Tier 4 для основного электрогенератора.
• Что нужно знать о выходной мощности, времени работы и техническом обслуживании.

Сравнение номинальной мощности генераторной установки: основная, непрерывная и резервная

Генераторы

Prime — это лишь один из трех основных типов генераторных установок: основной, непрерывный и резервный. Генераторы рассчитаны на обеспечение одного из трех типов мощности в соответствии с ISO 8528, отраслевым стандартом, определяющим номинальную мощность генераторной установки.

Номинальные характеристики генератора относятся к его максимальной мощности в определенных условиях при регулярном техническом обслуживании.Выбирая генератор, вам нужен генератор, рассчитанный на то, чтобы обеспечить тот тип мощности, который лучше всего подходит для вашего приложения, в течение всего периода времени, в котором он вам нужен.

• Рейтинг основной рабочей мощности (PRP)
  Генераторы, рассчитанные на основную рабочую мощность, могут работать круглосуточно без выходных при почти максимальной нагрузке, обычно составляющей около 80% от максимальной мощности. В редких случаях перегрузки генераторы первичной мощности могут выдерживать нагрузки, превышающие номинальную выходную мощность на 10%, при условии, что они не перегружаются более 1 часа за 12-часовой период или 500 часов в год.При надлежащем техническом обслуживании нет ограничения на количество часов, в течение которых вы можете работать.
• Номинальная длительная рабочая мощность (COP)
  Номинальные значения основной и продолжительной мощности очень похожи. Однако номинальная длительная мощность не допускает изменения нагрузки или перегрузки. Генератор, рассчитанный на непрерывную мощность, может работать неограниченное количество часов в год, но не так близко к максимальной мощности, как основной генератор энергии. Они должны работать в среднем примерно на 70% от максимального рейтинга и никогда не перегружаться.
• Параметры аварийной резервной мощности (ESP)
  Генератор, рассчитанный на резервное питание, следует использовать только в настоящих аварийных ситуациях и никогда не параллельно с линиями электроснабжения. Резервные генераторы должны работать не более 200 часов в год при средней нагрузке 80% от их номинальной максимальной мощности.

По сравнению с другими типами генераторов, генераторы первичной мощности лучше подходят для непрерывного использования, особенно при наличии переменных нагрузок или ситуаций перегрузки.По сути, генераторы первичной энергии могут использоваться для любого применения, где требуется надежный источник первичной энергии.

Приложения управления нагрузкой для основных генераторов

Генераторы

Prime чаще всего используются в качестве основного источника постоянного питания. Но их также можно использовать для сетевых приложений.

Центры обработки данных и электростанции часто используют генераторы первичной мощности как способ компенсировать мощность, предоставляемую поставщиками коммунальных услуг в периоды пикового использования.Эта практика, называемая управлением нагрузкой, является взаимовыгодной — и прибыльной — как для конечного пользователя, так и для поставщика коммунальных услуг.

Управление нагрузкой обычно включает в себя соглашение между поставщиком коммунальных услуг и конечным пользователем — например, производственным предприятием — о сокращении потребления электроэнергии в периоды высокого спроса за счет компенсации спроса на нагрузку с помощью основного генератора энергии.

Вы можете использовать основной генератор энергии для управления нагрузкой двумя способами:

• Пиковое бритье
  При установке пикового бритья поставщик коммунальных услуг предоставит вам фиксированное количество энергии.Когда ваше приложение превышает этот порог, ваш основной генератор энергии срабатывает и компенсирует разницу. Обычно поставщик коммунальных услуг платит конечному пользователю за предоставление этой дополнительной мощности. Это помогает поставщику коммунальных услуг управлять вашим пиковым временем использования и прогнозировать количество энергии, которое им необходимо обеспечить по сети.

• Базовая нагрузка
  Проще говоря, настройки базовой загрузки противоположны пиковому сглаживанию. Ваш основной генератор будет работать с фиксированной выходной мощностью.Если вам требуются нагрузки, превышающие возможности вашего генератора, поставщик коммунальных услуг компенсирует разницу.

Как сокращение пиков, так и базовая нагрузка могут быть реализованы часто используемыми приложениями для предотвращения сбоев и обеспечения постоянной доступности необходимой мощности даже в периоды пиковой нагрузки.

Вот как управление нагрузкой приносит пользу как поставщику коммунальных услуг, так и конечному пользователю:

Конечный пользователь — центр обработки данных, производственное предприятие или любое другое часто используемое приложение — использует свой основной генератор энергии для выработки электроэнергии, предотвращения перебоев в подаче электроэнергии и дорогостоящих простоев.Поставщик коммунальных услуг может перераспределить электроэнергию, которую он не предоставляет центру обработки данных, и добавить других пользователей в сеть, без необходимости создавать дополнительную мощность самостоятельно с другим заводом.

Тип топлива: Дизельное или газообразное

Как дизельные, так и газовые генераторы будут обеспечивать основную мощность, необходимую вашему приложению. Выбор между ними сводится к трем основным факторам: эффективности, колебаниям цен на топливо и применению.

• КПД
  Дизельное топливо является более экономичным вариантом, если сравнить объем топлива, необходимый для питания газового генератора, с объемом, необходимым для питания дизельного генератора.Однако по мере того, как дизельные двигатели дорожают, становится не так просто выбрать дизельный генератор основной мощности для экономии топлива. Вам необходимо взвесить экономию за жизненный цикл при выборе дизельного или газообразного топлива на основе эффективности, прогнозов затрат на техническое обслуживание и множества других факторов. Для получения дополнительной информации прочитайте эту статью, в которой сравниваются дизельные и газовые генераторы.
• Неустойчивые цены на топливо
  Цены на топливо со временем будут колебаться. Если в то время, когда вы покупаете основной электрогенератор, цены на дизельное топливо резко выросли, то, возможно, наиболее привлекательным вариантом может быть газовый основной электрогенератор.И наоборот, если цены на дизельное топливо низкие, то, возможно, дизельное топливо — лучший выбор.
• Применение
  Выбор между дизельными и газовыми генераторами действительно сводится к применению. Например, в нефтегазовой отрасли газовые генераторы первичной энергии являются лучшим вариантом — независимо от колебаний цен или эффективности газовый генератор окупится быстрее из-за обилия дешевого природного газа. Однако в других отраслях, в зависимости от цены, дизельное топливо, вероятно, является лучшим вариантом.

Выбор между дизельными и газовыми первичными электрогенераторами следует делать в каждом конкретном случае. Обратитесь к дистрибьютору или производителю генератора, чтобы определить, какое решение лучше всего подходит для вашей области применения.

Рекомендации Tier 4 для генераторов первичной мощности

По состоянию на 2016 год все дизельные генераторы, выступающие в качестве основного источника энергии для приложений, теперь контролируются правилами Tier 4 Агентства по охране окружающей среды. Даже приложения для управления нагрузкой регулируются уровнем 4.Чтобы узнать, должно ли ваше приложение соответствовать стандартам Tier 4, ознакомьтесь с этой блок-схемой.

По сути, уровень 4 направлен на сокращение выбросов вредных загрязнителей, в частности оксидов азота (NOx) и твердых частиц (PM), в атмосферу. Все приобретаемые новые генераторы должны иметь сертификат Tier 4.

Чтобы получить ответы на любые вопросы о соответствии требованиям Tier 4, прочтите наше всеобъемлющее руководство по правилам Final Tier 4.

Что нужно знать о выходной мощности, времени работы и обслуживании

Чтобы продлить срок службы основного электрогенератора, важно убедиться, что вы используете его по назначению.Это означает, что при выборе основного генератора необходимо тщательно учитывать выходную мощность, время работы и техническое обслуживание.

• Выходная мощность
  Хотя выходная мощность зависит от модели, генераторы первичной мощности могут работать на постоянной основе, близкой к их номинальной, указанной на паспортной табличке. Чтобы предотвратить преждевременный износ, старайтесь использовать в среднем около 80% максимальной емкости.
• Продолжительность работы
  Генераторы первичной мощности специально разработаны для непрерывной работы. Нет ограничений на количество часов, которые они могут работать в конкретном году.Тем не менее, важно следить за тем, как часто вы запускаете свой основной генератор энергии в ситуации перегрузки — лучше не запускать его с превышением мощности более 500 часов в год.
• Техническое обслуживание
  Как и для любого другого типа генератора, профилактическое обслуживание через регулярные интервалы времени является обязательным для предотвращения простоев. Ваше приложение и среда будут определять, как часто вам нужно планировать обслуживание. Генераторы первичной мощности, подверженные, например, влажности, солености и экстремальным температурам, необходимо будет обслуживать более регулярно.Совместно с дистрибьютором генератора вы должны разработать план обслуживания генератора, соответствующий вашему применению.

Чтобы получить дополнительные советы по обеспечению того, чтобы ваш основной генератор мощности продолжал работать на пике в течение длительного времени после первоначальной покупки, прочитайте наше руководство по эффективной эксплуатации вашего генератора.

Преобразователи переменного тока в постоянный

, включая понижающий, повышающий и обратный

Для схем

часто требуется интегрированный источник питания переменного тока, что является оптимальной стратегией для уменьшения размера, стоимости или в связи с потребностями конкретного приложения.Понимание ключевых концепций, связанных с преобразованием, и доступных практических альтернатив — хорошее начало на пути к успешному дизайну.

Безопасность прежде всего!
Если источником переменного тока является электрическая розетка, необходимо проявлять особую осторожность, чтобы гарантировать безопасность использования. Эта подсистема без исключения должна быть разработана и внедрена квалифицированным специалистом. Если возможно, используйте готовый комплект заглушек одобренного производителя.

Соблюдение обязательно!
Когда вы подключаете что-либо к сетевой розетке, это должно соответствовать юридическим стандартам сертификации страны, в которой будет использоваться.Более того, он должен быть протестирован и сертифицирован для этого — дорогостоящий процесс. Это необходимо для обеспечения безопасности, не мешает работе других людей и не создает шума в основных линиях электропередачи переменного тока.

Что такое преобразователь переменного тока в постоянный?
Электроэнергия передается по проводам либо в виде постоянного тока (DC), протекающего в одном направлении при неизменном напряжении , либо постоянного напряжения , либо в виде переменного тока (AC), текущего взад и вперед из-за колеблющегося напряжения.Переменный ток является доминирующим методом передачи энергии, поскольку он предлагает несколько преимуществ по сравнению с постоянным током, включая более низкие затраты на распределение и простой способ преобразования между уровнями напряжения благодаря изобретению трансформатора. Электропитание переменного тока, которое передается с высоким напряжением на большие расстояния, а затем преобразуется в более низкое напряжение, является более эффективным и безопасным источником энергии в домах. В зависимости от местоположения высокое напряжение может варьироваться от 4 кВ (киловольт) до 765 кВ. Напоминаем, что напряжение в сети переменного тока в домах составляет от 110 В до 250 В, в зависимости от того, в какой части мира вы живете.В США типичная основная линия переменного тока составляет 120 В.

Преобразователи

направляют переменный ток, поскольку его напряжение также меняется, на элементы реактивного сопротивления, такие как индукторы (L) и конденсаторы (C), где он сохраняется и интегрируется. Этот процесс разделяет силы, связанные с положительным и отрицательным потенциалами. Фильтры используются для сглаживания накопленной энергии, что приводит к созданию источника постоянного тока для других цепей. Эта схема может иметь множество форм, но всегда состоит из одних и тех же основных элементов и может иметь один или несколько этапов преобразования.Преобразователь, изображенный на рисунке 1, называется «прямым преобразователем», который имеет более высокий КПД, чем несколько более простая архитектура; «обратный преобразователь». Хотя это не обсуждается подробно, обратный преобразователь отличается от прямого преобразователя тем, что его работа зависит от энергии, накопленной в воздушном зазоре трансформатора в цепи. Помимо этой разницы, они могут использовать одни и те же основные блоки.

Рисунок 1: Функциональная блок-схема источника питания переменного / постоянного тока прямого преобразователя

Блок входной фильтрации
Входной фильтр важен, поскольку он предотвращает попадание шума, производимого в переключающих элементах источника питания, обратно в источник питания от сети.Это также предотвращает попадание шума, который может исходить от источника питания, в последующие цепи. Фильтр пропускает сетевую частоту 50/60 Гц и ослабляет высокочастотные шумы и гармоники, которые могут присутствовать. Как и в случае с другими частями преобразователя переменного тока в постоянный, реактивные элементы, такие как конденсаторы и катушки индуктивности, выполняют важную роль частотно-селективного подавления. Конденсаторы не пропускают постоянный ток и могут использоваться последовательно (как элементы «фильтра верхних частот», блокирующие постоянный ток) или параллельно (для шунтирования высоких частот на землю, предотвращая их прохождение к преобразователю).

Блок входной фильтрации также обычно включает в себя резистор, зависящий от напряжения, или варистор, чтобы предотвратить повреждение источника питания высокими скачками напряжения в электросети. Это прямоугольная коробка с диагональной линией, проходящей через нее, на входе на рис. 1. Наиболее распространенным типом варистора является металлооксидный варистор (MOV). Любое напряжение, превышающее «напряжение ограничения» устройств, приводит к тому, что MOV становится проводящим, шунтируя всплеск высокого напряжения и подавляя всплеск.

Выпрямление
Простейшие преобразователи переменного тока в постоянный состоят из трансформатора, который после входной фильтрации проходит через выпрямитель для выработки постоянного тока.В этом случае выпрямление происходит после трансформатора, потому что трансформаторы не пропускают постоянный ток. Однако многие преобразователи переменного тока в постоянный используют более сложную многоступенчатую топологию преобразования, как показано на рисунке 1, из-за преимуществ меньших требований к трансформатору и меньшего шума, относящегося к сетевому источнику питания.

В выпрямителях

используются полупроводниковые приборы, которые условно проводят ток только в одном направлении, например диоды. Более сложные полупроводниковые выпрямители включают тиристоры.Выпрямители с кремниевым управлением (SCR) и триод для переменного тока (TRIAC) аналогичны реле в том смысле, что небольшое напряжение может управлять потоком большего напряжения и тока. Их работа заключается в том, что они работают только тогда, когда управляющий «вентиль» запускается входным сигналом. Путем включения или выключения устройства в нужный момент по мере прохождения сигнала переменного тока — ток регулируется для создания разделения постоянного тока. Для этого существует множество схем, в которых сигналы, полученные от формы волны переменного тока, используются в качестве управляющих сигналов, которые устанавливают, что тиристоры фазовых квадрантов включены или выключены.Это коммутация , и может быть либо естественный, (в случае простого диода), либо принудительный , как в случае более сложных устройств.

Источники питания с высоким КПД могут использовать активные устройства, такие как полевые МОП-транзисторы, в качестве переключателей в таких схемах. Причина использования более сложных топологий обычно заключается в повышении эффективности, снижении шума или использовании в качестве регулятора мощности. На диодах возникает собственное падение напряжения, когда они проводят.Это приводит к рассеянию мощности в них, но другие активные элементы могут иметь гораздо меньшее падение и, следовательно, меньшие потери мощности. Схемы SCR и TRIAC особенно распространены в недорогих схемах управления мощностью, таких как приведенный ниже пример регулятора освещенности, которые используются для непосредственного управления и управления током, подаваемым на нагрузку при изменении входной сети. Обратите внимание, что эти реализации не являются гальваническими, если в них нет трансформатора в цепи — они полезны только в подходящих схемах, таких как прямое подключение к сети управления освещением.Они также используются в мощных промышленных и военных источниках питания, где важны простота и надежность

Рисунок 2: Преобразование на основе SCR

Коррекция коэффициента мощности (PFC)
Это наиболее сложный для понимания аспект преобразователя. PFC является важным элементом повышения эффективности преобразователя путем корректировки относительной фазы потребляемого тока к форме волны напряжения для поддержания оптимального коэффициента мощности. Это снижает характеристики «реактивной нагрузки», которые преобразователь может в противном случае предоставить источнику питания от сети.Это важно для поддержания высокого качества и эффективности электрических сетей, и компании, поставляющие электроэнергию, могут даже устанавливать специальные тарифы на реактивный ток для потребителей с низким коэффициентом мощности. Пассивный или активный PFC относится к тому, используются ли активные или пассивные элементы для исправления фазовых соотношений. Полупроводниковая коррекция коэффициента мощности может относиться к микросхемам специального назначения со встроенными контроллерами, предназначенными для активного мониторинга и настройки схемы коррекции коэффициента мощности, уменьшения количества компонентов и упрощения общей конструкции при достижении более высокой производительности.Они могут включать в себя другие функции, такие как защита от повышенного / пониженного напряжения, защита от перегрузки по току, плавный пуск и обнаружение / реагирование на неисправности.

Преобразователь, изображенный на рисунке 1, является одноступенчатым преобразователем PFC. Конденсатор в этой секции используется для хранения несбалансированной энергии между пульсирующей входной мощностью и относительно постоянной выходной мощностью каскада. См. Более подробную информацию в разделе «Накопление реактивной энергии». Обычно используются двухступенчатые преобразователи PFC, поскольку им не нужно обрабатывать такой широкий диапазон напряжения на накопительном конденсаторе, который есть в универсальных источниках питания, что отрицательно сказывается на эффективности преобразования.Они также могут предложить лучший компромисс в размере конденсатора, и это может помочь снизить стоимость.

Силовой каскад
Силовой каскад регулирует мощность, передаваемую от первичной обмотки ко вторичной через трансформатор. Он состоит из активного переключающего устройства, которое переключается на высокой частоте, которая может достигать сотен кГц. Состояние переключателя ВКЛ / ВЫКЛ управляется входом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), который изменяется в зависимости от количества мощности, которое необходимо динамически подавать на нагрузку.Эта информация получается путем обратной связи от вторичной стороны, которая может передаваться с помощью ряда методов, которые соответствуют требованиям изоляции преобразователя. Переключение на более высокую частоту приводит к уменьшению требований к трансформатору, уменьшению размера и стоимости.

Трансформатор
Трансформатор состоит из проводов, намотанных на общий сердечник, которые соединяются друг с другом за счет электромагнитной индукции. Это важно при подключении к источникам высокого напряжения (сети) — это называется преобразованием «в автономном режиме», поскольку индуктивная связь отключает сеть от последующей цепи, что намного безопаснее, чем прямое подключение.Эта связь посредством электромагнитного поля, а не прямой медной цепи, называемая «гальванической развязкой», ограничивает максимальную энергию, которая может вызвать поражение электрическим током или опасный искровой разряд, накопленной энергией в силовых линиях магнитного поля трансформатора. Способность трансформатора (связанная с размером и материалами) накапливать энергию является важным фактором при проектировании преобразователя, поскольку она определяет, насколько хорошо трансформатор может обеспечивать энергию для поддержания желаемого потенциала напряжения при меняющихся условиях нагрузки.

Подробную информацию о теории и работе трансформатора можно найти здесь.

На рис. 1 есть блок под названием «Mag Amp Reset», связанный с размагничиванием трансформатора из-за тока намагничивания, присущего архитектуре. Без этого остаточный материал сердечника пропитал бы его за несколько циклов ШИМ силового каскада. Хотя эта дополнительная схема слишком сложна для рассмотрения в этом руководстве, она может сбивать с толку при просмотре принципиальных схем преобразователя, и полезно знать, зачем она требуется.Существует ряд методов размагничивания, самый простой из которых — когда выключатель силового каскада выключен, ток размагничивания подается обратно через диод через отдельную вспомогательную обмотку. Эта схема ограничивает максимальный рабочий цикл ШИМ до 50%, но можно использовать более сложные методы, чтобы обеспечить более высокие рабочие циклы.

Трансформаторы или другие методы гальванической развязки (например, оптопары) часто используются для передачи информационных сигналов между первичной и вторичной сторонами. Это необходимо для облегчения более сложного управления процессом преобразования — позволяя цепи управления, расположенной на первичной стороне, реагировать на состояние нагрузки вторичной стороны и динамически изменять способ управления током, чтобы получить более низкий уровень шума и более высокую эффективность.

Выходные цепи
Как упоминалось в разделе фильтрации, электрические поля в пассивных реактивных (накопительных) элементах, таких как конденсаторы и катушки индуктивности, накапливают энергию. Когда они используются после выпрямления рулевого управления зарядом, они действуют как резервуар энергии во время переменного входного цикла мощности. Это жизненно важный элемент преобразователя, поскольку этот накопитель энергии действует как источник, обеспечивая постоянное выходное напряжение при различных условиях нагрузки. Активные элементы воспринимают напряжение, подаваемое на нагрузку, и / или ток, протекающий в нагрузку, и в контуре управления с отрицательной обратной связью используют эту информацию для регулировки энергии , подаваемой в эти элементы хранения, для поддержания постоянного уровня выходного напряжения.В этом процессе перекачки используются активные элементы для включения и выключения тока, протекающего в аккумулирующих элементах, что упоминается в широкой концепции правила .

Правила
Нам необходимо постоянное напряжение, подаваемое на цепь нагрузки, независимо от динамического сопротивления нагрузки. Без этого могут возникнуть условия повышенного или пониженного напряжения, что приведет к ложному поведению цепи или даже ее повреждению. Это особенно верно для цифровой электроники низкого напряжения, где напряжения питания должны быть строго ограничены в пределах нескольких процентов от номинального значения.Реактивные элементы не имеют встроенного контроля над этим. Способом, которым преобразователь переменного тока в постоянный достигает строго контролируемого окна выходного напряжения, является условное управление энергией, накопленной в низкоомном реактивном накопителе , источник .

Выходное напряжение будет изменяться с течением времени по мере утечки энергии из этих элементов, а также может иметь отклонения, вызванные неидеальными характеристиками устройств, такими как последовательное сопротивление или паразитная емкость. Какое-то динамическое управление для перезарядки этого источника не требуется.Это называется регулированием. Нагрузки, такие как микропроцессоры, изменяют требуемую мощность при выполнении различных операций, и это усугубляет необходимость в активном динамическом регулировании.

Регулирующее управление — это цепь обратной связи, управляющая переключающими элементами. В этом случае переключающий элемент находится на первичной стороне преобразователя. Для того, чтобы переключатель был эффективным, он должен быть либо жестко включен (возможно наименьшее полное сопротивление), либо жестко выключено (возможно максимальное сопротивление) — поскольку промежуточные состояния приводят к тому, что мощность, проходящая через коммутатор, рассеивается и расходуется.Полупроводниковые переключатели, такие как МОП-транзисторы, неидеальны и обладают некоторым импедансом, они рассеивают энергию, что снижает эффективность преобразования.

На самом деле есть только два способа управления переключателем, изменяя рабочий цикл, в котором переключатель включен или выключен, называемый широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) или контролируя частоту включения или выключения. Нерезонансный режим Преобразователи используют методы жесткого переключения, но преобразователи резонансного режима используют более интеллектуальный метод мягкого переключения.Мягкое переключение означает включение или выключение формы волны переменного тока в точках нулевого напряжения или нулевого тока, устранение потерь при переключении и создание архитектур с очень высокой эффективностью. Такие методы, как синхронное выпрямление, заменяют выпрямительные диоды активными переключающими элементами, такими как МОП-транзисторы. Управление переключением, синхронизированным с формой входного переменного тока, позволяет полевому МОП-транзистору работать с очень низким сопротивлением включения и меньшим падением напряжения в нужный момент, что приводит к более высокой эффективности по сравнению с диодным выпрямлением.

Как схема регулирования узнает, когда нужно переключаться? Существует два основных метода управления режимом: контроль напряжения и контроль тока. В регуляторах используется один или комбинация обоих методов для регулирования напряжения, подаваемого в цепь нагрузки.

Режим контроля напряжения

Схема регулирования определяет выходное напряжение, сравнивает его с опорным напряжением, чтобы создать функцию ошибки. Сигнал ошибки изменяет коэффициент переключения, чтобы приблизить выходной сигнал к желаемому уровню.Это самый простой способ контроля.

Режим контроля тока

Измеряются выходное напряжение и ток индуктора, а также комбинация, используемая для управления рабочим циклом. Этот внутренний «контур измерения тока» обеспечивает более быстрое время отклика на изменение нагрузки, но является более сложным, чем режим управления напряжением.

Еще больше усложняя элемент регулирования, помимо метода управления, способ, которым преобразователь действует как цикл коммутации, называется режимом работы непрерывный или прерывистый .Непрерывный режим работы — это режим, при котором ток индуктора никогда не падает до нуля (если он есть в топологии преобразователя). Это более низкая пульсация на выходе и, следовательно, более низкий режим работы с шумом, но поскольку катушка индуктивности всегда является проводящей, она всегда рассеивает некоторую энергию в своих неидеальных последовательных потерях проводимости. В прерывистом режиме ток катушки индуктивности может достигать нуля, в результате чего нагрузка получает энергию от накопительных конденсаторов. Это режим работы с более высоким КПД, но он потенциально имеет большую пульсацию и более слабый контроль регулирования.

Типы преобразователей
Как уже говорилось вкратце, существует несколько типов преобразователей, связанных с их топологией, включая архитектуры обратного и обратного вращения. Это распространенные топологии, поскольку они включают трансформаторы, имеют небольшое количество компонентов и могут иметь низкую стоимость по сравнению с другими вариантами. Обратно-возвратные преобразователи представляют собой повышающие / повышающие преобразователи (повышающие / понижающие) с заменой индуктора на трансформатор. Сохраненная энергия внутри трансформатора используется для коммутации вторичной обмотки через активную или пассивную схему выпрямления.Наиболее распространенный тип обратного преобразователя использует прерывистый режим (DCM), при котором ток, протекающий в трансформаторе, достигает нуля, поскольку он обычно имеет самый простой контур управления и самую низкую стоимость. Обратные преобразователи в режиме непрерывного тока (CCM) требуются для более высоких уровней мощности, но приводят к более высоким потерям в обмотке трансформатора из-за непрерывной проводимости. Многие источники питания переключаются между режимами в зависимости от уровня нагрузки. Квазирезонансное (QR) и минимальное переключение / вариации переменной частоты в обратноходовой топологии представляют собой более сложные схемы, которые оптимизируют, когда и как происходит переключение, для повышения эффективности.Обратный ход QR достигает этого за счет рециркуляции энергии неидеальных индуктивностей рассеяния, а переключение впадин снижает выбросы, вызванные перерегулированием. Обычно они используются в приложениях с низким энергопотреблением.

Как рассчитать безопасную допустимую электрическую нагрузку

У всех нас в доме есть куча электроприборов, и у многих, если не у всех, есть какой-то двигатель. Это могут быть печи, посудомоечные машины, кондиционеры, отстойники, мусоропроводы и микроволновые печи.Согласно электрическому кодексу, каждому из этих моторизованных устройств требуется выделенная цепь только для их собственного использования. Постоянные нагревательные приборы также имеют довольно большую электрическую нагрузку, и большинству из них требуются собственные специальные цепи. Если разрешить этим приборам совместно использовать цепь с другими устройствами, это может легко привести к перегрузке цепи, поскольку по своей природе они потребляют довольно большую мощность, особенно при первом запуске. В старых домах, в которых не обновлялась электропроводка, такие приборы часто устанавливают в цепях, используемых совместно с другими устройствами, и в этих ситуациях довольно часто срабатывают автоматические выключатели или перегорают предохранители.

Вот некоторые из приборов, которым могут потребоваться специальные электрические цепи (точные требования уточняйте в местных строительных нормах и правилах):

• Микроволновая печь
• Электрический духовой шкаф
• Вывоз мусора
• Посудомоечная машина
• Стиральная машина
• Уплотнитель мусора
• Холодильник
• Кондиционер комнатный
• Печь
• Водонагреватели электрические
• Плиты электрические
• Сушилка для белья электрическая
• Кондиционер центральный

Так как же узнать, какой размер схемы требуется для каждого устройства? Например, если вы уменьшите размер контура, питающего большой центральный кондиционер, вы можете оказаться в ситуации, когда контур вашего кондиционера отключается, когда он работает на максимальной мощности.Расчет правильного размера для выделенной цепи устройства включает в себя расчет максимальной потребляемой мощности, которая будет размещена в цепи, затем выбор размера цепи, который удовлетворяет этому требованию, плюс запас безопасности.

Емкость цепи

Вычисление электрических требований или требований прибора начинается с понимания простой взаимосвязи между усилителями, ваттами и вольтами — тремя ключевыми средствами измерения электричества. Принцип взаимосвязи, известный как закон Ома, гласит, что сила тока (А) x вольт (В) = ватт (Вт).Используя этот простой принцип взаимосвязи, вы можете рассчитать доступную мощность цепи любого заданного размера:

• 15-амперная 120-вольтовая цепь : 15 ампер x 120 вольт = 1800 Вт
• Схема 20 А, 120 В : 20 А x 120 В = 2400 Вт
• 25-амперная 120-вольтовая цепь : 25 ампер x 120 вольт = 3000 Вт
• Схема 20 А, 240 В : 20 А x 240 В = 4800 Вт
• Схема 25 А, 240 В : 25 А x 240 В = 6000 Вт
• Схема 30 А, 240 В : 30 А x 240 В = 7200 Вт
• Схема 40 А, 240 В : 40 А x 240 В = 9600 Вт
• Схема 50 А, 240 В : 50 А x 240 В = 12000 Вт
• 60-амперная 240-вольтовая цепь : 60 ампер x 240 вольт = 14400 Вт

Простую формулу A x V = W можно переформулировать несколькими способами, например W ÷ V = A или W ÷ A = V.

Как рассчитать нагрузку цепи

Выбор правильного размера для выделенной цепи устройства требует довольно простой арифметики, чтобы убедиться, что потребляемая мощность устройства находится в пределах мощности цепи. Нагрузку можно измерить в амперах или ваттах, и ее довольно легко рассчитать на основе информации, напечатанной на этикетке с техническими характеристиками двигателя устройства.

Двигатели имеют паспортную табличку, которая указана на боковой стороне двигателя.В нем указаны тип, серийный номер, напряжение, будь то переменный или постоянный ток, частота вращения и, что наиболее важно, номинальная сила тока. Если вам известны номинальное напряжение и сила тока, вы можете определить мощность или общую мощность, необходимую для безопасной работы этого двигателя. Номинальная мощность отопительных приборов обычно указана на лицевой панели.

Пример расчета схемы

Например, представьте себе простой фен мощностью 1500 Вт, подключенный к 120-вольтовой розетке в ванной.Используя вариацию закона Ома W ÷ V = A, вы можете рассчитать, что 1500 Вт ÷ 120 В = 12,5 ампер. Ваш фен, работающий на максимальном нагреве, может потреблять 12,5 ампер. Но если учесть, что вентиляционный вентилятор и осветительный прибор для ванной комнаты также могут работать одновременно, вы можете увидеть, что 15-амперный контур для ванной комнаты с общей мощностью 1800 Вт может быть трудно справиться с такой нагрузкой.

Давайте представим, что в нашей образцовой ванной комнате есть вытяжной вентилятор, потребляющий мощность 120 Вт, осветительный прибор с тремя лампочками по 60 Вт (всего 180 Вт) и электрическая розетка, к которой можно подключить фен на 1500 Вт.Все они могут легко потреблять энергию одновременно. Вероятная максимальная нагрузка на эту схему может достигать 1800 Вт, что соответствует максимуму, с которым может справиться схема на 15 А (обеспечивающая 1800 Вт). Но если вы поместите одну 100-ваттную лампочку в светильник для ванной, вы создадите ситуацию, когда сработает автоматический выключатель.

Электрик обычно рассчитывает нагрузку цепи с 20-процентным запасом прочности, следя за тем, чтобы максимальная нагрузка на прибор и оборудование в цепи составляла не более 80 процентов от доступной силы тока и мощности, обеспечиваемых схемой.В нашей образцовой ванной комнате 20-амперная схема, обеспечивающая мощность 2400 Вт, может довольно легко справиться с потребляемой мощностью 1800 Вт с 25-процентным запасом прочности. Это причина, по которой большинство электрических кодексов требует ответвления на 20 ампер для обслуживания ванной комнаты. Кухни — еще одно место, где 120-вольтовые ответвления, обслуживающие розетки, практически всегда являются 20-амперными. В современных домах, как правило, только цепи общего освещения по-прежнему подключаются по 15-амперным цепям.

Схемы выделенных устройств

Точно такой же принцип используется для расчета потребности в цепи, обслуживающей один прибор, такой как микроволновая печь, мусоропровод или кондиционер.Большая микроволновая печь со встроенным вентилятором и осветительной арматурой может легко потребовать от 1200 до 1500 Вт мощности, и электрик, подключив выделенную цепь для этого устройства, скорее всего, установит схему на 20 А, которая обеспечивает доступную мощность 2400 Вт. С другой стороны, большой мусоропровод мощностью 1 л.с., потребляющий 7 ампер (840 Вт), может легко обслуживаться специальной 15-амперной схемой с доступной мощностью 1800 Вт.

Тот же метод расчета можно использовать для любой выделенной цепи прибора, обслуживающей один прибор.Например, электрический водонагреватель на 240 В и мощностью 5 500 Вт можно рассчитать следующим образом: A = 5 500 ÷ 240 или A = 22,9. Но поскольку для схемы требуется 20-процентный запас прочности, она должна обеспечивать не менее 27,48 ампер (120 процентов от 22,9 = 27,48 ампер). Электрик установит цепь на 30 ампер и 240 вольт для обслуживания такого водонагревателя.

Большинство электриков немного завышают размер выделенной цепи, чтобы учесть будущие изменения.

No related posts.