Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Какие автоматы бывают: виды приборов, классы, технические характеристики

Содержание

виды приборов, классы, технические характеристики

Автоматы электрические — удобные и практичные средства, которые позволяют защитить электрооборудование и пользователя от внезапных коротких замыканий. Что они собой представляют, какая есть классификация, как их выбрать, какие есть типы автоматических выключателей? Об этом и другом далее.

Общие характеристики

Автоматический электрический выключатель является коммутационным устройством, которое пропускает через свою структуру ток, имеющий номинальную силу. Во время необходимости делает отключение цепи, к примеру, при коротком замыкании или при повышении потребляемой мощности. В настоящее время есть однофазный, двухфазный и трехфазный прибор, отвечая на вопрос, какие существуют автоматы электрические разновидности. Отличаются они друг от друга числом тех элементов, которые разъединяют ток.

Как выглядит

Предназначен аппарат, для того чтобы защищать электрическую цепь, чтобы не происходили перегрузки и токи с коротким замыканием.

Его можно многократно использовать. Срабатывает он стабильно всегда.

Обратите внимание! Главный параметр электроавтомата — число пропускания номинального тока, токовой энергии, которая нужна, чтобы нормально работали бытовые электрические приборы. В частном доме и городской квартире ставится автомат на 6-63 ампера. Специалистами рекомендуется разбитие электросети в домашних условиях на пару контурах и установку каждого на собственный выключатель.

Предохранение электрооборудования от сверхтока как основное предназначение

Принцип действия

Внешне аппарат имеет термостойкий пластмассовый корпус с рукояткой, ответственной за начало и окончание работы. Имеет в себе фиксатор-защелку сзади и винтовые виды клемм снизу.

Главным в автоматическом выключателе является конструктивный узел, а именно главная контактная система, дугогасительная система, привод с расцепителем и вспомогательным контактом. Контактная система бывает одно-, двух- или трехступенчатая.

Дугогасительная система включает в себя камеры, имеющие дугогасительные решетки или узкие щели.

Независимо от исполнения, есть предельный ток действия, который не ломает автомат, поскольку из-за превышения напряжения подгорают или свариваются контакты.

Выполняется автоматический выключатель с дополнением ручного или двигательного привода. Бывает стационарным или передвижным. Привод нужен, чтобы включатель и автоматически отключать систему. Также в системе присутствует реле, имеющее прямое действие. Это электронный расцепитель, который включает в себя рычаги, защелки, коромысла и отключающие пружины.

Конструкция

Работает аппарат очень просто. Напряжение от сети идет к верхней клемме, которая соединена с неподвижным контактом. От него идет энергия на подвижный контакт. Он уже передает ее к медному проводнику и тепловому расцепителю. В конце ток подается в нижнюю клемму. При аварии, к примеру, при перегрузке или коротком замыкании, отключается защищаемая электроцепь за счет того, что начинает работать электромагнитный расцепитель.

Обратите внимание! Важно отметить, что электромагнитным расцепителем называется элемент с соленоидом, имеющий подвижный стальной сердечник, который удерживает пружина. Во время превышения токового напряжения, в катушке появляется электрополе. Сердечник попадает внутрь катушки и преодолевает пружинное сопротивление. В результате срабатывает расцепление. Без аварии силы электрополя недостаточно для наступления расцепления.

Принцип действия

Классификация

Согласно классификации ГОСТа 9098-78, в ответ на то, какие бывают автоматы, стоит указать, что аппарат бывает:

  • однополюсным, двухполюсным, трехполюсным и четырехполюсным;
  • токоограничивающим и нетокоограничивающим;
  • выкатным и стационарным;
  • селективным и неселективным;
  • ручным, двигательным и пружинным.

Бывает создан для работы с постоянным или переменным током, иметь в себе максимальный, независимый или нулевой токовый расцепитель. Также есть классификация по выдержке времени, по контактам, по внешним проводникам, по степени защиты и присоединению проводников.

Число полюсов

По числу полюсов бывает одно-, двух-, трех- и четырехполюсная модель. Чаще всего используется в работе одно- и двух-полюсная модель, несмотря на сниженный класс автоматических выключателей защиты.

Обратите внимание! Это характеристика показывает тот факт, сколько можно подключить проводов к аппарату, чтобы защитить сеть.

Однополюсная модель как одна из самых распространенных

Время токовый параметр

Время-токовая характеристика автомата — зависимость времени срабатывания устройства от энергии электричества, которая протекает через него. Прописывается на каждом устройстве буквой В, С и Д. В первом случае аппарат выключается за 20 секунд. Создан для домашнего использования. Во втором случае автомат выключается за 10 секунд. Применяется как в быту, так и в промышленной сфере. Автовыключатели, имеющие последнюю техническую характеристику, используются только в промышленности. Они работают с током в 14 ампер и выключаются за 10 секунд.

Эту разновидность эффективно используют в проводке.

Номинальный ток

Всего на данный момент известно о двенадцати модификационных моделей автоматов, которые отличаются по номинальному току. Этот параметр ответственен за то, чтобы при превышении номинального напряжения срабатывал автомат. Аппарат с малым номиналом используется там, где малое количество электрооборудования. Выключатели в 16 ампер позволяют обеспечить бесперебойной работой всей квартиры. Автоматы с номиналом в 32 ампера защищают проводку квартиры. Аппараты, имеющие большое значение амперов, используются для силового оборудования, имеющего большую мощность.

Модель с номинальным током в 16 ампер

Отключающая способность

Отключающая способность — характеристика, при которой автомат срабатывает, если напряжение в сети выше установленного номинального токового значения.

Как выбрать

Выбирать аппарат нужно по количеству номинального тока, полюсов, характеристики времени срабатывания и отключающей способности. Также, конечно, необходимо смотреть на бренд, маркировку и цену устройства.

Обратите внимание! При выборе стоит отталкиваться от суммарного количества мощностей электрооборудования.

Определение мощности автомата

Определить, какая нужна мощность оборудования, можно, суммировав все реальные мощности каждого отдельного электроаппарата, включенного в одну сеть. Выявить это также можно через таблицу, приведенную ниже. Данные приведены средние по нормативным документам.

Важно понимать, что может понадобиться больше электроэнергии и соответствующая большая сила агрегата, поскольку могут быть куплены дополнительные приборы, которые раннее в расчет не принимались.

Таблица мощности бытовых приборов и инструментов

Расчет номинальной мощности автомата

Вычислить номинальную силу или ту мощность, при которой проводка не отключится, можно по формуле M = N * CT * cos(φ), где M является силой в ваттах; N — напряжением электрической сети в вольтах; СТ — токовой энергией, которая способна появится в аппарате; cos(φ) — значением косинуса угла фазы с напряжением.

Вычисление номинального тока

Узнать номинальную токовую энергию можно, посмотрев документацию электрической проводки. Для расчета без нее нужно знать площадь проводникового сечения и способ ее прокладки.

Обратите внимание! Далее значения нужно подставить в формулу S = 0,785 * D * D, где D является проводниковым диаметром; S — площадью проводникового сечения.

Таблица сечения проводника

Определение время-токовой характеристики

Для правильного вычисления токовой характеристики по времени необходимо считывание пусковых токов. Чтобы все выяснить, стоит воспользоваться следующей таблицей ниже.

Таблица пускового тока

Особенности маркировки

На каждом автомате прописываются все характеристики. Имеет на своем корпусе маркировки нагрузки номинального тока, коммутационной способности, класса токоограничения, номинальной отключающей способности и время-токовой характеристики срабатывания расцепительной системе.

Популярные производители

Сегодня лучшие автоматические выключатели выпускает компания марки АВВ, Legrand, Schneider Electric, General Electric, CHINT Electric и DEKraft.

Бренд Legrand

В целом, электрические автоматические выключатели — профессиональное оборудование, благодаря которому можно минимизировать риски при отключении света и коротком замыкании. Имеют классификацию по числу полюсов, время-токовому параметру, номинальному току, отключающей способности. Выбрать несложно, принимая во внимание мощность, номинальный ток, токовую характеристику и маркировку. Как правило, пользователи рекомендуют останавливать свой выбор на популярных брендах.

Таблица автоматов по мощности и току. Выбор автомата по сечению кабеля таблица

Друзья приветствую всех на сайте «Электрик в доме». Мне на почту часто приходят письма с просьбой разъяснить правильно ли выбран автомат. Я понял, что для вас этот вопрос актуален, поэтому в данной статье будет таблица автоматов по мощности и току, по которой Вы с легкостью сможете выбрать автоматический выключатель под свою нагрузку и сечение кабеля.

Главной функцией автомата является защита электропроводки от перегрузки, которая приводит к разрушению изоляции электрического кабеля, короткому замыканию и пожару. Для того чтобы избежать проблем с электропроводкой в обязательном порядке устанавливают автоматические выключатели.

Конструктивно такой аппарат состоит из теплового и электромагнитного механизмов отключения (расцепителей).

Главной задачей электромонтажника является грамотный расчет характеристик автомата для его долговечной, стабильной работы и выполнения тех функций, которые на него возложены.

Ремонтные работы вследствие выхода из строя электропроводки – сложное и очень дорогое дело. Более того, от правильного выбора защитных устройств зависит жизнь и здоровье человека, поэтому важно подойти к этому вопросу очень ответственно.

В этой статье будет представлен правильный алгоритм выбора автоматических выключателей в зависимости от номинала и других характеристик.

Шкала номинальных токов автоматических выключателей

На корпусе автоматических выключателей производителем всегда указываются главные характеристики устройства, его модель, серийный номер и бренд.

Главной и самой важной характеристикой автомата является значение номинального тока. Она показывает максимально допустимый ток, который может долго проходить через автоматический выключатель без его нагрева и отключения. Значение тока измеряется и указывается в Амперах (А). Если номинальный ток, протекающий через устройство, будет превышен, то защитный автомат отключится и разомкнет цепь.

Модели автоматов имеют стандарт значений номинального тока и бывают 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А. Бывают и более мощные приборы, но в быту они не используются и предназначены только для специальных задач в промышленности.

Согласно нормативно-технической документации номинальный ток для любого автоматического выключателя указывается для работы прибора при температуре окружающей среды +30 градусов Цельсия.

Устанавливают автоматы в электрощитах на дин-рейку по несколько штук в зависимости от количества защищаемых линий. При одновременном расположении нескольких устройств вплотную друг к другу они «подогревают» друг друга, это приводит к уменьшению значения тока, который они могут пропустить без отключения. В связи с этим в каталогах и инструкциях к приборам защиты производители часто указывают поправочные коэффициенты для размещения групп выключателей.

Важность время-токовой характеристики

Некоторые электрические приборы имеют высокий пусковой ток при включении. Его значение бывает выше номинального тока автомата, но действует он краткое время. Для электрического кабеля такой ток не представляет опасности (если его величина в разумных пределах соотносится с типом кабеля), но автомат может срабатывать при пусковом токе, воспринимая это как перегрузку.

Для того чтобы не происходило постоянных отключений из-за запуска устройств с высокими пусковыми токами, автоматы имеют разделение на типы по время-токовой характеристике.

Конструктивно автоматический выключатель состоит из двух расцепителей: электромагнитного и теплового.

Электромагнитный расцепитель предназначен для отключения устройства при коротком замыкании. Для работы такого механизма отключения в автомате используется электромагнитная катушка и соленоид. При многократном превышении значения электрического тока появляется магнитное поле в катушке, та задействует соленоид и он отключает автомат.

Автоматические выключатели имеют характеристику по току короткого замыкания (предельный ток отключения), которая по номиналу бывает в 3, 4,5, 6 и 10кА. Для бытовых целей при устройстве защиты в квартире или доме чаще всего применяют автоматы с номиналом тока КЗ 6кА.

Тепловой расцепитель – это пластина, состоящая из двух различных металлов. При длительной нагрузке, превышающей номинальный ток, эта пластина нагревается, выгибается, воздействует на рычаг расцепителя и устройство отключается. Главная задача такого механизма – защищать линию от долговременных перегрузок выше номинального тока автомата.

Чтобы не думать о том, какую нагрузку включить в розетку, не рассчитывать постоянно суммарную мощность приборов и не думать о пусковых токах была придумана характеристика по времени-току.

Данная характеристика показывает время и ток, которые влияют на отключение аппарата. На автоматах она указывается буквой В, С или D.

Автоматические выключатели с одинаковыми номиналами и различной время–токовой характеристикой будут отключаться в разное время и с разным током превышения.

Такое разделение автоматов является очень удобным и позволяет уменьшить количество ложных отключений.

В соответствии с ГОСТ Р 50345-2010 существует три стандарта время-токовых характеристик:

  1. B – превышение в 3 — 5 раз от номинального тока, самые чувствительные автоматы имеют такую характеристику и применяются в сетях с приборами не имеющими больших пусковых токов.
  2. C – превышение в 5 — 10 раз от номинального тока, самая популярные автоматы с такой характеристикой, они используются в квартирах и частных домах.
  3. D – превышение в 10 — 20 раз от номинального тока, используется для защиты сетей с оборудованием имеющим высокие пусковые токи и кратковременные перегрузки.

Почему автомат С16 не отключится при токе 16 Ампер?

Теперь давайте попробуем понять, почему при сечении электрического кабеля 2,5 кв.мм, который выдерживает ток 25А (ПУЭ таблица 1.3.6) должен защищать автоматический выключатель на 16А, а не на 25А.

Все дело в тепловом расцепителе, который нагревается со временем при воздействии нагрузки и защищает от длительного превышения тока. Длительность этого времени может занимать и 10 минут и 1 час.

Автоматические выключатели имеют такую характеристику, как «ток неотключения», он рассчитан и составляет 1,13 от номинального тока (смотри ГОСТ Р 50345-2010 п.8.6.2). Эта характеристика означает, что автомат не отключится при этом значении тока в течение часа.

Например, автомат на 16А не отключится, при протекании через него тока в 18,08 А в течение часа, это заложено в работу теплового расцепителя устройства.

Еще одной характеристикой автоматов является «условный ток отключения» и он тоже стандартен для всех защитных автоматов и равен 1,45 от номинального тока. При токе, например, 36,25А автомат на 25А обязательно отключится в течение часа. Это правило действует только при условии, что изначально автоматы были холодными.

Поэтому нужно иметь в виду, что автоматические выключатели не отключаются при достижении значения тока их номинала. Они могут работать и дольше, поэтому всегда выбирают защитное устройство с номиналом ниже, чем пропускающая способность кабеля.

Номиналы автоматов по току таблица

Для того, чтобы защитить линию от перегрузки и короткого замыкания нужно тщательно и правильно выбрать номинал автомат по току. Вот, например, если вы защищаете линию с кабелем 2,5 кв.мм. автоматом на 25А и одновременно включили несколько мощных бытовых приборов, то ток может превысить номинал автомата, но при значении меньше 1,45 автомат может работать около часа.

Если тока будет 28 А, то изоляция кабеля начнет плавиться (так как допустимый ток только 25А), это приведет к выходу из строя, пожару и другим печальным последствиям.

Поэтому таблица автоматов по мощности и току выглядит следующим образом:

Сечение медных жил кабеля, кв.мм Допустимый длительный ток, А Номинальный ток автомата, А Максимальная мощность (220 В) Применение 
1,5 19  10  4,1  Освещение
2,5 25 16 5,5 Розетки
4 35 25 7,7 Водонагреватели, духовки
6 42 32 9,24 Электроплиты
10 55 40 12,1 Вводы в квартиру

ВАЖНО! Обязательно следуйте значениям таблицы и указаниям нормативной электротехнической документации!

Какой автомат выбрать для кабеля 2.

5 мм2?

Для потребителей, суммарная мощность которых не будет превышать 3,5 кВт рекомендуем использовать медный кабель сечением 2,5кв.мм и защищать эти линии автоматом на 16А.

Для медного кабеля сечением 2,5 кв.мм согласно таблице 1.3.6 ПУЭ длительный допустимый ток 27А. Исходя из этого, можно подумать, что к такому кабелю подойдет автомат на 25А. Но это не так. Кстати кто не знает где искать публикую данную таблицу:

Согласно ПУЭ, п. 1.3.10 значение тока 25А разогреет кабель 2,5 кв.мм до 65 градусов Цельсия. Это достаточно высокая температура для постоянных режимов работы.

Еще важно понимать, что не все производители изготавливают кабель согласно ГОСТ и его сечение может быть ниже заявленного. Так что сечение может быть 2,0 кв.мм вместо 2,5 кв.мм. Качество меди у разных заводов тоже отличается и вы не сможете гарантировано точно сказать о том, какое качество кабеля имеете.

Поэтому очень важен запас в защите кабеля для избегания проблем в процессе эксплуатации электропроводки. Выбор автомата по сечению кабеля осуществляют следующим образом:

  • кабель 1,5 кв.мм применяю при монтаже сигнализации и освещения, ему соответствует автомат 10А;
  • кабель 2,5 кв.мм часто используется для отдельных розеток и розеточных групп, где суммарная мощность потребителей не будет превышать 3,5 кВт. Ему соответствует номиналы автоматов по току 16А;
  • кабель 4 кв.мм используют в быту для подключения духовых шкафов, стиральных и посудомоечных машин, обогревателей и водонагревателей, к нему покупают автомат номиналом 25А;
  • кабель 6 кв.мм нужен для подключения серьезных мощных потребителей: электрических плит, электрических котлов отопления. Номинал автомата 32А;
  • кабель 10 кв.мм обычно максимальное сечение используемое в быту, предназначено для ввода питания в квартиры и частные дома к электрощитам. Автомат на 40А.

Для расчета электрической сети у себя дома смело и строго руководствуйтесь предоставленной выше таблицей и руководством. При правильном расчете силовых линий и защитных устройств всё будет работать долговечно и не принесет вам неудобств и проблем.

Выбор автомата по сечению кабеля таблица для 220 В и 380 Вольт

Многие путают и думают, что автоматические выключатели защищают электрические приборы. Это ошибка.

Автоматический выключатель всегда защищает только силовую линию — кабель! Автомат защищает не нагрузку, не розетку, а питающий кабель и только его. Это нужно запомнить!

Задача автомата – уберечь кабель от повреждения, перегрева и последствий. Поэтому выбирать автомат нужно руководствуясь следующими советами:

1. Сначала вычисляем максимальную нагрузку на каждую линию (суммируем максимальную мощность потребителей), по закону Ома I=P/U вычисляем максимальный ток.

Например, имея на кухне чайник 1кВт, холодильник 0,5 кВт, мультиварку 0,8 кВт и микроволновую печь 1,2 кВт суммируем их максимальные мощности:

1+0,5+1,2+0,8 = 3,5 кВт;

вычисляем силу тока:

I=3500/220=15,9А

2. Исходя из мощности и тока, рассчитываем сечение кабеля или выбираем его из таблицы. Для дома обычно выбирают 1,5 – 10 кв.мм. в зависимости от нагрузки.

Для нашего примера выбираем кабель с жилами 2,5кв.мм.

3. Далее выбираем номинал автоматического выключателя, опять же по таблице в соответствии с выбранным сечение кабеля. Автомат должен отключаться раньше, чем перегреется кабель. В нашем случае это автомат номиналом 16А.

4. Подключаем все в правильной последовательности и пользуемся.

Если электрическую проводку вы будете использовать старую, то учитывайте состояние кабеля и его сечение и подбирайте автомат под него, но номиналом не более 16А! Лучшим решением при ремонте является полная замена всей проводки и защитных устройств.

Автоматические выключатели лучше всего выбирать известных производителей, тогда вы будете уверены в надежности и долговечности их работы.

Самыми распространенными и качественными импортными устройствами на данный момент считают: ABB, Legrand, Shneider Electric, hager.

Единственный их минус – высокая цена, но, конечно, она соответствует качеству продукции. Отечественные приборы фирм IEK и КЭАЗ уступают по качеству, но имеют доступную цену. Желательно покупать автоматические выключатели в электрический щиток одного производителя, чтобы система работала однородно и не было несоответствий в характеристиках защитных устройств.

Важно! Выбирайте электрические компоненты и защитные устройства в специализированных магазинах и проверяйте сертификаты на продукцию!

Монтаж и разводка электропроводки в доме – это сложный и ответственный процесс, в котором важны все тонкости и нюансы, и которые требуют правильного расчета всех составляющих. Именно поэтому если вы не уверены в том, что вам такая работу будет по плечу, то лучше наймите профессионального электрика.

На этом все друзья, надеюсь данная статья помогла вам с решением такой проблемы как выбрать автомат по сечению кабеля, если остались вопросы задавайте в их в комментариях.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Выбор автоматического выключателя виды и характеристики автоматов

Автоматическими выключателями называются устройства, задача которых состоит в защите электрической линии от воздействия мощного тока, способного вызвать перегрев кабеля с дальнейшим оплавлением изоляционного слоя и возгоранием. Возрастание силы тока может быть вызвано слишком большой нагрузкой, что происходит при превышении суммарной мощностью устройств той величины, которую кабель может выдержать по своему сечению – в этом случае отключение автомата происходит не сразу, а после того, как провод нагреется до определенного уровня. При КЗ ток возрастает многократно в течение доли секунды, и устройство тут же реагирует на него, мгновенно прекращая подачу электричества в цепь. В этом материале мы расскажем, какими бывают типы автоматических выключателей и их характеристики.

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

Помимо устройств защитного отключения, которые не используются по отдельности, есть 3 типа автоматов защиты сети. Они работают с нагрузками разной величины и отличаются между собой по своей конструкции. К ним относятся:

  • Модульные АВ. Эти устройства монтируются в бытовых сетях, в которых протекают токи незначительной величины. Обычно имеют 1 или 2 полюса и ширину, кратную 1,75 см.

  • Литые выключатели. Они предназначены для работы в промышленных сетях, с токами до 1 кА. Выполнены в литом корпусе, из-за чего и получили свое название.
  • Воздушные электрические автоматы. Эти устройства могут иметь 3 или 4 полюса и выдерживают силу тока до 6,3 кА. Используются в электрических цепях с установками высокой мощности.

Существует еще одна разновидность автоматов для защиты электросети – дифференциальные. Мы не рассматриваем их отдельно, поскольку такие устройства представляют собой обычные автоматические выключатели, в состав которых входит УЗО.

Из чего состоит автомат?

Обычный автомат состоит из следующих элементов:

  • Ручка взвода. С помощью неё можно произвести включение автомата после его срабатывания или же отключить, чтобы обесточить цепь.
  • Механизм включения.
  • Контакты. Обеспечивают соединение и разрыв цепи.
  • Клеммы. Подключаются к защищаемой сети.
  • Механизм, срабатывающий по условию. Например, биметаллическая тепловая пластина.
  • Во многих моделях может присутствовать регулировочный винт, для корректировки номинального значения силы тока.
  • Дугогасительный механизм. Присутствует на каждом из полюсов прибора. Представляет собой небольшую камеру, в которой размещены омедненные пластины. На них дуга гасится и сходит на нет.

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

  • Электромагнитные.
  • Тепловые.

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Наличие этих опций значительно увеличивает стоимость аппарата.

Обозначения и маркировка

Защитные устройства обладают техническими параметрами, нанесенными на лицевой панели прибора.

Кроме типа автомата на нем указываются:

  • номинальное напряжение – определяется производителем;
  • самая высокая величина тока, посредством которой автомат сохраняет работоспособность;
  • номинальный ток расцепителя – при увеличении тока в электросети определенный период времени не будет происходить срабатывание автомата;
  • период времени, в течение которого произойдет отключение;
  • предельный ток срабатывания – это показатель тока короткого замыкания, при котором прибор сохраняет свою работоспособность.

Кроме этого изготовитель данного устройства определяет величину по току срабатывания. Если показатель превышает такое значение, происходит моментальное обесточивание цепи. Также указывается завод – изготовитель, который произвел данный прибор.

Количество полюсов

Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.

Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:

  • Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
  • Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
  • Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
  • Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.

Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:

Типы автоматов по значениям тока

Различаются приборы по характеру срабатывания на излишне высокое значение тока. Существуют 3 наиболее популярных типа автоматов — B, C, D. Каждая литера означает коэффициент чувствительности прибора. Например, автомат типа D имеет значение от 10 до 20 xln. Как это понимать? Очень просто — чтобы понять диапазон, при котором способен сработать автомат, нужно умножить цифру рядом с литерой на значение. То есть прибор с маркировкой D30 будет отключаться при 30*10. 30*20 или от 300 А до 600 А. Но такие автоматы используются в основном в местах с потребителями, которые имеют большие пусковые токи, например, электродвигатели.

Автомат типа B имеет значение от 3 до 5 xln. Стало быть, маркировка B16 означает срабатывание при токах от 48 до 80А.

Но самый распространённый тип автоматов — С. Используется практически в каждом доме. Его характеристики — от 5 до 10 xln.

Характеристики автоматических выключателей

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

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

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

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.

Особенности подбора автоматов

Некоторые люди думают, что самый надежный автоматический выключатель – это тот, который может выдерживать наибольший ток, а значит, именно он может обеспечить максимальную защиту цепи. Исходя из этой логики, к любой сети можно подключать автомат воздушного типа, и все проблемы будут решены. Однако это совсем не так.

Для защиты цепей с различными параметрами надо устанавливать аппараты с соответствующими возможностями.

Ошибки в подборе АВ чреваты неприятными последствиями. Если подсоединить к обычной бытовой цепи защитный аппарат, рассчитанный на высокую мощность, то он не будет обесточивать цепь, даже когда величина тока значительно превысит ту, которую может выдержать кабель. Изоляционный слой нагреется, затем начнет плавиться, но отключения не произойдет. Дело в том, что сила тока, разрушительная для кабеля, не превысит номинал АВ, и устройство «посчитает», что аварийной ситуации не было. Лишь когда расплавленная изоляция вызовет короткое замыкание, автомат отключится, но к тому времени может уже начаться пожар.

Приведем таблицу, в которой указаны номиналы автоматов для различных электросетей.

Если же устройство будет рассчитано на меньшую мощность, чем та, которую может выдержать линия и которой обладают подключенные приборы, цепь не сможет нормально работать. При включении аппаратуры АВ будет постоянно выбивать, а в конечном итоге под воздействием больших токов он выйдет из строя из-за «залипших» контактов.

Наглядно про типы автоматических выключателей на видео:

Несколько советов по выбору автомата

  • При выборе стоит ориентироваться не на электроприборы, а на проводку, так как именно её будут защищать автоматические выключатели. Если она старая, то рекомендуется заменить её, чтобы можно было использовать наиболее оптимальный вариант автомата.
  • Для таких помещений, как гараж, или на время проведения ремонтных работ стоит выбрать автомат с номинальным током побольше, так как различные станки или сварочные аппараты имеют довольно большие показатели силы тока.
  • Имеет смысл комплектовать весь набор защитных механизмов от одного и того же производителя. Это поможет избежать несоответствия номинальных токов между приборами.
  • Приобретать автоматы лучше в специализированных магазинах. Так можно избежать покупки некачественной подделки, которая может привести к плачевным последствиям.

По времени срабатывания

По задержке времени срабатывания дифавтоматы бывают селективные и мгновенного действия. Первые обычно устанавливаются на вводе электрощита. Их основная функция – защита от пожара при нарушениях изоляции электропроводки.

Имеют значения отключающего тока 100 мА, 300 мА, 500 мА. Время задержки отключения составляет 0,15-0,5 секунды. Дифавтоматы мгновенного действия имеют значения отключающего тока в пределах 6-30 мА. Срабатывание происходит за сотые доли секунды, быстродействующие реагируют через тысячные доли.

Недетерминированные конечные автоматы (nondeterministic finite automaton)

НКА не является каким-то существенным улучшением ДКА, просто в нем добавлен так сказать синтаксический сахар, в виде свободных переходов
,
недетерминированности
и
множеств состояний
. Реализовать можно как массив состоящий из структур в которой хранится состояние, входной символ и следующее состояние.

Реализация НКА

// Ячейка массива состоящая из: текущее_состояние, считаный_символ, следующее_состояние. struct state { unsigned char current; signed char sym; // signed, для обозначения свободного перехода как -1. unsigned char next; }; // Таблица переходов для НКА на примере 2 struct state machine[] = { {0, ‘a’, 1}, {1, ‘a’, 1}, {2, ‘a’, 1}, {1, ‘b’, 2}, {2, ‘c’, 3} };
Свободные переходы (эпсилон переходы)
— переходы, которые можно совершать без чтения входного символа.

Недетерминированность

— ноль и более переходов для одного символа в каких-либо состояниях.

Множества состояний

— в один момент времени НКА может находится в нескольких состояниях.

Пример 3
Заключительное состояние обозначается двойным кругом.

В стартовом состоянии у нас текущим состоянием является {1}, при входном символе ‘b’ у нас появляется возможность, пойти в состояние 1 и в состояние 2, то есть после входного символа ‘b’ текущим состоянием является множество {1, 2}.

Пример 4
Свободным переходом обозначается пунктирной линией.
Здесь видно два свободных перехода из стартового состояния, то есть без чтения входного символа мы сразу находимся в множестве состоянии {2, 4}.
Для преобразования НКА в ДКА используется алгоритм Томпсона. При преобразовании НКА в ДКА может получиться не совсем минимальный ДКА и для его минимизации можно применить алгоритм Бржозовского. Это тот же КА, но с дополнительной памятью в виде стека. Теперь для совершения перехода нужно учитывать еще несколько факторов, символ который нужно удалить из стека
и символы которые нужно
добавить в стек
.

КАМП можно применять в таких местах, где может быть неограниченное количество вложений, например при разборе языков программирование или подсчету вложенных скобок в математических выражениях. Реализовать с помощью КА невозможно, ведь количество возможных состояний конечно в отличие от стека (я понимаю, что память тоже конечна).

Удаление символа из стека

— при любом переходе решается какой символ вытолкнуть, если на вершине стека не оказалось такого символа, то он и не выталкивается. Так же если символ нужно оставить в стеке, то он добавляется вместе с добавляемыми символами.

Добавление символов в стек

— при любом переходе решает какие символы добавить в стек.

Виды

:

  • Детерминированные
    — к нему применяются те же правила как к ДКА к тому же завершает работу только в заключительном состоянии.
  • Недетерминированные
    — к нему применяются те же правила как к НКА к тому же он может завершать работу в заключительном состоянии или когда стек станет пуст.

Пример 5
Шаблон: входной_символ; удаляемый_символ/добавляемый символ. На дно стека добавляется символ $ для, того, что понять когда он закончился.
Этот КАМП подсчитывает вложенность скобок, за счет добавления и удаления символов из стека.
ДАМП не равен НАМП, поэтому невозможно одно преобразовать в другое, следовательно НАМП обладает преимуществом перед ДАМП. Самая мощная машина из существующих, его преимущество перед другими в ленте с которой он может работать как хочет. В нем нет свободных переходов. Умеет интерпретировать другие автоматы такие как КА, КАМП.
Лента

— это одномерный массив в который могут записываться данные за счет головки над ячейкой, который можно заранее заполнить входными данными.

Пример 6
Шаблон: считаный_символ_с_головки/записаный_символ; сторона_смещения_головки. края ленты обозначаются ‘_’.

Эта МТ выполняет инкремент двоичного числа, головка стоит слева, там где начинается лента.

Выполнение:

  1. Если находится в состоянии 1 и прочитан нуль, записать еди­ницу, сдвинуть вправо и перейти в состояние 2.
  2. Если находится в состоянии 1 и прочитана единица, записать нуль, сдвинуть влево и перейти в состояние 1.
  3. Еcли находится в состоянии 1 и прочитан пустой квадратик, записать единицу, сдвинуть вправо и перейти в состояние 2.
  4. Если находится в состоянии 2 и прочитан нуль, записать нуль, сдвинуть вправо и остаться в состояние 2.
  5. Если находится в состоянии 2 и прочитана единица, записать единицу, сдвинуть вправо и остаться в состояние 2.
  6. Если находится в состоянии 2 и прочитать пустой квадратик, записать пустой квадратик, сдвинуть влево и перейти в состоя­ние 3.

ДМТ эквивалентен НМТ, так, что они тоже не различаются.

Время-токовая характеристика (ВТХ)

При помощи такого графического отображения можно получить наглядное представление, при каких условиях будет активирован механизм отключения питания цепи (см. рис. 2). На графике, в качестве вертикальной шкалы отображается время, необходимое для активации АВ. Горизонтальная шкала показывает соотношение I/In.


Рис. 2. Графическое отображение время токовых характеристик наиболее распространенных типов автоматов

Допустимое превышение штатного тока, определяет тип время-токовых характеристик для расцепителей в приборах, производящих автоматическое выключение. В соответствии с действующими нормативом (ГОСТ P 50345-99), каждому виду присваивается определенное обозначение (из латинских литер). Допустимое превышение определяется коэффициентом k=I/In, для каждого вида предусмотрены установленные стандартом значения (см. рис.3):

  • «А» – максимум – троекратное превышение;
  • «В» – от 3 до 5;
  • «С» – в 5-10 раз больше штатного;
  • «D» – 10-20 кратное превышение;
  • «К» – от 8 до 14;
  • «Z» – в 2-4 больше штатного.


Рисунок 3. Основные параметры активации для различных типов
Заметим, что данный график полностью описывает условия активации соленоида и термоэлемента (см. рис.4).


Отображение на графике зон работы соленоида и термоэлемента

Учитывая все вышесказанное, можно резюмировать, что основная защитная характеристика у АВ обусловлена время-токовой зависимостью.

Перечень типовых время-токовых характеристик.

Определившись с маркировкой, перейдем к рассмотрению различных типов приборов, отвечающих определенному классу в зависимости от характеристик.


Таблица время токовых характеристик автоматических выключателей

Тепловая защита АВ этой категории активируется, когда отношение тока цепи к номинальному (I/In) превысит 1,3. При таких условиях отключение произойдет через 60 минут. По мере дальнейшего превышения номинального тока время отключения сокращается. Активация электромагнитной защиты происходит при двукратном превышении номинала, скорость срабатывания – 0,05 сек.

Данный тип устанавливаются в цепях не подверженных кратковременным перегрузкам. В качестве примера можно привести схемы на полупроводниковых элементах, при выходе из строя которых, превышение тока незначительное. В быту такой тип не используется.

Характеристика «B»

Отличие данного вида от предыдущего заключается в токе срабатывания, он может превышать штатный от трех до пяти раз. При этом механизм соленоида гарантированно активируется при пятикратной нагрузке (время обесточивания – 0,015 сек.), термоэлемент – трехкратной (на отключение понадобиться не более 4-5 сек.).

Такие виды устройств нашли применение в сетях, для которых не характерны высокие пусковые токи, например, цепи освещения.


S201 производства компании ABB с время-токовой характеристикой B

Характеристика «C»

Это наиболее распространенный тип, его допустимая перегрузка выше, чем у двух предыдущих видов. При пятикратном превышении штатного режима срабатывает термоэлемент, это схема, отключающая электропитание в течение полутора секунд. Механизм соленоида активируется, когда перегрузка превысит норму в десять раз.

Данные АВ рассчитаны на защиту электроцепи, в которой может возникнуть умеренный пусковой ток, что характерно для бытовой сети, для которой характерна смешанная нагрузка. Покупая устройство для дома, рекомендуется остановить свой выбор на этом виде.

Трехполюсный автомат Legrand

Характеристика «D»

Для АВ такого типа характерны высокие перегрузочные характеристики. А именно, десятикратное превышение нормы для термоэлемента и двадцатикратное для соленоида.

Применяются такие приспособления в цепях с большими пусковыми токами. Например, для защиты пусковых устройств асинхронных электродвигателей. На рисунке 9 показано два прибора этой группы (a и b).


Рисунок 9. а) ВА51-35; b) BA57-35; c) BA88-35

Характеристика «K»

У таких АВ активация механизма соленоида возможна при превышении токовой нагрузки в 8 раз, и гарантированно произойдет, когда будет двенадцати кратная перегрузка штатного режима (восемнадцати кратное для постоянного напряжения). Время отключения нагрузки не более 0,02 сек. Что касается термоэлемента, то его активация возможна при превышении 1,05 от штатного режима.

Сфера применения – цепи с индуктивной нагрузкой.

Характеристика «Z»

Данный тип отличается небольшим допустимым превышением штатного тока, минимальная граница – двух кратная от штатной, максимальная – четырех кратная. Параметры срабатывания термоэлемента, такие же, как и у АВ с характеристикой К.

Этот подвид применяется для подключения электронных приборов.

Характеристика «MA»

Отличительная особенность этой группы – не используется термоэлемент для отключения нагрузки. То есть прибор предохраняет только от КЗ, этого вполне достаточно, чтобы подключить электрический двигатель. На рисунке 9 показано такое приспособление (с).

Виды и типы автоматических выключателей

Автоматические выключатели это защита конечных потребителей от  токов короткого замыкания, а также кабелей и проводов от перегрузки. Классификация автоматических выключателей происходит по следующим основным характеристикам.

В — домовая используется на освещение. В этом типе автоматов ток мгновенного расцепления установлен в пределах 3-5 I ном. Автомат типа В срабатывает в случаях короткого замыкания даже при малых токовых значениях  короткого замыкания (при защите линии большой протяженности). Для исключения ложных срабатываний данные автоматы не используют в электроустановках с большим пусковым токам.

С — общепромышленная. В этом типе автоматов ток мгновенного расцепления установлен в пределах 5-19 от I ном. Этот тип автоматов применяют при обычных нагрузках, и он является универсальным.

D — применяется для защиты электродвигателей. Автоматы этого типа применяются в устройствах с большим пусковым токам при включении. Ток мгновенного расцепления установлен в пределе от 10 до 20 I ном.

При срабатывании автомата надо сначала выяснить причину, а затем включать его снова. Если при включении автомата он сразу отключается, это говорит о наличии короткого замыкания и надо найти его причину. Если автомат выбивает через несколько секунд или минут  после включения (от 10 сек. до 10 минут), это означает что он не соответствует подводимой нагрузке. При этом надо уменьшить нагрузку на этот автомат и снова его включить. Если и в этом случае он снова отключится, возможно, что в нем подгорели контакты и из-за окалины будет возникать повышенный ток что и приведетт к ошибочному срабатыванию.

Однофазные автоматические выключатели имеют следующие варианты исполнения — 6,3 / 10 / 16 / 20 / 25 / 32 / 40 / 63 А. По исполнению они могут быть как однополюсные, так и двухполюсные (этот вариант содержит две пары  зажимов одна для фазы и две  для ноля). Также автоматы бывают трехполюсного (3р) и четырехполюсного (3р+N) исполнения которые используются в электроустановках с напряжением 380 В.

Компания Электромонтаж-ST быстро, качественно и с гарантией проведет монтаж автоматов защиты в Подольске, Климовске, Щербинке, Бутово, Домодедово, Москве, Троицке, Чехове и Серпухове.

Материалы, близкие по теме:

на какие разновидности делятся электроавтоматы, их типы и классификация

Автоматическими выключателями называются устройства, задача которых состоит в защите электрической линии от воздействия мощного тока, способного вызвать перегрев кабеля с дальнейшим оплавлением изоляционного слоя и возгоранием. Возрастание силы тока может быть вызвано слишком большой нагрузкой, что происходит при превышении суммарной мощностью устройств той величины, которую кабель может выдержать по своему сечению – в этом случае отключение автомата происходит не сразу, а после того, как провод нагреется до определенного уровня. При КЗ ток возрастает многократно в течение доли секунды, и устройство тут же реагирует на него, мгновенно прекращая подачу электричества в цепь. В этом материале мы расскажем, какими бывают типы автоматических выключателей и их характеристики.

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

Помимо устройств защитного отключения, которые не используются по отдельности, есть 3 типа автоматов защиты сети. Они работают с нагрузками разной величины и отличаются между собой по своей конструкции. К ним относятся:

  • Модульные АВ. Эти устройства монтируются в бытовых сетях, в которых протекают токи незначительной величины. Обычно имеют 1 или 2 полюса и ширину, кратную 1,75 см.

  • Литые выключатели. Они предназначены для работы в промышленных сетях, с токами до 1 кА. Выполнены в литом корпусе, из-за чего и получили свое название.
  • Воздушные электрические автоматы. Эти устройства могут иметь 3 или 4 полюса и выдерживают силу тока до 6,3 кА. Используются в электрических цепях с установками высокой мощности.

Существует еще одна разновидность автоматов для защиты электросети – дифференциальные. Мы не рассматриваем их отдельно, поскольку такие устройства представляют собой обычные автоматические выключатели, в состав которых входит УЗО.

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

  • Электромагнитные.
  • Тепловые.

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Наличие этих опций значительно увеличивает стоимость аппарата.

Количество полюсов

Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.

Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:

  • Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
  • Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
  • Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
  • Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.

Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:

Характеристики автоматических выключателей

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

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

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

Особенности подбора автоматов

Некоторые люди думают, что самый надежный автоматический выключатель – это тот, который может выдерживать наибольший ток, а значит, именно он может обеспечить максимальную защиту цепи. Исходя из этой логики, к любой сети можно подключать автомат воздушного типа, и все проблемы будут решены. Однако это совсем не так.

Для защиты цепей с различными параметрами надо устанавливать аппараты с соответствующими возможностями.

Ошибки в подборе АВ чреваты неприятными последствиями. Если подсоединить к обычной бытовой цепи защитный аппарат, рассчитанный на высокую мощность, то он не будет обесточивать цепь, даже когда величина тока значительно превысит ту, которую может выдержать кабель. Изоляционный слой нагреется, затем начнет плавиться, но отключения не произойдет. Дело в том, что сила тока, разрушительная для кабеля, не превысит номинал АВ, и устройство «посчитает», что аварийной ситуации не было. Лишь когда расплавленная изоляция вызовет короткое замыкание, автомат отключится, но к тому времени может уже начаться пожар.

Приведем таблицу, в которой указаны номиналы автоматов для различных электросетей.

Если же устройство будет рассчитано на меньшую мощность, чем та, которую может выдержать линия и которой обладают подключенные приборы, цепь не сможет нормально работать. При включении аппаратуры АВ будет постоянно выбивать, а в конечном итоге под воздействием больших токов он выйдет из строя из-за «залипших» контактов.

Наглядно про типы автоматических выключателей на видео:

Заключение

Автоматический выключатель, характеристики и виды которого мы рассмотрели в этой статье, является очень важным устройством, которое обеспечивает защиту электрической линии от повреждений мощными токами. Эксплуатация сетей, не защищенных автоматами, запрещена Правилами устройства электроустановок. Самое главное – правильно подобрать тип АВ, который подойдет для конкретной сети.

Наверняка многие из нас задумывались, почему автоматические выключатели так оперативно вытеснили из электросхем устаревшие плавкие предохранители? Активность их внедрения обоснована рядом весьма убедительных аргументов, среди которых возможность купить этот вид защиты, идеально соответствующий время-токовым данным конкретных видов электрооборудования.

Сомневаетесь, какой именно автомат вам нужен и не знаете, как правильно его выбрать? Мы поможем найти верное решение – в статье рассмотрена классификация этих устройств. А также важные характеристики, на которые следует обратить пристальное внимание при выборе автоматического выключателя.

Чтобы вам было проще разобраться с автоматами, материал статьи дополнен наглядными фото и полезными видеорекомендациями от специалистов.

Автомат практически моментально отключает вверенную ему линию, что исключает повреждение проводки и питающейся от сети техники. После выполненного отключения ветку можно сразу же вновь запустить, не производя замену предохранительного прибора.

Если вы обладаете знаниями или опытом выполнения электромонтажных работ, пожалуйста, поделитесь им с нашими читателями. Оставляйте ваши комментарии о выборе автоматического выключателя и нюансах его установки в комментариях ниже.

Перегрузки в электроцепях – обычное дело. Чтобы предохранить приборы, работающие от электричества, от таких перепадов напряжения, были придуманы автоматические выключатели. Их задача проста – разорвать электроцепь, если напряжение превысит границы номинального.

Первыми подобными приборами были знакомые всем пробки, которые и сейчас стоят в некоторых квартирах. Как только напряжение подскакивает выше 220 В, их выбивает. Современные типы автоматических выключателей – это не только пробки, но и множество других разновидностей. Их замечательной особенностью является возможность многократного использования.

Классификация

Современный ГОСТ 9098-78 выделяет 12 классов автоматических выключателей:


Такая классификация автоматических выключателей очень удобна. При желании можно разобраться, какое из устройств установить в квартиру, а какое на производство.

Типы (виды)

Гост Р 50345-2010 делит автоматические выключатели на следующие типы (деление происходит по чувствительности к перегрузкам), маркируемые буквами латинского алфавита:

Это основные автоматические выключатели, используемые в жилых домах и квартирах. В Европе маркировка начинается с буквы A – самые чувствительные к перегрузкам выключатели. Они не используются для бытовых нужд, зато находят активное применение для защиты цепей питания точных приборов.

Также существуют еще три маркировки – L, Z, K.

Отличительные конструктивные особенности

Автоматические аппараты состоят из следующих узлов:

  • основной системы контактов;
  • дугогасительной камеры;
  • основного привода расцепляющего устройства;
  • различного вида расцепителя;
  • других вспомогательных контактов.

Контактная система может быть разноступенчатой (одно-, двух- и трехступенчатой). Она состоит из дугогасительных, главных и промежуточных контактов. Одноступенчатые контактные системы в основном производятся из металлокерамики.

Чтобы как-то защитить детали и контакты от разрушительной силы электрической дуги, достигающей 3 000° С, предусмотрена дугогасительная камера. Она состоит из нескольких дугогасительных решеток. Встречаются также комбинированные устройства, способные погасить электрическую дугу большого тока. В них находятся щелевые камеры вместе с решеткой.

Для любого автоматического выключателя находится предельный ток. Благодаря защите автомата, он не может привести к поломке. При огромных перегрузках такого тока контакты могут либо подгореть, либо вообще привариться друг к другу. К примеру, для самых распространенных бытовых аппаратов при токе сработки от 6 А до 50 А предельный ток может составлять от 1000 А до 10 000 А.

Модульные конструкции

Рассчитаны на небольшие токи. Модульные автоматические выключатели состоят из отдельных секций (модулей). Вся конструкция крепится на DIN-рейку. Рассмотрим более подробно устройство модульного выключателя:

  1. Вкл/выкл производится рычажком.
  2. Клеммы, к которым присоединяются провода, винтовые.
  3. Устройство фиксируется к DIN-рейке специальной защелкой. Это очень удобно, потому что такой выключатель в любой момент можно легко демонтировать.
  4. Соединение всей электроцепи производится за счет подвижного и фиксированного контактов.
  5. Расцепление происходит с помощью какого-нибудь расцепителя (теплового или электромагнитного).
  6. Контакты специально размещены рядом с дугогасительной камерой. Это связано с возникновением мощной электрической дуги во время расцепления соединения.

Серия ВА – промышленные выключатели

Представители этих автоматов, прежде всего, предназначены для использования в электроцепях переменного тока в 50-60 Гц, с рабочим напряжением до 690 В. Также используются при постоянном токе 450 В и силе тока до 630 А. Такие выключатели рассчитаны на очень редкое оперативное использование (не более 3 раз в час) и защиты линий от КЗ и электроперегрузок.

Среди важных характеристик этой серии выделяется:

  • высокая отключающая способность;
  • широкий диапазон электромагнитных расцепителей;
  • кнопка тестирования аппарата при свободном расцеплении;
  • выключатели нагрузки со специальной защитой;
  • дистанционный пульт управления через закрытую дверь.

Серия АП

Автоматический выключатель ап способен защитить электроустановки, двигатели от резких скачков напряжения и коротких замыканий внутри сети. Запуски таких механизмов не предусмотрены быть очень частыми (5-6 раз за час). Автоматический выключатель ап может быть двухполюсным и трехполюсным.

Все конструктивные элементы располагаются на пластмассовой основе, которая сверху закрывается крышкой. При больших перегрузках срабатывает механизм свободного расцепления, при этом автоматически происходит размыкание контактов. При этом тепловой расцепитель выдерживает время срабатывания, а электромагнитный обеспечивает мгновенное разъединение при коротком замыкании.

При работе автомата желательно придерживаться следующих условий:

  1. При влажности воздуха в 90% температуре не должна превышать 20 градусов.
  2. Рабочая температура колеблется в диапазоне от -40 до +40 градусов.
  3. Вибрация в месте крепления не должна превышать 25 Гц.

Строго запрещены работы во взрывоопасной среде, в которой содержатся разрушающие металл и обмотку газы, вблизи чистой энергии отопительных приборов, водяных потоков и брызг, в местах с токопроводящей пылью.

Многообразие автоматических выключателей позволяет без проблем подобрать устройство для квартиры или дома. Для его установки лучше всего пригласить специалиста.

Привет, друзья. Тема поста – типы и виды автоматических выключателей (автоматов, АВ). Также хочу итоги турнира по разгадыванию кроссвордов.

Виды автоматов:

Можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом токе.

Конструкция — бывают воздушные, модульные, в литом корпусе.

Показатель номинального тока. Минимальный ток срабатывания модульного автомата составляет 0,5 Ампер, например. Скоро напишу о том, как правильно выбрать номинальный ток для автоматического выключателя, подписывайтесь на новости блога , чтобы не пропустить.

Номинальное напряжение, еще одно различие. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.

Бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие.

Все модели выключателей классифицируются по количеству полюсов. Делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.

Виды расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.

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

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

По наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Типы автоматов:

Что означает тип АВ?

Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.

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

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

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют — типы время-токовых характеристик отключения.

A, B, C, D, K, Z.

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

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

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

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

K – индуктивные нагрузки.

Z – для электронных устройств.

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

Вроде все, если есть, что дополнить, оставь комментарий .

как правильно выбрать автоматический выключатель тока

Автоматы электрические выполняют функцию защиты проводки от перегрузок, замыканий, аварий, которые могут возникнуть при скачках напряжения. Чтобы не случилась чрезвычайная ситуация, необходимо в квартирах, частных домах, гаражах, дачах и хозяйственных постройках устанавливать электрические автоматические выключатели. Когда случаются перегрузки или скачки, то прибор реагирует и работает неодинаково. В той или иной ситуации происходит срабатывание отдельных частей устройства, в то время как другие части продолжают работать, обеспечивая безопасность жилища.

Принцип работы защитного автомата

Выключатель имеет компактные, небольшие размеры, устройство помещено в пластмассу из термостойких материалов. На одной стороне —лицевой — установлена рукоятка, позволяющая включать и выключать прибор, на другой — сзади — фиксатор-защелка, который крепится на специальную DIN-рейку. Снизу и сверху расположены винтовые клеммы.

Принцип работы выключателей зависит от состояния сети и протекания тока по проводке. Когда прибор электрического выключателя находится в нормальном режиме, то через автомат проходит ток, показатели которого могут быть равны или меньше установленного номинального значения. Напряжение от внешней сети идет на верхнюю клемму с неподвижным контактом. Отсюда ток поступает на замкнутый подвижный контакт, а далее переходит на катушку соленоида, которая является гибким медным проводником. Уже отсюда ток идет на тепловой расцепитель, с которого поступает на нижнюю клемму. Именно она подключена к сети.

Таблица номиналов автоматов по току

Штатный ток, который проходит по проводке, может быть больше или меньше установленных значений. На их основании составлена классификация времятоковых характеристик для расцепителей в устройствах. Каждый вид в государственном стандарте отмечен латинской буквой, а допустимое превышение следует искать по формуле коэффициента — k=I/In.

В таблице 1 указаны нормы каждого типа времятоковых показателей.

Таблица 1

Тип время токаЗначение
АДопустимое троекратное превышение, которое является максимальным
ВОт 3 до 5
СПревышение больше штатного возможно в 5-10 раз
DПревышение возможно в 10-20 раз
КОт 8 до 14
ZПревышение разрешено в пределах 2-4 раз больше нормы

В таблице 2 приведены времятоковые характеристики приборов автоматического выключения тока.

Таблица 2

ТипХарактеристикаВиды цепей
АЗащита на отрезке АВ активируется, когда коэффициент будет равен 1,3. Отключение тока происходит в течение 60 мин. Если ток будет и дальше увеличиваться, то время отключения сокращается ровно в два раза. Электромагнитная защита со скоростью 0,05 сек. сработает, если номинал превысит в 2 раза.Не подвержены кратковременным перегрузкам, применяются в промышленных масштабах, а не быту.
ВШтатный номинал может быть превышен в 3-5 раз. Активация соленоида происходит, если перегрузка возрастет в 5 раз. Тогда обесточивание произойдет в течение 0,015 сек. Термоэлемент отключится в течение 4 сек. уже при троекратном превышении.Характерны для цепей без высоких пусковых токов.
СПерегрузка происходит чаще, чем при других видах, допустимые показатели выше нормы — в 5 раз. Как только произойдет превышение штатного режима, автоматически отключиться термоэлемент.В бытовых сетях, где часто присутствует нагрузка разного типа.
DПревышение штатной нормы происходит в 10 раз, после чего отключается термоэлемент, и в 20 раз — для соленоида. Используется для того, чтобы защитить пусковые устройства, по которым проходит высокий ток.
КОтключение соленоида произойдет, если ток превысит показатели в 8 раз.Такие приборы надо ставить на цепи, имеющие индуктивную нагрузку.
ZХарактерно небольшое превышение — от 2 до 4 раз.Используется, чтобы подключать электронные приборы.
MAТермоэлемент не применяется, чтобы отключить нагрузку.Устанавливается на устройствах с электрическими двигателями.

Подбор автоматического выключателя по мощности

Одним из главных показателей, по которому осуществляется выбор автоматического выключателя, является мощность нагрузки. Это позволяет рассчитать нужное значение тока для устройства, его защиты от перепадов напряжения. Расчет проводится по номинальному току, поэтому рекомендуется выбирать по мощности отдельных участков. Во внимание стоит принимать меньшие или номинальные показатели расчетных токов. Допустимый ток электропроводки будет больше, чем номинальная мощность выключателя.

Необходимо учитывать и такой показатель, как времятоковая характеристика устройства. Основным параметром для определения номинального показателя мощности является сечение провода. Допустимое значение тока, которое указывается на автоматическом выключателе, должно быть немного меньше, чем максимальный ток для сечения провода. Выбирают устройство по наименьшему сечению провода, который проложен в проводке.

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке

Если автомат не будет соответствовать сетевой мощности и нагрузке, тогда он не будет защищать проводку от того, что сила тока и напряжение резко возрастет или упадет.

Сечение кабеля для сетевой нагрузки должно точно соответствовать мощности аппарата. Если мощность по разным участкам будет по сумме больше, чем номинальная величина, то станет увеличиваться температура. Из-за этого может произойти плавление изоляционного слоя кабеля. В результате чего начнется возгорание электрической проводки. Также, если сечение кабеля не будет отвечать нагрузке, то будут наблюдаться следующие явления:

  • Задымление.
  • Запах горелой изоляции.
  • Возникает пламя.
  • Выключатель не будет отключаться от сети, поскольку номинальные показатели тока по проводке не будут превышать допустимые нормы.

Процесс плавления изоляционного слоя через время спровоцирует короткое замыкание. Далее произойдет отключение автоматического выключателя, огонь способен в это время охватить весь дом.

Защита слабого звена электроцепи

Правила устройства электроустановок гласят, что выключатель для электрической сети обязан максимально защитить самый слабый участок или же содержать такой номинал тока, который будет полностью соответствовать параметру установок, которые включены в сеть. Чтобы подключить провода к сети, необходимо, чтобы их поперечные сечения имели суммарную мощность всех подключенных аппаратов.

Соблюдение подобных правил способно защитить квартиру или дом от возникновения аварии из-за слабого участка электропроводки. Игнорировать описанные требования нельзя, поскольку владелец жилья способен потерять не только прибор автоматического выключения тока, но и квартиру.

Как рассчитать номинал автоматического выключателя

Данный параметр можно рассчитать по следующей формуле: I=P/U, где:

  • I — показатель/величина номинального тока.
  • Р — суммарная мощность всех установок, которые включены в цепь. В расчет берутся лампочки и другие устройства, потребляющие электричество.
  • U — напряжение тока в сети.

Для расчета номинала можно использовать таблицу 3:

Вид подключенияОднофазное в киловаттахТрехфазное (треугольник) в киловаттахТрехфазное (звезда) в киловаттах
U, B

Автоматическое,

в амперах

220380220
1 Ампер0,21,10,7
20,42,31,3
30,73,42
61,36,84
102,211,46,6
163,518,210,6
204,422,813,2
255,528,516,5
327,036,521,1
408,845,626,4
50115733
6313,971,841,6

Используя таблицу 3, можно легко рассчитать, сколько киловатт нагрузки способен выдержать конкретный вид номинального тока. Выбирать надо четко по указанным значениям, чтобы напряжение и вид подключения точно совпадали и соответствовали друг другу. Это поможет избежать превышения нагрузки и возможных аварий.

Недопустимые ошибки при покупке

Покупка автоматического выключателя не проводится каждый день. Поэтому к выбору устройства надо отнестись внимательно, чтобы не устроить дома пожар, замыкание проводки. Во время покупки нельзя допускать следующие виды ошибок:

  • Правильно выбрать автомат по мощности электрической проводки в многоквартирном или частном доме. Многие потребители делают совсем все наоборот — ориентируются на мощность эксплуатируемых электроприборов. Это неправильно, поскольку электропроводка может не выдержать, начать плавиться.
  • Расчет номинала АВ по номинальному току надо делать по средним показателям. Так проводка точно выдержит нагрузку тока.
  • Для дачи или гаража номинал АВ должен быть мощнее, поскольку используемая техника в таких местах имеют большую мощность, чем в квартире.
  • Устройства надо покупать только у проверенных производителей, чтобы все технические характеристики были точными и качественными, не угрожали безопасности жилья и жильцов.
  • Приобретать автоматические выключатели надо только в специализированных магазинах, не пользоваться услугами посредников. Это исключает риск приобретения подделок и некачественной продукции.

Покупка автоматов электрических — не очень сложная задача. Следует придерживаться вышеперечисленных рекомендаций, чтобы избежать ошибок в выборе такого устройства для дома. Рекомендуется приобретать автоматический выключатель с человеком, который разбирается в электричестве, специальной технике, видах сечения, мощности устройства, напряжениях тока в сети и фазах.

Модульные бытовые автоматические выключатели:ликбез от дилетанта estimata

Автоматические выключатели (автоматы) — это устройство, предназначенное для включения или отключения тока в одной или нескольких электрических цепях, а также для защиты от токов короткого замыкания и перегрузки электрических цепях и приёмников энергии.

Автоматический выключатель был изобретён американским учёным Чарлзом Графтоном Пэйджем в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году, в то время как его коммерческая система электроснабжения использовала плавкие предохранители. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.

Автоматические выключатели бывают промышленные и бытовыми. Каждый вид, в свою очередь, может классифицироваться по своим признакам. В этой статье будут описаны низковольтные (до 1000 В) автоматы.

Устройство автоматического выключателя

Автоматические выключатели бывают имеют следующие конструктивные узлы: главную контактную систему, дугогасительную систему, привод расцепляющего устройства, расцепитель (расцепители), вспомогательные контакты (необязательно).


Главная контактная система

Контактная система может быть трёхступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и одноступенчатой (при использовании металлокерамики).

Дугогасительная система

Дугогасительная система может состоять из камер с узкими щелями или из камер с дугогасительными решётками.
Комбинированные дугогасительные устройства — щелевые камеры в сочетании с дугогасительной решеткой — применяют для гашения дуги при больших токах.

Расцепитель

Расцепители — это электромагнитные, электронные, микропроцессорные или термобиметаллические элементы, служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при коротком замыкании, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи (непосредственно: электромагнитные и термобиметаллические элементы; либо косвенно через отдельный независимый электромагнитный расцепитель: электронные и микропроцессорные).
В автоматических выключателях на большие токи начиная с 1970-х годов стали применять электронные расцепители (например отечественные автоматические выключатели серии «Электрон», некоторые типы автоматов серий А-37, ВА), а в последнее время и микропроцессорные расцепители (микропроцессорные блоки защиты).

Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для мгновенного отключения автоматического выключателя (вне зависимости от положения органа включения: невозможность удержания автоматического выключателя во включённом положении при срабатывании расцепителя), а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.

На бытовых и на некоторых промышленных два расцепителя: электромагнитный и тепловой.

Электромагнитный расцепитель (отсечка)
Электромагнитный расцепитель модульного
автоматического выключателя
Расцепитель мгновенного действия, представляет собой соленоид (катушку индуктивности), подвижный сердечник которого приводит в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога тока.
Электромагнитный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2-10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы (классы) A, B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя).
Тепловой расцепитель
Биметаллическая пластина модульного
автоматического выключателя 
Представляет собой биметаллическую пластину (ленту из двух металлических полос с разными коэффициентами теплового расширения), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления.
Время срабатывания зависит от тока (время-токовая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель в течении часа, составляет 1,45 от тока уставки теплового расцепителя.
При изменении тока время срабатывания теплового расцепителя изменяется. Так, например, автомат С16 при токе 24 А выключается в среднем через 5-15 минут.
В некоторых автоматах возможно настройка тока срабатывания теплового расцептеля. Он может располагаться снаружи автомата или внутри. В последнем случае настраивается на заводе.

После остывания пластины автоматический выключатель можно включать.

Роль теплового расцепителя может выполнять электромагнитный (мгновенный) расцепитель, оснащённый гидравлическим замедлителем срабатывания. Такие автоматические выключатели отличаются пожаробезопасностью, так как не имеют нагреваемого элемента (биметаллической пластины).

Вспомогательные контакты

Вспомогательные контакты (дополнительные контакты, допконтакты) — это контакты, входящие во вспомогательную цепь автоматических выключателей и механически приводимые в действие этими выключателями. Как правило, вспомогательные контакты в автоматических выключателях в литом корпусе крепятся защелкиванием под лицевой панелью выключателя.

Вспомогательные контакты бывают

  • Контакты состояния (контакты положения, OF) предназначены для сигнализации о состоянии главных контактов автоматических выключателей. Иначе говоря, они служат для мониторинга статуса устройства – включены или выключены его главные контакты (вне зависимости от причин вызвавших это переключение). Контакты состояния, как правило, включаются во внешнюю цепь сигнализации работы автомата.
    Алгоритм работы контакта состояния (для контакта исполнения NO):
    — включается — при включении автомата вручную или электроприводом
    — выключается — при выключении автомата вручную, электроприводом, дистанционным расцепителем или при аварийном отключении.
  • Аварийные контакты (сигнальные контакты, SD, SDE) предназначены для сигнализации о срабатывании выключателя от сверхтока (перегрузки или короткого замыкания), независимого расцепителя, расцепителя минимального напряжения, кнопки «ТЕСТ» и т.п.. При возвращении выключателя в исходное состояние сигнализация отключается.
    У некоторых производителей существуют аварийные контакты типа SDE,  которые переключаются только при аварийном срабатывании расцепителей выключателя.
    Аварийные контакты, как правило, включаются во внешнюю цепь сигнализации работы автомата.
    Алгоритм работы аварийного контакта SD (для контакта исполнения NO):
    — включается — при аварийном отключении автомата от перегрузки или предельного напряжения, при отключении дистанционным расцепителем, кнопкой «ТЕСТ»
    — выключается — при новом включении автомата вручную или электроприводом
  • Универсальные контакты — могут быть как контактами состояния OF, так и аварийными контактами SD, SDE. Тип вспомогательного контакта зависит от расположения в корпусе автоматического выключателя (разные ячейки).


Количество полюсов

Автоматы бывают однополюсные; двухполюсные; трёхполюсные; четырёхполюсные. Если полюсов 2, 3 или 4 то при аварии на одной из линий самостоятельно отключаются остальные две.

  • Автоматический выключатель однополюсного типа является самой простой модификацией автомата. Он предназначен для защиты отдельных цепей. В функции такого автомата входит лишь защита провода от возгорания. Сама нейтраль проводки помещается на нулевую шину, тем самым обходя автомат, а провод заземления подключается в шине заземления отдельно. Т.е. при срабатывании автомата происходит разрыв линии фазы, а нейтраль соединена с источником напряжения, что не дает 100% гарантию защиты.
  • Автоматический выключатель двухполюсного типа применяется когда необходимо полное отключение сети электропроводки от напряжения. Он применяется в качестве вводного, когда во время КЗ или сбоя работы сети вся электропроводка обесточивается одновременно (что позволяет проводить работы на электропроводке абсолютно безопасно). Применяют двухполюсные автоматы в случаях, если необходим отдельный выключатель для однофазного электроприбора, например, водонагревателя, бойлера, станка.
  • Автоматический выключатель трёхполюсного типа применяется для защиты трехфазной 3- или 4-проводной сети. Трехполюсный выключатель служит в качестве вводного (потом идёт три однофазные проводку) и общего для любых типов трехфазных нагрузок (трехфазную проводку). Могут использоваться защиты электродвигателей.
  • Автоматический выключатель четырёхполюсного типа. Его применяют в качестве вводного автомата на трехфазную четырехпроводную сеть (3 фазы и нейтраль).
Нельзя устанавливать вместо одного двух-, трёх- , четырёхполюсного автомата несколько однополюсных. При возникновении короткого замыкания или перегруза в одном из полюсов, отключится только этот самый полюс автомата, а соседние останутся замкнутыми.
Конструкция некоторых однополюсных автоматических выключателей позволяет объединять рычажки их включения чтобы можно было включать и отключать их полюса одновременно. Объединяются рычажки шпилькой, скрепкой, скобкой, проволочкой и т.п. через отверстие проходящее внутри рычажков. Но объединенные таким способом автоматы не могут отключиться, т.к. у сработавшего автомата не хватает механической силы отключить второй автомат.

Расчёт автоматического выключателя

Перед выбором автомата желательно произвести некоторые расчеты, с помощью которых можно точно определить нужный автомат (а не ориентироваться на сечения проводов). Вариантов расчётов в интернете много (в том числе и онлайн). Здесь будет приведен вариант для однофазной цепи, с подключенной группой потребителей. Другие расчёты выполняются похоже.

Определите суммарную мощность подключаемых приборов мощность автоматического выключателя. Ниже приведена таблица с номинальной мощностью некоторых бытовых приборов.
Например, для кухни (да и для других тоже) ориентируясь на таблицу выше
  1. Выпишите на листок планируемые бытовые приборы.
  2. Рядом с прибором поставьте его мощность по паспорту.
  3. Просуммируйте все мощности приборов по паспорту. Это Pрасчет.
  4. Подумайте, какие приборы могут работать одновременно: чайник+ тостер, микровоновка+блендер, чайник+микроволновка+тостер, и т. д.
  5. Посчитайте суммарные мощности этих групп. Рассчитайте среднюю суммарную мощность групп одновременно включаемых приборов. Это будет Pноминал (номинальная мощность).
  6. Разделите Pрасчет на Pноминал, получите коэффициент спроса кухни.

Коэффициент спроса (использования бытовой техники) —  это поправочный коэффициент, уменьшающий расчетную (полную) потребляемую мощность электропроводке и учитывающий количество одновременно работающих электроприборов. Он используется потому что обычно все имеющиеся в электроприборы, как правило, одновременно в сеть не включаются.

Предположим, что Pрасчет получилось равным 6 кВт. Тогда, если у вас однофазная сеть (220 В), то номинал тока нагрузки кухни:

Iр = Ррасчет / 220В

Iр = 6000 / 220= 27,3 А

Согласно ГОСТ 29322-2014 с октября 2015 года значение напряжения должно быть равным 230 В для обыкновенной сети и 400 В – для трехфазной. Однако в часто до сих пор действуют старые параметры: 220 и 380 В соответственно. Поэтому если вам надо точное значение расчётов, то необходимо провести замеры с применением вольтметра.


Смотрим по номинальным рабочим токам (1А, 2А, 3А, 6А, 10А, 16А, 20А, 25А, 32А, 40А) и выбираем ближайшее большее значение автомата. Это 32 А.

Можно рассчитать и с учетом коэффициента спроса. Предположим, что коэффициент получился 0,8. Тогда 

Iрасчет.= Iр х 0,8=27,3х0,8=21,8А

Смотрим по приведенным выше номинальным рабочем токам и выбираем ближайшее большее значение автомата. Это 25 А.

Вы можете подойти к этому более «научно» и использовать для расчётов «РМ-2696 Инструкция по расчету электрических нагрузок жилых зданий» или «СП 31-110-2003. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий».

Виды автоматов по току мгновенного расцепления (по характеристикам, по время-токовым характеристикам)

Данный параметр показывает, при каких значениях сработает электромагнитный расцепитель.

Бытовые автоматические выключатели переменного тока делятся на следующие типы (классы) по току электромагнитного расцепителя:
  • тип B: свыше 3·In до 5·In включительно (где In — номинальный ток). Применяется для защиты линий освещения или линий имеющих большую протяженность. Если проводка старая или слабая, или пониженное напряжение, то применение этого типа тоже оправдано.
  • тип C: свыше 5·In до 10·In включительно. Применяется для защиты розеточных групп или линий с потребителями с умеренными пусковыми токами. Такая характеристика самая универсальная и её проще всего найти в магазинах.
  • тип D: свыше 10·In до 20·In включительно. Применяется для защиты трансформаторов или линий с потребителями с большими пусковыми токами (двигатели, большие группы светильников с дросселями и прочие). Не стоит ставить автоматы с такой характеристикой на обычные потребители в доме/квартире.

Обратите внимание, что быстродействие автомата не зависит от букв B, C, D и др., меняется лишь порог срабатывания электромагнитного расцепителя (ЭмР).
Например: автоматы В16 и D16, диапазоны срабатывания ЭмР: 16*(3…5)=48…80А и 16*(10…20)=160…320А соответственно.
При токе 150А автомат В16 выключится мгновенно, а D16 — через несколько секунд, когда нагреется биметалл.
При токе 1000А оба автомата сработают мгновенно.

Промышленные автоматические выключатели могут быть следующих типов:

  • тип L: свыше 8·In
  • тип Z: свыше 4·In
  • тип K: свыше 12·In

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·In до 3·In).

Автоматы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.
Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Автоматы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в автоматы типа K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.
Автоматы с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.


Расшифровка надписей на автоматическом выключателе

Автоматический выключатель (что бытовой, что промышленный) имеет на своём корпусе всю необходимую для правильного выбора и эксплуатации информацию.

Маркировка наносится на лицевой (передней) стороне корпуса автоматического выключателя нестирающейся краской, благодаря чему с параметрами автомата можно ознакомиться даже когда автомат находится в работе.

Она выражается вот таким видом


Вот как выглядят эти данные на передней части самого автоматического выключателя.

На некоторых автоматах наносится дополнительная маркировка на боковую поверхность автомата.

Рассмотрим маркировки более подробно.

Производитель

Первое, что выделяется на лицевой стороне корпуса — это логотип и название производителя. Большинство останавливает свой взгляд именно на этом.

Важно правильно выбрать фирму выпускающую автомат, иначе не факт, что автомат сможет помочь. Производителей автоматов много, но наиболее известными в России считаются

  • ABB. Шведско-швейцарская компания, которая считается лидером в области производства электротехнической продукции. На сегодняшний день автоматические выключатели ABB являются наиболее качественными, долговечными и безопасными в использовании. Но они немного более дорогие. 
  • Legrand. Страна производитель – Франция. Автоматические выключатели фирмы легранд не уступают по качеству марке ABB, поэтому для электромонтажных работ продукцию Legrand также предпочтительно выбирать. По стоимости автоматы примерно такие же, собственно, как и по надежности.
  • Schneider Electric. Еще одна французская фирма, которая закрывает ТОП-3 лучших производителя, специализирующихся на выпуске надежных автоматических выключателей. Шнайдер Электрик уже очень давно обосновался на российском рынке электротехнической продукции и имеет множество положительных отзывов от опытных электриков.
  • General Electric. Американский производитель силовых автоматов и другой электротехнической продукции, которого также можно назвать одним из лучших по качеству. На сегодняшний день существует множество дискуссий на форумах по поводу того, что лучше: GE или Legrand. Тут можно сказать, что обе марки выпускают автоматические выключатели хорошего качества, но по факту, на Легранд спрос больше на российском рынке.
  • Siemens. Компания Сименс специализируется не только на выпуске автоматики, но все же имеет широкий ассортимент моделей для промышленного и бытового применения. Качество уже немного хуже, нежели у тройки лидеров, но все же является очень высоким. Цена, также немного ниже по сравнению с такими производителями, как АББ, Легранд и Шнайдер Электрик.
  • Moeller. Немецкая фирма. Несмотря на то, что в 2007 году Moeller была выкуплена американской Eaton Corporation, на качестве и надежности продукции это не отобразилось в худшую сторону. Автоматические выключатели фирмы Moeller соответствуют всем мировым стандартам и пользуются высокой популярностью.
  • КЭАЗ. Продукция курского завода имеет среднее качество и примерно такую же цену. В линейке автоматических выключателей можно найти модель на любой номинальный ток, в то же время гарантия на автоматы 2 года, что дополнительно свидетельствует о хорошей надежности изделий.
  • IEK. Скандально известная, судя по отзывам на тематических форумах, российская компания, которая изготавливает автоматы сомнительного качества. Недостаток продукции ИЕК в том, что при перетяжке прижимных винтов пластиковый корпус может разойтись. В то же время автоматы гудят, даже если нагрузка далеко не критическая. Несмотря на свои недостатки, автоматические выключатели ИЕК пользуются высоким спросом на рынке России, что связано с низкой стоимостью у данного производителя.
  • EKF electrotechnica. Продукция из Китая. Является прямым конкурентом автоматов IEK. У обеих фирм примерно одинаковая цена и похожее качество. Как ни странно, Китай дает гарантию на свой товар сроком в 5 лет.
  • Контактор. Завод принадлежит фирме Легранд. Качество хорошее. В то же время стоимость автоматов «Контактор» примерно такая же, как и у продукции стран евросоюза.
  • DEKraft. Относительно молодая российская фирма, которая занимается выпуском электротехнических товаров. Невысокая стоимость оправдывает не слишком хорошее качество, по сравнению с мировыми производителями. В то же время автоматы декрафт соответствуют всем российским стандартам и даже используются в строительстве бюджетных промышленных объектов, массового жилья.

Но первым делом вы должны решить, сколько денег можете выделить на автоматические выключатели для домашней электропроводки. Даже у таких компаний, как ABB есть своя серия бюджетных моделей невысокой стоимости. Если Вам нужно купить автомат эконом-класса, рекомендуем все равно отдавать предпочтение надежности – брендам Легранд, АББ и Шнайдер Элетрик. Для сторонников российской продукции можно посоветовать DEKraft, т.к. на форумах не встречается большое количество негативных отзывов по поводу данной фирмы.

Серия

На каждом автоматическом выключателе указывается серия данного выключателя или так называемая линейка. В ней бывает зашифровано несколько параметров и конструктивных особенностей. Причем каждая линейка может подразделяться на отдельные кластеры, со своими нюансами и отличиями.

Маркировка серии автоматов позволяет найти полную документацию со всеми техническими характеристиками и особенностями модели.

Также маркировка серии позволяет узнать техническую информацию по автомату. Это можно сделать не у всех производителей и у разных производителей они могут отличаться.


Номинальный ток и время-токовая характеристика

Это самые важные (или одни из самых важных) маркировок автоматического выключателя.
Их значения давались выше.

Первая буква обозначает время-токовую характеристику (на примере ниже это «С»). Цифра после буквы — значение номинального тока (на примере ниже это «25»).


Обратите внимание, что при значении «С25» (как на примере), автомат не отключит нагрузку в 26 Ампер. Это случится только при величине тока в 1,13 раз большую от 25А. Да и то, через довольно длительный промежуток времени (более 1 часа). Т.к. есть такое значение как «ток срабатывания» и «ток не срабатывания». Краткое их значение приведено ниже.

Также необходимо помнить, что значение номинального тока на корпусе указано для окружающей температуры в +30°С. Если вы поставите автомат на фасаде дома, прямо под лучами солнца, то 16 Амперный автомат, жарким летним днём может сработать при токе, даже меньше номинального! Изменение номинального тока от температуры указано ниже.

Чтобы выбрать подходящее значение номинального тока, необходимо опираться на сечение кабеля домашней проводки и мощность потребителей электроэнергии. Именно от того, насколько большой ток способны пропустить жилы кабеля (провода) через себя и в то же время, какая суммарная мощность всей бытовой техники подключена к этому автомату, будет зависеть рабочий ток. Всегда в первую очередь ориентируйтесь не на мощность бытовой техники, а на электропроводку! Так, при сечении медной электропроводки 2,5 кв. мм её должен защищать автомат максимум на 16 А. А проводку в 1,5 кв.мм должен защищать автомат в 10 А. И т.д.
Всего существует 12 модификаций бытовых автоматов, отличающихся по показателю номинального рабочего тока – 1А, 2А, 3А, 6А, 10А, 13А (встречаются редко) 16А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А, 63А. Причём у некоторых производителей могут быть автоматы на другие токи.
Обратите внимание, что в ГОСТ Р 50345-2010 «Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Автоматические выключатели для переменного тока» в главе 5.3 есть и другие значения. Но в быту их ставить нет смысла, т.к. есть ограничение мощности которое выделяется на частный дом.
Автоматы 1А, 2А, 3А
 применяют для защиты цепей с малыми токами. Они подойдут для обеспечения электричеством небольшого количества приборов, например, лампы или люстры, маломощного холодильника и других устройств, суммарная мощность которых не превышает возможности автомата.
Автоматы 3А эффективно эксплуатируется в промышленности, если осуществить его трехфазное подключение по типу треугольника.
Автоматы 6А, 10А, 13А, 16А допустимо использовать для обеспечения электричеством отдельных электроцепей, небольших комнат или квартир. Данные модели используются в промышленности, с их помощью снабжают питанием электродвигатели, соленоиды, нагреватели, сварочные автоматы, подключенные отдельной линией. Трех-, четырехполюсные автоматы 16А используют в качестве вводных при трехфазной схеме питания. В производстве отдают предпочтение приборам с D-кривой.
Автоматы 20А, 25А, 32А используют для защиты проводки современных квартир, они способны обеспечить электричеством стиральные машины, обогреватели, электросушилки и прочую технику с высокой мощностью. Модель 25А используют в качестве вводного автомата.
Автоматы 40А, 50А, 63А используются для обеспечения электричеством силового оборудование большой мощности в быту, промышленности, гражданском строительстве.

Самым мощным должен быть вводной автомат, номинал которого не должен превышать максимально допустимую нагрузку на электропроводку, исходя из сечения провода. При этом номинальный ток вводного автомата не должен превышать значение рабочего тока всех остальных, нижестоящих автоматических выключателей в щитке.

Для выбора автоматов для частного дома/квартиры по номинальному току можно ориентироваться приблизительно так: на ввод выбрать автомат на 40-50А, на электроплиту – 20-32А (в зависимости от мощности плиты), на электроприборы до 5 кВт – 25А, розетки – 16А и на освещение – 10А. При выборе такого варианта сборки распределительного щитка условие селективности будет удовлетворено.
Обратите внимание, что хоть кабель по сечению и может выдержать больший ток но ставить больший автомат не надо. Во-первых — кабели часто делают по ТУ и сечению у них ниже заявленного (до двух раз!). Во-вторых — способ прокладки кабеля. В большинстве случаев речь идет о скрытой проводке, то есть о ситуации, когда кабель располагается внутри бетонной стены. Следовательно, кабель не имеет возможности естественного охлаждения. Исходя из этого, необходимо закладывать поправку в 15-25 процентов.

Для запоминания какой автомат куда использовать в зависимости от сечения проводов есть различные таблицы. Вот одна из таких таблиц

Напряжение

Надписи 230 V или 400 V указывают напряжение, при котором может применяться автомат.

Значок волны (тильда) означает что автомат предназначен для работы в сетях переменного напряжения. На постоянное напряжение и ток, такие автоматы лучше не ставить. Характеристики его отключения и результат работы при КЗ, будут не предсказуемы.
Для примера посмотрите на любой автомат выше.

Номинальная отключающая способность (предельный ток отключения)

На сегодняшний день автоматы могут иметь номиналы 3 000; 4 500; 6 000 и 10 000 А. Но обычно это 4500 А или 6000 А.

Это означает, что если на нагрузке или на кабеле по которому она питается, случится короткое замыкание с силой тока 6000 А (см. для примера фото выше), то данный автомат сможет успешно выполнить свою задачу и отключит потребителя.

Если же ток будет больше 6000А, то контакты автомата могут свариться между собой, «прикипеть», либо разрушатся (выгорят) стенки корпуса.

Если ваш дом размещен рядом с трансформаторной подстанцией, нужно выбрать автоматический выключатель, срабатывающий при предельном коротком замыкании в 10 кА. В остальных случаях вполне достаточно подобрать автомат номиналом 6 кА.

Класс токоограничения

Класс токоограничения автоматического выключателя определяется скоростью гашения электрической дуги. Т.е. эта цифра показывает, насколько быстро внутри устройства гасится электрическая дуга, не позволяя отдельным элементам и деталям, нагреваться до предельных температур и способствовать пожару.
Класс №1 самый продолжительный, а значит экстремальный. Его время чуть превышает 10 мс. На корпусе автомата его просто не обозначают.
Класс №2 занимает промежуточное время по скорости. Такая защита должна отработать за время 3-5 миллисекунды (0,003-0,005 секунды).
Класс №3 самый быстрый дуга гасится за примерно 3-5 миллисекунды (0,003-0,005 секунды).

Класс токоограничения указывается после номинальной отключающей способности.

Схема подключения и типы защит

Некоторые производители наносят на корпус условную схему подключения автомата для информирования потребителя. Схема подключения представляет собой электрическую цепь с обозначением защит, установленных в автомате. На схеме также маркируются контакты, указывающие на место подключения проводов.

Это может выглядеть приблизительно вот так:

Полукруг — электромагнитный расцепитель. Прямоугольничек — тепловой.

Обратите внимание, что есть автоматические выключатели без теплового расцепителя. Они служат для защиты электродвигателей с тепловыми реле.

Обратите внимание, что на некоторых двухполюсных и на четырёхполюсных автоматах один из зажимов имеет обозначение «N». Именно сюда подключается ноль (нулевой рабочий проводник).

Выключатели на постоянный ток и напряжение, помимо значка в виде прямой линии, могут иметь на своих клеммах характерные надписи «+» (плюс) и «-» (минус).

Причем правильное подключение полюсов здесь критично. Это связано с тем, что условия гашения дуги на постоянном токе несколько тяжелее.

Информация на боковой поверхности автоматических выключателей

На боковой поверхности автоматических выключателей пишется дополнительная информация.

ГОСТ и стандарты


Существует два стандарта для устройств отключения: жилой (EN 60898-1 или ГОСТ Р 50345) и более строгий промышленный (EN 60947-2 или ГОСТ Р 50030. 2). Они отличаются незначительно и автоматы обоих стандартов можно использовать для жилых помещений.

Далее некоторые надписи могут дублировать информацию на лицевой части автомата (см. фото выше).

  • U=400V — номинальное рабочее напряжение
  • Icn=6000А — наибольшая отключающая способность
  • 50/60Гц — частота работы электросети
  • I=8In (С) — автоматический выключатель имеет характеристику «С» с пределом электромагнитного отключения 8 крат от номинального тока (+-20%).

Обратите внимание что на автомате указано на сколько надо зачищать провод для лучшего контакта с данный автоматом.

Но есть и новая информация:

  • Uimp=6kV — номинальное импульсное удерживаемое напряжение
  • Ui=500V — номинальное напряжение изоляции
  • Deg3 — степень загрязнения. Означает, что допустимо токопроводящее загрязнение или сухое не токопроводящее загрязнение, которое может стать токопроводящим при конденсации влаги.
  • Ics/Icu и Icu —  наибольшая отключающая способность в зависимости от напряжения.
    Упрощенно по поводу Icu можно сказать следующее: если ток короткого замыкаея, прошедший через автомат, будет соответствовать данным значениям, то автоматический выключатель успешно выполнит свою задачу только один раз. Далее его придется заменить. Если же ток КЗ будет равен параметру Ics/Icu, то автоматом можно пользоваться и дальше.
Селективность
Cat A или Cat B — категория применения в отношении селективности.

Cat A — это обычный автомат.
Cat B — это селективный выключатель, который ставится в разветвленных сетях для обеспечения селективности защит.

Грубо говоря, чтобы при срабатывании автомата с маркировкой «Cat B» отключался только автомат какой-то конкретной линии, а не вводной автомат  (дома или всей цепочки («Cat A»)).


Момент затяжки
На корпусе некоторых автоматических выключателе указывается номинальный момент затяжки контактных клемм. Только соблюдая его, вы гарантировано надежно подключите провода.

QR-код
Отдельные модели автоматов снабжаются QR-кодом. Он у каждого экземпляра индивидуален

Благодаря этому, имея под рукой смартфон вы прямо в магазине сможете проверить оригинальный перед вами товар или подделка.

Простые машины – Гиперучебник по физике

Обсуждение

В самом общем смысле машина — это любое устройство, которое можно использовать для выполнения задачи. В механическом смысле машина представляет собой устройство для передачи работы из одного места в другое.

  • Велосипед — это машина. Водитель воздействует на педали, которые, в свою очередь, воздействуют на передний кривошип, который воздействует на цепь, которая воздействует на заднюю звездочку, которая воздействует на колесо, которая воздействует на ось, которая действует. на раме, которая работает на всадника.
  • Велосипедист — это машина, то есть люди и другие животные со скелетами — это машины. Наши мышцы воздействуют на наши кости, которые, в свою очередь, воздействуют на окружающий мир.
  • Дверная ручка — это машина. Работа выполняется на внешнем диаметре ручки, которая, в свою очередь, воздействует на шпиндель, который воздействует на цилиндр, который воздействует на защелку.
  • Молоток — это машина. Работа выполняется на ручке, которая, в свою очередь, работает над головкой, которая работает над гвоздем.

Работа определяется как произведение силы и перемещения …

Вт = F ∥ Δ

с

машин представляют собой устройство, с помощью которых основной силы (так называемая усилия ), оказываемого в течение некоторого перемещения в одном месте, приводят к образованию вторичной силы (так называемый нагрузки ) и перемещением в другом месте. Работа на машины в конце усилий называется работы в и работы по машинам в конце нагрузки называется работы из .

работа на машина
Вт в = F усилием Δ ами усилие
работы по машине
Вт из = F Нагрузка Δ с нагрузкой

Нагрузка и усилие, как правило, различаются по величине и направлению, а также местоположение. В идеальных мире, механическая энергия никогда не теряются в другие формы и работать в равных работать. (О счастливый день!) В реальном мире, однако, механическая энергия всегда теряется, поэтому работа в строго больше, чем получилось. (Проклятия, снова провал!)

идеальная машина
Вт в = W из
F усилие Д сек усилие = F нагрузка Д сек нагрузка
реальной машины
W в > W из
F усилие Д сек усилие > F Нагрузка Д сек нагрузка

Эффективность, ну, мне нравится эта часть.

За исключением греческого символа эта (η). Слишком похоже на латинскую букву n .

механическое преимущество , ho hum

соотношение скоростей , гуд хо.

классические машины, простые машины. Стоит ли вообще преподавать эту тему?

Классический список насчитывает 6 устройств, но 3 из них являются вариациями одного и того же.

1-е использование на английском языке 1545, для другой цели

1545 в Дж.Ранний мод Шефера. англ. Лексикогр. (1989) II. (в процитированном слове), Дырочная машина этого мира разделена на .2. часть То есть в небесных и в элементальных областях.

Подробнее OED

1704 J. Harris Lexicon Technicum Машина, или двигатель, в механике — это все, что имеет силу, достаточную либо для подъема, либо для остановки движения тела… Обычно считается, что число простых машин равно шести, а именно. Баланс, Ливер, Шкив, Колесо, Клин и Винт… Составные машины или двигатели бесчисленны.

простая машина n. тот, в котором нет комбинации частей, например. рычаг или любая другая из так называемых механических сил.

  • рычаг
    • качели
    • разводной мост
    • руки, ноги, пальцы рук, ног, челюсть
    • лом
    • ручной домкрат
    • молоток
    • меч
    • бита для крикета/бейсбола
    • клюшка для гольфа
  • колесо и ось
    • Является ли пассивное колесо тележки или прицепа машиной? колесо само по себе машина? машины на шарикоподшипниках?
    • это санки машины?
    • парус это машина?
    • брашпиль, лебедка
    • рукоятка для арбалета
    • поезд, велосипед, автомобиль, колеса грузовика
    • шестерни
    • дверная ручка
    • отвертка
  • шкив
    • блок и снасть
    • цепная таль
  • наклонная плоскость
    • пандусы, лестницы и эскалаторы
    • винт
      • Винт Архимеда
      • шуруп для дерева и металла
      • червячная передача
      • пресс
    • клин

Почему наклонная плоскость в этом списке? На мой взгляд, это не место здесь, потому что мы не должны использовать слово «машина». На наклонной плоскости нет разницы между местами нагрузки и усилия, если только машина не…

  • Устройство для изменения величины или направления силы.
  • любое устройство, передающее силу или направляющее ее приложение.
  • Инструмент, предназначенный для передачи или изменения приложения мощности, силы или движения
  • любое устройство, которое передает силу или управляет ее приложением
  • Все, что передает силу или направляет ее применение.
    • перемещение силы из одного места в другое
    • изменение направления силы
    • изменение величины силы
    • изменение расстояния или скорости силы

Усилие — это неизменная сила. Нагрузка – это измененная сила.

простых механизмов в технике, гаджетах и ​​повседневной жизни

Последнее изменение
11 апреля 2020 г.

Как строят небоскребы? Что облегчает нарезку овощей? Что заставляет винт самолета вращаться? Простые машины заставляют вещи в повседневной жизни работать.Ученые определяют простую машину как устройство, которое изменяет либо направление, либо силу объекта. Другими словами, они увеличивают или увеличивают количество силы, которую кто-то может приложить к объекту, так что для его перемещения требуется меньше работы. Эти простые машины часто используются в более сложных устройствах, таких как самолеты и краны. Существует шесть основных типов простых машин: шкив, винт, наклонная плоскость, колесо и ось, клин и рычаг. Эти простые машины каждый день используются в более сложных устройствах, что значительно упрощает выполнение задач.

Простые машины

Простые машины упрощают задачи, уменьшая количество усилий, затрачиваемых людьми на выполнение определенных задач .

Обзор простых машин

Рычаги, шкивы и наклоны имеют одну общую черту: они уменьшают количество энергии, необходимой человеку для перемещения или подъема предметов. На этом сайте объясняются термины, используемые при разговоре о простых машинах, и то, что учащиеся должны знать о них.

Простые машины и оборудование

Для учащихся старшего возраста это введение в машины объясняет, как они работают, а также разницу между машинами, простыми машинами и механизмами.

*Примеры простых машин

Посмотрите примеры того, как простые механизмы используются в вещах, которые люди используют каждый день.

* Гаджет или простая машина?

Сколько повседневных гаджетов на самом деле являются простыми рабочими механизмами?

Все о простых машинах

Этот набор ссылок содержит много информации о простых машинах.

Объяснение простых механизмов

Здесь объясняются простые механизмы, чтобы учащиеся могли понять, как они облегчают выполнение задач.

Шкивы за работой

Узнайте назначение шкива и различные способы его использования. Существует также список распространенных машин, в механизме которых используются шкивы.

*Создать шкив

Хотите построить шкив? Посетите этот веб-сайт, чтобы узнать не только о том, как его построить, но и о том, какой из них построить для конкретной задачи.

Шкивы вокруг нас

Шкивы повсюду. Посмотрите несколько примеров простых предметов повседневного обихода, в которых используются шкивы, например, оконные жалюзи.

Эксперименты со шкивом

Хотите провести несколько простых экспериментов со шкивами? Все, что для этого нужно, — это простые предметы домашнего обихода, такие как веревка, метла и друг.

сложных машин: определение, типы и примеры — видео и стенограмма урока

Шесть простых машин

Самое смешное, что этот маленький степлер, который сейчас кажется очень мощным инструментом, на самом деле представляет собой комбинацию двух простых машин. Удивительно, но есть только шесть простых машин, которые используются для создания сложных машин.

1. Рычаг

У вас есть рычаг, который представляет собой доску, опирающуюся на кончик треугольной платформы. Платформа позволяет планке двигаться вверх и вниз при нажатии на одну сторону. Платформу или точку опоры можно разместить в любом месте под доской. Чтобы было легче поднимать тяжелые предметы, точка опоры перемещается ближе к объекту, а вы нажимаете на другой конец. Хорошим примером такого рычага является лом.Качели — еще один пример рычага, но в этом случае точка опоры находится посередине.

2. Наклонная плоскость

Наклонная плоскость похожа на пандус, по которому грузчики перекатывают вещи с земли в свои грузовики.

3. Колесо и ось

Вы знаете, что такое колесо. Почти все, что вращается и движется, использует колесо, как ваш велосипед. Ось – это стержень, проходящий через колеса. Это помогает колесу и шестерням вращаться.

4.

Клин

У вас также есть клин треугольной формы.Острый конец используется для разделения предметов. Топор, например, представляет собой клин с рукоятью.

5. Шкив

Шкив — это инструмент, используемый для облегчения подъема вещей. Он использует веревку, которая проходит вокруг колеса. Вы тянете за одну сторону веревки, а блок облегчает подъем груза, прикрепленного к другому концу веревки.

6. Винт

Наконец, у вас есть винт. Шурупы используются для скрепления деталей. Ваш дом построен на винтах, и если вы посмотрите на нижнюю или боковые стороны вашего компьютера, вы увидите винты, удерживающие крышку вашего компьютера.

Хотите верьте, хотите нет, но все сложные машины состоят из комбинации этих шести простых машин.

Типы сложных машин

Существует так много разных типов сложных машин. У вас есть сложные машины, которые помогают вам с офисными задачами, такие как степлер:

  • Степлер — сделан из рычага и клина

И у вас есть сложные машины, которые помогут вам с вашим автомобилем:

  • Автомобильный домкрат — сделанный из клина и винта
  • Эвакуатор — из рычага и шкива

У вас также есть сложные машины, которые помогают при работе во дворе:

  • Тачка — состоит из колеса и оси, рычага и наклонной плоскости
  • Садовая мотыга — из клина и рычага

У вас также есть сложные машины, которые помогают вам перемещаться из одного места в другое:

  • Велосипед — сделан из винтов, рычагов, шкивов, колес и осей

Пример сложных машин

Теперь давайте посмотрим, как разбить сложную машину на составные части. Посмотрите на эту сложную машину.

Какие простые механизмы составляют этот сложный механизм?

Наверху вы видите шкив, рычаг, из которого состоит стрела, а также колеса и оси, которые поворачивают кран и перемещают канаты, поднимающие предметы в воздух. И у вас есть винты, которые скрепляют различные части.

Несмотря на то, что он состоит из простых машин, эта сложная машина способна выполнять довольно большую работу. Именно это делает сложные машины такими полезными и важными в реальном мире и в вашей повседневной жизни.Сложные машины делают больше, чем простые машины, из которых они состоят, могли бы делать сами по себе.

Итоги урока

Давайте повторим.

Сложная машина — это машина, состоящая из двух или более простых машин, которые облегчают вашу работу. Есть шесть простых машин, из которых состоят все сложные машины. В их числе:

  • Рычаг
  • Наклонная плоскость
  • Колесо и ось
  • Клин
  • Шкив
  • Винт

Комбинируя эти шесть простых механизмов, вы можете создавать всевозможные сложные механизмы, которые помогут вам в работе, такие как подъемные краны, велосипеды, степлеры, ножницы и тачки.

Simple Machines: Facts (Научный путь: Общественное телевидение Айдахо)

См. 10 лучших вопросов

Когда-то человеку нужно было передвинуть что-то тяжелое. Он или она взял длинную палку и воткнул ее под край тяжелого предмета, а затем надавил на другой конец палки. И была изобретена первая простая машина. Простые машины именно такие. Простейшая форма использования одной вещи для достижения чего-то быстрее или лучше.Инструмент. Они были созданы первыми, и мы используем их до сих пор.

Есть 6 основных простых машин; рычаг, колесо и ось, наклонная плоскость, клин, шкив и винт. Некоторые из этих простых машин связаны друг с другом. Но у каждого есть определенная цель в мире выполнения работы.

Но что такое работа? Работа – это количество энергии, необходимое для перемещения объекта. Чем дальше вы его перемещаете, тем больше работы требуется. Работа измеряется в ньютонах.Подробнее об этом позже. Сначала давайте подробно рассмотрим каждую из 6 простых машин.

Рычаг

Рычаг — это длинный инструмент, такой как шест или стержень, подкладываемый под предмет для его подъема. Рычаг более эффективен в сочетании с точкой опоры. Точка опоры — это еще один объект, возможно, камень, используемый для поддержки длинного инструмента. Это дает длинному шесту возможность нажимать на него. Расположение точки опоры помогает определить, насколько хорошо рычаг будет выполнять работу. Чем ближе точка опоры к поднимаемому объекту, тем легче человек может поднять объект.Чем длиннее рычаг, тем выше можно поднять объект. Посчитайте — на самом деле все зависит от расстояния между объектом, точкой опоры и рычагом.

Рычаги окружают нас повсюду. Некоторые примеры рычагов: дверные ручки, когти молотка (для удаления гвоздей), ломы, выключатели света, открывалки для бутылок и петли.

Колесо и ось

Колесо всегда считалось главным изобретением в истории человечества. Но на самом деле это не работало бы так хорошо, как сейчас, если бы не ось. Ось — это стержень или стержень, центрированный в колесе, который позволяет колесу вращаться вокруг него. Затем колесо вращается по уравновешенному кругу, чтобы его можно было использовать в качестве транспорта на велосипеде или для поворота стрелок часов. Шестерни представляют собой форму колеса и оси.

Колеса находятся там, где вещи вращаются по кругу, такие как электрический вентилятор, мотор, вращающаяся дверь, карусель и любое колесо — на машине, на скейтборде или на велосипеде.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость — это просто пандус.Один конец выше противоположного конца. Это позволяет вещам перейти от низкой точки к более высокой точке. Или наоборот. Для перемещения объекта вверх по пандусу требуется такое же количество работы, но меньше силы, чем для его перемещения по вертикали. Гравитация облегчает перемещение объекта вниз по рампе, чем вверх по рампе.

Рампы используются в скейт-парках, пандусах для инвалидных колясок и для загрузки и выгрузки тяжелого оборудования из грузовиков. Но модифицированная версия пандуса также встречается на лестницах, эскалаторах, лестницах, пешеходных дорожках и даже в желобах, используемых для опускания почты в почтовый ящик.

Клин

Некоторым клин может показаться просто наклонной плоскостью, хотя на самом деле это две наклонные плоскости. Однако на самом деле использование клина носит иной характер. Клин используется для разделения объекта на части. Это нужно, чтобы разрезать, разорвать или сломать что-то пополам. Клин также можно использовать, чтобы скрепить вещи или предотвратить их движение.

Некоторыми примерами клиньев, которые используются для разделения, могут быть лопата, нож, топор, кирка, пила, игла, ножницы или ледоруб.Но клинья также могут удерживать вещи вместе, как в случае скоб, канцелярских кнопок, кнопок, гвоздей, дверных упоров или прокладок.

Шкив

Шкив на самом деле представляет собой версию колеса и оси, которые объединены с веревкой, цепью или другим шнуром, позволяющим перемещать что-либо вверх и вниз или вперед и назад. Шкив можно комбинировать с другими шкивами, чтобы уменьшить объем работы, необходимой для подъема огромного веса или его опускания. Это также может сделать перемещение чего-либо, например флага, на шесте удобным для выполнения с земли.Он меняет направление силы, необходимой для совершения работы. Я тяну веревку вниз, но флаг поднимается.

Шкивы используются в оконных жалюзи и драпировках для их перемещения вверх и вниз или вперед и назад. Шкивы также используются на кораблях для подъема и опускания парусов, в промышленности для подъема и опускания тяжелых грузов или на кранах для перемещения строительного оборудования. Лифты также используют шкивы для перемещения кабины вверх и вниз с этажа на этаж.

Винт

Винт действительно представляет собой закрученную наклонную плоскость.Он позволяет перемещаться из более низкого положения в более высокое положение, но в то же время перемещает его по кругу. Благодаря этому он занимает меньше места по горизонтали. В некоторых случаях винт также может скреплять детали.

Некоторые примеры использования винта в крышке банки, дрели, болте, лампочке, кранах, пробках для бутылок и шариковых ручках. Круглые лестницы также являются формой винта.

Другое использование винта в устройстве, известном как винтовой насос.Огромная винтовая форма опускается в воду, и при вращении винта вода перемещается вверх по закрученному валу и поднимается туда, где это необходимо. Винтовые насосы часто используются в сельскохозяйственных условиях, таких как фермы и для орошения.

Измерительные работы

Работа — это количество энергии, необходимое для перемещения объекта. Человек может биться о кирпичную стену, пока не вспотеет. Но если они не сдвинут стену — даже чуть-чуть — они не сработают. Но в то же время, если вы отодвинете компьютерную мышь хотя бы на часть дюйма, вы проделаете работу.Работа в научном смысле. Не пытайтесь убедить своих родителей или учителей в том, что вы проделали большую работу, играя в видеоигры.

Работа может быть измерена. Измеряется расстоянием, на которое сила перемещает объект. Сэр Исаак Ньютон был очень известным ученым, прекрасно понимавшим взаимосвязь между силой и движением. По этой причине измерение известно как Ньютон. Сокращенно пишется с большой буквы N. Термин Джоуль часто используется для измерения работы в Ньютонах на метр.Если для перемещения любого объекта на 1 метр требуется 1 ньютон, то это эквивалентно джоулю.

Существуют специальные инструменты для измерения силы, необходимой для перемещения объекта. Они известны как измерители силы. Они используют пружину и крюк, чтобы определить, какое усилие требуется, чтобы сдвинуть объект вверх по наклонной плоскости. Действительно очень прост в использовании.

Составные машины

Простые машины могут быть объединены в составные машины. Многие из наших повседневных инструментов и предметов, которые мы используем, на самом деле представляют собой сложные машины.Ножницы — хороший пример. Края лопастей — клинья. Но лезвия объединены с рычагом, чтобы два лезвия соединялись вместе, чтобы резать.

Газонокосилка сочетает в себе клинья (лезвия) с колесом и осью, которая вращает лезвия по кругу. Но есть еще кое-что. Двигатель, вероятно, работает в сочетании с несколькими простыми механизмами, а ручка, которую вы используете, чтобы толкать газонокосилку по двору, представляет собой форму рычага. Таким образом, даже что-то сложное можно разбить на простейшие машины.

Оглянитесь вокруг — сможете ли вы понять, из каких простых механизмов состоит консервный нож, ручная точилка для карандашей, дозатор льда в холодильнике или степлер? Только будь осторожен. В наше время многие вещи функционируют за счет электроники и световых волн, а не состоят из простых машин. Но даже тогда вы можете быть удивлены. Поворотный стол в вашей микроволновой печи представляет собой колесо и ось. Крышка ноутбука соединяется с накладкой шарниром или рычагом.

Простые машины могут быть простыми — но они повсюду.

Несколько слов о Рубе

Руб Голдберг был известным художником-карикатуристом, который жил между 1883 и 1970 годами. Его жизнь была посвящена созданию произведений искусства и скульптур, но его самая известная работа была связана с его «изобретениями». Эти изобретения представляли собой серию простых машин, собранных сложным образом для выполнения чего-то очень простого, но для этого потребовалось много шагов. Конкурсы проводятся уже много лет с тех пор, как Mr.Голдберг первым создал свои уникальные идеи. В конкурсах люди пытаются придумать новые способы включения света или запуска тостера, используя эти комбинации простых механизмов, чтобы поразить судей и зрителей своим уникальным способом выполнения этих простых задач.

Машины Руба Голдберга интересно смотреть и собирать. Посетите этот сайт, чтобы повеселиться — посмотрите, сможете ли вы идентифицировать каждую из простых машин, когда они работают вместе, в этой анимации гаджета Руба Голдберга, разработанного для того, чтобы поднимать этого парня с постели по утрам. Кликните сюда.

Для получения дополнительной информации о жизни и творчестве Руба Голдберга нажмите здесь.

Обучение простым машинам

Обучение простым машинам


Информация о ресурсах для обучения простым машинам:

Общие сведения о простых машинах:

Машина — это устройство, которое работает. Большинство машин состоит из ряд элементов, таких как шестерни и шариковые подшипники, которые работают вместе в сложный способ.Тем не менее, какими бы сложными они ни были, все машины каким-то образом основанный на шести типах простых машин. Эти шесть типов машин рычаг, колесо и ось, шкив, наклонная плоскость, клин, и винт.

Принципы простых машин:

Машины просто передают механическую работу от одной части устройства к другой части. Машина производит силу и управляет направлением и движением силы, но она не может создавать энергию. Способность машины выполнять работу измеряется двумя факторами. Это (1) механическое преимущество и (2) эффективность.

Механическое преимущество. В машинах, которые передают только механическую энергию, отношение силы, прилагаемой машиной, к силе, приложенной к машине, известно как механическое преимущество. При механическом преимуществе расстояние, на которое будет перемещаться груз, будет лишь частью расстояния, на которое будет приложено усилие. В то время как машины могут обеспечить механическое преимущество больше 1.0 (и даже меньше 1,0 при желании), ни одна машина никогда не сможет выполнить больше механической работы, чем затраченная на нее механическая работа.

Эффективность. Эффективность машины есть отношение между работой, которую она производит, и работой, вложенной в нее. Хотя трение можно уменьшить, смазывая маслом любые скользящие или вращающиеся детали, все машины производят некоторое трение. Рычаг имеет высокий КПД за счет того, что имеет малое внутреннее сопротивление. Работа, которую он производит, почти равна работе, которую он получает, потому что энергия, израсходованная на трение, очень мала.С другой стороны, а-шкив может быть относительно неэффективным из-за значительно большего внутреннего трения. Простые машины всегда имеют КПД менее 1,0 из-за внутреннего трения.

Энергосбережение.
Если на мгновение пренебречь потерями энергии из-за трения, работа, совершаемая простой машиной, аналогична работе, совершаемой машиной для выполнения какой-либо задачи. Если работа в равных получается, то машина эффективна на 100%.


Рычаг. Рычаг представляет собой стержень, опирающийся на ось. Сила (усилие), приложенная в одной точке, передается через точку опоры (точку опоры) в другую точку, которая перемещает объект (груз).

Идеальное механическое преимущество (IMA) рычага без учета внутреннего трения зависит от отношения длины плеча рычага, к которому прикладывается сила, к длине рычага, поднимающего груз. IMA рычага может быть меньше или больше 1 в зависимости от класса рычага.Различают три класса рычагов в зависимости от относительные положения прилагаемого усилия, нагрузки, и точка опоры.

  • Рычаги первого класса имеют точку опоры, расположенную между нагрузкой и усилием ( L FE). Если оба плеча рычага имеют одинаковую длину, усилие должно быть равно нагрузке. Чтобы поднять 10 фунтов, необходимо приложить усилие в 10 фунтов. Если рычаг усилия длиннее рычага нагрузки, как в случае с ломом, рука, прилагающая усилие, перемещается дальше, и усилие меньше нагрузки.СОЦИАЛЬНЫЙ КОНТЕКСТ. Качели, ломы и балансиры с равными плечами являются примерами первоклассных рычагов; ножницы — это двойной рычаг первого класса.
  • Рычаги второго рода имеют нагрузку, расположенную между точкой опоры и усилием (F L E). Как и в тачке, ось колеса является точкой опоры, рукоятки обозначают положение приложения усилия, а груз размещается между руками и осью. Руки, прилагающие усилие, проходят большее расстояние и меньше нагрузки.СОЦИАЛЬНЫЙ КОНТЕКСТ: Помимо тачки, монтировка представляет собой рычаг второго рода. Щелкунчик – это двойной рычаг этого класса.
  • Рычаги третьего рода имеют усилие, расположенное между нагрузкой и точкой опоры (FE L ). Рука, прилагающая усилие, всегда перемещается на более короткое расстояние и должна быть больше, чем нагрузка. СОЦИАЛЬНЫЙ КОНТЕКСТ. Предплечье — это рычаг третьего рода. Рука, удерживающая вес, поднимается двуглавой мышцей плеча, прикрепленного к предплечью около локтя.Локтевой сустав является точкой опоры.


  • Составные рычаги объединяют два или более рычага, обычно для уменьшения усилия. Применяя принцип составного рычага, человек мог использовать вес одной руки, чтобы уравновесить груз весом в тонну.
  • Закон равновесия
    Рычаг находится в равновесии, когда усилие и нагрузка уравновешивают друг друга; то есть сумма крутящих моментов (сила, умноженная на плечо рычага) равна нулю. Усилие, умноженное на длину нагрузочного плеча, равно произведению нагрузки на длину нагрузочного плеча.

Колесо и ось. Колесо и ось по существу модифицированы рычаг, но он может перемещать груз дальше, чем рычаг. Центр оси служит опорой.

Идеальным механическим преимуществом (IMA) колеса и оси является отношение радиусов. Если усилие приложено к большому радиусу, механическое преимущество равно R/r, которое будет больше единицы; если усилие приложено к маленькому радиусу, механическое преимущество все равно R/r, но оно будет меньше 1.


Шкив. Шкив – это колесо, через которое проходит канат или ремень. Это также форма колеса и оси. Шкивы часто соединяются между собой в для получения значительного механического преимущества.

Идеальное механическое преимущество (IMA) шкива напрямую зависит от количества поддерживающих струн, N.


Наклонная плоскость. Наклонная плоскость представляет собой простое устройство, вообще на машину не похож.Механическое преимущество увеличивается по мере увеличения угол наклона уменьшается. Но тогда груз придется перемещать на большую расстояние.

Идеальным механическим преимуществом (IMA) наклонной плоскости является длина наклона, деленная на вертикальный подъем, так называемое отношение пробега к подъему. Механическое преимущество увеличивается по мере уменьшения наклона склона, но тогда груз придется перемещать на большее расстояние. Опять же, работа на равных работает в полностью эффективной системе.Трение будет большим, если предметы будут скользить по поверхности наклонной плоскости. Эффективность можно повысить за счет использования роликов в сочетании с наклонной плоскостью.


Клин. Клин является приспособлением наклонной плоскости. Это может использоваться для подъема тяжелого груза на небольшое расстояние или для раскалывания бревна.

Идеальное механическое преимущество (IMA) клина зависит от угла наклона тонкого конца. Чем меньше угол, тем меньшая сила требуется для перемещения клина на заданное расстояние, скажем, через бревно.В то же время количество расщеплений уменьшается при меньших углах.


Винт. Винт на самом деле представляет собой наклонную плоскость, обернутую спираль вокруг вала. Винтовой домкрат сочетает в себе полезность винта и рычаг. Рычаг используется для поворота винта.

Идеальное механическое преимущество (IMA) винта в идеале представляет собой отношение длины окружности винта к расстоянию, которое он продвигает за каждый оборот.Крепежные винты, проходящие через гайку, могут быть относительно эффективными. Шурупы по дереву, как правило, не эффективны на 100%, поскольку значительное количество энергии теряется на трение и перемещение материи. Винтовой домкрат, такой как те, которые используются для подъема домов и других построек, сочетает в себе полезность винта и рычага. Рычаг используется для поворота винта. Механическое преимущество винтового домкрата довольно велико.


 

Простые машины (Часть I)

Сара Уайтхед

1 ноября 1996 г.

Обзор: Этот урок предназначен для ознакомления с шестью различными типами простых механизмов и примеры каждого.

Уровень обучения: 1-й

Справочная информация для учителя: Простая машина — это машина, которая выполняет работу легче при приложении силы. Шесть различных типов машин — это клин, рычаг, винт, колесо и ось, наклонная плоскость и шкив.

Клин имеет тонкую кромку или острие. Клинья используются для прокалывания или раскалывания тяжелых предметов, таких как резка дерева или металла. Некоторыми примерами клиньев являются гвозди, булавки, топоры и иглы.

Рычаг состоит из стержня или доски, которые свободны с обоих концов, подобно доске качелей, и некоторого устойчивый объект, на который может опираться доска, например, центральная стойка качелей. Фиксированная центральная точка по которому движется доска, называется точкой опоры. Рычаг помогает поднимать тяжести с меньшими усилиями.

Винт предназначен для подъема нагрузки на резьбу винта путем приложения небольшого усилия. Винты имеют множество практических применений. Чаще всего используются шурупы для дерева и машинные винты.

Колесо и ось представляют собой механическое устройство, используемое для подъема грузов. Примеры колеса и оси являются колеса велосипеда, автомобиля и грузовика.

Наклонная плоскость используется для перемещения тяжелых грузов с относительно небольшим усилием. Например, когда человек толкает груз по наклонной рампе на платформу, он прикладывает меньше усилий, чем если бы он поднимал груз на платформу. Пандус для инвалидных колясок — еще один пример наклонной плоскости.

Блок – это колесо, через которое проходит канат или ремень для передачи энергии и в процессе работы.Канат, проходящий через колесо, привязывается к грузу, который нужно поднять, и натягивается на него. другой конец веревки. Примером шкива в школе является флагшток. Другой пример веревка, за которую тянут, чтобы открывать и закрывать шторы.

Концепты:

Есть шесть основных машин. Это: рычаги, клинья, винты, колеса и оси, шкивы и наклонные плоскости.

Простая машина — это машина, которая облегчает работу при приложении силы.

Примером клина является топор; Примером рычага являются качели; Примером винта является прикрутите стул, на котором вы сидите; Примером колеса и оси является велосипед с колесами. и цепь; Примером шкива является флагшток; Примером наклонной плоскости является колесо. пандус кресла.

Материалы и оборудование:

1 деревянные качели/рычаг

Книга для чтения вслух о простых машинах

Много книг для демонстрации примеров

Большие карточки с шестью основными машинами, написанными на каждой (примеры на обратной стороне)

Процедуры:

Введение : 1) Пригласите учащихся присоединиться к вам на полу в кругу. Спросите учащихся: «Может кто-нибудь скажет мне, что такое простая машина?» Позвольте учащимся поделиться с классом своими определение простой машины.2) Объясните учащимся, что простая машина — это машина, которая облегчает работу при приложении силы. Покажите примеры большой техники, а также бытовые машины. Скажите детям, что шесть основных механизмов — это рычаг, винт, шкив, колесо и ось, наклонная плоскость и клин. Показывайте карточки для заметок, пока вы приводите примеры каждого из них. 3) Прочитайте ученикам книгу о простых машинах. Обсудите книгу, задавая вопросы. 4) Попросите учащихся назвать несколько простых механизмов в их доме или школе.5) Расскажите о рычаг и точка опоры. Объясните учащимся, что качели, которые вы принесли для занятия, рычаг. Попросите добровольцев поднять руку, чтобы принять участие в мероприятии. Выберите двух человек, чтобы взять участие в деятельности. Объясните учащимся, что один человек будет сидеть на одном конце качелей и другой человек будет нажимать на другой конец качелей. Сообщите учащимся, что они будут сначала нажмите вниз близко к точке опоры, а затем постепенно двигайтесь наружу, пока они не смогут поднять человек, сидящий на другом конце.После того, как они подняли человека, поговорите о том, почему ему было легче поднять человека, чем дальше он был от точки опоры. Повторяйте это действие до тех пор, пока время разрешает.

Закрытие : Снова соберите учеников в круг и обсудите эксперимент, который они только что провели. Иметь учащиеся объясняют, что такое простая машина, и называют шесть различных типов простых машин. Кроме того, попросите их привести вам примеры простых машин. Спросите у студентов, почему это было проще поднимать человека на качелях по мере того, как он находился дальше от точки опоры.Спросите студентов чтобы рассказать вам любые другие вещи, которые они узнали сегодня. После обсуждения похвалите их их сотрудничество.

Оценка: Я буду оценивать учащихся, задавая им вопросы о простых машинах. я будут призывать не только людей с поднятой рукой, но и студентов, которые не поднимают их руки. Во время коллоквиума я смогу увидеть, какие знания они получили, так как я спросите их, почему рычаг легче нажимать, когда он находится дальше от точки опоры.Ученики также напишет три факта о простых машинах в формате предложения.

Процессуальные навыки: Наблюдение, слушание, выводы.

Отражение первого урока

Сара Уайтхед

Простая механика

Честно говоря, я очень нервничала перед своим первым уроком естествознания. я хотел провести урок о летучих мышах или пауках, предметах, связанных с Хэллоуином (урок проводился в конец октября).Однако «директор» начальной школы Джетера, миссис Приджен, предложила моему учитель, миссис Сирси, что простые механизмы были бы отличной темой для меня, чтобы преподавать. я был в ужасе от мысли, что я буду преподавать концепции, которые я едва понимал, в классе первоклассников. Однако я понимал, что эта задача для меня не вариант — это требование.

В течение следующих нескольких дней я провел много часов в библиотеке, исследуя простые машины и отчаянно пытаясь найти детские книги на эту тему.ЛиЭнн Гилли и я много работали вместе, так как она вела один и тот же урок (Леэнн была лаборанткой в ​​школе миссис Приджен). номер). Тот факт, что наша учительница, миссис Кук, будет наблюдать за мной, пока я преподаю этот урок, добавились к моим тревогам.

Тем не менее, день «простой машины» наступил. Я сказал студентам, что у меня будет посетитель пока я преподавал науку. Миссис Сирси напомнила студентам не разговаривать с миссис Кук, если она не задал им вопрос (многим нравится общаться со взрослыми).

Я начал урок со студентами, сидящими на полу, со мной в передней части класса. я показал им фотографии больших машин и меньших. Я задал им вопросы, чтобы узнать что они уже знали о машинах. Многие студенты могли назвать несколько машин. Однако большинство учеников были удивлены тем, что предметы в их доме и школе — это машины. На самом деле, они сомневались во мне, пока я подробно не объяснил, что означает работа . Я сообщил студентам что есть шесть основных машин.Назвав каждого, я спросил, знает ли кто-нибудь пример. Удивительно, но некоторые так и сделали, что помогло моему обсуждению и объяснению. Я сделал карточки для заметок каждого из эти основные машины. Я так рад, что сделал это, потому что большинство студентов были ранними и зарождающиеся читатели. Произнося название каждой базовой машины, я указывал на ее карточку. Как и я говорил о функциях каждой машины, я видел, как некоторые дети начинают извиваться, поэтому я взял фотографии, которые у меня были каждого. Я узнал, что наглядные пособия очень помогают (особенно ярко цветные).

После знакомства я прочитал книгу о машинах. В книге в основном показывались изображения больших техника, о которой многие студенты «охали» и «ахедили». я на самом деле говорил мой путь через книгу, чтобы дать учащимся больше информации, чем это сделал автор. После прочтения я попросил студентов назвать несколько простых механизмов в их домах. Я был поражен тем, что несколько названных приборы, такие как блендеры, консервные ножи и кофеварки. Далее мы искали любой базовый машины в классе.Мы нашли точилку для карандашей, шурупы, дверную ручку и многое другое. объекты. Учащиеся пытались решить, какой базовой машиной является каждый предмет. Они были довольно точен в своем выборе.

Ученикам очень понравился эксперимент с рычагом и точкой опоры. Фулкрум был трудное слово для них, чтобы помнить. У некоторых студентов также возникли проблемы с его произношением. Конечно, каждый ученик по очереди сидел на конце рычага «стул». Им нравилось расти в воздуха. Эта часть урока заставила меня немного понервничать, потому что я боялся, что ученик резко нажмите на плоскую сторону рычага, в результате чего человек в кресле взлетит в воздух.Тем не менее, я постоянно напоминал всем быть нежными. Я также стоял очень близко к человеку, который приложил усилие к рычагу. Эта деятельность могла продолжаться вечно, но через некоторое время больше нечему учиться. Таким образом, мне пришлось закончить «веселье» минут через десять — когда все уже дали очередь.

После эксперимента мы все собрались вокруг рычага и обсудили, что только что произошло. я призвал студентов, которые не подняли руки, убедиться, что они знают, что происходит. на.Многие из этих «тихих» детей поначалу не решались что-то объяснять, но по мере того, как я выяснял, они говорили больше. их. Как обычно, у меня было около пяти студентов, которые хотели ответить на каждый вопрос, который я задавал классу. Мне пришлось напомнить им поднять руки, несмотря на то, что мы участвовали в неформальной обсуждение.

Хотя я и намекнул на некоторые из своих слабостей, я чувствую, что самой большой из них была неуверенность. я не думаю, что я был подготовлен для студентов, чтобы понять концепции. Я действительно ожидал простых машин быть выше голов моих первоклассников.Для некоторых информации было много, чтобы справиться с один урок. Тем не менее, они помнили некоторые из наиболее важных понятий. К моему Удивительно, но некоторые из самых медленных учеников смогли даже сказать мне, какова функция точки опоры. я был поражен! Я должен был больше верить в способность моих учеников понять эти идеи.

Я думаю, что моя самая большая сила заключалась в том, чтобы импровизировать, если я думал, что студенты не Уделение внимания. Если они казались скучающими или незаинтересованными, я мог немного изменить свой порядок планы уроков и материалы, которые я использовал.Например, я использовал фотографии и книги гораздо чаще, чем Я изначально планировал. Это были инструменты, которые привлекали внимание студентов, поэтому я продолжал их использовать.

В целом я остался доволен тем, как прошел урок. Я считаю, что простые машины являются предметом что многие учителя начальных классов боятся учить. Страх не знает достаточно о предмет, сами. Я тоже боялся неизвестного, потому что мне никогда не давали адекватных уроков. о простых машинах. Получив образование самостоятельно, я почувствовал уверенность в обучении своих учеников.То Урок был учебным опытом, который научил меня тому, что такое преподавание — обучению.

Инженерное дело: Простые машины — Урок

(5 оценок)

Быстрый просмотр

Уровень: 4 (3-5)

Необходимое время: 30 минут

Урок Зависимость: Нет

Тематические области: Геометрия, физика, решение задач, рассуждение и доказательство, наука и техника

Ожидаемые характеристики NGSS:


Поделиться:

Резюме

Простые машины — это устройства с небольшим количеством движущихся частей или без них, которые облегчают работу.Учащиеся знакомятся с шестью типами простых механизмов — клином, колесом и осью, рычагом, наклонной плоскостью, винтом и шкивом — в контексте строительства пирамиды, получая представление высокого уровня об инструментах, которые использовались с тех пор. древних времен и используются до сих пор. В двух практических занятиях учащиеся начинают свой собственный проект пирамиды, выполняя расчеты материалов, а также оценивая и выбирая строительную площадку. Шесть простых механизмов более подробно рассматриваются в последующих уроках этого раздела. Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Почему инженеры заботятся о простых машинах? Как такие устройства помогают инженерам улучшить общество? Простые машины важны и распространены в нашем современном мире в виде повседневных устройств (ломы, тачки, съезды и т. д.), которые люди, и особенно инженеры, используют ежедневно.Те же физические принципы и механические преимущества простых машин, которые использовались древними инженерами для строительства пирамид, используются сегодняшними инженерами для строительства современных сооружений, таких как дома, мосты и небоскребы. Простые машины дают инженерам дополнительные инструменты для решения повседневных задач.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Поймите, что такое простая машина и как она может помочь инженеру что-то построить.
  • Определите шесть типов простых машин.
  • Поймите, как те же самые физические принципы, которые сегодня используются инженерами для строительства небоскребов, использовались инженерами в древние времена для строительства пирамид.
  • Сгенерируйте и сравните несколько возможных решений для создания простой рычажной машины на основе того, насколько хорошо каждое из них соответствует ограничениям задачи.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Ожидаемая производительность NGSS

3-ПС2-2. Проведите наблюдения и/или измерения движения объекта, чтобы предоставить доказательства того, что шаблон можно использовать для предсказания движения в будущем.(Класс 3)

Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика Ключевые дисциплинарные идеи Концепции поперечной резки
Проведение наблюдений и/или измерений для получения данных, которые служат основой для объяснения явления или проверки проектного решения.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Научные открытия основаны на распознавании закономерностей.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Можно наблюдать и измерять закономерности движения объекта в различных ситуациях; когда это прошлое движение демонстрирует регулярную закономерность, по нему можно предсказать будущее движение. (Граница: технические термины, такие как величина, скорость, импульс и векторная величина, на этом уровне не вводятся, но развивается концепция, согласно которой для описания некоторых величин требуется и размер, и направление.)

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Модели изменений можно использовать для прогнозирования.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – технологии Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Рабочие листы и вложения

Посетите [www.Teachengineering.org/lessons/view/cub_simple_lesson01] для печати или загрузки.

Больше учебных программ, подобных этому

Урок средней школы Подъемные рычаги

Студенты знакомятся с тремя из шести простых механизмов, используемых многими инженерами: рычагом, шкивом и колесом и осью. Как правило, инженеры используют рычаг для увеличения силы, прикладываемой к объекту, шкив для подъема тяжелых грузов по вертикальной траектории и колесо и ось для увеличения прилагаемого крутящего момента…

Высший элементарный урок Скольжение вправо с помощью наклонной плоскости

Студенты изучают строительство пирамиды, изучая простой механизм, называемый наклонной плоскостью. Они также узнают о другом простом механизме, винте, и о том, как он используется в качестве подъемного или крепежного устройства.

Высший элементарный урок Здание пирамиды: как пользоваться клином

Студенты узнают, как простые механизмы, в том числе клинья, использовались при строительстве как древних пирамид, так и современных небоскребов.В ходе практического занятия учащиеся тестируют различные клинья на различных материалах (воск, мыло, глина, пена).

Деятельность средней школы Splash, Pop, Fizz: Rube Goldberg Machines

Обновление с пониманием шести простых машин; винт, клин, шкив, наклонная плоскость, колесо и ось и рычаг, студенческие группы получают материалы и отведенное количество времени, чтобы действовать как инженеры-механики для проектирования и создания машин, которые могут выполнять определенные задачи.

Введение/Мотивация

Как египтяне построили Великие пирамиды тысячи лет назад (~ 2500 лет до н. э.)? Смогли бы вы построить пирамиду из каменных блоков весом 9 000 кг (~ 10 тонн или 20 000 фунтов) голыми руками? Это все равно, что пытаться сдвинуть голыми руками большого слона! Сколько человек может понадобиться, чтобы передвинуть такой большой блок? Сегодня построить пирамиду было бы непросто даже с помощью современных инструментов, таких как отбойные молотки, краны, грузовики и бульдозеры.Но как без этих современных инструментов египетские рабочие вырезали, придавали форму, транспортировали и укладывали огромные камни? Что ж, одним из ключей к выполнению этой удивительной и сложной задачи было использование простых машин.

Простые машины — это устройства без движущихся частей или с очень небольшим количеством движущихся частей, облегчающие работу. Многие из современных сложных инструментов на самом деле являются просто более сложными формами шести простых механизмов. С помощью простых машин обычные люди могут раскалывать огромные камни, поднимать большие камни и перемещать блоки на большие расстояния.

Однако для строительства пирамид потребовалось нечто большее, чем просто машины. Это также потребовало огромного планирования и великолепного дизайна . Планирование, проектирование, работа в команде и использование инструментов для создания чего-либо или выполнения работы — вот что такое Engineering . Инженеры используют свои знания, креативность и навыки решения проблем, чтобы совершать удивительные подвиги для решения реальных задач. Люди призывают инженеров использовать свое понимание того, как устроены вещи, для выполнения, казалось бы, невыполнимой работы и облегчения повседневной деятельности.Удивительно, сколько раз инженеров обращаются к простым машинам для решения этих задач.

Как только мы поймем простые механизмы, вы узнаете их во многих обычных действиях и повседневных предметах. (Раздайте справочный лист простых механизмов.) Это шесть простых механизмов: клин , колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, винт и шкив . Теперь, когда вы видите фотографии, узнаете ли вы некоторые из этих простых машин? Вы видите какие-нибудь из этих простых машин в классе? Как они работают? Что ж, важным словарным термином при изучении простых машин является феномен  механического преимущества .Механическое преимущество простых машин означает, что мы можем использовать меньше силы для перемещения объекта, но мы должны переместить его на большее расстояние. Хорошим примером является толкание тяжелого предмета по пандусу. Может быть проще подтолкнуть объект вверх по пандусу, чем просто поднять его на нужную высоту, но это займет больше времени. Пандус является примером простой машины, называемой наклонной плоскостью . Мы собираемся узнать намного больше о каждой из этих шести простых машин, которые являются простым решением, помогающим инженерам и всем людям выполнять тяжелую работу.

Иногда в нашей жизни сложно распознать простые машины, потому что они выглядят не так, как те, что мы видим в школе. Чтобы облегчить изучение простых механизмов, давайте представим, что мы живем в Древнем Египте и что правитель страны нанял нас в качестве инженеров для строительства пирамиды. Учащиеся могут выступать в роли инженеров, выполняя веселые и практические задания: Stack It Up! и Выбор места для пирамиды для проектирования и планирования строительства новой пирамиды. Сегодняшняя доступность электричества и технологически продвинутых машин затрудняет нам понимание того, что делает простая машина.Но в контексте Древнего Египта простые машины, которые мы будем изучать, представляют собой гораздо более простые инструменты того времени. После того, как мы разработаем понимание простых машин, мы переместим наш контекст на строительство небоскреба в наши дни, чтобы мы могли сравнить и сопоставить, как простые машины использовались на протяжении веков и используются до сих пор.

Предыстория урока и концепции для учителей

Используйте прилагаемую презентацию PowerPoint Introduction to Simple Machines и справочный лист Simple Machines в качестве полезных учебных пособий.(Покажите презентацию PowerPoint или распечатайте слайды, чтобы использовать их с помощью проектора. Презентация анимирована, чтобы продвигать стиль, основанный на запросах; каждый щелчок раскрывает новую точку о каждой машине; попросите учащихся предложить характеристики и примеры, прежде чем вы их покажете. .)

Простые механизмы повсюду; мы используем их каждый день для выполнения простых задач. Простые машины также использовались с первых дней существования человечества. Хотя простые машины имеют множество форм, они бывают шести основных типов:

  • Клин : Устройство, которое раздвигает предметы.
  • Колесо и ось : Используется для уменьшения трения.
  • Рычаг : перемещается вокруг точки поворота, чтобы увеличить или уменьшить механическое преимущество.
  • Наклонная плоскость : Поднимает объекты, перемещаясь вверх по склону.
  • Винт : Устройство, которое может поднимать или скреплять предметы.
  • Шкив : Изменяет направление силы.

Простые машины

Мы используем простые машины, потому что они облегчают работу.Научное определение работы — это сумма силы , приложенной к объекту, умноженная на расстояние, на которое перемещается объект. Таким образом, работа состоит из силы и расстояния. Для завершения каждой работы требуется определенное количество работы, и это число не меняется. Таким образом, произведение силы на расстояние всегда равно одному и тому же количеству работы. Это означает, что если вы перемещаете что-то на меньшее расстояние, вам нужно приложить большую силу. С другой стороны, если вы хотите приложить меньшую силу, вам нужно переместить ее на большее расстояние.Это компромисс между силой и расстоянием, или механическое преимущество , общее для всех простых машин. С механическим преимуществом, чем дольше длится работа, тем меньше силы вам нужно использовать на протяжении всей работы. Большую часть времени мы чувствуем, что задача сложна, потому что она требует от нас больших усилий. Следовательно, использование компромисса между расстоянием и силой может значительно облегчить выполнение нашей задачи.

Клин

Клин — это простая машина, которая раздвигает объекты или вещества, прикладывая силу к большой площади поверхности клина, при этом эта сила увеличивается на меньшую площадь клина для выполнения фактической работы.Гвоздь представляет собой обычный клин с широкой областью шляпки гвоздя, на которую воздействует сила, и небольшой точечной областью, на которую воздействует сосредоточенная сила. Сила увеличивается в точке, позволяя гвоздю протыкать дерево. Когда гвоздь погружается в древесину, клиновидная форма на конце гвоздя движется вперед и раздвигает древесину.

Рисунок 1: Топор является примером клина. Авторское право

Copyright © Martin Catrae, Flickr https://www.flickr.com/photos/suckamc/3743184350

К повседневным клиньям относятся топор (см. рис. 1), гвоздь, дверной упор, долото, пила, отбойный молоток, молния, бульдозер, снегоочиститель, конный плуг, молния, крыло самолета, нож, вилка и нос лодки или корабля.

Колесо и ось

Колесо и ось — это простая машина, которая уменьшает трение, связанное с перемещением объекта, что облегчает его транспортировку. Когда объект толкают, сила трения должна быть преодолена, чтобы он начал двигаться. Когда объект движется, сила трения противодействует силе, действующей на объект. Колесо и ось облегчают эту задачу, уменьшая трение, связанное с перемещением объекта. Колесо вращается вокруг оси (по сути, стержня, который проходит через колесо, позволяя колесу вращаться), катясь по поверхности и сводя к минимуму трение.Представьте, что вы пытаетесь толкнуть каменный блок весом 9000 кг (~ 10 тонн). Не проще ли катить его по бревнам, подложенным под камень?

Повседневные примеры колеса и оси включают автомобиль, велосипед, офисное кресло, тачку, тележку для покупок, ручную тележку и роликовые коньки.

Рычаг

Рычажная простая машина состоит из груза, точки опоры и усилия (или силы). Груз – это объект, который перемещается или поднимается. Точка опоры — это точка опоры, а усилие — это сила, необходимая для подъема или перемещения груза.При приложении силы к одному концу рычага (приложенная сила) создается сила на другом конце рычага. Приложенная сила либо увеличивается, либо уменьшается в зависимости от расстояния от точки опоры (точки или опоры, на которой поворачивается рычаг) до груза и от точки опоры до усилия.

Рис. 2: Лом является примером рычага. Авторское право

Copyright © 2004 Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 USA. Все права защищены. С обозначениями программы ITL, Колорадский университет в Боулдере, 2005 г.

Примеры повседневных рычагов включают качели или качели, стрелу крана, лом, молоток (использующий когтистый конец), удочку и открывалку для бутылок. Подумайте, как вы используете лом (см. рис. 2). При нажатии на длинный конец ломика сила создается на конце груза на меньшем расстоянии, что еще раз демонстрирует компромисс между силой и расстоянием.

Наклонная плоскость

Наклонные плоскости облегчают подъем чего-либо. Подумайте о рампе.Инженеры используют пандусы, чтобы легко перемещать объекты на большую высоту. Есть два способа поднять объект: подняв его прямо вверх или подтолкнув вверх по диагонали. Поднятие объекта прямо вверх перемещает его по кратчайшему расстоянию, но вы должны приложить большую силу. С другой стороны, использование наклонной плоскости требует меньшего усилия, но вы должны приложить его на большее расстояние.

Повседневные примеры наклонных плоскостей включают въезды на шоссе, тротуарные пандусы, лестницы, наклонные конвейерные ленты, а также дороги или тропы с обратным движением.

Винт

Рисунок 3: Автомобильный домкрат является примером простой машины винтового типа, которая позволяет одному человеку поднять боковую часть автомобиля. #/media/File:Jackscrew.jpg

Винт представляет собой наклонную плоскость, обернутую вокруг вала. Винты выполняют две основные функции: скрепляют предметы или поднимают предметы. Винт хорошо скрепляет детали из-за резьбы вокруг вала.Нити захватывают окружающий материал, как зубы, обеспечивая надежную фиксацию; единственный способ выкрутить винт — раскрутить его. Автомобильный домкрат — пример винта, используемого для подъема чего-либо (см. рис. 3).

Примеры повседневных винтов включают винт, болт, зажим, крышку банки, автомобильный домкрат, вращающийся табурет и винтовую лестницу.

Шкив

Рис. 4. Шкив на корабле помогает людям тянуть тяжелую рыболовную сеть. Copyright

Copyright © Microsoft Corporation, 2004, One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 USA.Все права защищены.

Шкив — это простая машина, используемая для изменения направления силы. Подумайте о том, чтобы поднять флаг или поднять тяжелый камень. Чтобы поднять камень на его место в пирамиде, нужно было бы приложить силу, которая тянет его вверх. Используя шкив, сделанный из желобчатого колеса и веревки, можно потянуть вниз по веревке, используя силу тяжести, чтобы поднять камень вверх . Еще более ценным является то, что система из нескольких шкивов может использоваться вместе, чтобы уменьшить усилие, необходимое для подъема объекта.

Примеры повседневных блоков включают в себя флагштоки, лифты, паруса, рыболовные сети (см. рис. 4), бельевые веревки, подъемные краны, оконные шторы и жалюзи, а также снаряжение для скалолазания.

Составные машины

Составная машина — это устройство, объединяющее две или более простые машины. Например, тачка сочетает в себе использование колеса и оси с рычагом. Используя шесть основных простых машин, можно сделать все виды составных машин. В вашем доме и классе есть много простых и сложных машин.Некоторые примеры составных машин, которые вы можете найти: консервный нож (клин и рычаг), тренажеры/краны/эвакуаторы (рычаги и шкивы), лопата (рычаг и клин), автомобильный домкрат (рычаг и винт), тачка ( колесо, ось и рычаг) и велосипед (колесо, ось и шкив).

Связанные виды деятельности

Закрытие урока

Сегодня мы обсудили шесть простых машин.Кто может назвать их для меня? (Ответ: клин, колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, винт и шкив.) Как простые механизмы облегчают работу? (Ответ: механическое преимущество позволяет нам использовать меньшую силу для перемещения объекта, но мы должны перемещать его на большее расстояние.) Почему инженеры используют простые машины? (Возможные ответы: Инженеры творчески используют свои знания в области естественных наук и математики, чтобы сделать нашу жизнь лучше, часто используя простые машины. Они изобретают инструменты, облегчающие работу. Они выполняют огромные задачи, которые невозможно выполнить без механических преимуществ простых машин.Они разрабатывают структуры и инструменты, чтобы лучше и эффективнее использовать ресурсы окружающей среды.) Сегодня вечером дома подумайте о повседневных примерах шести простых механизмов. Посмотрите, сколько вы можете найти вокруг вашего дома!

Заполните таблицу оценки KWL (см. раздел «Оценка»). Оцените понимание учащимися урока, задав лист «Простые механизмы» в качестве домашнего теста. В качестве расширения используйте прилагаемую игру Simple Machines Scavenger Hunt! Рабочий лист для проведения охоты за простыми машинами, в которой учащиеся находят примеры простых машин, используемых в классе и дома.

На других уроках этого модуля учащиеся более подробно изучают каждую простую машину и видят, как каждую из них можно использовать в качестве инструмента для строительства пирамиды или современного здания.

Словарь/Определения

дизайн: (глагол) планировать в систематической, часто графической форме. Создавать для определенной цели или эффекта. Спроектировать здание. (существительное) Хорошо продуманный план.

Инженерия: применение научных и математических принципов для практических целей, таких как проектирование, производство и эксплуатация эффективных и экономичных конструкций, машин, процессов и систем.

сила: толчок или тяга к объекту.

наклонная плоскость: простая машина, которая поднимает объект на большую высоту. Обычно это прямая наклонная поверхность и отсутствие движущихся частей, таких как пандус, наклонная дорога или лестница.

Рычаг: Простая машина, которая увеличивает или уменьшает усилие, необходимое для подъема чего-либо. Обычно стержень вращается в фиксированной точке (точке опоры), к которой прикладывается сила для совершения работы.

механическое преимущество: преимущество, получаемое за счет использования простых машин для выполнения работы с меньшими усилиями.Облегчение задачи (что означает, что она требует меньше усилий), но может потребовать больше времени или места для работы (большее расстояние, веревка и т. д.). Например, применение меньшей силы на более длинном расстоянии для достижения того же эффекта, что и приложение большой силы на небольшом расстоянии. Отношение выходной силы, действующей на машину, к приложенной к ней входной силе.

шкив: простая машина, которая меняет направление силы, часто для подъема груза. Обычно состоит из желобчатого колеса, в котором проходит натянутая веревка или цепь.

Пирамида: массивное сооружение древнего Египта и Мезоамерики, использовавшееся в качестве склепа или гробницы. Типичная форма представляет собой квадратное или прямоугольное основание у земли со сторонами (гранями) в виде четырех треугольников, которые сходятся в точке наверху. Мезоамериканские храмы имеют ступенчатые стороны и плоскую вершину, увенчанную камерами.

винт: простая машина, которая поднимает или скрепляет материалы. Часто цилиндрический стержень, надрезанный спиральной нитью.

простая машина: машина с небольшим количеством движущихся частей или без них, которая используется для облегчения работы (обеспечивает механическое преимущество). Например, клин, колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, винт или шкив.

спираль: кривая, которая закручивается вокруг фиксированной центральной точки (или оси) на постоянно увеличивающемся или уменьшающемся расстоянии от этой точки.

инструмент: Устройство, используемое для выполнения работы.

клин: простая машина, которая раздвигает материалы.Используется для расщепления, затягивания, закрепления или рычага. Он толстый на одном конце и сужается к тонкому краю на другом.

колесо и ось: простая машина, уменьшающая трение при движении за счет качения. Колесо представляет собой диск, предназначенный для вращения вокруг оси, проходящей через центр колеса. Ось – это опорный цилиндр, на котором вращается колесо или колесная пара.

работа: Сила, действующая на объект, умноженная на расстояние, на которое он перемещается. W = F x d (сила, умноженная на расстояние).

Оценка

Оценка перед уроком

Таблица «Знаю/Хочу узнать/Узнаю» (KWL): Создайте таблицу KWL в классе, чтобы помочь организовать изучение новой темы. На большом листе бумаги или на классной доске нарисуйте схему под названием «Строительство с помощью простых машин». Нарисуйте три столбца с названиями K, W и L, отражающие то, что ученики знают о простых машинах, что они хотят, чтобы знали о простых машинах, и что они узнали о простых машинах.Заполняйте разделы K и W во введении к уроку по мере появления фактов и вопросов. Заполните раздел L в конце урока.

Оценка после внедрения

Справочный лист: Раздайте прилагаемый справочный лист Simple Machines. Ознакомьтесь с информацией и ответьте на вопросы. Предложите учащимся держать лист под рукой на своих партах, в папках или журналах.

Наблюдения: Покажите учащимся примеры каждой простой машины, попросите их сделать наблюдения и обсудить любые закономерности, которые можно использовать для предсказания будущего движения.

Оценка итогов урока

Заключительное обсуждение: Проведите неформальное обсуждение в классе, спросив учащихся, что они узнали из занятий. Спросите у студентов:

  • Кто может назвать различные типы простых машин? (Ответ: клин, колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, винт и шкив.)
  • Как простые машины облегчают работу? (Ответ: механическое преимущество позволяет нам использовать меньшую силу для перемещения объекта, но мы должны переместить его на большее расстояние.)
  • Почему инженеры используют простые машины? (Возможные ответы: Инженеры творчески используют свои знания в области естественных наук и математики, чтобы сделать нашу жизнь лучше, часто используя простые машины. Они изобретают инструменты, облегчающие работу. Они выполняют огромные задачи, которые невозможно выполнить без механических преимуществ простых машин. проектировать структуры и инструменты для лучшего и более эффективного использования ресурсов окружающей среды.)

Напомните учащимся, что инженеры учитывают множество факторов, когда планируют, проектируют и создают что-либо.Спросите у студентов:

  • Какие соображения должен учитывать инженер при проектировании новой конструкции? (Возможные ответы: Размер и форма (проект) конструкции, доступные строительные материалы, расчет необходимых материалов, сравнение материалов и стоимости, выполнение чертежей и т. д.)
  • Какие соображения должен учитывать инженер при выборе места для строительства новой конструкции? (Возможные ответы: физические характеристики участка [рельеф, грунтовое основание], расстояние до строительных ресурсов [дерево, камень, вода, бетон], соответствие назначению строения [найти школу или продуктовый магазин рядом с местом проживания людей].)

Таблица KWL (заключение): Всем классом закончите колонку L таблицы KWL, как описано в разделе «Оценка перед уроком». Перечислите все, что они узнали о простых машинах. Были ли даны ответы на все вопросы W? Что нового они узнали?

Домашнее задание

Домашняя викторина: Оцените понимание учащимися урока, назначив Простые механизмы в качестве домашней викторины.

Расширение урока

Используйте прилагаемую охоту за мусором Simple Machines! Рабочий лист для проведения веселой охоты за мусором.Предложите учащимся найти примеры всех простых механизмов, используемых в классе и дома.

Приведите повседневные примеры простых механизмов и продемонстрируйте, как они работают.

Проиллюстрируйте силу простых машин, попросив учащихся выполнить задание без использования простой машины, а затем с одной. Например, создайте демонстрацию рычага, забив гвоздь в кусок дерева. Предложите учащимся попытаться вытащить гвоздь, сначала используя только руки

Принесите различные повседневные примеры простых механизмов.Раздайте по одной каждому ученику и попросите их подумать о том, что это за простая машина. Затем попросите учащихся распределить предметы по категориям с помощью простых машин и объяснить, почему они решили разместить свой предмет именно там. Спросите учащихся, какой была бы их жизнь без этого предмета. Подчеркните, что простые машины облегчают нашу жизнь.

См. интерактивную игру на простых машинах на веб-сайте Edheads: http://edheads.org.

Развлечение инженерного дизайна с рычагами: раздайте каждой паре учащихся мешалку для краски, 3 маленьких пластиковых стаканчика, кусок клейкой ленты и деревянный брусок или катушку (или что-нибудь подобное).Предложите учащимся сконструировать простой механический рычаг, который будет подбрасывать мячик для пинг-понга (или любой другой маленький мячик) как можно выше. На этапе повторного проектирования позвольте учащимся запрашивать материалы для добавления к их дизайну. Устройте небольшое соревнование, чтобы узнать, какая группа смогла отправить мячик для пинг-понга высоко в полет. Обсудите с классом, почему этот конкретный дизайн был успешным по сравнению с другими вариантами, представленными на конкурсе.

Дополнительная мультимедийная поддержка

См. http://edheads.org для хорошего веб-сайта, посвященного простым машинам, с учебными материалами, включая обучающие игры и занятия.

использованная литература

Словарь.com. Издательская группа Лексико, ООО. По состоянию на 11 января 2006 г. (Источник некоторых словарных определений с некоторой адаптацией) http://www.dictionary.com

Простые машины. InQuiry Almanack, The Franklin Institute Online, Unisys и Drexel eLearning.По состоянию на 11 января 2006 г. http://sln.fi.edu/qa97/spotlight3/spotlight3.html

авторское право

© 2005 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Грег Рэмси; Глен Сиракавит; Лоуренс Э. Карлсон; Жаклин Салливан; Малинда Шефер Зарске; Дениз Карлсон, при участии студентов курса K-12 Engineering Outreach Corps весной 2005 г.

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж Колорадского университета в Боулдере

Благодарности

Содержание этих учебных программ электронной библиотеки было разработано Интегрированной программой преподавания и обучения в рамках гранта Национального научного фонда ГК-12 №.0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вы не должны исходить из того, что оно одобрено федеральным правительством.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *