Какие автоматы бывают: Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики — RallySale.ru Продажа спортивных автомобилей, гоночной техники и экипировки для автоспорта. Работа. Аренда и тюнинг машин

Содержание

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:

Пожаров.
Ударов человека током.
Неисправностей электропроводки.

Виды и конструктивные особенности

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Отключающая способность

Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:

Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
На 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
На 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Особенности автоматов с одним полюсом

Такие электрические автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

Свойства автоматов с двумя полюсами

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

Трехполюсные электрические автоматы

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Использование четырехполюсного автомата

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Время-токовая характеристика

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут. Чем больше перегрузка тем быстрее сработает автомат.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Автоматические выключатели категории «В», способны отключаться за 5 — 20 с. При этом значение тока составляет от 3 до 5 номинальных значений тока ≅0.02 с. Такие автоматы используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Электрические автоматы этой категории могут выключиться за время 1 — 10 с, при 5 — 10 кратной токовой нагрузке ≅0. 02 с. Такие применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки «D» на автомате

С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D», т.к. пусковой ток высокий.

Номинальный ток

Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.

Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.

Принцип действия электрических автоматов

Обычный режим

При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.

Режим перегрузки

Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.

Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.

Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.

Режим короткого замыкания

При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.

Электрические автоматы. виды и работа. характеристики

Содержание

Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля
Как работает автоматический выключатель
Автоматы «В» и «С» — в чем разница, категории автоматических выключателей
Виды и типы автоматических выключателей
Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя
Типы автоматов
Класс А
Класс В
Класс С
Класс D
Элестрический автомат: понятие и необходимость
Виды расцепителей
Тепловой расцепитель
Электронный расцепитель
Электромагнитный расцепитель
Определяемся с номиналом
Расчет по мощности
Характеристики автоматических выключателей
Типы автоматов
Типы и виды автоматических выключателей

Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля

Выбор защитного автомата однозначно зависит от сечения кабеля. Если ток автомата выбран больше, чем надо, то возможен перегрев кабеля из-за протекания большого тока. Если же автомат выбран правильно, то при превышении тока он выключится, и кабель не повредится.

Таблица выбора автомата по сечению кабеля

Обратите внимание на способы прокладки кабеля (тип установки). От того, где проложен кабель, ток выбранного защитного автомата может отличаться в 2 раза!. По таблице – имеем исходно сечение кабеля, и под него выбираем защитный автомат

Для нас, как для электриков, наиболее важны первые три столбца таблицы

По таблице – имеем исходно сечение кабеля, и под него выбираем защитный автомат. Для нас, как для электриков, наиболее важны первые три столбца таблицы.

Теперь – как выбрать защитный автомат, если известна мощность приборов?

Как работает автоматический выключатель

Главная задача автоматического выключателя (автомата) — это улавливание чрезмерных токов в электросети, и мгновенное её обесточивание

Неважно, к какой категории относится автоматический выключатель, он должен уметь быстро обесточить электросеть и предотвратить тем самым повреждение кабелей

Поэтому главной функцией автоматического выключателя, является:

Срабатывание в случае перегрузки электросети. Здесь все достаточно просто, и если в сети возникнет чрезмерно большая нагрузка, например, из-за большого количества подключённых электроприборов в доме, автоматический выключатель должен сработать и обесточить домашнюю электросеть. Если этого не произойдёт, и автомат не справится со своей задачей, то может загореться электропроводка в доме;
Среагировать на сверхток, вызванный коротким замыканием электропроводки. Здесь все, также понятно. В случае замыкания, электропроводка подвергается сильному нагреву, а там где тонко, как известно, там и рвётся, поэтому, если автомат не сработает, возможно, повреждение и возгорание электропроводки.

Следует знать, что каждый автоматический выключатель рассчитан на разную силу тока. Время срабатывания автомата, зависит от величины перегрузки электросети. Если это короткое замыкание, то автоматический выключатель сработает мгновенно, буквально за считанные секунды. Если величина перегрузки не слишком большая, то автомат и электропроводка могут греться часами.

Что касается конструкции автоматического выключателя и его принципа работы, то в основе лежит биметаллическая пластина, через которую проходит электрический ток. Если он слишком большой величины, на которую автомат не рассчитан, то пластина начинает греться, что в итоге и приводит к срабатыванию автоматического выключателя.

Автоматы «В» и «С» — в чем разница, категории автоматических выключателей

Тех людей, которые занимаются модернизацией домашней электросети, часто интересует вопрос о том, чем именно отличаются автоматические выключатели категории «В» и «С», ведь именно они, чаще всего, устанавливаются в бытовых сетях. Главное отличие автоматов «В» и «С» в чувствительности электромагнитного расцепителя.

Буквы А, В, С, D и K, Z — как раз и указывают на характеристики расцепителя установленного в автоматическом выключателе:

А — автоматические выключатели данной категории имеют самую высокую чувствительность. Если номинальный ток на линии где будет установлен автомат категории «А» превысит 30%, то автоматический выключатель отключится.

В — автоматы этой категории срабатывают при превышении нагрузки по номинальному току в 3-5 раз. Автоматические выключатели категории «В» предназначены для установки в электросетях с отсутствием или с минимальным пусковым током (электродвигатели и т. д.). Простыми словами говоря, автоматы категории «В», более чувствительны к проходящему току, и при запуске мощных электродвигателей могут сработать.

С — автоматические выключатели стандартного типа с ещё большей перегрузочной способностью, чем у автоматов «В» класса. Их выключение происходит в том случае, если номинальный ток, проходящий через автомат, станет в 5-10 раз выше. Время срабатывания автомата категории «С», порядка 1,5 секунды. Такие автоматы предназначены для обеспечения защиты электросетей общего назначения.

Автоматы категории D, редко используются в быту. Чаще всего эти автоматические выключатели применяются в электросетях с большими пусковыми нагрузками. Ну и последние категории автоматов, это «K» и «Z», они используются в специальных целях, например, для защиты линий к которым подключены электронные устройства.

Виды и типы автоматических выключателей

Все наши электрические сети и цепи, а также бытовые электроприборы и электрооборудование надежно защищены автоматическими выключателями. Их главная задача — это в нужный момент обесточить электрическую цепь, т.е. отключить подачу электрического тока. Автомат (АВ) срабатывает, т.е. отключается, в случаях короткого замыкания и перегрузки в сети (нагрев проводов). Для различных электрических цепей существуют и различные виды и типы автоматических выключателей .

Виды автоматических выключателей (АВ)

• Все автоматы можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом электрическом токе в сети.

• По своей конструкции АВ бывают: воздушные, модульные, а также в литом корпусе.

• Автоматические выключатели подразделяются по показателю номинального тока.

• Также еще одно различие — это номинальное напряжение. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.

• Электрические автоматы бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие. Токоограничивающий автоматический выключатель — это выключатель с чрезвычайно малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального значения.

• Все модели электровыключателей классифицируются по количеству полюсов. Они делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.

• АВ подразделяются по виду расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.

• По скорости срабатывания. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.

• Отличаются АВ и по степени защиты от окружающей среды — IP, механических воздействий, токопроводимости материала. По виду привода — ручной, двигатель, пружина.

• Также автоматы различают по наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Типы автоматических выключателей

Что означает тип электрического автомата? Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.

Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.

Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют — типы время-токовых характеристик отключения. Они обозначаются так — A, B, C, D, K, Z.

• A – применяется для размыкания цепей с большой длинной электропроводки, служит хорошей защитой для полупроводниковых устройств. Срабатывают при 2-3 номинальных токах.

• B – для осветительной сети общего назначения. Срабатывают при 3-5 номинальных токах.

• C – осветительные цепи, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели, трансформаторы. Перегрузочная способность магнитного размыкателя выше, чем у выключателей типа B. Срабатывают при 5-10 номинальных токах.

• D – применяются в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Для электродвигателей с большими пусковыми токами, например. При 10-20 номинальных токах.

• K – индуктивные нагрузки.

• Z – для электронных устройств.

Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.

Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя

Основным элементом этого устройства является биметаллическая пластина. При ее изготовлении используется два металла с различными коэффициентами теплового расширения.

Будучи спрессованными вместе, они при нагревании расширяются в разной степени, что приводит к искривлению пластины. Если ток не нормализуется в течение длительного времени, то по достижении определенной температуры пластина касается контактов АВ, прерывая цепь и обесточивая проводку.

Основной причиной чрезмерного нагрева биметаллической пластины, из-за которого срабатывает тепловой расцепитель, является слишком высокая нагрузка на определенном участке линии, защищенном автоматом.

Например, сечение выходного кабеля АВ, идущего в помещение, составляет 1 кв. мм. Можно подсчитать, что он способен выдерживать подключение приборов суммарной мощностью до 3,5 кВт, при этом сила проходящего в линии тока не должна превышать 16А. Таким образом, в эту группу можно спокойно подключить телевизор и несколько осветительных приборов.

Если хозяин дома решит включить в розетки этой комнаты дополнительно стиральную машину, электрокамин и пылесос, то общая мощность станет намного выше той, что способен выдержать кабель. В результате возрастет сила тока, проходящего по линии, и проводник станет нагреваться.

Перегрев кабеля может привести к тому, что изоляционный слой расплавится и загорится.

Чтобы этого не произошло, в действие вступает тепловой расцепитель. Его биметаллическая пластина нагревается вместе с металлом провода, и через некоторое время, изогнувшись, отключает питание группы. Когда она остынет, защитное устройство можно снова включить вручную, предварительно вытащив из розетки шнуры питания приборов, которые привели к перегрузке. Если этого не сделать, через некоторое время автомат вырубит снова.

Пример использования расцепителя в противопожарной защите на видео:

Важно, чтобы номинал АВ соответствовал сечению кабеля. Если он будет меньше нужного, то срабатывание будет происходить даже при нормальной нагрузке, а если больше, то тепловой расцепитель не отреагирует на опасное превышение тока, и в итоге проводка сгорит

В целях защиты электромоторов от длительных перегрузок и обрыва фаз на эти агрегаты могут также устанавливаться тепловые реле расцепления. Они представляют собой несколько биметаллических пластин, каждая из которых отвечает за отдельную фазу силового агрегата.

Типы автоматов

Данные изделия различаются по характеру процесса отключения на возникновение наиболее высокого тока. Существуют несколько основных типов автоматических устройств. Каждый вид отличается своей чувствительностью друг от друга.

В основном при производстве электромонтажа используются четыре ведущих типа: А, В, С, D. Кроме этого встречаются автоматы типа МА, K и Z.

Класс А

Защитные приборы данного типа имеют самую высокую чувствительность по отношению к остальным. Тепловой расцепитель такого автомата обесточивает электрическую цепь при повышении силы тока на 30%. Данный процесс осуществляется в течение 0,05 секунд, если ток превысил номинальное значение на 100%.

Автомат типа А не пользуется большой популярностью среди потребителей, так как завышенная чувствительность не допускает даже коротковременные повышенные нагрузки, которые вызывают постоянное срабатывание прибора. Эти типы зачастую устанавливают в электрические цепи, которые имеют соединения с полупроводниковыми элементами.

Класс В

Защитные средства категории В имеют меньшую чувствительность, чем тип В. Электронный расцепитель срабатывает на повышения силы тока на 200% от заявленной, при этом время отключения от электричества составляет 0,015 секунд. В случае если расцепитель по каким-то причинам не сработает, то биметаллическая пластина способна отключить электрическую систему за 4-5 секунд.

Такое устройство используется в электрических сетях, имеющих розетки, освещение и пусковое устройство с наименьшим значением.

Класс С

Аппараты типа С имеют большой спрос при монтаже бытовых электрических сетей. Они способны выдерживать наиболее высокие перегрузки. Чтобы произошел процесс отключения линии от напряжения, нужно чтобы протекающий ток в данной линии повысился в 5 раз от номинального показателя. При этом обесточивание линии происходит через 1,5 секунды.

Данные приборы хорошо выполняют свои защитные функции в общих бытовых сетях. Если в таких сетях розетки и осветительные приборы запитаны отдельно, то в этом случае защиту могут обеспечить приборы класса В. Данное действие производится для того, чтобы при появлении короткого замыкания не происходило обесточивание всего дома.

Класс D

Эти защитные изобретения выдерживают перегрузку сети, номинальный ток которой превышается в 10 раз. При этом отключение электрической цепи протекает в течение 0,4 секунд. Такие устройства нашли свое применение при защите зданий и сооружений в общем, то есть они устанавливаются дополнительно к имеющимся в квартирах автоматам.

Их отключение происходит лишь тогда, когда не сработали автоматические устройства отдельных помещений. Кроме этого их устанавливают в линиях с наиболее высоким значением пусковых токов.

Элестрический автомат: понятие и необходимость

Электрический автомат, или автоматический выключатель, представляет собой механическое коммутационное устройство, посредством которого можно вручную добиться обесточивания всей электросети или же конкретного ее участка. Сделать это можно в доме, квартире, на даче, в гараже и т.п. Более того, такой прибор оснащается функцией автоматического выключения электрического кабеля при возникновении аварийных ситуаций: например, в случае короткого замыкания либо при перегрузке. Отличие таких автоматических выключателей от обычных предохранителей состоит в том, что после срабатывания их можно кнопкой включить вновь.

Поговорим о том, как выбирать автоматы: электрические автоматы существуют в большом многообразии, что требует учета сразу целого ряда факторов при их покупке.

Нужен ли такой автомат? Необходимо дать утвердительный ответ. Исправно работающий автоматический выключатель будет защищать ваше помещение от различных неприятных ситуаций, в том числе от:

пожаров;
поражений электрическим током;
повреждений проводки.

Итак, при выборе автомата, как мы отмечали, следует учитывать сразу несколько показателей. Рассмотрим их по порядку.

Виды расцепителей

В бытовых автоматических выключателях чаще всего встречаются следующие
виды расцепителей: тепловой, электронный и электромагнитный. Они быстро
распознают критическую ситуацию (появление сверхтоков, перегрузки и перепады
напряжения) и размыкают контакты автоматического выключателя, предотвращая
порчу электрического оборудования и защищая проводку. Помимо этих видов,
существуют еще и расцепители нулевого напряжения, минимального напряжения,
независимые, полупроводниковые, механические.

Сверхтоки —
увеличение силы тока в электрической сети, превышающей номинальный ток
автомата. Это токи перегрузки, замыкания.

Ток перегрузки
— сверхток в функциональной сети.

Ток
короткого замыкания — сверхток, появляющийся в результате замыкания двух
составляющих сети при крайне низком сопротивлении между этими элементами.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель размыкает контакты автоматического
выключателя при небольших превышениях номинального тока, отличается увеличенным
временем срабатывания. При кратковременных превышениях токовой нагрузки он не
срабатывает, это удобно в сетях, где часты именно кратковременные превышения

номинального тока автомата.

Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, один
конец которой расположен рядом со спусковым механизмом расцепления. В случае
увеличения силы тока пластина начинает изгибаться и приближаться к спусковому
механизму, касается планки, а та, в свою очередь, размыкает контакты
автоматического выключатели. Принцип работы построен на физических свойствах
металла, расширяющегося при нагревании, поэтому такой расцепитель и называется
тепловым.

К достоинствам теплового расцепителя можно отнести отсутствие
трущихся друг о друга поверхностей, устойчивость к вибрациям, низкая стоимость
в силу простой конструкции

Но нужно обратить внимание и на недостатки — работа
теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды, их
следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от

источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные
срабатывания

Электронный расцепитель

В состав электронного расцепителя входят измерительные
устройства (датчики тока), блок управления и исполнительный электромагнит.
Электронные расцепители предназначены для подачи команды на автоматическое
отключения автомата с заданной программой при возникновении в электрической
цепи сверхтоков перегрузки или замыкания. При превышении силы тока через
автомат в блоке электронного расцепителя начинается отсчет времени срабатывания
в соответствии с время-токовой характеристикой. Если за время срабатывания ток
снизится до величины, ниже пороговой, то автоматического срабатывания не
произойдет.

К плюсам электронных расцепителей относятся: широкий выбор
настроек, четкое следование прибора заданной программе, наличие индикаторов.
Основной недостаток — довольно высокая стоимость, а также чувствительность
расцепителя к воздействию электромагнитного излучения.

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель (отсечка) срабатывает мгновенно,
не допуская ни малейшей вероятности повреждения составных частей электроцепи. Это соленоид с подвижным
сердечником, который воздействует на механизм расцепления. В процессе протекания
тока по обмотке соленоида, в случае превышения токовой нагрузки, происходит
втягивание сердечника под воздействием электромагнитного поля.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока
короткого замыкания. Он обладает достаточной прочностью, устойчив к вибрации,
однако создает магнитное поле.

Определяемся с номиналом

Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.

На каждую линию требуется правильно выбрать автомат защиты

Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:

Рассчитываете сечение проводки для конкретного участка.
Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.

Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при прокладке проводки в доме и квартире. Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.

Сечение жил медных проводов

Допустимый длительный ток нагрузки

Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В

Номинальный ток защитного автомата

В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии.

Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм 2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.

Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.

Расчет по мощности

Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.

Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.

Формула для вычисления тока по суммарной мощности

После того, как нашли ток, выбираем номинал. Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.

Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников

Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным

Характеристики автоматических выключателей

Существует еще одна классификация автоматов – по их характеристикам. Этот показатель обозначает степень чувствительности защитного прибора к превышению величины номинального тока. Соответствующая маркировка покажет, насколько быстро в случае возрастания тока среагирует устройство. Одни типы АВ срабатывают моментально, в то время как другим на это понадобится определенное время.

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

A. Выключатели этого типа наиболее чувствительны и на повышение нагрузки реагируют мгновенно. В бытовые сети их практически не устанавливают, защищая с их помощью цепи, в которые включено высокоточное оборудование.
B. Эти автоматы срабатывают при возрастании тока с незначительной задержкой. Обычно они включаются в линии с дорогостоящими бытовыми приборами (жидкокристаллические телевизоры, компьютеры и другие).
C. Такие аппараты – самые распространенные в бытовых сетях. Отключение их происходит не сразу после повышения силы тока, а через некоторое время, что дает возможность ее нормализации при незначительном перепаде.
D. Чувствительность этих приборов к возрастанию тока самая низкая из всех перечисленных типов. Их чаще всего устанавливают в щитках на подходе линии к зданию. Они обеспечивают подстраховку квартирных автоматов, и если те по какой-то причине не срабатывают, отключают общую сеть.

Типы автоматов

Классификация автоматических выключателей основана на их типах и особенностей. Что касается типов, то можно выделить следующее:

Номинальные показатели способности к отключению — речь идет об устойчивости контактов выключателя к воздействию токов с высокими показателями, а также к условиям, в которых происходит деформация цепи. В таких условиях возрастает риск подгорания, который нейтрализуется благодаря появлению дуги и повышением температуры. Чем более качественным, прочным является материал изготовления оборудования, тем более высокими являются его соответствующие способности. Такие выключатели стоят дороже, однако их характеристики полностью оправдывают цену. Выключатели служат долго, не требуют регулярной замены
Калибровка номинала — речь идет о параметрах, в которых оборудование работает в нормальном режиме. Они устанавливаются еще на этапе производства оборудования, и уже в процессе его использования не регулируются. Данная характеристика позволяет понять, насколько сильные перегрузки способен выдерживать аппарат, период времени его работы в таких условиях
Уставка — обычно этот показатель отображается в виде маркировки на корпусе оборудования. Речь идет о максимальных значениях тока в нестандартных условиях, которая, даже при частом отключении, не окажет никакого влияния на функционирование аппарата. Выражается уставка в токовых единицах, маркируется латинскими буквами, цифровыми значениями. Цифры, в данном случае, отображают номинал. Латинские буквы можно увидеть в маркировке только тех автоматов, которые изготовлены в соответствии со стандартами DIN

Таблица различных типов автоматов

Типы и виды автоматических выключателей

Семейство электротехнических устройств, которые в повседневном употреблении нередко называют «электрический автомат», очень разнообразно. Если будет позволено такое сравнение, оно состоит из нескольких кланов, различающихся по типу воздействия, на которое они реагируют, а также по конструктивному исполнению.

В зависимости от этого они используются для защиты всей электрической сети в целом, отдельных цепей и устройств, или человека. Есть и внутриклановое деление. Например, по скорости срабатывания.

Типы автоматических выключателей по виду воздействия:

Срабатывание от сверхтоков (короткое замыкание) и нагрева. Самый распространенный тип. Применяются для защиты всей схемы электроснабжения (вводные автоматы) или отдельных устройств.
Реагирование на дифференциальный ток. Это так называемые УЗО – устройства защитного отключения, применяющиеся для предотвращения поражения человека электрическим током.
Тепловые реле. Используются в электрических приводах для защиты электродвигателей от перегрузок.

Различия по конструктивному исполнению:

Серия АП. Так называемые апэшки – большие черные коробки из электротехнического пластика с двумя кнопками: ВКЛ (белая) и ВЫКЛ (красная). Реагируют на тепло и сверхтоки. Обычно используются в трехфазных сетях для защиты отдельных устройств. Надежная массивная конструкция, считающаяся устаревшей.
Серия ВА. Современное малогабаритное устройство с рычагом включения-выключения, расположенным горизонтально.
Автоматические предохранители. Заменили так называемые пробки с резьбовым цоколем Эдисона Е14. Так же устаревшая, но еще широко применяющаяся в бытовых электрических сетях конструкция.

В зависимости от количества точек подключения, которые называют полюсами, выключатели бывают одно-, двух-, трех— и четырехполюсными.

Однополюсные коммутируют только одну линию, обычно фазную. Их используют в малонагруженных электрических цепях. Например, осветительных. Их второе название «модульные автоматические выключатели», поскольку их обычно собирают в пакет (на одну DIN-рейку несколько) и размещают в распределительном щите, по соседству с общей нулевой шиной. К ним же можно отнести и автоматические предохранители, входом которых является центральный контакт, а выходом – кольцо с резьбой.

Двухполюсные используются в однофазных сетях для защиты всей электрической схемы, тогда их называют вводными, или одного устройства.

Трех— и четырехполюсные устройства применяются для работы в трехфазных сетях, в которых может быть три (в случае глухозаземленной нейтрали) или четыре проводника.

Типы автоматических выключателей и как выбрать автомат в щиток

Кроме устройств защитного отключения, используемых по отдельности, существует 3 вида автоматов, которые служат для предохранения электрической сети. Каждый из них предназначен для нагрузки определенной величины и имеет свою особую конструкцию.

Бывают следующие типы автоматических выключателей:

модульные;

литые;

силовые воздушные.

Типы срабатывания и класс защиты автоматов

Каждый перечисленный выше вид обладает своими специфическими характеристиками, поэтому покупка и установка автомата в щиток должна соответствовать нагрузке в электросети вашего помещения

Модульные выключатели

Модульный автомат представляет собой стандартное малогабаритное устройство, которое монтируется на Din-рейку. Корпус выключателя изготовлен из специального изолирующего материала, который позволяет обезопасить пользователя от удара электрическим током. Питающий и отходящий кабеля соединены с верхним и нижним клеммным зажимом соответственно. Два положения рычага (переключателя), установленного на автомате, позволяют управлять его состоянием вручную. В верхнем положении происходит подача тока сквозь замкнутый силовой контакт, а нижняя позиция предназначена для разрыва цепи питания.

Такие автоматы обеспечивают продолжительную работу при определенных величинах номинального тока. Модульные выключатели предусмотрены для монтажа в бытовых сетях, где предполагаются незначительные нагрузки на электросеть. Превышение установленных величин чревато разрывом силового контакта. Для этого в корпусе предусмотрено два типа защит: токовая отсечка и расцепитель.

!Расцепитель автоматического выключателя – это электротехническое устройство, которое отвечает за отключение (расцепление) сети при возникновении высокого электротока.

В автоматических выключателях бывают следующие типы расцепителей:

тепловой;

электронный;

электромагнитный;

независимый;

комбинированный;

полупроводниковый.

Литые автоматы

Литые автоматические выключатели служат для коммутации токов, величина которых превосходит нагрузки, предусмотренные для модульных конструкций. Их показатели достигают величины в 3.2 килоампера. Конструкция литых выключателей фактически не отличается от модульных устройств. Однако для увеличения пропускной способности нагрузок их выполняют в маленьком корпусе и оснащают высокими техническими характеристиками.

Данные автоматы чаще всего устанавливают на производственных объектах для обеспечения максимальной безопасности электропроводки. Условно они подразделяются на три категории с возможностью передачи нагрузок до 250, 1000 и 3200 ампер. В зависимости от особенностей конструкции литые выключатели делят на трехполюсные или четырехполюсные модели. .

Силовые воздушные выключатели

Силовые воздушные автоматы оперируют токами с высокими нагрузками (6.3 килоампер) и используются в промышленных помещениях. Эти выключатели являются наиболее сложными в плане конструкции.

Они применяются для работы и защиты электрических систем. Данные автоматы задействуют как вводные и отходящие приспособления распределительных устройств с высокими нагрузками, а также для подключения трансформаторов, генераторов и т.п.

Маркировка автоматических выключателей

В глазах большинства пользователей маркировка автоматов выглядит, как китайская грамота, недоступная для восприятия. Но такой подход является необходимостью, потому что разместить на лицевой стороне миниатюрной коробки данные в текстовом виде будет проблематично. А при выборе следует учитывать различные параметры прибора.

Обычно на автоматическом выключателе значится:

логотип либо название компании-производителя;

линейная серия устройства (модель), которая представлена буквенно-цифровыми обозначениями;

время-токовая характеристика, выраженная латинскими буквами B, C, D, K или Z. Широко распространенными классами автоматических выключателей являются B, C, D.

за буквенным обозначением следует число, которое характеризует номинальный ток автомата. Номинал указывает на максимальное значение тока, который может проходить через автомат, не провоцируя самостоятельного выключения прибора;

далее идет номинальное напряжение, на которое рассчитан тот или иной автоматический выключатель. Этот параметр отображен в Вольтах, он бывает постоянным либо переменным;

следующим показателем является предельный ток отключения. Данное значение определяет ток короткого замыкания, пропустив который автомат не выйдет из строя;

класс токоограничения. Этот параметр выступает в качестве ограничения времени короткого замыкания и определяет время срабатывания автомата;

на одной из частей корпуса автоматического выключателя указан артикул. Это обозначение облегчает поиск конкретной модели во время покупки.

Разобравшись с обозначениями автоматических выключателей, пользователь сможет не только облегчить свое взаимодействие с устройством и его выбор для электрощитка, но и обезопаситься от всякого рода неисправностей.

При выборе автоматического выключателя необходимо учитывать множество факторов, чтобы в будущем прибор мог участвовать в бесперебойной работе электрической системы, не реагировал на малейший скачок напряжения и был максимально безопасным при эксплуатации. Обратившись в нашу компанию, клиент узнает всю интересующую его информацию, получит квалифицированную помощь и будет уверен в качестве предоставленных услуг и установленных автоматов в его распределительный щит.

Нагревательный мат для теплого электрического пола – конструкция, выбор и эксплуатация
Почему выбивает автомат в щитке

простая машина | Определение, типы, примеры, список и факты

простые машины

Просмотреть все СМИ

Похожие темы:: винт колесо и ось рычаг шкив наклонная плоскость

См. весь соответствующий контент →

простая машина , любое из нескольких устройств с небольшим количеством движущихся частей или без них, которые используются для изменения движения и величины силы для выполнения работы. Это самые простые известные механизмы, которые могут использовать рычаг (или механическое преимущество) для увеличения силы. К простым машинам относятся наклонная плоскость, рычаг, клин, колесо и ось, шкив и винт.

Наклонная плоскость состоит из наклонной поверхности; он используется для подъема тяжелых тел. Самолет предлагает механическое преимущество в том, что сила, необходимая для перемещения объекта вверх по склону, меньше, чем поднимаемый вес (без учета трения). Чем круче уклон или наклон, тем ближе требуемая сила приближается к фактическому весу. Выражаясь математически, сила F , необходимая для перемещения бруска D вверх по наклонной плоскости без трения, равна его весу W В раз больше синуса угла наклонной плоскости с горизонтом (θ). Уравнение: F = Вт sin θ.

Принцип наклонной плоскости широко используется, например, в пандусах и обратных дорогах, где небольшая сила, действующая на расстоянии вдоль склона, может выполнять большую работу.

Рычаг представляет собой стержень или доску, опирающуюся на опору, называемую точкой опоры. Направленная вниз сила, действующая на один конец рычага, может быть передана и увеличена в направлении вверх на другом конце, позволяя небольшой силе поднять тяжелый вес.

Britannica Quiz

Машиностроение и производство

От сверления отверстий и перевозки грузов до автомобильных двигателей и их производства — поработайте над этими вопросами и проверьте свои знания в области машиностроения и производства в этой викторине.

Все ранние люди использовали рычаг в той или иной форме, например, для перемещения тяжелых камней или в качестве палки-копалки для обработки земли. Принцип рычага использовался в свапе, или шадуфе, длинном рычаге, поворачивающемся на одном конце, с платформой или емкостью для воды, свисающими с короткого плеча, и противовесами, прикрепленными к длинному плечу. Человек мог поднять вес, в несколько раз превышающий его собственный, потянув за длинную руку. Говорят, что это устройство использовалось в Египте и Индии для подъема воды и подъема солдат через зубчатые стены еще в 1500 году до нашей эры.

Клин — это предмет, сужающийся к тонкому краю. Толкание клина в одном направлении создает силу в боковом направлении. Обычно он делается из металла или дерева и используется для расщепления, подъема или затягивания, например, для закрепления головки молотка на рукоятке.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Клин использовался в доисторические времена для раскалывания бревен и камней; топор тоже клин, как зубья на пиле. С точки зрения его механической функции винт можно рассматривать как клин, обернутый вокруг цилиндра.

Колесо и ось состоят из круглой рамы (колеса), которая вращается на валу или стержне (ось). В своей самой ранней форме он, вероятно, использовался для подъема тяжестей или ведер с водой из колодцев.

Принцип действия лучше всего объяснить на примере устройства с большой и малой шестернями, прикрепленными к одному и тому же валу. Тенденция силы F , приложенной на радиусе R к большой шестерне, чтобы повернуть вал, достаточна для преодоления большей силы W на радиусе r на малой шестерне. Увеличение силы, или механическое преимущество, равно отношению двух сил ( W : F ), а также равно отношению радиусов двух шестерен ( R : r ).

Если большие и малые шестерни заменить барабанами большого и малого диаметра, обмотанными веревками, колесо и ось смогут поднимать вес. Поднимаемый груз прикрепляется к веревке на маленьком барабане, а оператор тянет веревку на большом барабане. В этом устройстве механическое преимущество равно радиусу большого барабана, деленному на радиус малого барабана. Увеличение механического преимущества может быть получено за счет использования небольшого барабана с двумя радиусами, r ₁ и r ₂ и шкив. Когда к большому барабану прикладывается сила, канат на маленьком барабане наматывается на D и сходит с d.

Мерой усиления силы, доступной в системе «блок-трос», является отношение скорости или отношение скорости, с которой сила приложена к канату ( V _F ), к скорости при котором поднимается вес ( В _Вт). Это отношение равно удвоенному радиусу большого барабана, деленному на разность радиусов меньших барабанов D и d. Математически выражается, уравнение составляет V _F / V _W = 2 R / ( R ₂ — R _{11112). Фактическое механическое преимущество W / F меньше, чем это отношение скоростей, в зависимости от трения. При таком расположении можно получить очень большое механическое преимущество, сделав два меньших барабана D и d почти одинакового радиуса.}

6 простых механизмов: облегчение работы

Прикрепление колеса к оси сделало возможным создание тележек и считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории.

(Изображение предоставлено: Сурасак Саенджай | Shutterstock)

На протяжении всей своей истории люди разработали несколько простых машин, облегчающих работу. Наиболее заметные из них известны как «шесть простых механизмов»: колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, шкив, винт и клин, хотя последние три на самом деле являются просто расширениями или комбинациями первых. три, согласно Британской энциклопедии (открывается в новой вкладке).

Поскольку работа определяется как сила, действующая на объект в направлении движения, машина облегчает выполнение работы, выполняя одну или несколько из следующих функций, согласно Бостонского университета (открывается в новой вкладке):

перенос силы из одного места в другое,
изменение направления силы,
увеличение величины силы или
увеличение расстояния или скорости силы.

Простые машины — это устройства без движущихся частей или с очень небольшим количеством движущихся частей, которые облегчают работу. По данным Университета Колорадо в Боулдере, многие из современных сложных инструментов представляют собой просто комбинации или более сложные формы шести простых механизмов . Например, мы можем прикрепить длинную ручку к валу, чтобы сделать лебедку, или использовать блок и полиспасты, чтобы тянуть груз вверх по пандусу. Хотя эти машины могут показаться простыми, они продолжают предоставлять нам средства для выполнения многих вещей, которые мы никогда не смогли бы сделать без них.

Колесо и ось

(Изображение предоставлено Getty Images)

Колесо считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. «До изобретения колеса в 3500 году до нашей эры люди были сильно ограничены в том, сколько вещей мы можем транспортировать по суше и как далеко», — как ранее сообщал Live Science. Колесные тележки облегчили сельское хозяйство и торговлю, позволив перевозить товары на рынки и с рынков, а также облегчив бремя людей, путешествующих на большие расстояния,

Колесо значительно снижает трение при перемещении объекта по поверхности. «Если вы поместите свой картотечный шкаф на небольшую тележку с колесами, вы можете значительно уменьшить усилие, необходимое для перемещения шкафа с постоянной скоростью», — утверждают в Университете Теннесси.

В своей книге «Древняя наука: предыстория — 500 г. н. э. » Чарли Сэмюэлс пишет: «В некоторых частях мира тяжелые объекты, такие как камни и лодки, перемещались с помощью бревенчатых роликов. , катки сняты сзади и заменены спереди.» Это был первый шаг в развитии колеса.

Великое нововведение, однако, заключалось в установке колеса на ось. Колесо можно было прикрепить к оси, которая опиралась на подшипник, или заставить его свободно вращаться вокруг оси. Это привело к развитию повозок, повозок и колесниц. По словам Сэмюэлса, археологи используют развитие колеса, вращающегося на оси, как показатель относительно развитой цивилизации. Самые ранние свидетельства наличия колес на осях относятся примерно к 3200 г. до н.э. шумерами. Китайцы самостоятельно изобрели колесо в 2800 г. до н.э.

Ссылки по теме

В дополнение к уменьшению трения, колесо и ось также могут служить множителем силы. Если колесо прикреплено к оси и для поворота колеса используется сила, вращающая сила или крутящий момент на оси намного больше, чем сила, приложенная к ободу колеса. В качестве альтернативы к оси можно прикрепить длинную ручку для достижения аналогичного эффекта.

Остальные пять машин помогают людям увеличивать и/или перенаправлять силу, приложенную к объекту. В своей книге « Перемещение больших вещей , Джанет Л. Колоднер и ее соавторы пишут: «Машины обеспечивают механическое преимущество, помогая перемещать объекты. Механическое преимущество — это компромисс между силой и расстоянием». При последующем обсуждении простых машин, которые увеличивают силу, приложенную к их входу, мы будем пренебрегать силой трения, потому что в большинстве этих случаев сила трения очень велика. малы по сравнению с задействованными входными и выходными силами

Когда сила приложена на расстоянии, она производит работу. Математически это выражается как W = F × D. Например, чтобы поднять объект, мы должны совершить работу, чтобы преодолеть силу гравитации и переместить объект вверх. Чтобы поднять предмет, который в два раза тяжелее, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять его на такое же расстояние. По данным Обернского университета, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять один и тот же объект в два раза выше . Как указано в математике , основное преимущество машин заключается в том, что они позволяют нам выполнять тот же объем работы, применяя меньшее усилие на большем расстоянии.

Рычаг

Примером рычага являются качели. Это длинная балка, балансирующая на оси. (Изображение предоставлено Getty Images)

«Дайте мне рычаг и точку опоры, и я переверну мир». Это хвастливое заявление приписывают греческому философу, математику и изобретателю третьего века Архимеду . Хотя это может быть некоторым преувеличением, оно действительно выражает силу рычагов, которые, по крайней мере фигурально, двигают мир.

Гениальность Архимеда заключалась в том, что он понял, что для выполнения того же количества или работы можно найти компромисс между силой и расстоянием, используя рычаг. Его Закон рычага гласит: «Величины находятся в равновесии на расстояниях, обратно пропорциональных их весам», согласно « Архимед в 21 веке », виртуальной книге Криса Рорреса из Нью-Йоркского университета.

Рычаг состоит из длинной балки и точки опоры или шарнира. Механическое преимущество рычага зависит от соотношения длин балки по обе стороны от точки опоры.

Например, мы хотим поднять 100-фунтовый груз. (45 кг) вес 2 фута (61 см) над землей. Мы можем приложить 100 фунтов. силы на вес в направлении вверх на расстоянии 2 фута, и мы выполнили работу в 200 фунт-футов (271 ньютон-метр). Однако, если бы мы использовали 30-футовый (9 м) рычаг с одним концом под весом и 1-футовой (30,5 см) точкой опоры, расположенной под балкой на расстоянии 10 футов (3 м) от груза, мы получили бы только надавить на другой конец с 50 фунтами. (23 кг) силы, чтобы поднять вес. Однако нам пришлось бы опустить конец рычага на 4 фута (1,2 м), чтобы поднять вес на 2 фута. Мы пошли на компромисс, удвоив расстояние, необходимое для перемещения рычага, но уменьшили необходимое усилие наполовину, чтобы выполнить тот же объем работы.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость — это просто плоская поверхность, поднятая под углом, как пандус. По словам Боба Уильямса, профессора кафедры машиностроения Инженерно-технологического колледжа Расса в Университете Огайо, наклонная плоскость — это способ подъема груза, который слишком тяжел, чтобы поднимать его прямо вверх. Угол (крутизна наклонной плоскости) определяет, какое усилие необходимо для подъема груза. Чем круче пандус, тем больше усилий требуется. Это означает, что если мы поднимем наши 100 фунтов. груз весом 2 фута, скатывая его по 4-футовому пандусу, мы уменьшаем необходимую силу наполовину и удваиваем расстояние, на которое его необходимо переместить. Если бы мы использовали рампу высотой 8 футов (2,4 м), мы могли бы уменьшить необходимое усилие до 25 фунтов. (11,3 кг).

Шкив

(Изображение предоставлено Getty Images)

Если мы хотим поднять те же 100 фунтов. вес с помощью веревки, мы могли бы прикрепить шкив к балке над весом. Это позволило бы нам тянуть веревку вниз, а не вверх, но для этого все еще требуется 100 фунтов. силы. Однако, если бы мы использовали два шкива — один, прикрепленный к верхней балке, а другой — к грузу, — и мы должны были бы прикрепить один конец веревки к балке, пропустить ее через шкив на грузе, а затем через шкив на балке, нам нужно будет только тянуть за веревку с 50 фунтами. силы, чтобы поднять вес, хотя нам пришлось бы тянуть веревку на 4 фута, чтобы поднять вес на 2 фута. Опять же, мы променяли увеличение расстояния на уменьшение силы.

Если мы хотим использовать еще меньше силы на еще большем расстоянии, мы можем использовать блок и захват. Согласно материалам курса Университета Южной Каролины: «Блок и полиспасты представляют собой комбинацию шкивов, которая снижает усилие, необходимое для подъема чего-либо. Компромисс заключается в том, что для блока и полиспаста требуется более длинная веревка. перемещать что-либо на такое же расстояние».

Какими бы простыми ни были шкивы, они все еще находят применение в самых передовых новых машинах. Например, Hangprinter, 3D-принтер , который может создавать объекты размером с мебель, использует систему проводов и управляемых компьютером шкивов, прикрепленных к стенам, полу и потолку.

Винт

«Винт представляет собой длинную наклонную плоскость, обернутую вокруг вала, поэтому его механическое преимущество можно рассматривать так же, как и наклон», согласно Государственного университета Джорджии . Во многих устройствах используются винты для приложения усилия, которое намного больше, чем усилие, используемое для поворота винта. К таким устройствам относятся слесарные тиски и зажимные гайки на автомобильных колесах. Они получают механическое преимущество не только от самого винта, но также, во многих случаях, от рычага длинной ручки, используемой для поворота винта.

Клин

Согласно Горно-технологического института Нью-Мексико (открывается в новой вкладке), «Клинья представляют собой движущиеся наклонные плоскости, которые перемещаются под нагрузкой для подъема или в нагрузку для разделения или разделения». Более длинный и тонкий клин дает больше механических преимуществ, чем более короткий и широкий клин, но клин делает еще кое-что: основная функция клина заключается в изменении направления входной силы. Например, если мы хотим расколоть бревно, мы можем с большой силой вбить клин вниз в конец бревна, используя кувалду, и клин перенаправит эту силу наружу, в результате чего древесина расколется. Другим примером является дверной упор, где сила, используемая для толкания его под край двери, передается вниз, что приводит к силе трения, которая препятствует скольжению по полу.

Дополнительные ресурсы

Джон Х. Линхард, почетный профессор машиностроения и истории Университета Хьюстона, «еще один взгляд на изобретение колеса (откроется в новой вкладке)». Загляните в Центр науки и промышленности в Колумбусе, штат Огайо, где есть интерактивное объяснение (откроется в новой вкладке) простых механизмов. HyperPhysics — веб-сайт, созданный Университетом штата Джорджия, — также содержит иллюстрированные объяснения шести простых механизмов.

Библиография

Университет штата Иллинойс, «Информация о ресурсах для обучения простым машинам (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г.

Правительство штата Виктория, «Простые машины (открывается в новой вкладке)», март 2019 г.

Канада Музей науки и техники, «Образовательные программы: простые машины (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г.

Йи Чжан и др., «Введение в механизмы (открывается в новой вкладке)», Университет Карнеги-Меллона, январь 2022 г.

Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо. После окончания университета он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории системным администратором, техническим писателем-редактором и специалистом по ядерной безопасности. Помимо написания статей, он редактирует статьи в научных журналах по различным тематическим направлениям.

6 простых механизмов: облегчаем работу

Прикрепление колеса к оси сделало возможным создание тележек и считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. (Изображение предоставлено: Сурасак Саенджай | Shutterstock)

перенос силы из одного места в другое,
изменение направления силы,
увеличение величины силы или
увеличение расстояния или скорости силы.

Колесо и ось

(Изображение предоставлено Getty Images)

Ссылки по теме

Рычаг

Примером рычага являются качели. Это длинная балка, балансирующая на оси. (Изображение предоставлено Getty Images)

Наклонная плоскость

Шкив

(Изображение предоставлено Getty Images)

Винт

Клин

Дополнительные ресурсы

Библиография

Правительство штата Виктория, «Простые машины (открывается в новой вкладке)», март 2019 г.

Йи Чжан и др., «Введение в механизмы (открывается в новой вкладке)», Университет Карнеги-Меллона, январь 2022 г.

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:

Похожие темы:

Электрические автоматы. виды и работа. характеристики

Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля

Как работает автоматический выключатель

Автоматы «В» и «С» — в чем разница, категории автоматических выключателей

Виды и типы автоматических выключателей

Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя

Типы автоматов

Класс А

Класс В

Класс С

Класс D

Элестрический автомат: понятие и необходимость

Виды расцепителей

Тепловой расцепитель

Электронный расцепитель

Электромагнитный расцепитель

Определяемся с номиналом

Расчет по мощности

Характеристики автоматических выключателей

Типы автоматов

Типы и виды автоматических выключателей

Типы автоматических выключателей и как выбрать автомат в щиток

Типы срабатывания и класс защиты автоматов

Модульные выключатели

Литые автоматы

Силовые воздушные выключатели

Маркировка автоматических выключателей

простая машина | Определение, типы, примеры, список и факты

6 простых механизмов: облегчение работы

Колесо и ось

Рычаг

Наклонная плоскость

Шкив

Винт

Клин

Дополнительные ресурсы

Библиография

6 простых механизмов: облегчаем работу

Колесо и ось

Рычаг

Наклонная плоскость

Шкив

Винт

Клин

Дополнительные ресурсы

Библиография

Добавить комментарий Отменить ответ