Типы автоматов a b c d: Расшифровываем маркировку автоматических выключателей.

Расшифровываем маркировку автоматических выключателей.

Любой автоматический выключатель является важной частью электрической цепи. Неправильный его выбор грозит не просто выходом аппарата из строя. Это может обернуться проблемами для всей сети или ее отдельной части. Но выбор автомата осложняется тем, что по внешнему виду они все однотипные. Вот поэтому на лицевую сторону устройства наносится основная информация — маркировка. Она состоит из букв, цифр, специальных символов и даже схематических изображений. Главное, научиться их правильно понимать. Такая маркировка автоматических выключателей может отличаться от одного производителя к другому. Но в большинстве случаев на автомате представлена следующая информация.

Информация о производителе.

Это самое первое из того, что бросается в глаза. Обычно это логотип или название производителя в фирменном цвете. Как правило, каждый производитель пытается выделиться на фоне остальных, чтобы нельзя было спутать с продукцией конкурентов. Обычно цвет бренда также повторяется в элементах управления. К примеру, на автоматические выключатели CHINT наносится фирменный синий логотип и рычаг переключения окрашивается в том же цвете.

Все это нужно для того, чтобы специалистам при замене аппарата не приходилось подолгу разбираться с информацией об изготовителе. Ведь обычно замена происходит на аналогичное устройство от того же производителя. А если таких модульных устройств много, то фирменный окрас и название бренда существенно упрощают процесс.

Модель устройства и его серийный номер.

Многие автоматические включатели относятся к какой-либо серии. Их объединяют в группы по техническим характеристикам или ценовому диапазону. У таких устройств имеется серийный номер. В противном случае указывается просто модель устройства. В маркировке это может выглядеть как название или буквенно-цифровой код. Иногда такие буквы и цифры могут нести в себе информацию, чтобы было проще ориентироваться в моделях и каталогах. Но могут и ничего не значить.

Эта и последующая информация в маркировке обычно напечатана единым цветом, как правило, серым. Так что стоит помнить, что модель устройства или его серийный номер идут первой строкой после информации о производителе. Это не позволит спутать буквенно-цифровой код с техническими характеристиками.

Время-токовая характеристика выключателя.

Этот параметр обозначает, как быстро автомат сработает при определенной силе тока. Для удобства указывают не значение, а присваивают устройству определенную группу. В маркировке ее обозначают латинской буквой. Существует несколько таких групп — A, B, C, D, K или Z. В бытовом электрохозяйстве наиболее часто можно встретить автоматы с время-токовой характеристикой типа «C». Это универсальная группа, которой хватает для большинства типов защиты. В промышленности и других коммерческих энергосистемах все немного сложнее, поэтому выбор будет зависеть от задач. Так что лучше при выборе учитывать мнение специалистов, сотрудники компании CHINT с радостью вам в этом помогут.

Значение номинального тока.

Рядом с упомянутой выше латинской буквой стоит цифра. Она обозначает силу тока, которую автоматический выключатель способен пропускать в рабочем режиме, не допуская автоматического срабатывания. Обозначение силы тока умышленно опускают, поэтому в маркировке остается только цифра. При этом нужно понимать, что номинальный ток рассчитывается при определенной температуре окружающей среды. По умолчанию это 30 градусов тепла. Если окружающая температура будет выше, то устройство автоматически сработает и при меньшем значении силы тока. Это обязательно нужно учитывать при выборе автоматического выключателя.

Значение номинального напряжения.

Следующей строкой идет обозначение номинального напряжения, на которое рассчитан аппарат. Его легко узнать по сопутствующему английскому символу «V» или русской букве «В», поскольку измерения ведутся в вольтах. По номинальному напряжению можно понять для каких сетей предназначено устройство — однофазного или трехфазного типа. В маркировке может быть представлено двойное значение, тогда автомат можно использовать для защиты в обоих типах сетей. Способствуют пониманию также специальные символы «-» и «~» — для постоянного и переменного тока соответственно.

Из необязательных параметров может присутствовать частота. Эта характеристика измеряется в герцах. Ее можно встретить рядом со значением номинального напряжения. Присутствует она далеко не всегда, поскольку большинство электроприборов работает в одинаковом режиме. Так что маркируют частоту в основном на устройствах, предназначенных для работы в специфическом режиме.

Предельный ток отключения.

Параметр предельного тока также относится к числу важнейшей информации, поэтому указывается в составе маркировки. Для электрических сетей не редкостью являются короткие замыкания, поэтому периодически могут возникать сверхтоки. Значение предельного тока как раз и указывает ту максимальную нагрузку, при которой автомат гарантированно сработает и при этом не пострадает сам. Если сверхтоки будут выше этого значения, то устройство или не сработает, или выйдет из строя. В большинстве случаев номинальная отключающая способность составляет 4500, 6000 или 10000 ампер.

Класс токоограничения.

Рядом с номинальной отключающей способностью указывается класс токоограничения. Этот параметр представляет собой цифру 1, 2 или 3 (обычно обведенную квадратной рамкой). Чем это значение выше, тем быстрее сработает автомат при возникновении сверхтоков. Не всегда важна скорость, но если она является определяющей, то 3 класс будет наиболее предпочтительным.

Здесь важно понимать, что короткое замыкание опасно выделением тепловой энергии. Из-за этого начинает плавиться проводка и случается возгорание. При этом автоматический выключатель сработает не сразу, а только тогда, когда ток короткого замыкания достигнет заданного максимума. Чем больше для этого потребуется времени, тем больший ущерб будет нанесен электропроводке. Чтобы снизить риски, в устройство добавляют токоограничитель. То есть класс токоограничения напрямую влияет на время короткого замыкания.

Схема подключения автомата.

Графическая схема не является обязательной, но на автоматах CHINT и устройствах других таких же ответственных производителей ее можно встретить. Она вряд ли поможет профессиональным электрикам, поскольку они и так прекрасно знакомы с особенностями подключения этих устройств. Но для всех остальных такая маркировка автоматических выключателей несет полезную информацию о принципе работы устройства и способе его подключения.

Как правило, на схеме изображают электрическую цепь, где обозначен электромагнитный и тепловой расцепитель. А также наглядно показана схема подключения контактов. Верхние клеммы промаркированы нечетными числами, а нижние — четными. Из схемы также становится понятно, куда подключать питающий ввод, а куда выход на нагрузку. Иногда можно встретить латинскую букву «N». Она нужна для обозначения нулевого рабочего проводника.

Таким образом, маркировка содержит массу ценной информации. И если ей правильно воспользоваться, то выбор автоматического выключателя не составит труда. Но самое главное то, что маркировка оказывает неоценимую помощь при замене устройства и ремонтных работах. Без нее пришлось бы обращаться к каталогам, справочникам и сайту производителя. А ведь с течением времени ассортимент меняется и бывает сложно получить информацию об уже снятых с производства выключателях. Так что маркировка является своеобразным быстрым ориентиром по параметрам устройства, который всегда под рукой.

Характеристика D автоматических выключателей

К наиболее важным факторам при выборе защиты электроприборов относится тип времятоковой характеристики автоматического выключателя, то есть зависимости времени расцепления от кратности тока перегрузки. Автоматы с одним и тем же номиналом подразделяют на несколько категорий, для того чтобы устройства не срабатывали каждый раз при кратковременном скачке тока в цепи. Модульные автоматы с характеристикой D (CHINT NB1-63H 1P 1A 10кА, DZ47-60 1P 32A 4.5kA, NB1-63 3P 4A 6кА) используются преимущественно на производстве и рекомендованы только для эксплуатации в сетях с большим пусковым током (электродвигателях, насосах, сварочных аппаратах, подъемных механизмах, трансформаторах).

К выключателям с характеристикой D российский ГОСТ Р 50345-99 выдвигает следующее требование: расцепляющее устройство в автомате должно срабатывать при силе тока мгновенного расцепления в диапазоне от 10 до 20 номиналов (при температуре окружающей среды +30°С). По мере увеличения силы проходящего через автоматический выключатель тока время срабатывания сокращается, и расцепление устройства происходит быстрее. Таким образом, в случае прохождения через выключатель типа D тока, значение которого достигло десяти номинальных токов, цепь устройства разомкнет за 0,1 секунды и более. Это не касается высокого пускового тока: автоматы характеристики D не срабатывают при запуске двигателя, даже в случае десятикратного возрастания пускового тока на время менее 1 секунды. Однако при возрастании тока на двадцать номиналов электромагнитный расцепитель сработает быстрее, чем за 0,1 секунды.

Диапазон перегрузочной способности магнитного расцепителя в автоматах типа D превышает способность автоматических выключателей типа B и C. Для выключателей с характеристикой D характерна пониженная чувствительность при коротком замыкании, и поэтому их нередко используют в качестве вводных для увеличения возможности селективности (избирательного отключения) с нижестоящими автоматами при токах короткого замыкания.

Маркировка характеристики автомата нанесена на корпусе прибора, она характеризует кратность уставки электромагнитного расцепителя к номиналу выключателя. Возьмем, к примеру, автоматический выключатель с маркировкой «D40»: номинальный ток, протекающий через автомат в рабочем режиме, равен 40 ампер, а электромагнитное реле сработает от короткого замыкания при величине тока в 10 значений от номинала (или 400 ампер) и гарантировано сработает при величине тока в 20 значений от номинального тока (или 800 ампер). Условный ток нерасцепления в аппаратах с характеристикой D равен 1,13 номинала, то есть при данном значении тока тепловой расцепитель автомата может оставаться неразомкнутым в течение часа.

Маркировка автоматических выключателей: специфика буквенно-цифровых обозначений

Автоматы, установленные в квартирных электрощитах, предназначены для аварийного отключения электроэнергии в случае короткого замыкания или превышения нагрузки на контур. Ими можно управлять и вручную, когда необходимо поменять выключатель.

Какими параметрами обладает прибор подскажет маркировка автоматических выключателей, представленная в виде наименований, буквенно-цифровых обозначений и схем. Согласитесь, умение “читать” надпись пригодится домашнему мастеру при необходимости замены устройства, устранении поломок или подключении дополнительного автомата.

Мы поможем вам разобраться что к чему. В статье описана подробная расшифровка маркировочного блока на  выключателях, а также приведены рекомендации по выбору автомата с учетом его характеристик.

Содержание статьи:

Для чего необходима маркировка

Для квалифицированного электрика лицевая панель автомата как открытая книга – за пару минут он может узнать о приборе все, от производителя до значения номинального тока. Опытный монтажник легко различает устройства, абсолютно одинаковые с точки зрения обывателя.

Владелец жилья, незнакомый с тонкостями электромонтажного ремесла, также может разобраться в информации, представленной изготовителем.

С помощью специальных обозначений, расположенных на передней панели, можно , узнать его основные технические характеристики и выяснить, в какой последовательности подключаются провода.

Чтобы уточнить данные о конкретном устройстве, достаточно распахнуть дверку металлического шкафа, в котором установлены приборы учета и защиты: все обозначения находятся на виду

Информация об отдельном автоматическом выключателе может потребоваться, если:

• необходимо произвести замену устройства;
• следует в связи с появлением дополнительного контура;
• требуется сравнить номинальную токовую нагрузку линии и выключателя;
• нужно найти причину аварийного отключения и др.

Некоторые символы становятся понятны интуитивно, для расшифровки других необходимы определенные знания. Если вы задумали самостоятельно произвести замену проводки или , информацию о приборах лучше изучить заранее.

Что обозначают надписи на выключателе

Символы, цифры, буквы, схемы нанесены на технический пластик специальной несмываемой краской. Даже у старых моделей они остаются читаемыми. Предполагается, что пользователь или электромонтажник, едва бросив взгляд на автомат, должен быстро определить его токовые характеристики и напряжение.

Производитель и модель автомата

Самую верхнюю строку маркировочного блока занимает название бренда. Для печати выбран определенный цвет, чаще яркий, и порой даже по оттенку можно определить, продукция какого производителя находится перед вами.

Цвет надписи обычно повторяется и в оформлении элемента управления – рычага, с помощью которого производится принудительное включение или отключение прибора. Однако иногда ручка окрашена в нейтральный серый или черный цвет

Опытные электромонтажники предлагают не скупиться при покупке автоматов и приобретать приборы только проверенных европейских марок: Schrack Technik, Schneider Electric, ABB, Schaltbau, Moeller, HAGER, Legrand. Есть несколько российских брендов, которым также можно смело доверять: Электротехник, TDM ЕLECTRIC, EKF.

Ниже строкой обозначена модель устройства. Все остальные надписи, кроме наименования производителя, обычно отпечатаны серым цветом, поэтому серию можно легко спутать с техническими характеристиками.

Чтобы не ошибиться, смотрим именно на вторую строку. Обозначение линейки или модели может иметь следующий вид: ВА63, Sh300, Acti9.

Можно попытаться расшифровать серию, однако не всегда за буквами и цифрами скрыты технические характеристики, чаще это просто наименование определенной модели.

Модели из серии ВА47-29 имеют более двух сотен типоисполнений, при этом они не привязаны к определенным номинальным токам – могут быть и 0,5 а, и 5 А, и 63 А

Обозначение линейки может быть напечатано как на общем сером фоне, так и на цветной лини, которая находится непосредственно под брендом.

Определение время-токовой характеристики

Следующая строка – это сочетание латинской буквы и цифры. Буква, стоящая первой, как раз и обозначает время-токовую характеристику. Она обозначает, как быстро срабатывает выключатель при определенной силе тока, протекающей через него. Всего существует пять различных типов: «В», «С», «D», «K», «Z», однако в быту применяются автоматы В, С, D.

Зависимость величин часто представляют в виде графиков, которые можно отыскать в Интернете. Они имеют следующий вид:

На графике видно, как зависит скорость срабатывания автомата от кратности действующего тока к номинальному его значению. Расчеты подчиняются формуле k=I/In (+)

Таким образом, если значение k находится между 3 и 5 – это категория В, между 5 и 10 – С, между 10 и 20 – D.

Образец обозначения ВТХ на корпусе прибора. В сочетании «В16» В – это и есть время-токовая характеристика, а 16 – номинальный ток

Если взять два выключателя с одним и тем же значением номинального тока, но с разными свойствами срабатывания, реагировать они будут тоже по-разному. Для сравнения рассмотрим С16 и В16.  Если воспользоваться формулой, то в результате мы получим для С16 – 80-160 А, а для В16 – 46-80 А.

Как это выглядит на практике? Предположим, ток резко увеличился до 100 А. В16 выключится моментально, так как для него достаточно и 80 А, а чтобы сработал С16, необходимо некоторое время на нагрев пластины. Затем начинает действовать тепловая защита, и автомат выключается. Разница во времени обычно занимает доли секунды.

Номинальный ток и его обозначение

Цифра, которая находится справа от латинской буквы (ВТХ), обозначает . Номинальный ток обозначает, при каком max значении автомат будет находиться в действующем состоянии, то есть ток будет свободно проходить через него без аварийного отключения.

Важный момент: указанные данные актуальны только при определенной температуре, а именно +30ºС. Если температура окажется выше, то выключатель может сработать при меньшем значении тока.

Указанный номинал – 32А. Следовательно, при благоприятных условиях автомат не выключится, пока ток не превысит это значение. Но если температура поднимется, он может сработать и при 25…30А

Рассмотрим, что происходит во время срабатывания внутри устройства. Автомат выключается благодаря работе двух видов расцепителей цепи – теплового и магнитного.

Первый включается в работу, если в электросети случилась перегрузка. Значение тока выше номинального нагревает биметаллическую пластину, она изгибается и разрывает цепь – автомат отключается. Подсчитано, что ток нагрузки должен превышать номинал на 15-55%, чтобы произошел разрыв.

Но кроме перегрузки в сети возникает и такое явление, как сверхток. Причиной его появления является короткое замыкание. На сверхтоки реагирует уже не тепловой, а электромагнитный расцепитель.

Если прибор находится в рабочем состоянии, то срабатывание происходит мгновенно, максимум через 0,02 секунды. Задержка в аварийном отключении приводит к выходу из строя проводов. Сначала плавится изоляционный слой, затем может произойти возгорание.

Чтобы защитить проводку и собственную жизнь от перегрузок и коротких замыканий, и рекомендуется приобретать только качественные устройства защиты.

Маркировка номинального напряжения и частоты

Ниже строкой указано значение номинального напряжения. Его также нужно соблюдать при выборе устройства в обязательном порядке. Маркировку можно определить по единицам измерения – Вольтам, которые обозначаются буквами V или В. Для точности также используются значки: «-» – постоянное напряжение, «~» – переменное.

Вариант обозначения номинального напряжения. Если указаны две цифры, то прибор можно применять для защиты 1-фазных и 3-фазных сетей: 230В – для однофазной, 400В – для трехфазной

Частота определяется в Герцах и обозначается так – 50 Hz. Но ее можно не обнаружить на корпусе, потому что практически все бытовые приборы работают в одинаковом режиме.

Если необходимо точно знать какие-то характеристики автомата, а их обозначений нет на панели, следует заглянуть в инструкцию, где перечислены все технические данные о приборе.

Предельный ток отключения

Следующая величина, указанная на корпусе автомата, – ток отключения, который по-другому именуют отключающей способностью устройства.

Если вдруг произойдет короткое замыкание и в контуре появится сверхток, то автомат сработает в аварийном режиме, но при этом полностью сохранит свою функциональность. Можно заметить, что ток отключения в разы превышает номинал.

Возможен и такой вариант, что значение сверхтока будет выше указанного на автомате. Тогда нет никаких гарантий, что устройство сработает правильно и само не пострадает. Скорее всего, магнитный расцепитель просто не справится с нагрузкой.

Образец обозначения тока отключения – цифра 4500 в черной рамочке, находится прямо под значениями напряжения и частоты. На некоторых моделях этот параметр не указан

Кроме значения 4500 А, которое характерно для многих автоматов бытового класса, можно встретить 6000 А и 10000 А.

Что такое класс токоограничения

Сразу под предельным током отключения находится класс токоограничения. Его легко найти на панели – это цифра 1,2 или 3, заключенная в черный квадрат. Во время короткого замыкания и появления в сети сверхтока система может пострадать.

Чем быстрее сработает автомат, тем раньше прекратиться воздействие тепловой энергии, которая является следствием возникновения сверхтока, тем быстрее наступит стабильность.

Таким образом, класс токоограничения показывает временной интервал, до которого автомат может ограничить время короткого замыкания.

Под цифрой 6000 хорошо виден класс токоограничения – 3. Если маркировки нет (а это встречается у многих моделей), значит ее значение равно 1

Деления по классам:

• 1 класс – ограничение > 10 мс;
• 2 класс – от 6 до 10 мс;
• 3 класс – от 2,5 до 6 мс.

Третий класс наиболее «быстрый» и предпочтительный при выборе автомата.

Схема подключения проводов

На некоторых автоматических выключателях кроме основных характеристик можно обнаружить схему подключения. Обычно она находится справа на лицевой панели.

На схеме условными обозначениями изображена электроцепь, включающая расцепители и контакты, к которым подключатся проводка. Для указания контактов используют цифры

Схемы на 1-полюсных и 2-полюсных приборах отличаются. На вторых кроме цепи с контактами присутствует маркировка клемм, а также у некоторых моделей значок N, обозначающий подключение нулевой жилы.

Советы по выбору автоматического выключателя

Автомат выбирают на основе определенных характеристик, многие из которых можно узнать по маркировке на передней панели.

Шпаргалка по чтению обозначений. Не все производители указывают техническую информацию в полном объеме, поэтому предварительно нужно изучить и документацию на устройство (+)

Кроме разобранных характеристик, следует знать и другие нюансы выбора. Например, перед покупкой автомата обязательно рассчитывают его мощность и выбирают нужное количество полюсов.

Подробнее о расчете и подборе автоматического выключателя написано в .

Важное значение имеет бренд, а также состояние проводки.

Галерея изображений

Фото из

Как рассчитать мощность прибора

Количество полюсов бытового автомата

Обязательное наличие второго коммутатора – УЗО

Особенности подключения алюминиевых проводов

Делать покупку рекомендуют в специализированном магазине. Но в последнее время стала распространенной практика приобретения технических устройств на коммерческих интернет-площадках, многие из которых находятся в Китае.

При выборе обратите внимание на целостность и прочность корпуса. Малейший скол или трещина может стать причиной поломки, к тому же механические повреждения являются признаками некачественного материала.

Выводы и полезное видео по теме

Общая информация об автоматах раскрыта выше, а из интересных видеороликов вы можете узнать о тонкостях, известных только профессионалам.

Как устроен и работает автомат:

Подробнее о тепловых номиналах – разбор таблицы:

Читаем маркировку со специалистом:

Правильно выбрать и подключить устройство защиты домашней электросети помогает маркировка, нанесенная прямо на корпус прибора. Умение расшифровывать символы и правильно определять характеристики поможет в дальнейшем при самостоятельном монтаже нового контура.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по расшифровке маркировки автоматических выключателей? Можете оставлять комментарии к публикации и участвовать в обсуждениях. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Время токовые характеристики автоматических выключателей

Характеристики выключателей и их группы

Для автомата существует несколько важных характеристик, по которым выбирают автомат для разных нагрузок. Одна из них характеристика срабатывания автоматических выключателей.

На графике№1 показаны различие время токовых характеристик 3 -х основных групп автоматов

Кривая характеристики показывает, как время срабатывания автомата меняется от величины отношения тока через контакты автомата к номинальному его значению. Линия зависимости отображается графически. Например, автоматы одного номинала при разных характеристиках кривых автоматических выключателей имеют разное время отключения.Также на графике №1 отмечены прямоугольниками зоны действия тепловой защиты и электромагнитной защиты автоматов.

Характеристики автоматических выключателей A, B, C, D

Чтобы точно подобрать автомат под нагрузку, их разбивают на четыре группы с отличающимися время токовыми характеристиками автоматических выключателей.

Список групп:
А – ток(2-3) ln;
B – ток(3-5) ln;
C – ток(5-10) ln;
D – ток(10-20) ln;
где – ln номинальный ток (предельный ток для длительной работы).

С характеристикой А автоматы применяются не часто, там где имеется незначительное превышение номинального значения тока.

Автоматический выключатель характеристика B

Этот график отражает зависимость времени срабатывания всех видов защиты автомата от проходящего по нему величины тока. По оси X отображается кратность предельного тока к номинальному току – величина (I/In). По оси Y отображается время в секундах.

На графике изображены две линии кривая времени срабатывания тепловой защиты устройств автоматических выключателей) и кривая срабатывания электромагнитной защиты. Линии внизу графика отображают горячее состояние автомата, наверху показывают холодное его состояние. Пунктиром обозначены верхние значения автоматов до 32 А. Все графики составлены для рабочей температуры автоматических выключателей +30°С.

График №2 Время токовые характеристики для группы B с током превышения номинального тока в 3 – 5 раз

На графике №2 видно, что проходящий ток автомата 3ln, и он отключается через время 0, 02 сек. в подогретом состоянии, а отключается за 32 секунды в не разогретом виде, в случае автомата до 32 А, автомат выше 32А отключится за 78 сек. При токе через автомат в 5In отключение происходит за 0,01 сек. для горячей линии и за 0,03 сек. для холодного автомата.

Характеристика автомата B используется для защиты чисто активной нагрузки. Это – электропечи, освещение, обогреватели. Чтобы соблюдать селективность автоматических выключателей в складах, домах и магазинах на вводе используют автомат характеристики C, для вторичных линий освещения, бытовых электроприборов с характеристикой В, с меньшим током пуска.

Автоматические выключатели характеристика С

Все автоматы характеристики С имеют большее значение кратности тока к номиналу – I/In, относительно автоматов с характеристикой В, кратность от 5 до 10In. Смотрим на графике №3, при токе 5In автомат отключается в течении 0,02 секунды в разогретом виде, и за 11 сек. для холодного автомата ниже 32 ампер, и через 27 сек. отключение произойдет для автомата выше 32 А.

График №3 Время токовые характеристики для группы автоматов С

Проходящий ток в 10In вызовет отключение через 0,01 сек. для горячей линии и 0,027 сек. для холодной. С такой характеристикой автоматы устанавливают в защите двигателя с не большими пусковыми токами, для освещения, в офисах, домах, квартирах, подсобных помещениях.

Характеристика D автоматического выключателя

Смотрите график №4. Проходящий ток в 10In вызовет отключение через 0,015 сек. горячего режима, и за 3 сек. для холодного режима и автоматов ниже 32 ампер и 8 секунд в холодном режиме автомата выше 32 ампер. Когда ток достигает 20In, автомат сработает за 0,008 сек. в подогретом виде и 0,018 – в холодном.

График №4 Время токовые характеристики для автоматов группы D

Применение этих автоматов находит в случаях тяжелых пусков с большими пусковыми токами или с частными запусками. На всех графиках показан широкий диапазон кривых, которые обусловлены большим расхождениям параметров автоматов. Эти параметры зависят от наружной температуры и температуры автомата, зависящей от значения проходящего через него тока.

Когда величина I/Iн≤1 меньше или соответствует номинальному току то, время выключения автомата будет бесконечно. Также на графике видно, что чем значительнее ток относительно номинальной величине, тем быстрее сработает автомат.

Тоже интересные статьи

Характеристики автоматических выключателей *

Характеристики автоматических выключателей (ниже сокращенно – автоматов) важный фактор при выборе защиты электроприборов в каждом конкретном случае

Потому автомат необходимо выбирать учитывая характеристики автоматических выключателей, обозначения которых нанесены на их корпусе

Автомат нужен нам, потребителям электрической энергии, чтобы защищать идущий к розетке, светильнику  и вообще к  любому электрическому прибору кабель. Нужен он, чтобы мы потребители не перегрели кабель и не сожгли его изоляцию, перегрузив его кучей мощных приборов, для которых сечение жилы слишком мало. Или же включив, допустим неисправный электроприбор, не расплавили жилы кабеля большим током короткого замыкания. Если сила тока превысит допустимую норму, которую могут вынести жилы и изоляция кабеля, автомат должен обесточить сеть автоматически.

Характеристики автоматических выключателей – обозначение

Для того  чтобы мы могли правильно выбрать автомат, производитель пишет основные характеристики автоматических выключателей на его корпусе. В бытовом автомате обязательно стоят два защитных реле – тепловое в качестве  защиты от перегрузки и электромагнитное  для защиты от короткого замыкания. Реле эти и сам автомат в целом обладают различными характеристиками и некоторые из них  написаны на корпусе автомата, а другие нужно смотреть дополнительно в графиках и таблицах производителя.

Наверху обычно указана фирма производитель – IEK, Schneider  electric, Legrand и тому подобное. Чуть ниже написана серия автомата,  например C60a или Ic60N у Schneider или S201, Sh303L у ABB. Вариантов серий у разных фирм великое множество. Первые буквы и цифры серии обычно ничего не говорят потребителю – просто родители так назвали автомат на заводе. Последние же символы серии обычно означают количество полюсов автомата, (то есть количество клемм крепления проводов входа и выхода, расположенных  вверху и внизу выключателя), номинальный ток и тому подобное. Более развернуто  серии  автоматов расписаны в каталогах изготовителей,  по которым удобно подбирать оборудование по  каждому конкретному монтажу.

Характеристики автоматических выключателей – номинальный ток автомата

Ниже серии, рядом друг с другом изображены латинская буква и число. Допустим  C25, B10 или  D32. Число означает номинальный ток автоматического выключателя (In). То есть,  это самое большое значение силы тока, который в принципе бесконечно долго может протекать через автомат в нормальных условиях. Нормальные условия – это около 30ºC, то есть комнатная температура плюс автоматы в узком пространстве электрощита греют друг друга. При понижении температуры автомат сможет выдерживать больший ток, так как лучше охлаждается, а при повышении  соответственно  будет отключаться  при токе меньше номинального.  В таблицах производителей среди факторов, оказывающих влияние на величину номинального тока, учитывается еще высота над уровнем моря,  частота тока и количество устройств в щите.

Времятоковые характеристики электромагнитного и теплового расцепителей автомата

Латинская буква в обозначениях  означает времятоковую характеристику электромагнитного расцепителя  (упомянутого выше реле, стоящего для защиты от короткого замыкания) и теплового расцепителя (биметаллической пластины, отключающей контакты при перегрузке) –  за какое время и при какой величине тока они отключит нагрузку от напряжения. Существуют следующие буквенные обозначения – A; B; C; D; L; U; K; Z. Обозначают они время отключения автомата при коротком  замыкании или перегреве в зависимости от величины номинального тока. В быту применяются в основном B; C; D. Их и рассматриваем в данном случае.

Так автоматы характеристики B отключат нагрузку при токе короткого замыкания превышающий номинальный от 3 (за время ≥0,1 секунды)  до 5 раз (за менее 0,1 секунды) и применяются для электрических цепей, при включении которых не происходит  резкого увеличения силы тока – лампы накаливания, тэны.

Автоматические выключатели с характеристикой C отключаются при токах в 5 (за ≥0,1 секунды)-10 раз (за <0,1 секунды) превышающих номинальный. Они являются самыми распространенными автоматами. Потому что применяются для защиты смешанной нагрузки.

Несколько реже имеется возможность купить автоматы B типа и еще реже с характеристиками D, отключающими нагрузку при превышении номинала в 10 (за ≥0,1 секунды) -20 раз (за <0,1 секунды), что незаменимо для защиты электродвигателей, имеющих большой пусковой ток.

Из этого следует, что в автомате, на котором написано C25, электромагнитное реле от короткого замыкания сработает при токах от  25*5=125 ампер более чем через 0,1 секунду и гарантировано сработает  при 25*10=250 ампер за 0,1 секунду или еще быстрее. А, скажем, B25 отключится в пределе токов от 75 до 125 ампер.

Времятоковые характеристики теплового расцепителя для автоматических выключателей обозначений B; C; D  одинаковы. Задержка отключения по перегрузке составляет интервал между условным неотключающим током равным 1,13 In (время срабатывания больше или равно часу) и условным током отключения равным 1,45 In (время срабатывания меньше часа).

Значит автоматический выключатель C16 при перегрузке сети до 18,08 ампера (16*1,13=18,08) не будет отключатся в течении часа или более. А при достижении перегрузки в 23,2 A (16*1,45=23,2) отключится тепловым расцепителем менее чем через час. При увеличении перегрузки время срабатывания теплового реле будет постоянно уменьшаться. При достижении силы тока превышающий номинальный в 5 раз (для автомата характеристики C) выключатель будет обесточивать нагрузку при помощи электромагнитного реле. Отключение при помощи электромагнитного расцепителя будет происходить для характеристики B при токе больше номинального в 3 раза, а для D соответственно в 10 раз.

Коммутационная способность автоматического выключателя

Характеристики автоматических выключателей

В низу в прямоугольной рамке стоит обозначение коммутационной способности автомата, то есть такой величины тока, при которой выключатель может отключиться при коротком замыкании и при этом остаться живым и здоровым. Обычно – это числа 3000, 4500, 6000, 10000 ампер и так далее. На 3000 ампер сейчас вроде  никто автоматы не выпускает, так что с таким обозначением может быть только что то устаревшее. Автоматы на 4500 ампер – это обычный бытовой уровень. С 6000 ампер начинаются автоматические выключатели для небольших производственных объектов и так далее по нарастающей.  Но в быту можно установить автоматы с предельной коммутационной способностью и 10000 ампер – кашу маслом не испортишь. Главное чтобы другие характеристики автоматических выключателей подходили для каждого конкретного случая. Более подробно про отключающую способность.

Характеристики автоматических выключателей – класс токоограничения автомата

Под прямоугольником с обозначением предельной коммутационной способностью нарисована маленькая квадратная рамка с цифрами 2 или 3.   Это обозначение класса токоограничения. Характеристика токоограничения показывает, с какой скоростью происходит гашение электрической  дуги при размыкании контактов во время короткого замыкания. Существует три класса токоограничения. Во-первых, наиболее высокий 3-ий класс. При нем гашения дуги происходит за 3-6 миллисекунд (0,003-0,006 секунды). Во-вторых, 2-ой класс. Гашение происходит за 10 миллисекунд (0,01 секунды). В-третьих, 1-класс. На него ограничения не устанавливаются и на корпус не наносятся. Безусловно только то, что гашение длится более 10 миллисекунд. Про класс токоограничения более подробно.

Вы можете прочитать записи на похожие темы в рубрике – Автоматизация и защита

Рекомендуем прочитать

Коммутационная или отключающая способность автоматического выключателя

Коммутационная или отключающая способность автомата – это возможность автомата отключатся определенное количество раз, при токе короткого замыкания (КЗ) определенной силы. Бытовые автоматы маркируются по стандарту IEC 23-3/EN 60898. Международный стандарт-“Выключатели автоматические для защиты от сверхтоков электроустановок бытового и аналогичного назначения”. Натурально, по правилам этого стандарта на автоматическом выключателе указывается номинальная наибольшая отключающая способность Icn   Читать далее…

Класс токоограничения автоматического выключателя

Класс токоограничения автоматического выключателя определяется скоростью гашения электрической дуги, возникающей при отключении автомата в случае короткого замыкания.

По определению, во время короткого замыкания автомат  разрывает контакты и соответственно, отключается. Факт, сила тока при коротком замыкании может достигать несколько тысяч ампер. Понятное дело, между размыкающимися контактами образуется электрическая дуга. Помимо всего прочего, дуга имеет высокую температуру. Следовательно, из-за данного обстоятельства автомат может выйти из строя. Значит, дуга должна быть как можно быстрее погашена. Гасится дуга с помощью дугогасительной камеры   Читать далее…

Ваш Удобный дом

Также рекомендуем прочитать

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.

Подключение УЗО в щитке от профессионалов

Доверяйте любые работы по электромонтажу профессионалом. Делаем надежно, с гарантией.

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.

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.

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

Машина постоянного тока

— конструкция, работа, типы, уравнение ЭДС и приложения

Машины постоянного тока можно разделить на два типа: двигатели постоянного тока и генераторы постоянного тока . Большинство машин постоянного тока эквивалентны машинам переменного тока, потому что они включают в себя как переменные токи, так и переменные напряжения. Выход машины постоянного тока — это выход постоянного тока, потому что они преобразуют напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока. Преобразование этого механизма известно как коммутатор, поэтому эти машины также называются коммутаторами.Машина постоянного тока чаще всего используется в качестве двигателя. Основные преимущества этой машины включают регулировку крутящего момента, а также легкую скорость. Применение машины постоянного тока ограничено поездами, мельницами и шахтами. Например, в вагонах метро, ​​а также в троллейбусах могут использоваться двигатели постоянного тока. В прошлом в автомобилях были установлены динамо-машины постоянного тока для зарядки батарей.

Что такое машина постоянного тока?

Машина постоянного тока — это электромеханическое устройство для преобразования энергии. Принцип работы машины постоянного тока заключается в том, что электрический ток протекает через катушку в магнитном поле, а затем магнитная сила создает крутящий момент, который вращает двигатель постоянного тока.Машины постоянного тока подразделяются на два типа, такие как генератор постоянного тока и двигатель постоянного тока.

Машина постоянного тока

Основная функция генератора постоянного тока заключается в преобразовании механической энергии в электрическую мощность постоянного тока, тогда как двигатель постоянного тока преобразует мощность постоянного тока в механическую энергию. Электродвигатель переменного тока часто используется в промышленных приложениях для преобразования электрической энергии в механическую. Однако двигатель постоянного тока применим там, где необходимо хорошее регулирование скорости и широкий диапазон скоростей, например, в системах электрических транзакций.

Конструкция машины постоянного тока

Конструкция машины постоянного тока может быть выполнена с использованием некоторых основных частей, таких как ярмо, полюсный сердечник и полюсные наконечники, полюсная катушка и обмотка возбуждения, сердечник якоря, обмотка якоря, иначе проводник, коммутатор, щетки и подшипники. Некоторые из частей машины постоянного тока обсуждаются ниже.

Конструкция машины постоянного тока

Ярмо

Другое название ярма — рама. Основная функция ярма в машине — обеспечить механическую опору для столбов и защитить всю машину от влаги, пыли и т. Д.В ярме используются такие материалы, как чугун, стальное литье или стальной прокат.

Полюс и сердечник полюса

Полюс машины постоянного тока представляет собой электромагнит, а обмотка возбуждения намотана между полюсами. Когда обмотка возбуждения находится под напряжением, полюс создает магнитный поток. Материалы, используемые для этого — литая сталь, чугун или сердечник полюса. Он может быть изготовлен из отожженных стальных пластин для уменьшения падения мощности из-за вихревых токов.

Башмак для шеста

Башмак для стойки в машине постоянного тока является обширной деталью, а также для увеличения области полюса.Из-за этой области поток может распространяться внутри воздушного зазора, а дополнительный поток может проходить через воздушное пространство к якорю. Материал, используемый для изготовления полюсного башмака, — это чугун, в противном случае — литой конь, а также использовалась отожженная стальная пластина для уменьшения потерь мощности из-за вихревых токов.

Обмотки возбуждения

В этом случае обмотки намотаны в области сердечника полюса и называются обмоткой возбуждения. Когда ток подается через обмотку возбуждения, он приводит в действие полюсы, которые создают необходимый магнитный поток.Материал обмоток возбуждения — медь.

Сердечник арматуры

Сердечник арматуры имеет огромное количество пазов по краю. В этих пазах находится провод якоря. Он обеспечивает путь с низким сопротивлением к потоку, создаваемому обмоткой возбуждения. Материалы, используемые в этом сердечнике, представляют собой материалы с низкой магнитной проницаемостью, такие как литое железо. Ламинирование используется для уменьшения потерь из-за вихревых токов.

Обмотка якоря

Обмотка якоря может быть образована путем соединения между собой проводников якоря. Когда обмотка якоря поворачивается с помощью первичного двигателя, в ней индуцируется как напряжение, так и магнитный поток. Эта обмотка подключена к внешней цепи. Материалы, используемые для этой обмотки, представляют собой проводящий материал, такой как медь.

Коммутатор

Основная функция коммутатора в машине постоянного тока — собирать ток от проводника якоря, а также подавать ток на нагрузку с помощью щеток. А также обеспечивает однонаправленный крутящий момент для двигателя постоянного тока.Коммутатор может быть построен с огромным количеством сегментов в форме кромки из твердотянутой меди. Сегменты в коммутаторе защищены тонким слоем слюды.

Щетки

Щетки в машине постоянного тока собирают ток от коммутатора и подают его на внешнюю нагрузку. Щетки изнашиваются со временем, чтобы часто проверять. В щетках используются графит, в противном случае — углерод прямоугольной формы.

Типы машин постоянного тока

Возбуждение машины постоянного тока подразделяется на два типа, а именно раздельное возбуждение и самовозбуждение.В машинах постоянного тока с отдельным типом возбуждения катушки возбуждения активируются отдельным источником постоянного тока. В машинах постоянного тока с самовозбуждением ток через обмотку возбуждения подается вместе с машиной. Основные типы машин постоянного тока подразделяются на четыре типа, включая следующие.

• Аппарат постоянного тока с независимым возбуждением
• Шунтирующий / шунтирующий аппарат.
• Станок для намотки / серии.
• Машина для комбинированной раны / составной машины.

С раздельным возбуждением

В машине постоянного тока с раздельным возбуждением для активации катушек возбуждения используется отдельный источник постоянного тока.

Шунтирующая обмотка

В машинах постоянного тока с шунтирующей обмоткой полевые катушки соединены параллельно через якоря . Поскольку шунтирующее поле получает полное об / п напряжение генератора, иначе — напряжение питания двигателя, оно обычно состоит из огромного количества витков тонкой проволоки с небольшим током возбуждения.

Series Wound

В машинах постоянного тока с последовательной намоткой катушки возбуждения соединены последовательно через якорь. Поскольку последовательная обмотка возбуждения получает ток якоря, а также большой ток якоря, в связи с этим последовательная обмотка возбуждения включает в себя несколько витков провода с большим поперечным сечением.

Составная рана

Составная машина включает как рядные, так и шунтирующие поля. Две обмотки подключены к каждому полюсу машины. Последовательная намотка машины включает несколько витков огромной площади поперечного сечения, а также шунтирующие обмотки включают несколько витков тонкой проволоки.

Подключить составную машину можно двумя способами. Если шунтирующее поле соединено параллельно только якорем, тогда машину можно назвать «составной машиной с коротким шунтом», и если шунтирующее поле соединено параллельно как арматурой, так и последовательным полем, тогда машина называется «машина с длинным шунтом».

Уравнение ЭДС машины постоянного тока

Машина постоянного тока e.m.f может быть определено как когда якорь в машине постоянного тока вращается, напряжение может генерироваться внутри катушек. В генераторе ЭДС вращения можно назвать генерируемой ЭДС, а Er = Eg. В двигателе ЭДС вращения можно назвать встречной или противоэдс, а Er = Eb.

Пусть Φ — полезный поток для каждого полюса в пределах паутины

P — общее количество полюсов

z — общее количество проводников внутри якоря

n — скорость вращения якоря на оборот в секунду

А — это нет.параллельных полос по всей арматуре среди щеток противоположной полярности.

Z / A — это нет. из проводника якоря последовательно для каждой параллельной дорожки

Поскольку магнитный поток для каждого полюса равен «Ф», каждый проводник режет поток «Р Ф» за один оборот.

Напряжение, создаваемое для каждого проводника = наклон потока для каждого оборота в WB / Время, затраченное на один оборот в течение секунд

Поскольку ‘n’ оборотов завершаются в течение одной секунды, а 1 оборот будет выполнен в течение 1 / n секунды .Таким образом, время одного оборота якоря составляет 1 / нсек.

Стандартное значение производимого напряжения для каждого проводника

p Φ / 1 / n = np Φ вольт

Производимое напряжение (E) может быть определено с помощью количества проводников якоря в серии I любой отдельной полосы щетки таким образом, все напряжение вырабатывается

E = стандартное напряжение для каждого проводника x нет. проводников в серии для каждой полосы

E = n.P.Φ x Z / A

Вышеприведенное уравнение — это e.м.ф. уравнение машины постоянного тока.

Машина постоянного тока против машины переменного тока

Разница между электродвигателем переменного тока и электродвигателем постоянного тока заключается в следующем.

Потери в машине постоянного тока

Мы знаем, что основная функция машины постоянного тока заключается в преобразовании механических энергия в электрическую энергию.При использовании этого метода преобразования вся входная мощность не может быть преобразована в выходную мощность из-за потерь мощности в различных формах. Тип потери может меняться от одного устройства к другому. Эти потери снизят эффективность устройства, а также увеличат температуру. Потери энергии в машинах постоянного тока можно разделить на электрические, в противном случае потери в меди, потери в сердечнике или потери в железе, механические потери, потери в щетках и потери при рассеянной нагрузке.

Преимущества машины постоянного тока

Преимущества этой машины заключаются в следующем.

• Машины постоянного тока, такие как двигатели постоянного тока, имеют различные преимущества, такие как высокий пусковой крутящий момент, реверсирование, быстрый запуск и остановка, изменяемые скорости через входное напряжение
• Они очень легко управляются, а также дешевле по сравнению с AC
• хороший
• Крутящий момент высокий
• Работа без швов
• Без гармоник
• Простота установки и обслуживания

Применение машины постоянного тока

В настоящее время генерация электроэнергии может производиться в больших объемах в форме переменного тока (переменный ток).Следовательно, использование машин постоянного тока, таких как двигатели и генераторы, генераторы постоянного тока чрезвычайно ограничено, поскольку они используются в основном для обеспечения возбуждения генераторов переменного тока небольшого и среднего диапазона. В промышленности машины постоянного тока используются для различных процессов, таких как сварка, электролитические процессы и т. Д.

Обычно генерируется переменный ток, а затем он преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителей. Поэтому генератор постоянного тока подавляется с помощью источника переменного тока, который выпрямляется для использования в нескольких приложениях.Двигатели постоянного тока часто используются в качестве приводов с регулируемой скоростью и там, где происходят серьезные изменения крутящего момента.

Применение машины постоянного тока в качестве двигателя используется путем разделения на три типа, таких как последовательные, шунтирующие и составные, тогда как применение машины постоянного тока в качестве генератора подразделяется на генераторы с раздельным возбуждением, последовательные и шунтирующие генераторы.

Итак, это все машины постоянного тока. Из приведенной выше информации, наконец, мы можем сделать вывод, что машины постоянного тока — это генератор постоянного тока и двигатель постоянного тока.Генератор постоянного тока в основном используется для подачи источников постоянного тока на машину постоянного тока на электростанциях. В то время как двигатель постоянного тока приводит в действие некоторые устройства, такие как токарные станки, вентиляторы, центробежные насосы, печатные машины, электровозы, подъемники, краны, конвейеры, прокатные станы, авто-рикши, льдогенераторы и т. Д. Вот вам вопрос, что такое коммутация в машина постоянного тока?

Что такое обработка? Справочник по различным типам операций обработки

Обработка — это производственный термин, охватывающий широкий спектр технологий и методов.Это можно примерно определить как процесс удаления материала с детали с помощью механических станков для придания ей заданной конструкции. Большинство металлических компонентов и деталей требуют некоторой обработки в процессе производства. Другие материалы, такие как пластмассы, каучуки и бумажные изделия, также обычно производятся с помощью процессов механической обработки.

Типы обрабатывающих инструментов

Существует много типов обрабатывающих инструментов, и их можно использовать отдельно или в сочетании с другими инструментами на различных этапах производственного процесса для достижения заданной геометрии детали.Основные категории обрабатывающих инструментов:

• Расточные инструменты : Обычно используются в качестве чистового оборудования для увеличения отверстий, ранее вырезанных в материале.
• Режущие инструменты : Такие устройства, как пилы и ножницы, являются типичными примерами режущих инструментов. Они часто используются для резки материала заданных размеров, такого как листовой металл, в желаемую форму.
• Инструменты для сверления : Эта категория состоит из обоюдоострых вращающихся устройств, которые создают круглые отверстия, параллельные оси вращения.
• Шлифовальные инструменты : В этих инструментах применяется вращающийся круг для достижения чистовой отделки или выполнения легких резов на заготовке.
• Фрезерные инструменты : Фрезерный инструмент использует вращающуюся режущую поверхность с несколькими лезвиями для создания некруглых отверстий или вырезания из материала уникального дизайна.
• Токарные инструменты : Эти инструменты вращают заготовку вокруг своей оси, в то время как режущий инструмент придает ей форму. Токарные станки — самый распространенный вид токарного оборудования.

Типы технологий обработки на обжиге

Сварочные и выжигательные станки используют тепло для придания формы заготовке. К наиболее распространенным видам технологий обработки сваркой и обжигом относятся:

• Лазерная резка : Лазерный станок излучает узкий высокоэнергетический луч света, который эффективно плавит, испаряет или сжигает материал. Лазеры CO2 и Nd: YAG являются наиболее распространенными типами, используемыми при механической обработке. Процесс лазерной резки хорошо подходит для придания формы стальным рисункам или травления на куске материала.Его преимущества включают высококачественную отделку поверхности и исключительную точность резки.
• Газовая резка : Этот метод обработки, также известный как газовая резка, использует смесь топливных газов и кислорода для плавления и резки материала. Ацетилен, бензин, водород и пропан часто используются в качестве газовых сред из-за их высокой воспламеняемости. Преимущества этого метода включают высокую мобильность, низкую зависимость от первичных источников энергии и возможность резать толстые или твердые материалы, такие как прочные сорта стали.
• Плазменная резка : Плазменные резаки зажигают электрическую дугу для преобразования инертного газа в плазму. Эта плазма достигает чрезвычайно высоких температур и применяется к заготовке с высокой скоростью, чтобы расплавить нежелательный материал. Этот процесс часто используется для обработки электропроводящих металлов, которые требуют точной ширины реза и минимального времени на подготовку.

Виды технологий эрозионной обработки

В то время как обжигающие инструменты используют тепло для плавления излишков материала, устройства для эрозионной обработки используют воду или электричество для удаления материала с заготовки.Двумя основными типами технологий эрозионной обработки являются:

• Гидроабразивная резка : В этом процессе используется струя воды под высоким давлением для прорезания материала. В струю воды можно добавить абразивный порошок для облегчения эрозии. Гидравлическая резка обычно используется для материалов, которые могут быть повреждены или деформированы в зоне термического влияния.
• Электроэрозионная обработка (EDM) : Этот процесс, также известный как искровая обработка, использует электрические дуговые разряды для создания микрократеров, которые быстро приводят к полному разрезанию.EDM используется в приложениях, требующих сложных геометрических форм в твердых материалах и с жесткими допусками. Для электроэрозионной обработки требуется, чтобы основной материал был электропроводным, что ограничивает его использование черными сплавами.

Обработка с ЧПУ

Обработка с числовым программным управлением (обработка с ЧПУ) — это компьютеризированная технология, которая может использоваться в сочетании с широким спектром оборудования. Для этого требуется программное обеспечение и программирование, обычно на языке G-кода, чтобы направлять обрабатывающий инструмент при формировании заготовки в соответствии с заданными параметрами.В отличие от методов, управляемых вручную, обработка с ЧПУ — это автоматизированный процесс. Некоторые из его преимуществ включают:

• Высокие производственные циклы : После того, как станок с ЧПУ был правильно закодирован, он обычно требует минимального обслуживания или времени простоя, что обеспечивает более высокую производительность.
• Низкие производственные затраты : Благодаря высокой скорости оборота и низкой потребности в ручном труде обработка с ЧПУ может быть рентабельным процессом, особенно при крупносерийном производстве.
• Унифицированное производство : Обработка с ЧПУ, как правило, является точной и обеспечивает высокий уровень согласованности в дизайне продукции.

Прецизионная обработка

Любой процесс обработки, требующий необычно малых допусков на резку (от 0,013 до 0,0005 мм, как правило) или чистоты поверхности менее 32T, может рассматриваться как форма прецизионной обработки. Подобно обработке с ЧПУ, прецизионная обработка может применяться к большому количеству производственных методов и инструментов.Такие факторы, как жесткость, демпфирование и геометрическая точность, могут влиять на точность резки прецизионным инструментом. Управление движением и способность станка реагировать на высокие скорости подачи также важны для точной обработки.

Чтобы найти производителя станка, обратитесь к нашему руководству для поставщиков станков.

Прочие изделия для обработки

Прочие «виды» статей

Больше от Custom Manufacturing & Изготовления

6 различных типов автомобильных двигателей

Двигатель — это душа и сердце вашего автомобиля просто потому, что это наиболее важная его часть.Он действует как главный источник энергии и преобразует энергию в механическое движение.

Несомненно, конструкции и модели автомобилей значительно изменились за последние несколько лет, и что интересно, автомобильные двигатели последовали их примеру.

У двигателей интересная история, и если вы планируете в ближайшее время купить автомобиль, понимание различных типов автомобильных двигателей поможет вам сделать лучший выбор. Люди разные, и в то время как одни предпочитают двигатели с топливной экономичностью, другие сосредотачиваются на большей мощности.

Имея это в виду, производители автомобилей упорно трудятся день и ночь, чтобы удовлетворить потребности всех клиентов, и, следовательно, они разработали различные типы автомобильных двигателей и вот некоторые из них.

Типы двигателей

Как правило, существует два типа двигателей, а именно двигатели внутреннего и внешнего сгорания.

1. Двигатели внутреннего сгорания

В этих двигателях сгорание топлива происходит внутри двигателя, что вызывает повышение давления и температуры.

В результате сгорания создается высокое давление, прикладываемое к ротору, поршням или соплу, и это та же сила, которая перемещает ваш автомобиль из одного места в другое и преобразует химическую энергию в полезную механическую энергию. Очень хорошими примерами являются двухтактные и четырехтактные бензиновые и дизельные двигатели

2. Двигатель внешнего сгорания

В этих двигателях сгорание топлива происходит вне двигателя, и паровой двигатель является отличным примером

Для вашего спокойствия, Существуют различные типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), которые классифицируются по разному признаку, и мы рассмотрим их ниже;

1.По проекту

а. Поршневой двигатель

Поршень и цилиндр являются основными компонентами поршневого двигателя. Двигатель может иметь один или несколько поршней, основная цель которых — преобразовывать давление во вращательное движение.

data-full-width-responseive = «true»>

Каждый поршень помещается внутри цилиндра, и в результате сгорания газа поршень совершает возвратно-поступательное движение (возвратно-поступательное движение), которое затем преобразуется во вращательное движение.

б.Двигатель Ванкеля

Также известный как роторный двигатель, двигатель Ванкеля преобразует давление во вращательное движение с помощью эксцентриковой поворотной системы.

По сравнению с поршневым двигателем, двигатель Ванкеля более плавный, простой и компактный. Обратите внимание, что эти двигатели обычно производят больше импульсов мощности за оборот, и поэтому они в основном используются в гоночных автомобилях, и Mazda RX-8 является очень популярным примером.

2. По методу зажигания

a.Двигатель с воспламенением от сжатия

Эти типы двигателей не имеют свечи зажигания на головке блока цилиндров, и поэтому тепло сжатого воздуха отвечает за воспламенение топлива. Очень хорошим примером двигателя с воспламенением от сжатия является дизельный двигатель, поскольку он работает только за счет сжатия воздуха.

Некоторые из преимуществ двигателя с воспламенением от сжатия — это снижение паразитной нагрузки на двигатель и более высокий термодинамический КПД.

б. Двигатель с искровым зажиганием

Эти двигатели оснащены свечой зажигания, установленной на головке двигателя, которая производит искру после сжатия топлива для воспламенения воздушно-топливной смеси для процесса сгорания.

По мнению экспертов, бензиновые двигатели основаны на искровом зажигании, но могут работать только на биоэтаноле, метаноле, водороде, сжатом природном газе (CNG), автогазе (LPG) и нитрометане.

3. По количеству цилиндров

a. Одноцилиндровый двигатель

Они состоят из одного цилиндра, соединенного с коленчатым валом. Эти типы двигателей легкие, компактные и обладают выдающимся соотношением массы и мощности. Они обычно используются в мотороллерах, мотоциклах, картингах и мотоциклах.

б. Двухцилиндровый двигатель

Эти двигатели состоят из двух цилиндров, отсюда и название двухцилиндровый двигатель.

г. Многоцилиндровый двигатель

Эти двигатели имеют более двух цилиндров, их может быть три, четыре, шесть, двенадцать или шестнадцать. Эти двигатели обладают отличной способностью нейтрализовать дисбаланс и без особых усилий достигать более высоких оборотов в минуту (об / мин). Хорошими примерами являются двухтактный и четырехтактный двигатель, который может быть дизельным или с искровым зажиганием.

data-full-width-responseive = «true»>

4. На основе расположения цилиндров

a. Вертикальный двигатель

Так же, как и название, цилиндры вертикальных двигателей расположены вертикально

b. Горизонтальный двигатель

Цилиндры этих двигателей расположены горизонтально

c. V-образный двигатель

В двигателях этого типа поршни и цилиндры выровнены в два ряда с некоторым углом между ними, и если смотреть сверху, они напоминают V-образную форму.По словам экспертов, уникальная форма этих двигателей предназначена для предотвращения вибрации и проблем с балансировкой.

г. Двигатель типа W

В этих двигателях цилиндры расположены в 3 ряда, образуя W-образную форму, и в большинстве случаев этот двигатель изготавливается в результате производства 16-цилиндровых и 12-цилиндровых двигателей.

эл. Двигатель с оппозитными цилиндрами

Цилиндры в этом типе двигателя расположены в противоположных направлениях. Что наиболее важно, этот двигатель имеет отличную балансировку и работает плавно просто потому, что и поршень, и шатун работают одинаково.

5. Типы используемого топлива

• Бензиновый двигатель — использует бензин в качестве основного источника энергии
• Дизельный двигатель — использует дизельное топливо для своей работы
• Газовый двигатель — использует топливо для своей работы

6. По количеству ударов

а. Двухтактный двигатель

В двигателе этого типа поршень совершает два движения, то есть одно движение вверх (от НМТ к ВМТ) и другое вниз (от ВМТ к НМТ), чтобы произвести рабочий ход.

б. Четырехтактный двигатель

В двигателе этого типа поршень перемещается четыре раза, два движения вверх и два движения вниз за один цикл рабочего хода.

г. Шеститактный двигатель

Шеститактный двигатель находится в стадии разработки, но, по словам источников, он вызовет внимание и интерес в автомобильной промышленности. Ожидается, что он принесет огромные преимущества, такие как снижение механической сложности, повышение топливной эффективности и снижение выбросов.

Итог

Двигатель — самая важная часть вашего автомобиля, поскольку он позволяет вам эффективно перемещаться из одного места в другое. Повернуть ключ для запуска автомобиля всегда интересно и просто, и в большинстве случаев его простота заставляет людей воспринимать двигатель как должное.

Если вы хотите понять конструкцию вашего автомобиля, рекомендуется разобраться в технологиях, которые используются под капотом, и, что наиболее важно, понять различные типы доступных автомобильных двигателей.

data-full-width-responseive = «true»>

Было бы целесообразно разобраться в различных автомобильных двигателях и принципах их работы и принять обоснованное решение о том, какой из них купить, исходя из ваших личных предпочтений.

Типы машинного обучения | Различные методы и виды модели

Введение в типы машинного обучения

Машинное обучение — это подполе ИИ, которая фокусируется на разработке компьютерных программ, которые имеют доступ к данным, предоставляя системе возможность учиться и улучшаться автоматически.Путем нахождения шаблонов в базе данных без какого-либо вмешательства или действий человека на основе типа данных, то есть помеченных или немаркированных, и на основе методов, используемых для обучения модели на данном наборе данных. Машинное обучение далее классифицируется как контролируемый, неконтролируемый, подкрепляющий и полу-контролируемый алгоритм обучения, все эти типы методов обучения используются в различных приложениях.

Что такое машинное обучение?

Машинное обучение — это небольшая область применения искусственного интеллекта, в которой машины автоматически учатся на основе операций и совершенствуют себя, чтобы обеспечить лучшую производительность.На основе собранных данных машины стремятся улучшить компьютерные программы в соответствии с требуемой производительностью. Благодаря этой способности машины учиться самостоятельно, явное программирование этих компьютеров не требуется. Он уже проник в нашу жизнь повсюду, о чем мы не подозреваем. Практически каждая машина, которую мы используем, и машины с передовыми технологиями, свидетелями которых мы являемся в последнее десятилетие, включают машинное обучение для повышения качества продукции. Некоторыми примерами машинного обучения являются беспилотные автомобили, расширенный поиск в Интернете, распознавание речи.

Разница между обычным программированием и машинным обучением

Обычное программирование = логика запрограммирована + данные вводятся + логика запускается на данных + выход

Машинное обучение = данные вводятся + ожидаемый вывод вводится + запускает его на машине для обучения алгоритма от ввода до вывода, короче говоря, пусть он создает свою собственную логику для перехода от ввода к выводу + обученный алгоритм, используемый на тестовых данных для предсказание

Методы машинного обучения

У нас есть четыре основных типа методов машинного обучения в зависимости от типа обучения, которое мы ожидаем от алгоритмов:

1.Машинное обучение с учителем

Алгоритмы контролируемого обучения используются, когда выход классифицируется или маркируется. Эти алгоритмы учатся на вводимых прошлых данных, называемых обучающими данными, проводят их анализ и используют этот анализ для прогнозирования будущих событий любых новых данных в рамках известных классификаций. Для точного прогнозирования тестовых данных требуются большие данные, чтобы иметь достаточное представление о закономерностях. Алгоритм можно обучить дальше, сравнивая результаты обучения с фактическими и используя ошибки для модификации алгоритмов.

станков — Wiki — Scioly.org

Машины — это мероприятие Дивизиона B и Дивизиона C на сезоны 2020 и 2021 годов.Он состоит из части сборки и тестирования, включающей фундаментальные концепции простых и сложных машин, включая типы простых машин, их использование, входные и выходные силы, механическое преимущество и многое другое.

Когда событие было в последней ротации, в 2014 и 2015 годах, оно называлось Простые машины в Дивизионе B и Составные машины в Дивизионе C.

Обзор событий

Machines — это мероприятие, на котором участники проходят письменный тест и используют самодельную рычажно-рычажную систему для определения соотношения неизвестных масс.Включенные простые машины — рычаги, шкивы, колеса и оси, наклонные плоскости, клинья и винты.

Простая машина — это механическое устройство для приложения силы. Они полезны, потому что могут облегчить физическую работу, изменяя величину или направление силы или расстояние, на которое она действует. Составные машины состоят из двух или более простых машин. Составная машина может допускать более сложные машины и более сложные выходные данные и функции.

Письменный тест

Письменный тест будет включать такие темы, как IMA, AMA, эффективность, работа, крутящий момент, мощность и история. Бесплатный ответ будет отмечен как неправильный, если не будут учтены значащие цифры, хотя некоторые оценщики могут дать частичную оценку. Единицы всегда должны быть включены.

Сила

Сила интуитивно толчок или притяжение — это любое действие, которое имеет тенденцию изменять движение объекта. Сила может ускорить любой объект с массой.2} [/ math]).

Силы представлены символом [математика] F [/ математика]. Это векторы, имеющие как величину, так и направление. Чистая сила, действующая на объект, — это сумма всех сил, действующих на объект. Ускорение объекта определяется вторым законом Ньютона.

[math] F = ma, [/ math]

где [math] m [/ math] — масса объекта.

Работа

Работа — это приложение силы на расстоянии. То есть сила [math] F [/ math], действующая на объект, выполняет «работу», если объект испытывает смещение [math] \ Delta s [/ math] под действием силы.Работа показывает, сколько механической энергии передается от одного объекта к другому.

Единицей работы (и энергии) в системе СИ является джоуль (Дж), который равен энергии, необходимой для приложения силы в один ньютон на расстоянии одного метра ([математика] J = N \ cdot m [/ математика]).

Работа может быть отрицательной. Например, если объект 2 передает механическую энергию объекту 1, то работа, выполняемая объектом 1, является отрицательной. Следует подчеркнуть разницу между выполненной работой на и выполненной работой на .Работа, выполняемая с объектом, относится к механической энергии, передаваемой этому объекту, тогда как работа, выполняемая объектом, относится к механической энергии, передаваемой от этого объекта к другому.

Объем работы, выполняемой силой, может быть представлен формулой [math] W = F \ cdot d [/ math], в которой «W» представляет приложенную работу, «F» представляет количество силы, а «d» представляет собой расстояние, на котором действует сила.

Если угол, образованный силой и смещением, равен [math] \ theta [/ math], то работа, которую [math] F [/ math] выполняет с объектом, определяется выражением

[математика] W = F \ cdot \ Delta s = | F | \ cdot | \ Delta s | \ cdot \ cos \ theta, [/ math]

где [math] F, \ Delta s [/ math] — векторы, а work [math] W [/ math] — скаляр.

Энергия

Энергия объекта определяет его способность влиять на окружающую среду. Единица измерения энергии в системе СИ — Джоуль [математика] J = N \ cdot m [/ math].

Есть много форм энергии. В этом случае мы в первую очередь рассматриваем кинетическую энергию объекта (энергия, которой он обладает от движения) и потенциальную энергию (энергию, которой он обладает благодаря своему местоположению в поле; в этом случае — гравитационное поле). Полная механическая энергия объекта определяется суммой его кинетической и потенциальной энергии.2 [/ math]
где:

[math] KE [/ math] — кинетическая энергия объекта (Джоули)

[math] m [/ math] — масса объекта (килограммы)

[math] v [/ math] — скорость объекта (метры в секунду)

Гравитационная потенциальная энергия объекта может быть вычислена с помощью
[math] PE = mgh [/ math]
где:

[math] PE [/ math] — потенциальная энергия объекта (Джоули)

[math] m [/ math] — масса объекта (килограммы)

[математика] g [/ математика] — ускорение свободного падения (метры в секунду [математика] ^ 2 [/ математика])

[math] h [/ math] — высота объекта над землей (метры)

Сохранение энергии

Закон сохранения энергии гласит, что в закрытой системе без внешних влияний энергия не теряется и не приобретается.Несмотря на это, энергия может менять формы. Работа может быть преобразована в тепло посредством трения. Работу можно превратить в звук. Тепло можно преобразовать в работу с помощью двигателей. Но энергия никогда не теряется и не приобретается. Об этом важно помнить.

Законы движения Ньютона

Сэр Исаак Ньютон установил три закона, описывающих движение объекта.

1. Первый закон определяет инерцию и гласит, что объект будет иметь тенденцию следовать своей текущей модели движения (постоянная скорость, покой и т. Д.)) навсегда, если только на нее не действует внешняя сила. Или, как обычно утверждается, движущийся объект имеет тенденцию оставаться в движении, объект в состоянии покоя стремится оставаться в покое, если на него не действует внешняя сила.
2. Второй закон движения определяет ускорение как прямо пропорциональное силе и обратно пропорциональное массе. Математическое соотношение между силой, ускорением и массой см. В разделе, посвященном силе.
3. Третий закон движения описывает, что для любой приложенной силы существует равная сила, приложенная в противоположном направлении.Наиболее распространенный пример этого — нормальная сила, то есть сила, действующая с земли на объект, лежащий на земле. Если земля идеально ровная, нормальная сила — это вес объекта, приложенный к объекту в противоположном направлении.

Механическое преимущество

Механическое преимущество — это коэффициент, на который машина увеличивает силу. Он описывается как отношение выходной силы к входной.

Благодаря механическому преимуществу машины могут многократно увеличивать входную силу, что приводит к увеличению выходной силы, тем самым уменьшая величину входной силы, необходимой для перемещения объекта или выполнения задачи.Хотя машины могут иметь механическое преимущество и могут умножать прилагаемую силу, из-за закона сохранения энергии они никогда не могут умножить приложенную энергию (или работу). Они могут уменьшить количество силы, необходимой для выполнения задачи, за счет увеличения расстояния, на котором применяется сила. Если расстояние увеличивается, требуется меньшее усилие для выполнения того же объема работы.

Механическое преимущество не имеет единиц.

Механическое преимущество — это отношение выходной силы к входной, как описано в формуле [math] MA = {F_o \ over F_i} [/ math], где «MA» представляет механическое преимущество машины », F _o «представляет выходную силу, а» F _i «представляет входную силу.

Идеальное механическое преимущество

Идеальное механическое преимущество (IMA) — это количество раз, когда машина умножит усилие, если на машине не будет трения или износа. Например, если IMA машины равен 2, это означает, что приложенная сила была удвоена машиной (опять же при условии отсутствия трения). Если IMA машины равен 1/2, это означает, что приложенная сила была уменьшена вдвое. Если IMA равен 1, это означает, что приложенная сила осталась прежней.

Однако машины с высоким IMA не всегда желательны.Чем выше IMA у машины, тем на меньшее расстояние перемещается груз по сравнению с расстоянием входящей силы. Если IMA машины больше 1, то нагрузка перемещается на меньшее расстояние, чем расстояние, на которое прикладывается сила. Машина с IMA меньше единицы будет перемещать объект на большее расстояние, жертвуя силой.

IMA равно отношению расстояния, на котором прикладывается входная сила, к расстоянию, на котором применяется выходная сила.Каждый тип простой машины имеет формулу для определения своего IMA, как описано далее в этой статье. Однако общая формула для определения идеального механического преимущества: [math] IMA = {d_i \ over d_o} [/ math], где «IMA» представляет идеальное механическое преимущество машины, «d _i » представляет собой расстояние на котором приложена входная сила, а «d _o » представляет собой расстояние, на котором действует выходная сила.

Фактическое механическое преимущество

Фактическое механическое преимущество (AMA) — это экспериментально определенное механическое преимущество, которое учитывает трение и износ машины.Он всегда ниже IMA из-за потерь энергии, связанных с неидеальными условиями.

AMA определяется экспериментально и равна отношению выходной силы к входной. Формула для определения фактического механического преимущества очень похожа на общее уравнение для определения механического преимущества и описывается как [math] AMA = {F_o \ over F_i} [/ math], где «AMA» представляет фактическое механическое преимущество машины, «F _o » представляет выходную силу, а «F _i » представляет входную силу).

КПД

КПД описывает влияние трения и износа устройства на выходную работу. Закон сохранения энергии гласит, что количество энергии в замкнутой системе постоянно. Однако некоторая работа всегда преобразуется в другие нежелательные формы энергии, такие как тепло.

Эффективность — это отношение выходной работы к входной, обычно выражается в процентах. Это описывается формулой [math] \ eta = {W_o \ over W_i} [/ math], в которой эта (η) представляет эффективность машины, «W _o » представляет выходную работу, а «W _i «представляет собой начальную работу.КПД всегда меньше 100%. Другой способ определения эффективности — это отношение фактического механического преимущества к идеальному механическому преимуществу ([math] \ eta = {AMA \ over IMA} [/ math]), что составляет то же самое.

Трение

Трение — это любая сила, действующая в направлении, противоположном результирующей силе, действующей на объект. Силу трения можно рассчитать с помощью:
[математика] F_f = \ mu N [/ math]
где:

[math] F_f [/ math] — сила трения (Н)

[math] \ mu [/ math] — коэффициент трения (без единиц измерения)

[math] N [/ math] — нормальная сила объекта (N), или сила, действующая со стороны поверхности, на которой лежит объект.Во всех случаях это не вес объекта, а, скорее, сила, которая отталкивает объект, оказывая на него силу.

Есть два основных типа трения, которые можно увидеть в этом событии: статическое трение и кинетическое трение. Статическое трение — это сила, которая противостоит силе усилия, когда объект находится в состоянии покоя, а кинетическое трение — это сила, которая противостоит силе усилия, когда объект находится в движении. Коэффициент статического трения больше, чем коэффициент кинетического трения, и оба значения будут значительно различаться в зависимости от материала.

Крутящий момент

Сила и соответствующее плечо момента.

Крутящий момент , также известный как момент силы , является эквивалентом силы вращения. Он обозначается либо [math] \ tau [/ math], либо [math] M [/ math]. В системе СИ единица измерения крутящего момента — [математика] Н \ cdot м [/ математика].

Крутящий момент равен силе, умноженной на перпендикулярное расстояние между местом приложения силы и точкой опоры (плечо момента). Точка опоры — это то, вокруг чего вращается тело. Если сила выражена в Ньютонах, а расстояние выражено в метрах, то единицы крутящего момента будут выглядеть как Джоуль.Однако, чтобы подчеркнуть тот факт, что крутящий момент не работает, единицы измерения фактически будут Ньютон-метрами. Чистый крутящий момент на теле, скорость вращения которого не меняется, равен 0. В простых машинах его можно рассчитать по формуле

[math] \ tau = F \ cdot d, [/ math]

где [math] d [/ math], известный как плечо момента, рассчитывается путем рисования перпендикуляра от центра к силе, как показано на рисунке справа.
Формула эквивалента вращения для энергии и мощности, используемая в расчетах с двигателями:

[math] E = \ tau \ cdot \ theta, \ P = \ tau \ cdot \ omega, [/ math]

где [math] \ theta [/ math] — угловое смещение, а [math] \ omega [/ math] — угловая скорость.

Мощность

Power показывает, насколько быстро энергия передается или выполняется работа от одного объекта к другому. Он равен количеству переданной энергии или количеству работы, проделанной за время, необходимое для передачи этой энергии или выполнения работы. В системе СИ единица мощности — ватт, который равен одному джоулю, передаваемому в секунду ([math] W = \ frac {J} {s} [/ math]).

Как описано ранее, формула для определения мощности [математика] P = {W \ over t} [/ math]

где

[математика] P [/ математика] — развиваемая степень

[математика] W [/ математика] — это количество выполненной работы или переданной энергии

[math] t [/ math] — время, в течение которого выполнялась работа или передавалась энергия.

Другая полезная формула для определения выходной мощности двигателя: [math] P = \ tau \ omega [/ math ]

где

[math] \ tau [/ math] — это крутящий момент, который двигатель прилагает.

[math] \ omega [/ math] — угловая скорость вала двигателя.

Кинематика

Кинематика описывает движение тела в пространстве и была разрешена правилами 2021 года.

Линейная скорость

Линейная скорость — это скорость, с которой объект движется за время. Это выражается как:
[математика] v = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t} [/ math]
где

[математика] v [/ математика] — скорость объекта (в м / с)

[math] \ Delta x [/ math]: изменение положения (или пройденного расстояния) объекта (в метрах)

[math] \ Delta t [/ math] — изменение во времени, в течение которого произошло изменение положения (в секундах)

Ускорение

Ускорение — это скорость, с которой скорость объекта изменяется во времени.2 [/ math]

Чтобы определить ускорение по силе, можно использовать Второй закон Ньютона.

Инерция

Инерция — это сопротивление объекта изменению скорости. Объект будет продолжать двигаться с постоянной скоростью и направлением, если на него не действует другая сила. Например, если вы раскачиваете теннисный мяч, прикрепленный к веревке, по кругу, а затем отпускаете его, он продолжит двигаться в одном направлении с постоянной скоростью. Однако если он врезается в стену, он больше не будет продолжать движение с постоянной скоростью, потому что на него воздействовала внешняя сила.

Импульс

Импульс — это произведение массы и скорости объекта, которое измеряется в килограмм-метрах в секунду (кг [математика] \ cdot [/ математика] м / с). Математически это определяется как:
[math] p = mv [/ math]
где:

[math] p [/ math] — импульс объекта

[math] m [/ math] — масса объекта

[math] v [/ math] — скорость объекта

Сохранение импульса

Сохранение количества движения означает, что скорость системы остается постоянной.Это означает, что сумма количества движения двух объектов в системе будет оставаться постоянной при любых взаимодействиях. Математически это можно выразить как:
[математика] p _ {\ textrm {1 начальная}} + p _ {\ textrm {2 начальная}} = p _ {\ textrm {1 final}} + p _ {\ textrm {2 final}} [/ math]
где [math] p [/ math] — это импульс для двух различных объектов на разных стадиях. Обратите внимание, что сами импульсы могут меняться, но суммы должны оставаться постоянными. Одним из примеров этого является система «Колыбель Ньютона», где один шар сталкивается с другим, и они передают импульс, в результате чего скорость шара на противоположной стороне системы равна скорости исходного шара.

Импульс

Импульс — это произведение силы, приложенной к объекту, и времени, которое измеряется в Ньютон-секундах (N [math] \ cdot [/ math] s). Сила, приложенная в течение определенного периода времени, создаст импульс. Импульс определяется как:
[math] J = F_ {средний} \ Delta t [/ math]
где:

[math] J [/ math] — это импульс

[math] F_ {average} [/ math] — это среднее приложенное усилие

[math] \ Delta t [/ math] — это время, в течение которого применялась сила.

Импульс также можно определить как изменение количества движения объекта, к которому была приложена сила.Математически это можно выразить как:
[math] J = mv_f-mv_i [/ ​​math]
где:

[math] J [/ math] — это импульс

[math] m [/ math] — масса объекта

[math] v_f [/ math] — конечная скорость объекта

[math] v_i [/ ​​math] — начальная скорость объекта

История

Примечание: история не является темой правил для сезона 2020 года

• Архимед изучил рычаг, шкив и винт примерно в 3 веке до нашей эры и обнаружил принцип механического преимущества в рычаге.Он также изобрел винт Архимеда, устройство для перекачки воды на более высокие высоты.

• Герон Александрийский перечислил в своей книге Механика пять устройств, которые могут «приводить в движение груз», простые машины, исключая наклонную плоскость, и с колесом и осью, замененными лебедкой.

• Галилео Галилей опубликовал книгу Le Meccaniche ( On Mechanics ) в 1600 году, в которой он расширил теорию, лежащую в основе простых машин.Он был первым ученым, который узнал, что простые машины не создают энергию, а только преобразуют ее.

• Сэр Исаак Ньютон изложил законы движения в своей книге Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica в 1687 году.

• Законы трения Амонтона, заново открытые Амонтоном после да Винчи и расширенные Кулоном, объяснили роль трения в простых машинах.

Рычаг

Обнаружен Архимедом в 3 веке до нашей эры вместе со шкивом и винтом.Архимед также открыл идею механического преимущества рычага.

Первое, что люди использовали рычаг, — это открывать и разбивать ракушки и фрукты, чтобы съесть пищу внутри.

Примерно к 200 г. до н.э. такие ученые, как Архимед, выясняли, почему работают рычаги.

Шкив

Нигде не записано, когда и кем был изготовлен первый шкив. Однако считается, что Архимед был первым человеком, у которого была задокументированная система блоков и захватов, как записано Плутархом.

Плоскость наклонная

Наклонные самолеты использовались людьми с доисторических времен для подъема тяжелых предметов.

Наклонная плоскость была последней простой машиной, которая была признана машиной. Это потому, что он неподвижен и в природе встречается в виде холмов и склонов. Древнегреческие философы, заявившие о пяти других простых машинах, никогда не решали, что наклонный самолет должен быть машиной.

Однако наклонная плоскость была окончательно признана в эпоху Возрождения наряду с другими простыми машинами.

Первые элементарные правила трения скольжения по наклонной плоскости были обнаружены Леонардо да Винчи, записанными в его записных книжках в период между 1452 и 1519 годами, но они до сих пор остаются неопубликованными.

Наклонная плоскость была включена как простая машина после того, как Симон Стевин получил ее механическое преимущество в 1586 году.

Колесо и ось

Самые ранние известные колеса были датированы радиоуглеродом примерно 4000–3500 гг. До н. Э. В Месопотамии колеса первоначально служили гончарными кругами, но прошло несколько столетий, прежде чем их поместили на транспортные средства для транспортировки.Археологи обнаружили изображения и фрагменты транспортных средств по всей Афроевразии, самые старые из которых связаны с культурой воронкообразных в современной Германии и Дании. В археологии остается открытым вопрос о том, мотивировало ли влияние Месопотамии другие культуры на создание своих собственных колесных транспортных средств, или несколько культур изобрели колесные транспортные средства независимо и одновременно.

клин

Происхождение клина до сих пор неизвестно. Один из первых образцов клина — ручной топор.

Значимые цифры

См. Значимые числа для получения информации о значащих числах. При выполнении вычислений ответы должны содержать соответствующее количество значащих цифр по запросу.

Типы простых машин

Схема, иллюстрирующая разницу между фиксированным шкивом и подвижным шкивом.

Есть шесть типов простых машин; шкивы, наклонные плоскости, колеса и оси, рычаги, клинья и винты.

Шкивы

Система шкивов с идеальным механическим преимуществом 2.

Шкив представляет собой колесо на оси, которое предназначено для поддержки движения и изменения направления троса или ремня по его окружности. Есть два типа шкивов: фиксированные шкивы и подвижные шкивы. Фиксированный шкив — это стационарный шкив, который не перемещается под нагрузкой. Подвижный шкив — это шкив, который свободно подвешен и перемещается вместе с грузом.

Оба типа шкивов являются рычагами. Фиксированный шкив — это рычаг класса 1 с рычагом усилия, равным рычагу нагрузки; Подвижный шкив — это рычаг класса 2 с рычагом усилия, вдвое превышающим длину рычага нагрузки.

В одиночном неподвижном шкиве, если к одному концу струны прикреплен груз, теоретическая величина входного усилия, необходимого для подъема груза, равна силе тяжести, действующей на груз; он имеет идеальное механическое преимущество, равное 1. Однако из-за потерь на трение и износа шкива фактическое механическое преимущество одного неподвижного шкива всегда меньше 1. Хотя использование механизма, уменьшающего прилагаемое усилие, может показаться неэффективным, одиночный фиксированный шкив полезен для изменения направления силы.

Одиночный фиксированный шкив имеет IMA, равный 1, и поэтому его можно уравновесить, поместив две одинаковые нагрузки с каждой стороны.
Шкивы

могут быть более полезными, чем когда есть несколько шкивов, объединенных в систему. Как неподвижные, так и подвижные шкивы могут быть объединены в систему, однако два подвижных шкива не могут быть размещены рядом друг с другом. Распространенный метод определения идеального механического преимущества системы шкивов — это подсчет количества длин веревки, непосредственно поддерживающей нагрузку.Другой метод — подсчет количества шкивов в системе. Например, на картинке слева есть два отрезка веревки, непосредственно поддерживающие нагрузку, а также отдельный отрезок веревки, который используется для приложения входной силы. Поскольку веревка состоит из двух длин, идеальное механическое преимущество — 2.

В системе шкивов слева представьте, что к струне прилагается сила маленькой стрелкой. Если натянуть тетиву на 2 метра вниз, крючок поднимется на 1 метр.Это связано с тем, что крючок поднимают две струны и тянут только одну. Это означает, что расстояние, на котором прикладывается входная сила, в два раза больше, чем расстояние, на котором прикладывается выходная сила. Из-за этого идеальное механическое преимущество (которое представляет собой отношение входного расстояния к выходному расстоянию) этой системы шкивов составляет 2: 1, обычно обозначаемое как просто 2. Это означает, что входная сила, необходимая для подъема груза, составляет только половину от столько же, сколько сила тяжести на грузе.Например, если на крюк в системе шкивов слева прикреплен груз в 50 ньютонов, для подъема груза потребуется всего 25 ньютонов силы. Шкивы можно объединить в еще более крупные системы с еще большим количеством шкивов, что еще больше повысит идеальное механическое преимущество.

Шкивы часто можно купить в хозяйственных магазинах. Они также могут быть построены из самых разных материалов для дома.

Щелкните изображение, чтобы увидеть решение сложной системы.

Существует два метода расчета IMA составной системы:

• Используйте формулу [math] IMA = \ frac {d_ {in}} {d_ {out}} [/ math].Когда груз поднимается на расстояние [math] d_ {out} [/ math], найдите расстояние, на которое перемещается каждый шкив, а затем расстояние, на которое перемещается входная сила, используя то, что длина струн остается постоянной.

• Используйте формулу [math] IMA = \ frac {F_ {out}} {F_ {in}} [/ math]. Тогда натяжение, прилагаемое одной и той же струной, будет одинаковым, и поскольку система сбалансирована, можно также нарисовать диаграмму свободного тела для каждого шкива, чтобы рассчитать натяжение различных струн.

Решение о том, какой метод использовать, основывается на практике, хотя чаще всего два метода имеют схожие трудности.Решение сложной системы ружейных снастей, использующее оба метода, можно найти на картинке справа.

Ремень и шкив

Система ремня и шкива имеет два или более фиксированных шкива, соединенных ремнем. IMA задается соотношением [math] \ frac {r_ {out}} {r_ {in}} [/ math], и направление вращения одинаково между шкивами, если только ремень не пересекается в форме X , и в этом случае направления вращения противоположны.

Наклонные плоскости

Наклонная плоскость с идеальным механическим преимуществом 4.

Наклонная плоскость — это плоская поверхность (плоскость), расположенная под углом (наклон). Наклонные плоскости используются для подъема грузов на более высокую высоту за счет увеличения расстояния, на которое прикладывается сила, используемая для подъема груза. Идеальное механическое преимущество наклонной плоскости — это отношение длины диагонали (длины наклонной поверхности) к вертикальной длине, до которой поверхность поднимается. Это показано в формуле [math] IMA = {d_i \ over d_v} [/ math], в которой «IMA» представляет идеальное механическое преимущество наклонной плоскости, «d _i » представляет собой расстояние до наклонной поверхности. , а «d _v » представляет собой вертикальное расстояние, на которое поднимается наклонная поверхность.

Например, на диаграмме справа наклонная поверхность (красная линия) имеет длину 4 единицы, а расстояние по вертикали, на которое эта наклонная поверхность поднимается (зеленая линия), составляет 1 единицу длины, что дает идеальную механическое преимущество 4. Это означает, что перемещение груза вверх по наклонной плоскости теоретически требует только одной четвертой силы, необходимой для непосредственного подъема груза. Например, если груз 60 ньютон помещается внизу наклонной плоскости, теоретически потребуется всего 15 ньютонов силы, чтобы переместить груз вверх по наклонной плоскости.Однако, как правило, существует значительное трение, приводящее к фактическому механическому преимуществу, намного меньшему, чем идеальное механическое преимущество 4.

Когда вводится статическое трение, минимальная требуемая сила может быть рассчитана с использованием диаграммы свободного тела с силой трения по направлению к нижней части плоскости с величиной [математика] | f | = | F_N | \ cdot \ mu = mg \ mu \ cos \ theta [/ math], где [math] \ mu [/ math] — коэффициент статического трения.

Колеса и оси

Пример системы колеса и оси, изображающий формулу для определения идеального механического преимущества системы колеса и оси.

Колесо и ось состоят из двух частей, колеса и оси, в которых обе части вращаются друг с другом при передаче силы друг другу.Система колеса и оси может использоваться по-разному, в том числе для транспортировки чего-либо, для поворота чего-либо другого на оси или для поворота другого колеса и оси. Примеры колеса и оси включают отвертки и ведущее колесо.

Колесо и ось представляют собой рычаг, в котором центром вращения как колеса, так и оси является точка опоры, а жесткий стержень превращен в круг.

Как показано на диаграмме справа, формула для нахождения идеального механического преимущества системы колес и осей следующая [математика] IMA = {R \ over r} [/ math], в которой «IMA» представляет идеальное механическое преимущество колеса и оси, «R» представляет радиус колеса, а «r» представляет радиус оси.

Рычаги

Как показано слева направо: рычаги 1-го, 2-го и 3-го класса.

Рычаг — это жесткий стержень, опирающийся на точку поворота, известную как точка опоры . Существует три типа рычагов, которые характеризуются положением входящей силы (усилия), выходной силы (нагрузка / сопротивление) и точки опоры относительно друг друга:

• First Class — Точка опоры находится посередине, усилие с одной стороны, а нагрузка — с другой.Примером рычага первого класса могут быть качели или лом.
• Второй класс — Точка опоры находится с одной стороны, нагрузка — посередине, а усилие — с другой стороны. Примером рычага второго класса может быть тачка или груша для орехов. Поскольку сила усилия всегда находится на большем расстоянии от точки опоры, чем сила сопротивления (сила, действующая на груз), рычаг второго класса всегда имеет идеальное механическое преимущество больше единицы (см. Формулу, описанную ниже).
• Третий класс — Точка опоры находится с одной стороны, нагрузка — с другой, а усилие — посередине. Примером рычага третьего класса может быть пинцет или локоть. Поскольку сила сопротивления всегда находится на большем расстоянии от точки опоры, чем сила усилия, рычаг третьего класса всегда имеет идеальное механическое преимущество менее 1 (см. Формулу, описанную ниже).

Расположение рычагов нагрузки и усилия всех трех классов рычагов.

Чтобы найти IMA рычага, разделите расстояние между точкой опоры и усилием на расстояние между точкой опоры и грузом.Это может быть представлено формулой [math] IMA = {d_i \ over d_o} [/ math], в которой «IMA» представляет идеальное механическое преимущество рычага, «d _i представляет собой расстояние от входящей силы до точка опоры (известная как рычаг входа или усилия), а «d _o представляет собой расстояние от выходной силы до точки опоры (известной как рычаг нагрузки, выхода или сопротивления). Эти два расстояния изображены в каждом из трех классов рычагов на диаграмме справа.

Один из способов запомнить различные классы рычагов — использовать мнемонику «FRE 123», в которой «FRE» обозначает точку опоры, сопротивление и усилие соответственно.Они соответствуют классу рычага («123» в мнемонике). В зависимости от того, какой компонент рычага (точка опоры, сила сопротивления или сила усилия) находится между двумя другими, класс рычага может быть определен путем сопоставления этой буквы с соответствующим ей номером. Например, зная, что сила усилия находится посередине между точкой опоры и силой сопротивления в паре пинцетов, можно определить, что пинцет относится к рычагу 3-го класса (поскольку 3 соответствует букве «E» в «FRE»; «E «представляет силу усилия, которая находится посередине для пинцета).

Рычаг уравновешен, если он находится в состоянии покоя или вращается с постоянной скоростью. Когда рычаг уравновешен, чистый крутящий момент равен нулю, так что крутящий момент усилия равен крутящему моменту нагрузки,

[математика] F_ {in} d_ {in} = F_ {out} d_ {out}, \ IMA = \ гидроразрыв {d_ {in}} {d_ {out}}. [/ math]

клинья

IMA клина — это отношение глубины проникновения к ширине клина.

Клин представляет собой составную наклонную плоскость треугольной формы. Клин преобразует силу, приложенную к его тупому концу (сторона, противоположная месту встречи двух наклонных поверхностей), в силы, перпендикулярные наклонным поверхностям.Использование клина включает разделение двух объектов, разделение объекта, подъем объекта или удержание объекта на месте. Обычные повседневные примеры клиньев включают ножи и топоры. Застежка-молния, еще один пример клина, состоит из верхнего треугольного клина и двух нижних клиньев, которые закрывают зубцы молнии.

Идеальное механическое преимущество клина — это отношение длины клина (часто называемой «глубиной проникновения») к ширине тупого конца. Это показано в формуле [math] IMA = {L \ over w} [/ math], в которой «IMA» представляет идеальное механическое преимущество клина, «L» представляет длину клина, а «w» представляет собой ширину тупого конца.Это показано на диаграмме справа.

Винты (только категория C)

Винт по существу представляет собой наклонную плоскость, обернутую вокруг центральной оси. Винты преобразуют вращательную силу в вертикальную. Примером может служить ножничный домкрат. [math] IMA = \ frac {2 \ pi L} {p} [/ math], где L — длина ручки, а p — расстояние между соседними резьбами.

Кривая, образованная наклонной плоскостью, называется резьбой. Расстояние по вертикали между резьбой называется шагом винта.Винт часто сочетается с отверткой, которая представляет собой колесо и ось. ISO регулирует размеры и форму винтов.

Составные машины

Составная машина — это серия простых машин, используемых вместе для создания одной машины, часто с целью значительного увеличения IMA и уменьшения силы усилия. IMA любой составной машины — это продукт всех значений IMA простых машин, составляющих составную машину. Например, если рычаг с IMA равным 3 и шкив с IMA 2 соединены, полученная составная машина будет иметь IMA 6.

Система передач

Шестерня — это вращающаяся деталь машины с зубьями. Две шестерни со сцепленными зубьями передают крутящий момент. Если входная шестерня имеет зубцы [math] N_ {in} [/ math], а выходная шестерня имеет зубцы [math] N_ {out} [/ math], ее механическое преимущество выражается в [math] \ frac {N_ { out}} {N_ {in}} [/ math]. Для большинства шестерен (с зубьями на внешней поверхности) выходное зубчатое колесо вращается в направлении, противоположном вращению входного.

Система зубчатых колес подобна системе ремня и шкива, где механическое преимущество обеспечивается соотношением радиусов, а не соотношением числа зубьев.

Шкив дифференциала и брашпиль

Схема шкива дифференциала и брашпиля дифференциала.

Шкив дифференциала состоит из двух шкивов и одной струны. Он известен своими высокими механическими преимуществами и относительно простой конструкцией. На рисунке справа слева изображен шкив дифференциала, а справа — брашпиль дифференциала.

Оси посередине зафиксированы и вращаются вместе. Пусть у внешнего будет радиус [math] R [/ math], а у внутреннего — радиус [math] r [/ math].

Затем, когда [math] F [/ math] перемещается на [math] 2 \ pi R [/ math], и большая, и меньшая оси вращаются на один оборот. Подвижный шкив и, следовательно, груз перемещаются вверх на [math] \ pi (R-r) [/ math].

Следовательно, шкив дифференциала имеет механическое преимущество [математика] \ frac {2} {1- \ frac {r} {R}} [/ математика]. По мере того как радиус двух осей становится ближе, механическое преимущество становится намного больше.

Механическое преимущество дифференциальной лебедки можно рассчитать аналогичным образом, при этом длинная ручка обеспечивает еще большее механическое преимущество.

Устройство

В части мероприятия, посвященной тестированию устройств, команды используют рычаг класса 1 для определения соотношения между тремя неизвестными массами. Цель состоит в том, чтобы определить соотношения как можно быстрее и точнее. Масса неизвестных масс может варьироваться в зависимости от параметров, указанных в правилах. Максимально допустимые коэффициенты, определенные в правилах, зависят от уровня соревнований.

Материал

Металл — самый прочный материал для изготовления рычага.Однако с ним труднее работать, чем с деревом, без опыта работы, он может давать эффект раскачивания, а также стоит дороже.

С древесиной, вероятно, легче всего работать, но она может гнуться, если древесина слишком легкая, и часто вызывает большее трение, чем другие материалы.

Труба из ПВХ гнется и может сломаться при больших массах. Однако этот материал можно использовать для создания конструкции скользящей опоры.

Конструирование устройства

Практически все конструкции включают подставку, поддерживающую рычаг.Однако существует множество конструкций для соединения рычага с подставкой:

1. Поместите центр масс рычага на предмет, который действует как точка опоры. Это самая простая конструкция, но с ней сложно работать, потому что рычаг может скользить и выходить из равновесия. Гири также будут размещены на верхней части рычага, поэтому может быть трудно определить расстояние от груза до точки опоры.

2. Постройте подставку и затем повесьте на нее рычаг. Эта конструкция имеет минимальное трение и, следовательно, точна.Однако из-за минимального трения балансировка рычага потребует много времени и требует большой тонкой настройки.

3. Постройте подставку и поставьте сверху штангу. Просверлите отверстие в рычаге и проденьте штангу через это отверстие. Конструкция аналогична конструкции 1, но с ней легче работать, и она расположена выше над землей. Устройство имеет большее трение, чем конструкция 2, и поэтому работает быстрее, но менее точно. (неправильное описание)

4. Постройте подставку и повесьте на нее кольцо, через которое можно проскальзывать рычаг.Эта конструкция является самой быстрой для измерения соотношений. Однако перемещение точки опоры приведет к тому, что вес рычага также вызовет крутящий момент и приведет к ошибке в измерении. Эту ошибку можно свести к минимуму, построив рычаг из светлого дерева или труб из ПВХ или включив в расчет вес дерева.

подсказки

• Рычаг очень близок к сбалансированному, когда он не вращается, даже если он не идеально выровнен.
• Практика: Убедитесь, что рычаг может измерять соотношение для всех возможных масс и всех возможных соотношений масс.Например, рассмотрим размерные параметры для массы
• Такие устройства, как Steelyard Balance, хотя и не подходят для параметра события, могут послужить источником вдохновения для дизайна.

Дополнительные ссылки

Пример связующего (Div B)

Как работают простые машины

Работа, энергия и сила

Гиперфизика — простые машины

Примеры упражнений на простой машине

Старые правила пробных событий

Страница института Франклина о простых машинах

Презентация Wisc-Oline Mechanical Advantage

Страница Soinc на комбинированных машинах

Страницы Википедии о простой машине, рычаге, шкиве, колесе и оси, наклонной плоскости, винте и клине.

простая машина | Примеры, список и факты

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 простейшие 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.

простые машины

Шесть простых машин для преобразования энергии в работу.

Encyclopædia Britannica, Inc.

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 поднимаемого веса (без учета трения). Чем круче наклон, тем больше требуемая сила приближается к фактическому весу. Выражаясь математически, сила F , необходимая для перемещения блока D вверх по наклонной плоскости без трения, равна его весу в W , умноженному на синус угла, который наклонная плоскость образует с горизонталью (θ).Уравнение: F = W sin θ.

наклонная плоскость

В этом представлении наклонной плоскости D представляет блок, который нужно переместить вверх по плоскости, F представляет силу, необходимую для перемещения блока, а W представляет вес блока. Выражаясь математически и предполагая, что плоскость не имеет трения, F = W sin θ.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Принцип наклонной плоскости широко используется — например, на съездах и обратных дорогах, где небольшая сила, действующая на некотором расстоянии вдоль склона, может сделать большой объем работы.

Рычаг — это стержень или доска, опирающаяся на опору, называемую точкой опоры. Сила, направленная вниз на один конец рычага, может передаваться и увеличиваться в направлении вверх на другом конце, позволяя небольшой силе поднять тяжелый вес.

рычаги

Два примера рычагов (слева) Лом, поддерживаемый и свободно вращающийся на оси f , умножает направленную вниз силу F , приложенную в точке a , так что он может преодолевать приложенную нагрузку P по массе породы в точке b .Если, например, длина a f в пять раз равна b f , сила F будет умножена в пять раз. (Справа) Щелкунчик представляет собой два рычага, соединенных штифтом в точке опоры f . Если a f равно трехкратному b f , сила F , приложенная вручную в точке a , будет умножена в три раза на b , легко преодолевая прочность на сжатие P в двух словах.

Encyclopædia Britannica, Inc.
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Все древние люди использовали рычаг в той или иной форме, например, для перемещения тяжелых камней или в качестве палки для копания при обработке земли. Принцип рычага использовался в свейпе, или шадуфе, длинном рычаге, поворачиваемом около одного конца с платформой или емкостью для воды, свисающей с короткой руки, и противовесами, прикрепленными к длинной руке. Мужчина 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 стены еще в 1500 году до нашей эры.

shadoof

Shadoof, центральная Анатолия, Турция.

Noumenon

Клин — это объект, сужающийся к тонкой кромке. Если толкать клин в одном направлении, создается сила в боковом направлении. Он обычно делается из металла или дерева и используется для раскалывания, подъема или затягивания, например, для закрепления головки молотка на рукоятке.

клин

Клин используется для колки дерева.

Shakespeare

В доисторические времена клин использовался для раскалывания бревен и камней; топор — это тоже клин, как и зубья пилы. С точки зрения механической функции винт можно рассматривать как клин, обернутый вокруг цилиндра.

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

Его принцип действия лучше всего объясняется с помощью устройства с большой шестерней и маленькой шестерней, прикрепленных к одному валу.Тенденция силы F , приложенной на радиусе R к большой шестерне для поворота вала, достаточна для преодоления большей силы W при радиусе r на малой шестерне. Усиление силы или механическое преимущество равно отношению двух сил ( W, : F ), а также равно отношению радиусов двух шестерен ( R : r ).

колесные и осевые механизмы

Двухколесные и осевые механизмы (A) Если большая шестерня и маленькая шестерня прикреплены к одному и тому же валу или оси, сила F , приложенная с радиусом R к большой передаче, Достаточно преодолеть большую силу W на радиусе r на малую шестерню, поворачивая ось.(B) В устройстве с барабаном и канатом, способным поднимать грузы, большой барабан с радиусом R может использоваться для поворота небольшого барабана. Увеличение механического преимущества может быть получено за счет использования большого барабана для поворота небольшого барабана с двумя радиусами, а также блока шкива. Когда сила F прилагается к веревке, намотанной вокруг большого барабана, веревка, намотанная вокруг маленького двухрадиусного барабана, наматывается с d (радиус r ₁ ) на D (радиус r ₂ ).Усилие W на радиусе блока шкива P легко преодолевается, и прикрепленный груз поднимается.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Если большая и маленькая шестерни заменяются барабанами большого и малого диаметра, обернутыми веревками, колесо и ось становятся способными поднимать вес. Поднимаемый груз прикрепляется к веревке на маленьком барабане, и оператор тянет веревку на большом барабане. В этой конструкции механическое преимущество состоит в том, что радиус большого барабана делится на радиус малого барабана.Увеличение механического преимущества может быть достигнуто за счет использования небольшого барабана с двумя радиусами, r ₁ и r ₂ , а также блока шкива.