Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

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

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

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

• Пожаров.
• Ударов человека током.
• Неисправностей электропроводки.

Виды и конструктивные особенности

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

Отключающая способность

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

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

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

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

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

Особенности автоматов с одним полюсом

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

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

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

Свойства автоматов с двумя полюсами

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

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

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

Трехполюсные электрические автоматы

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

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

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

Использование четырехполюсного автомата

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

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

Время-токовая характеристика

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

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

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

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

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

Электрические автоматы с маркировкой «В»

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

Свойства автоматов с маркировкой «С»

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

Значение маркировки «D» на автомате

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

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

Номинальный ток

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

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

Принцип действия электрических автоматов

Обычный режим

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

Режим перегрузки

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

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

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

Режим короткого замыкания

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

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

Похожие темы:

• Дифференциальный автомат (Часть 1). Виды и работа. Устройство
• Дифференциальные автоматы (Часть 2). Подключение и применение
• Устройство защитного отключения (Часть 1). Виды и типы. Маркировка
• Устройство защитного отключения (Часть 2). Работа и устройство
• Разъединители. Устройство и принцип действия. Особенности применения
• Модульные контакторы. Виды и применение. Типы и работа
• Дифавтомат или УЗО-что выбрать. Функциональное различие
• Автоматические выключатели. Виды и устройство. Работа и применение

Виды и Типы Автоматов нагрузки

Автоматические выключатели – это разновидность коммутационных устройств, которые необходимы для повышения уровня безопасности эксплуатируемых электросетей и оборудования. Существует множество разновидностей автоматом, поэтому мы рассмотрим в первую очередь устройства бытового назначения, которые есть в каждом доме. Несмотря на то, что во всех тонкостях маркировки должны разбираться профильные специалисты, вам будет полезно знать, какие типы автоматических выключателей более эффективны, по какому принципу они работают, какие существуют особенности их использования.

Основные типы защитных автоматов

В первую очередь выделим три типа защитных устройств по способу их срабатывания:

• Автоматический выключатель – срабатывает при возникновении короткого замыкания в цепи
• УЗО (устройство защитного отключения) – срабатывает при возникновении утечек токов
• Дифференциальный автомат – выполняет функции автоматического выключателя и УЗО одновременно

Также существует деление автоматов на однополюсные (размыкают только фазу), двухполюсные (размыкают и фазу и ноль), однофазные и трехфазные. Как правило, в быту используются именно однополюсные автоматы – они дешевле, да и обеспечивают достаточно высокий уровень безопасности.

Устройство автоматического выключателя и принцип его действия

На картинке выше показан простой автоматический выключатель. Ключевыми элементами в нем является электромагнитный расцепитель и биметаллическая тепловая пластина. В случае резкого скачка нагрузки при коротком замыкании срабатывает катушка (электромагнитный расцепитель). А биметаллическая пластина обеспечивает размыкание сети при чрезмерном нагреве проводки в случае подключения приборов с высоким энергопотреблением – силовых агрегатов.

На фото ниже вы видите автоматический выключатель модульного типа в разобранном виде. На нем хорошо видно электромагнитную катушку, а за ней – дугогасительную камеру. При срабатывании автомата дуга отводится именно в нее, а отработанные газы выводятся через специальный канал. Это позволяет практически мгновенно снимать нагрузку с сети, уберегая проводку и изоляцию от повреждений, сводя к минимуму риски возникновения пожара.

Теперь разберемся в маркировке автоматических выключателей.

Особенности маркировки автоматов защитного отключения

Итак, наиболее значимые характеристики автоматического выключателя:

• Его класс (A, B, C, D) – определяет время-токовую характеристику. Аппараты класса A, B срабатывают быстрее, чем аппараты классов C и D
• Номинальный ток – рабочий показатель тока, при котором автомат срабатывать
• Отключающая способность – это сила тока, при которой автомат сработает, а не расплавится. Для бытовых устройств этот показатель составляет 4000-6000 Ампер
• Токоограничение – время полного гашения дуги. Колеблется в пределах 2,5-10 миллисекунд

Все эти характеристики указываются на корпусе автомата, и именно по ним, находясь в магазине, нужно выбирать подходящее устройство под конкретные нужды.

Особенности эксплуатации

Есть одна ключевая особенность эксплуатации автоматов защитного отключения. Ни в коем случае их нельзя блокировать во включенном положении. Если автомат выбивает, значит, на то есть какая-то причина – короткое замыкание или перегруз в сети. Если его заблокировать во включенном положении, то это может привести к локальному возгоранию и пожару. Для подбора оптимального комплекта автоматов для вашего дома и их правильного монтажа обращайтесь к нашим компетентным специалистам. Мы собираем любые типы щитовых и установим автоматы как того требуют правела.

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

простые машины

Просмотреть все СМИ

Похожие темы:

винт колесо и ось рычаг шкив наклонная плоскость

См. весь соответствующий контент →

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

Наклонная плоскость состоит из наклонной поверхности; он используется для подъема тяжелых тел. Самолет предлагает механическое преимущество в том, что сила, необходимая для перемещения объекта вверх по склону, меньше, чем поднимаемый вес (без учета трения).

Чем круче уклон или наклон, тем ближе требуемая сила приближается к фактическому весу. Выражаясь математически, сила F , необходимая для перемещения бруска D вверх по наклонной плоскости без трения, равна его весу W В раз больше синуса угла наклонной плоскости с горизонтом (θ). Уравнение: F = Вт sin θ.

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

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

Britannica Quiz

Машиностроение и производство

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

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

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

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

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

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

Принцип действия лучше всего объяснить на примере устройства с большой и малой шестернями, прикрепленными к одному и тому же валу. Тенденция силы F , приложенной на радиусе

R к большой шестерне, чтобы повернуть вал, достаточна для преодоления большей силы W на радиусе r на малой шестерне. Увеличение силы, или механическое преимущество, равно отношению двух сил ( W : F ), а также равно отношению радиусов двух шестерен ( R : r ).

Если большие и малые шестерни заменить барабанами большого и малого диаметра, обмотанными веревками, колесо и ось обретут способность поднимать вес. Поднимаемый груз прикрепляется к веревке на маленьком барабане, а оператор тянет веревку на большом барабане. В этом устройстве механическое преимущество равно радиусу большого барабана, деленному на радиус малого барабана. Увеличение механического преимущества может быть получено за счет использования небольшого барабана с двумя радиусами, r ₁ и r

2 и шкив. Когда к большому барабану прикладывается сила, канат на маленьком барабане наматывается на D и сходит с d.

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

6 Простые машины: облегчение работы

Живая наука поддерживается аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

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

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

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

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

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

Колесо и ось

(Изображение предоставлено Getty Images)

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

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

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

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

Ссылки по теме

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

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

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

Рычаг

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

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

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

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

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

Наклонная плоскость

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

Шкив

(Изображение предоставлено Getty Images)

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

Если мы хотим использовать еще меньше силы на еще большем расстоянии, мы можем использовать блок и захват. Согласно материалам курса Университета Южной Каролины: «Блок и захват — это комбинация шкивов, которая уменьшает количество силы, необходимой для подъема чего-либо. Компромисс заключается в том, что для блока и захвата требуется более длинная веревка. перемещать что-либо на такое же расстояние».

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

Винт

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

Клин

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

Дополнительные ресурсы

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

Библиография

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

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

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