Какие бывают автоматы: Типы автоматических выключателей — какие бывают автоматы

Содержание

Типы автоматических выключателей - какие бывают автоматы

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.

Дифференциальный автомат. Виды и работа. Устройство

Рассмотрим один из видов защиты – автомат дифференциального тока, или дифференциальный автомат. Это устройство включает в себя функции устройства защитного отключения и автоматического выключателя. Оно обеспечивает защиту контролируемой цепи от токов короткого замыкания и перегрузочных токов, работая в качестве автоматического выключателя. Также дифференциальный автомат защищает человека от возможного удара электрическим током в результате токов утечки, не допускает пожара вследствие повреждения изоляции токоведущих элементов электроустановки, выполняя при этом функции УЗО.

Виды

Разделение дифавтоматов на виды осуществляется по их характеристикам. Рассмотрим основные разновидности таких устройств.

Тип электрической сети

Все устройства защиты выбирают по числу фаз электрической сети. Существуют дифференциальные автоматы для эксплуатации в однофазной сети 220 вольт, для трехфазной сети 380 вольт. На корпусе устройства есть соответствующее обозначение. Трехфазные модели оснащены нулевым полюсом и тремя полюсами фаз. Его размеры значительно больше, в отличие от однофазной модели, на которой имеется полюс фазы и ноля. На первой картинке слева – однофазный автомат, справа – трехфазный.

Параметры тока

Номинальный ток обозначается буквой «С» рядом с числом нагрузки тока в амперах.

В быту популярными стали дифавтоматы С16. Остальные виды используются реже. Ток утечки обозначается символом Δ, а справа от этого символа указывается ток в миллиамперах. В цепях освещения чаще всего используются дифавтоматы с номинальным значением тока утечки 10-30 мА. Из них для одиночных сетей применяют автоматы на 10 мА, а в групповых сетях на 30 мА. Защита с номинальным током утечки 100-300 мА применяется для входных дифавтоматов.

Многие потребители в момент запуска расходуют намного больше энергии, чем при дальнейшей работе. Такие токи называют пусковыми. Они во много раз могут превосходить эксплуатационные токи.

Для того, чтобы не прекращалась подача электроэнергии при запуске мощного электродвигателя, дифференциальный автомат работает так, что отключение выполняется только при значительном превышении его номинального тока.

По параметру тока, при котором срабатывает защита при запуске мощных потребителей, дифференциальные автоматы делятся на типы:
  • В – выдерживает перегрузку от 3 до 5 раз.
  • С – перегрузка от 5 до 10 раз.
  • D – отключение питания происходит при возрастании тока от 10 до 20 раз.

Если к сети питания подключено малое количество устройств с небольшой мощностью, то лучше всего подходит тип В. В городских квартирах и домах рекомендуется подключать дифференциальные автоматы типа С. На промышленных производствах, оснащенных силовым оборудованием, устанавливают защиту типа D. Тип защиты обозначается рядом с током номинала на корпусе автомата.

Класс защиты

Этот параметр означает, на какие виды токов реагирует дифференциальный автомат.

AC — Для синусоидального переменного тока
A  — Для синусоидального переменного и пульсирующего постоянного
B  — Для переменного, импульсного, постоянного и сглаженного постоянного
S  — Выдержка времени отключения 200-300 мс
G  — Выдержка времени отключения 60-80 мс

В квартирах и собственных домах чаще всего применяются типы защит АС и А. Из них наиболее распространена защита А-класса, так как основная часть устройств потребителей оснащена электронным управлением. Например, светодиодная подсветка и некоторые виды люстр управляются с помощью электроники. АС-класс устанавливают в загородных дачах и домах, не имеющих электронных устройств.

Класс ограничения тока и отключающей способности

Дифференциальный автомат имеет класс токоограничения, по которому можно определить быстродействие обесточивания линии питания при появлении критических значений тока.

Класс токоограничения имеет цифровое обозначение:
  • 1 – медленный.
  • 2 – средний.
  • 3 – быстрый.

С повышением класса возрастает и стоимость дифавтомата. В прямоугольнике изображена отключающая способность, а класс токоограничения под ней в квадратике.

Условия эксплуатации

Основная часть дифавтоматов эксплуатируется в теплых отапливаемых помещениях, и рассчитана на работу в диапазоне -5 +35 градусов. Если дифференциальный автомат необходимо установить вне помещения, то применяют другой тип автоматов, так как в зимнее время температура может опуститься до более низких значений. Для таких случаев существуют морозоустойчивые автоматы, способные работать при более низких температурах.

На корпусе таких автоматов имеется специальный значок снежинки.

При всех аналогичных характеристиках морозоусточивые модели имеют стоимость выше, по сравнению с другими моделями.

Внутреннее устройство

Конструкция дифавтомата может быть электронной или электромеханической. Электронные модели получают питание от фазного провода. При отсутствии электроэнергии такие дифавтоматы не способны выполнять свои функции. Поэтому наиболее надежными считаются электромеханические автоматы, которые для работы не нуждаются в отдельном источнике электроэнергии, и могут работать в любой ситуации.

Чтобы самостоятельно проверить тип дифавтомата, понадобится простая батарейка и два куска провода. Один отрезок провода необходимо подключить к одному полюсу батарейки, а второй проводник ко второму полюсу.

Далее, включаем автомат и оголенными концами проводников касаемся контактов автомата вверху и внизу, создавая эффект замыкания и утечки тока. Если защита сработала, то дифавтомат является электромеханическим, так как он способен функционировать и выполнять свои задачи без внешнего питания.

Устройство и принцип работы

Дифференциальный автомат состоит из защитной и рабочей части. Защитная часть автомата представляет собой модуль дифзащиты, который отвечает за ток утечки на землю (дифференциальный ток). Также, в модуле происходит преобразование электрического тока в механическое воздействие на специальную рейку, которая выключает питание. Этот механизм и является рабочей частью дифавтомата.

Модуль защиты обеспечивается питанием путем последовательного подключения с автоматическим выключателем. Модуль защиты оснащен вспомогательными устройствами, такими как электронный усилитель, с обмоткой электромагнитного сброса, а также дифференциальный трансформатор, который выявляет остаточный ток.

Чтобы проверить работоспособность модуля защиты, корпус дифавтомата оснащен кнопкой «Тест». Если нажать на эту кнопку, то происходит имитация тока утечки, и при исправном автомате питание должно отключиться.

В дифавтомате в качестве датчика дифференциального тока используется специальный трансформатор, так же как и в устройстве защитного отключения. Действие этого трансформатора заключается в преобразовании тока утечки в проводах, которые подают электроэнергию на устройство защиты.

Если нет неисправностей изоляции проводов, либо к токоведущим элементам никто не прикоснулся, то тока утечки нет. При этом в проводниках фазы и ноля протекают одинаковые токи.

Такими токами наводятся одинаковые магнитные потоки, направленные навстречу друг другу, в магнитопроводе трансформатора. В итоге во вторичной обмотке ток равен нулю, а магнитоэлектрическая защелка, являющаяся чувствительным элементом, не срабатывает.

При появлении утечки тока, например, если кто-то прикоснулся к проводу фазы, либо повредилась изоляция, нарушается баланс магнитных потоков и тока.

В это время во вторичной обмотке появляется электрический ток, приводящий в движение магнитоэлектрическую защелку, которая действует на расцепляющий механизм автомата и систему контактов.

Похожие темы:

Как выбрать автомат защиты – советы по самостоятельному ремонту от Леруа Мерлен в Москве

Москва и область Магазины Каталог Москва и область Магазины Корзина Каталог Поддержка Выберите городМосква и область Санкт-Петербург Алматы Архангельск Барнаул Белгород Владивосток Владикавказ Волгоград Волжский Воронеж Екатеринбург Иваново Ижевск Иркутск Йошкар-Ола Казань Калининград Калуга Кемерово Киров Клин Кострома Краснодар Красноярск Курск Липецк Магнитогорск Набережные Челны Нижнекамск Нижний Новгород Новокузнецк Новороссийск Новосибирск Ногинск Омск Оренбург Орёл Пенза Пермь Петрозаводск Псков Пятигорск Ростов-на-Дону Рязань Самара Саранск Саратов Смоленск Сочи Ставрополь Стерлитамак Сыктывкар Тверь Тольятти Томск Тула Тюмень Ульяновск Уфа

виды и назначение, испытания, маркировка

Содержание статьи:

Автоматические выключатели – это устройства, через которые линия электропитания обеспечивается защитой от негативного воздействия мощного тока, что может спровоцировать перегрев проводов, оплавление изоляции и воспламенение.

Зачем нужны автоматические выключатели

Автоматические выключатели

Существует множество причин, по которым ток в сети может превысить нормальные показатели. В основном это происходит из-за чрезмерной нагрузки, когда суммарная мощность подключенных приборов превышает величину, которую может выдержать сечение кабеля. В этом случае автомат выключается не сразу, а только после того как температура провода достигнет установленного уровня.

Если в сети происходит короткое замыкание, это приводит к многократному увеличению мощности тока в мгновение, поэтому автоматический выключатель сразу реагирует на ситуацию и блокирует подачу электроэнергии.

Какими бывают автоматы

Модульные автоматические выключатели Siemens 5SY/5SP

Существует три категории, к которым может относиться автомат защиты сети. Каждая из них предназначена для конкретной нагрузки, а отличия между видами заключаются в особенностях используемой конструкции.

  • Модульные устройства чаще всего можно встретить в бытовых сетях, подключенных к сети электроснабжения с незначительными токами. В преимущественном большинстве случаев отличаются наличием одного или двух полюсов.
  • Литые используются в промышленных сетях, где мощность тока достигает 1000 А. Свое название получили потому, что основной их особенностью является использование литого корпуса.
  • Воздушные выключатели могут иметь до четырех полюсов, имея возможность выдерживать ток силой до 6300 А. В связи с этим их устанавливают только в электрические цепи, к которым подключаются высокомощные установки.

Также существуют дифференциальные автоматы, это обычные выключатели, имеющие УЗО в своей констр

Виды автоматических выключателей: типы, классы, устройство

Автоматический выключатель предотвращает вероятность пожара при некачественных соединениях или вследствие короткого замыкания. Зачастую автоматы монтируются на вводе, чтобы защитить следующую за ним электрическую цепь. Так как для проведения электромонтажа применяется провод с различным сечением, а также присоединяются приборы разной модификации, то и виды автоматических выключателей разные.

Автоматический выключатель на три позиции

Некоторые потребители думают, что более мощные защитные устройства справятся с любой электрической сетью, это ошибочное мнение. Автоматы высокой мощности могут не почувствовать перегрев на достаточно мощной электросети и в результате не сработать.

Какие типы выключателей существуют и где их применяют. Все о выключателях тут

Как устроен автоматический выключатель

Защищающее изобретение включает в себя: клеммы для подсоединения; подвижный силовой контракт; гибкий проводник; ручку для руководства; винт для регулировки теплового расцепления; отверстие для выхода газов; неподвижный контакт; электронный расцепитель.

Основным элементом данного прибора представляется электронный расцепитель. Он способствует автоматическому выключению электросети при появлении в ней короткого замыкания. В итоге такого процесса в электрической сети формируется ток, причем показатель его значительно превышает начальную величину данного параметра.

Изоляция проводов имеет огромное значение. Читайте тут о том, какая изоляция лучше.

Период срабатывания прибора зависит от размера тока. Времятоковая характеристика наносится на поверхность прибора в виде индекса. В данной цепи катушка подключена последовательно к силовым контактам и тепловому расцепителю. При исправной эксплуатации защитного устройства контакты находятся в замкнутом состоянии.

Если возникло короткое замыкание, ток энергично увеличивается, скорость магнитного потока также возрастает, что создает перемещение сердечника, а вследствие этого и разъединение контактов, при этом электрическая сеть обесточивается.

Тепловой расцепитель защищает электрическую цепь от высокой нагрузки. Заключает в себе металлическую пластину, один конец которой соединен с механизмом расцепления. Эта пластина подключена в электросеть следом за катушкой электромагнитного расцепителя.

При достижении в сети большого тока, пластина подвергается нагреванию и изгибанию, при этом происходит контакт с рычагом. Рычаг в свою очередь срабатывает и автоматически обесточивает цепь.

Виды автоматических выключателей

Данные изделия различаются по характеру процесса отключения на возникновение наиболее высокого тока. Существуют несколько основных типов автоматических устройств. Виды автоматических выключателей отличаются друг от друга чувствительностью.

автоматический выключатель на 100А

Что делать если человека ударило током? Это должен знать каждый, читать всем!

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

Класс А

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

Если при повышении тока катушка расцепления не отключила систему, в этом случае металлический расцепитель обесточит цепь в течение 20-30 секунд.

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

Класс В

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

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

Класс С

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

Качественный автоматический выключатель

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

Класс D

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

Быстрый и проверенный способ от экспертов, как подключить розетку

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

Обозначения и маркировка

Все виды автоматических выключателей 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.

Автоматы электрические разновидности - Всё о электрике

Виды автоматических выключателей — какие бывают автоматы

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:

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.

Технические характеристики и принцип действия электрических автоматов

Автоматические выключатели – это устройства, через которые линия электропитания обеспечивается защитой от негативного воздействия мощного тока, что может спровоцировать перегрев проводов, оплавление изоляции и воспламенение.

Зачем нужны автоматические выключатели

Существует множество причин, по которым ток в сети может превысить нормальные показатели. В основном это происходит из-за чрезмерной нагрузки, когда суммарная мощность подключенных приборов превышает величину, которую может выдержать сечение кабеля. В этом случае автомат выключается не сразу, а только после того как температура провода достигнет установленного уровня.

Если в сети происходит короткое замыкание, это приводит к многократному увеличению мощности тока в мгновение, поэтому автоматический выключатель сразу реагирует на ситуацию и блокирует подачу электроэнергии.

Какими бывают автоматы

Существует три категории, к которым может относиться автомат защиты сети. Каждая из них предназначена для конкретной нагрузки, а отличия между видами заключаются в особенностях используемой конструкции.

  • Модульные устройства чаще всего можно встретить в бытовых сетях, подключенных к сети электроснабжения с незначительными токами. В преимущественном большинстве случаев отличаются наличием одного или двух полюсов.
  • Литые используются в промышленных сетях, где мощность тока достигает 1000 А. Свое название получили потому, что основной их особенностью является использование литого корпуса.
  • Воздушные выключатели могут иметь до четырех полюсов, имея возможность выдерживать ток силой до 6300 А. В связи с этим их устанавливают только в электрические цепи, к которым подключаются высокомощные установки.

Также существуют дифференциальные автоматы, это обычные выключатели, имеющие УЗО в своей конструкции.

Расцепители и их разновидности

Расцепитель – это ключевой элемент любого автоматического выключателя. Несет в себе функцию блокировки электропитания, если величина тока превышает допустимое значение. При этом существует две разновидности таких устройств, которыми может быть оснащен автомат-выключатель – тепловые или электромагнитные.

Последние отличаются тем, что с их помощью достигается почти мгновенное срабатывание защитной системы, и участок сразу обесточивается, как только фиксируется возникновение короткого замыкания. В конструкцию входит катушка с сердечником, который под воздействием сильного тока втягивается внутрь, из-за чего постоянно срабатывает отключающий элемент.

В качестве дополнительного прибора часто устанавливаются нулевые расцепители, которые отключают автоматический выключатель, если напряжение имеет показатель ниже допустимого предела.

Встречаются приборы дистанционного типа, которые не только блокируют, но и возвращают подачу энергии без необходимости самостоятельно подходить к электрощиту. Однако эти опции существенно увеличивают общую цену оборудования.

Отличие автоматов по количеству полюсов

Комплектация автоматических выключателей предусматривают наличие до четырех полюсов. Чтобы приобрести подходящий прибор, достаточно разобраться в видах электрических автоматов, назначении и характеристиках каждого и них:

  • Один полюс. Предназначены для безопасности в электросети, обеспечивающей питанием обычные розетки и освещение в доме. Устанавливаются на фазный провод, исключая захват нулевого.
  • Два полюса. Подключаются к цепи, которой обеспечивается питание бытовых приборов, отличающейся высоким потреблением энергии. В эту категорию входят электроплиты, стиральные машины и другие.
  • Три полюса. Устанавливаются в полупромышленные сети, которые обеспечивают питанием мощные устройства наподобие скважинных насосов или установок для автомобильной мастерской.
  • Четыре полюса. Обеспечивают безопасность сети от перегрузок и коротких замыканий, позволяя подключать к ней сразу четыре кабеля.

Устройства выбираются только в зависимости от области их применения.

Параметры автоматических выключателей

Характеристики автоматических выключателей – это еще один показатель, по которому они отличаются друг от друга. В первую очередь мастера обращают внимание, насколько защитное оборудование чувствительно к перепадам тока. Достаточно посмотреть соответствующую маркировку, чтобы понять, как устройство будет реагировать на возрастание силы тока. Одни сразу отключают доступ к питанию, в то время как другие срабатывают с задержкой.

В зависимости от чувствительности меняется и маркировка:

  • А. Самые чувствительные и эффективные устройства, которые мгновенно отключают электроснабжение, как только фиксируется повышенная нагрузка. Их не используют в бытовых сетях. Основной сферой применения являются цепи, обеспечивающие питанием высокоточное оборудование.
  • В. Когда фиксируется превышение током номинального значения силы, автомат отключает питание с небольшой задержкой. В преимущественном большинстве случаев сферой применения этих приборов являются линии, в которые подключается дорогая бытовая техника.
  • С. Наиболее популярный вариант автоматов для бытового применения. Когда таким оборудованием регистрируется превышение силы тока, они не сразу отключают электропитание, а с некоторой задержкой. Благодаря этому, если перепад является незначительным, нагрузка может нормализоваться сама, не требуя принудительного отключения всего помещения.
  • D. Имеют самую низкую чувствительность, из-за чего основной сферой их применения являются электрощиты, находящиеся на подходе к зданию. Другими словами, этими щитами обеспечивается своеобразная подстраховка квартирных устройств: если последние по каким-то причинам не срабатывают после обнаружения критической ситуации, общая сеть отключается этими приборами.

Также существуют специальные автоматы для сетей с нагрузкой выше 1000 вольт. Такие автоматические выключатели представляют собой сложное оборудование, которое производится по индивидуальному заказу под нужный класс напряжения. В большинстве случаев монтируют на трансформаторных подстанциях. Они должны быть надежными, безопасными, удобными в эксплуатации, быстро реагировать на возникающие аварии и быть относительно бесшумными во время работы.

Как выбрать автоматический выключатель

Есть мнение, что самый надежный вариант автоматического выключателя – это устройство, которое может выдержать максимальную нагрузку и обеспечить помещение максимально эффективной защитой. Если следовать такой логике, можно использовать в любых сетях воздушные автоматы, и таким образом избавить себя от большинства проблем, но на практике дело обстоит несколько иначе. В зависимости от параметров конкретной цепи будет зависеть и тип выключателя, который лучше в нее установить. Если ошибиться в выборе автоматического выключателя, в конечном итоге это может обернуться крайне негативно.

Если к обыкновенной бытовой сети электроснабжения будет подключен прибор, который рассчитан на работу в условиях повышенных мощностей, он не будет выключать питание даже тогда, когда сила тока будет существенно превышать все допустимые нормы. При этом температура изоляционного слоя значительно возрастет и станет разрушительной для кабеля, но номинальные показатели выключателя не будут превышены, поэтому автомат будет воспринимать такую ситуацию как рядовую. Отключение произойдет только после того, как вследствие плавления изоляции в сети произойдет короткое замыкание, но эта ситуация уже чревата пожаром.

Если допустимая мощность автомата, наоборот, не будет достигать той, которую выдерживает линия электропитания, нормальной работы цепи добиться практически невозможно. После подключения нескольких приборов электричество сразу выбьет, в итоге из-за постоянного воздействия большого тока он сломается по причине «залипания» контактов.

Автоматический выключатель – это крайне важное устройство, обеспечивающие защиту электроснабжения от риска повреждения под воздействием мощного тока. Работа сетей, в которых не стоят автоматы, запрещена в соответствии с Правилами устройства электроустановок. В связи с этим остается только правильно выбрать тип выключателя, который будет обеспечивать надежную защиту сети.

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 устройс

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Компьютер - это машина, которая принимает данные как входные, обрабатывает эти данные с помощью программ и выводит обработанные данные как информацию. Многие компьютеры могут хранить и извлекать информацию с помощью жестких дисков. Компьютеры могут быть соединены вместе в сети, что позволяет подключенным компьютерам общаться друг с другом.

Двумя основными характеристиками компьютера являются: он реагирует на конкретный набор инструкций четко определенным образом и может выполнять предварительно записанный список инструкций, вызывающих программу.В компьютере четыре основных этапа обработки: ввод, хранение, вывод и обработка.


Современные компьютеры могут выполнять миллиарды вычислений в секунду. Возможность выполнять вычисления много раз в секунду позволяет современным компьютерам выполнять несколько задач одновременно, что означает, что они могут выполнять множество различных задач одновременно. Компьютеры выполняют множество различных задач, где автоматизация полезна. Некоторые примеры - управление светофорами, транспортными средствами, системами безопасности, стиральными машинами и цифровыми телевизорами.

Компьютеры могут быть сконструированы так, чтобы делать с информацией практически все, что угодно. Компьютеры используются для управления большими и маленькими машинами, которые в прошлом управлялись людьми. Большинство людей использовали персональный компьютер дома или на работе. Они используются для таких вещей, как расчет, прослушивание музыки, чтение статьи, письмо и т. Д.

Современные компьютеры - это электронное компьютерное оборудование. Они очень быстро выполняют математическую арифметику, но компьютеры на самом деле не «думают». Они следуют только инструкциям своего программного обеспечения.Программное обеспечение использует оборудование, когда пользователь дает ему инструкции, и дает полезный результат.

Люди управляют компьютерами с помощью пользовательских интерфейсов. К устройствам ввода относятся клавиатуры, компьютерные мыши, кнопки и сенсорные экраны. Некоторыми компьютерами также можно управлять с помощью голосовых команд, жестов рук или даже сигналов мозга через электроды, имплантированные в мозг или вдоль нервов.

Компьютерные программы разрабатываются или пишутся компьютерными программистами. Некоторые программисты пишут программы на собственном языке компьютера, называемом машинным кодом.Большинство программ написано с использованием таких языков программирования, как C, C ++, Java. Эти языки программирования больше похожи на язык, на котором говорят и пишут каждый день. Компилятор переводит инструкции пользователя в двоичный код (машинный код), который компьютер поймет и сделает то, что необходимо.

Автоматизация [изменить | изменить источник]

У большинства людей проблемы с математикой. Чтобы показать это, попробуйте набрать в голове 584 × 3220. Все шаги запомнить сложно! Люди создали инструменты, которые помогали им вспомнить, где они находились в математической задаче.Другая проблема, с которой сталкиваются люди, заключается в том, что им приходится решать одну и ту же проблему снова и снова. Кассирша должна была каждый день вносить сдачу в уме или с помощью бумажки. Это заняло много времени и допустило ошибки. Итак, люди создали калькуляторы, которые делали одно и то же снова и снова. Эта часть компьютерной истории называется «историей автоматизированных вычислений», что является причудливым выражением для «истории машин», благодаря которым мне легко решать одну и ту же математическую задачу снова и снова, не делая ошибок."

Счеты, логарифмическая линейка, астролябия и антикиферский механизм (датируемый примерно 150–100 гг. До н.э.) являются примерами автоматических вычислительных машин.

Программирование [изменить | изменить источник]

Людям не нужна машина, которая будет делать одно и то же снова и снова. Например, музыкальная шкатулка - это устройство, которое воспроизводит одну и ту же музыку снова и снова. Некоторые люди хотели научить свою машину делать разные вещи. Например, они хотели сказать музыкальной шкатулке, чтобы она каждый раз играла разную музыку.Они хотели иметь возможность программировать музыкальную шкатулку, чтобы музыкальная шкатулка воспроизводила разную музыку. Эта часть компьютерной истории называется «историей программируемых машин», что является причудливым выражением «История машин, которым я могу приказать делать разные вещи, если я знаю, как говорить на их языке».

Один из первых таких примеров был построен героем Александрии (ок. 10–70 нашей эры). Он построил механический театр, который разыгрывал пьесу продолжительностью 10 минут и управлялся сложной системой веревок и барабанов.Эти веревки и барабаны были языком машины - они рассказывали, что машина делает и когда. Некоторые утверждают, что это первая программируемая машина. [1]

Историки расходятся во мнении относительно того, какие ранние машины были «компьютерами». Многие говорят, что «замковые часы», астрономические часы, изобретенные Аль-Джазари в 1206 году, являются первым известным программируемым аналоговым компьютером. [2] [3] Продолжительность дня и ночи можно регулировать каждый день, чтобы учесть изменение продолжительности дня и ночи в течение года. [4] Некоторые считают эту ежедневную настройку компьютерным программированием.

Другие говорят, что первый компьютер создал Чарльз Бэббидж. [4] Ада Лавлейс считается первым программистом. [5] [6] [7]

Эра вычислительной техники [изменить | изменить источник]

В конце средневековья люди начали думать, что математика и инженерия были важнее. В 1623 году Вильгельм Шикард создал механический калькулятор. Другие европейцы сделали больше калькуляторов после него.Это не были современные компьютеры, потому что они могли только складывать, вычитать и умножать - вы не могли изменить то, что они делали, чтобы заставить их делать что-то вроде игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что они не были программируемыми. Теперь инженеры используют компьютеры для проектирования и планирования.

В 1801 году Жозеф Мари Жаккард использовал перфокарты, чтобы указать своему ткацкому станку, какой узор ткать. Он мог использовать перфокарты, чтобы указывать ткацкому станку, что ему делать, и он мог менять перфокарты, что означало, что он мог запрограммировать ткацкий станок на плетение нужного ему рисунка.Это означает, что ткацкий станок можно было программировать. В конце 1800-х годов Герман Холлерит изобрел запись данных на носитель, который затем мог быть прочитан машиной, разработав технологию обработки данных перфокарт для переписи населения США 1890 года. Его счетные машины считывают и обобщают данные, хранящиеся на перфокартах, и они начали использоваться для правительственной и коммерческой обработки данных.

Чарльз Бэббидж хотел создать аналогичную машину, которая могла бы производить вычисления. Он назвал это «Аналитическая машина». [8] Поскольку у Бэббиджа не было достаточно денег, и он всегда менял свой проект, когда у него появлялась идея получше, он так и не построил свою аналитическую машину.

Со временем компьютеры стали использоваться все чаще. Людям быстро становится скучно повторять одно и то же снова и снова. Представьте, что вы тратите свою жизнь на то, чтобы записывать вещи на учетных карточках, хранить их, а затем снова искать их. В Бюро переписи населения США в 1890 году этим занимались сотни людей. Это было дорого, и отчеты требовали много времени. Затем инженер придумал, как заставить машины выполнять большую часть работы. Герман Холлерит изобрел машину для подсчета результатов, которая автоматически суммирует информацию, собранную бюро переписи населения.Его машины производила компания Computing Tabulating Recording Corporation (которая позже стала IBM). Они арендовали машины вместо того, чтобы продавать их. Производители машин уже давно помогают своим пользователям разбираться в них и ремонтировать их, и техническая поддержка CTR была особенно хорошей.

Благодаря машинам, подобным этой, были изобретены новые способы общения с этими машинами, и были изобретены новые типы машин, и, в конце концов, родился компьютер, каким мы его знаем.

Аналоговые и цифровые вычислительные машины [изменить | изменить источник]

В первой половине 20-го века ученые начали использовать компьютеры, в основном потому, что ученым приходилось разбираться в математике, и они хотели тратить больше времени на размышления о научных вопросах вместо того, чтобы часами складывать числа.Например, если им нужно было запустить ракету, им нужно было проделать много математических расчетов, чтобы убедиться, что ракета работает правильно. Итак, они собрали компьютеры. В этих аналоговых компьютерах использовались аналоговые схемы, что затрудняло их программирование. В 1930-х они изобрели цифровые компьютеры и вскоре упростили их программирование. Однако это не тот случай, поскольку было предпринято много последовательных попыток довести арифметическую логику до 13. Аналоговые компьютеры - это механические или электронные устройства, которые решают проблемы.Некоторые также используются для управления машинами.

Крупногабаритные компьютеры [изменить | изменить источник]

Ученые придумали, как создавать и использовать цифровые компьютеры в 1930-1940-х годах. Ученые создали множество цифровых компьютеров, и, когда они это сделали, они выяснили, как задавать им правильные вопросы, чтобы получить от них максимальную пользу. Вот несколько компьютеров, которые они построили:

EDSAC был одним из первых компьютеров, которые запоминали то, что вы ему сказали, даже после того, как выключили питание.Это называется (фон Нейман) архитектурой.
  • Электромеханические "станки Z" Конрада Цузе. Z3 (1941) была первой рабочей машиной, которая использовала двоичную арифметику. Двоичная арифметика означает использование «Да» и «Нет». складывать числа. Вы также можете запрограммировать это. В 1998 году было доказано, что Z3 завершен по Тьюрингу. Завершение по Тьюрингу означает, что этому конкретному компьютеру можно сказать все, что математически возможно сказать компьютеру. Это первый в мире современный компьютер.
  • Непрограммируемый компьютер Атанасова – Берри (1941), который использовал электронные лампы для хранения ответов «да» и «нет», а также регенеративную конденсаторную память.
  • The Harvard Mark I (1944), большой компьютер, на котором можно было программировать.
  • Лаборатория баллистических исследований армии США ENIAC (1946), которая могла складывать числа, как это делают люди (с использованием чисел от 0 до 9), и иногда ее называют первым электронным компьютером общего назначения (поскольку Z3 Конрада Цузе 1941 года использовал электромагниты вместо электроники ).Однако сначала единственным способом перепрограммировать ENIAC было его перепрограммирование.

Несколько разработчиков ENIAC видели его проблемы. Они изобрели способ, позволяющий компьютеру запоминать то, что он ему сказал, и способ изменить то, что он запомнил. Это известно как «архитектура хранимых программ» или архитектура фон Неймана. Джон фон Нейман рассказал об этой конструкции в статье «Первый проект отчета по EDVAC », распространенной в 1945 году. Примерно в это же время стартовал ряд проектов по разработке компьютеров на основе архитектуры хранимых программ.Первый из них был завершен в Великобритании. Первой, где была продемонстрирована работа, была Manchester Small-Scale Experimental Machine (SSEM или «Baby»), в то время как EDSAC, завершенный через год после SSEM, был первым действительно полезным компьютером, который использовал сохраненный проект программы. Вскоре после этого машина, первоначально описанная в статье фон Неймана - EDVAC - была завершена, но не была готова в течение двух лет.

Практически все современные компьютеры используют архитектуру хранимых программ. Это стало основным понятием, определяющим современный компьютер.С 1940-х годов технологии, используемые для создания компьютеров, изменились, но многие современные компьютеры все еще используют архитектуру фон Неймана.

В 1950-х годах компьютеры строились в основном из электронных ламп. Транзисторы заменили электронные лампы в 1960-х, потому что они были меньше и дешевле. Им также требуется меньше энергии и они не ломаются так сильно, как электронные лампы. В 1970-х годах технологии были основаны на интегральных схемах. Микропроцессоры, такие как Intel 4004, сделали компьютеры меньше, дешевле, быстрее и надежнее.К 1980-м годам микроконтроллеры стали небольшими и достаточно дешевыми, чтобы заменить механические элементы управления в таких вещах, как стиральные машины. В 80-е годы также были домашние компьютеры и персональные компьютеры. С развитием Интернета персональные компьютеры становятся таким же обычным явлением в домашнем хозяйстве, как телевизор и телефон.

В 2005 году Nokia начала называть некоторые из своих мобильных телефонов (серии N) «мультимедийными компьютерами», а после выпуска Apple iPhone в 2007 году многие теперь начинают добавлять категорию смартфонов к «настоящим» компьютерам.В 2008 году, если смартфоны включены в число компьютеров в мире, крупнейшим производителем компьютеров по количеству проданных единиц уже была не Hewlett-Packard, а Nokia. [9]

Есть много типов компьютеров. Некоторые включают:

  1. персональный компьютер
  2. рабочая станция
  3. базовый блок
  4. сервер
  5. миникомпьютер
  6. суперкомпьютер
  7. встроенная система
  8. планшетный компьютер

«Настольный компьютер» - это небольшой компьютер с экраном (который не является частью компьютера).Большинство людей хранят их на столе, поэтому их называют «настольными компьютерами». «Портативные компьютеры» - это компьютеры, достаточно маленькие, чтобы поместиться у вас на коленях. Это позволяет легко носить их с собой. И ноутбуки, и настольные компьютеры называются персональными компьютерами, потому что один человек одновременно использует их для таких вещей, как воспроизведение музыки, просмотр веб-страниц или видеоигры.

Есть компьютеры большего размера, которыми могут пользоваться одновременно многие люди. Они называются «мэйнфреймы», и эти компьютеры делают все, что заставляет работать такие вещи, как Интернет.Вы можете думать о персональном компьютере так: персональный компьютер подобен вашей коже: вы можете видеть его, другие люди могут видеть его, а через вашу кожу вы чувствуете ветер, воду, воздух и остальной мир. Мэйнфрейм больше похож на ваши внутренние органы: вы их никогда не видите и даже не думаете о них, но если они вдруг пропадут, у вас возникнут очень большие проблемы.

Встроенный компьютер, также называемый встроенной системой, - это компьютер, который делает одно и только одно, и обычно делает это очень хорошо.Например, будильник - это встроенный компьютер: он показывает время. В отличие от вашего персонального компьютера, вы не можете использовать свои часы для игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что встроенные компьютеры нельзя программировать, потому что вы не можете установить больше программ на свои часы. Некоторые мобильные телефоны, банкоматы, микроволновые печи, проигрыватели компакт-дисков и автомобили работают со встроенными компьютерами.

ПК "все в одном" [изменить | изменить источник]

Универсальные компьютеры - это настольные компьютеры, в которых все внутренние механизмы компьютера находятся в том же корпусе, что и монитор.Apple сделала несколько популярных примеров компьютеров «все в одном», таких как оригинальный Macintosh середины 1980-х годов и iMac конца 1990-х и 2000-х годов.

  • Обработка текста
  • Таблицы
  • Презентации
  • Редактирование фотографий
  • Электронная почта
  • Монтаж / рендеринг / кодирование видео
  • Аудиозапись
  • Управление системой
  • Разработка веб-сайтов
  • Разработка программного обеспечения

Компьютеры хранят данные и инструкции в виде чисел, потому что компьютеры могут работать с числами очень быстро.Эти данные хранятся в виде двоичных символов (1 и 0). Символ 1 или 0, хранящийся в компьютере, называется битом, который происходит от двоичной цифры слова. Компьютеры могут использовать вместе множество битов для представления инструкций и данных, которые используются этими инструкциями. Список инструкций называется программой и хранится на жестком диске компьютера. Компьютеры работают с программой, используя центральный процессор, и они используют быструю память, называемую ОЗУ, также известную как (память с произвольным доступом), в качестве пространства для хранения инструкций и данных, пока они это делают.Когда компьютер хочет сохранить результаты программы на потом, он использует жесткий диск, потому что вещи, хранящиеся на жестком диске, все еще можно запомнить после выключения компьютера.

Операционная система сообщает компьютеру, как понимать, какие задания он должен выполнять, как выполнять эти задания и как сообщать людям результаты. Миллионы компьютеров могут использовать одну и ту же операционную систему, в то время как каждый компьютер может иметь свои собственные прикладные программы, которые делают то, что нужно его пользователю. Использование одних и тех же операционных систем позволяет легко научиться использовать компьютеры для новых целей.Пользователь, которому нужно использовать компьютер для чего-то другого, может узнать, как использовать новую прикладную программу. Некоторые операционные системы могут иметь простые командные строки или полностью удобный графический интерфейс.

Одна из самых важных задач, которые компьютеры выполняют для людей, - это помощь в общении. Коммуникация - это то, как люди делятся информацией. Компьютеры помогли людям продвинуться вперед в науке, медицине, бизнесе и обучении, потому что они позволяют экспертам из любой точки мира работать друг с другом и обмениваться информацией.Они также позволяют другим людям общаться друг с другом, выполнять свою работу практически где угодно, узнавать практически обо всем или делиться друг с другом своим мнением. Интернет - это то, что позволяет людям общаться между своими компьютерами.

Компьютер теперь почти всегда является электронным устройством. Обычно он содержит материалы, которые при утилизации превращаются в электронные отходы. Когда в некоторых местах покупается новый компьютер, законы требуют, чтобы стоимость его утилизации была оплачена.Это называется управлением продуктом.

Компьютеры могут быстро устареть, в зависимости от того, какие программы использует пользователь. Очень часто их выбрасывают в течение двух-трех лет, потому что для некоторых новых программ требуется более мощный компьютер. Это усугубляет проблему, поэтому утилизация компьютеров происходит часто. Многие проекты пытаются отправить работающие компьютеры в развивающиеся страны, чтобы их можно было использовать повторно и не тратить так быстро, поскольку большинству людей не нужно запускать новые программы. Некоторые компоненты компьютера, например жесткие диски, могут легко сломаться.Когда эти части попадают на свалку, они могут поместить в грунтовые воды ядовитые химические вещества, такие как свинец. Жесткие диски также могут содержать секретную информацию, например, номера кредитных карт. Если жесткий диск не стереть перед тем, как выбросить, злоумышленник может получить информацию с жесткого диска, даже если диск не работает, и использовать его для кражи денег с банковского счета предыдущего владельца.

Компьютеры бывают разных форм, но большинство из них имеют общий дизайн.

  • Все компьютеры имеют центральный процессор.
  • Все компьютеры имеют своего рода шину данных, которая позволяет им получать или выводить данные в среду.
  • Все компьютеры имеют тот или иной вид памяти. Обычно это микросхемы (интегральные схемы), которые могут хранить информацию.
  • Многие компьютеры имеют какие-то датчики, которые позволяют им получать данные из окружающей среды.
  • Многие компьютеры имеют какое-либо устройство отображения, которое позволяет им отображать выходные данные. К ним также могут быть подключены другие периферийные устройства.

Компьютер состоит из нескольких основных частей.Если сравнить компьютер с человеческим телом, центральный процессор похож на мозг. Он делает большую часть мышления и сообщает остальному компьютеру, как работать. Процессор находится на материнской плате, которая похожа на скелет. Он обеспечивает основу для других частей и несет нервы, которые соединяют их друг с другом и с ЦП. Материнская плата подключена к источнику питания, который обеспечивает электричеством весь компьютер. Различные приводы (привод компакт-дисков, дисковод для гибких дисков и на многих новых компьютерах флэш-накопитель USB) действуют как глаза, уши и пальцы и позволяют компьютеру читать различные типы хранилищ точно так же, как человек может читать разные виды книг.Жесткий диск похож на человеческую память и отслеживает все данные, хранящиеся на компьютере. У большинства компьютеров есть звуковая карта или другой метод воспроизведения звука, который похож на голосовые связки или голосовой ящик. К звуковой карте подключены динамики, похожие на рот, из которых выходит звук. Компьютеры также могут иметь графическую карту, которая помогает компьютеру создавать визуальные эффекты, такие как трехмерное окружение или более реалистичные цвета, а более мощные графические карты могут создавать более реалистичные или более сложные изображения так же, как это может сделать хорошо обученный художник. .

Название компании Продажи
(млрд долларов США)
Яблоко 220 000
Samsung 212 680
Foxconn 132 070
л.с. (Hewlett-Packard) 112 300
IBM 99,750
Hitachi 87 510
Microsoft 86830
Амазонка 74,450
Sony 72,340
Panasonic 70 830
Google 59 820
Dell 56 940
Toshiba 56 200
LG 54,750
Intel 52,700
  1. «Цапля Александрийская».Проверено 15 января 2008.
  2. ↑ Говард Р. Тернер (1997), Наука в средневековом исламе: иллюстрированное введение , стр. 184, Техасский университет Press, ISBN 0-292-78149-0
  3. ↑ Дональд Рутледж Хилл, "Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке", Scientific American , май 1991 г., стр. 64-9 (сравните Дональд Рутледж Хилл, Машиностроение)
  4. 4,0 4,1 Древние открытия, Эпизод 11: Древние роботы , History Channel, получено 6 сентября 2008 г.
  5. ↑ Fuegi & Francis 2003, стр.16–26.
  6. Филлипс, Ана Лена (2011). «Краудсорсинг гендерного равенства: День Ады Лавлейс и сопутствующий ему веб-сайт направлен на повышение роли женщин в науке и технологиях». Американский ученый . 99 (6): 463.
  7. «Ада Лавлейс удостоена чести Google Doodle», The Guardian , 10 декабря 2012 г., получено 10 декабря 2012 г. .
  8. ↑ Не путайте аналитическую машину с разностной машиной Бэббиджа, которая была непрограммируемым механическим калькулятором.
  9. Миллер, Мэтью. «В 2008 году Nokia была крупнейшим производителем компьютеров в мире». ZDNet . Проверено 18 июля 2020.

Примечания [изменение | изменить источник]

  • a Кемпф, Кар (1961). " Историческая монография: Электронные компьютеры в артиллерийском корпусе ". Абердинский полигон (армия США).
  • a Филлипс, Тони (2000). «Антикиферский механизм I».Американское математическое общество. Проверено 5 апреля 2006.
  • a Шеннон, Клод Элвуд (1940). « Символьный анализ цепей реле и коммутации ». Массачусетский Технологический Институт.
  • a Digital Equipment Corporation (1972). Руководство по процессору PDP-11/40 (PDF). Мейнард, Массачусетс: Корпорация цифрового оборудования.
  • a Verma, G .; Мильке, Н.(1988). « Показатели надежности флэш-памяти на основе ETOX ». Международный симпозиум IEEE по физике надежности.
  • a Меуэр, Ханс (13 ноября 2006 г.). «Архитектуры делятся во времени». Штромайер, Эрих; Саймон, Хорст; Донгарра, Джек. ТОП500. Проверено 27 ноября 2006.
  • Стокс, Джон (2007). Внутри машины: иллюстрированное введение в микропроцессоры и компьютерную архитектуру . Сан-Франциско: Пресса без крахмала.ISBN 978-1-59327-104-6 .
Машинный код

- Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Машинный код - это компьютерная программа, написанная на машинном языке . Он использует набор команд определенной компьютерной архитектуры. [1] Обычно записывается в двоичном формате. [2] [3] [4] [5] Машинный код - это самый низкий уровень программного обеспечения. Другие языки программирования переведены в машинный код, чтобы компьютер мог их выполнять.

Инструкция сообщает процессу, какую операцию выполнить. Каждая инструкция состоит из кода операции (кода операции) и операнда (ов). Операнды обычно являются адресами памяти или данными. Набор инструкций - это список кодов операций, доступных для компьютера. Машинный код - это то, что ассемблерный код и другие языки программирования компилируются или интерпретируются как.

Создатели программ превращают код в другой язык или машинный код. Машинный код иногда называют собственным кодом .Это используется, когда говорят о вещах, которые работают только на некоторых компьютерах. [6]

Передняя панель раннего миникомпьютера с переключателями для ввода машинного кода

Машинный код может быть записан в разных формах:

  • Использование нескольких переключателей. Это генерирует последовательность 1 и 0 . Это использовалось в первые дни вычислительной техники. С 1970-х годов он больше не используется.
  • Использование шестнадцатеричного редактора. Это позволяет использовать коды операций вместо номера команды.
  • Использование ассемблера. Языки ассемблера проще, чем коды операций. Их синтаксис легче понять, чем машинный язык, но сложнее, чем языки высокого уровня. Ассемблер самостоятельно переведет исходный код в машинный код.
  • Использование языка программирования высокого уровня позволяет программам, использующим код, который легче читать и писать. Эти программы переведены в машинный код. Перевод может происходить в несколько этапов. Программы Java сначала оптимизируются в байт-код.Затем при использовании он переводится на машинный язык.

Типовые инструкции машинного кода [изменить | изменить источник]

Обычно в наборе команд можно найти много видов инструкций:

  • Арифметические операции: сложение, вычитание, умножение, деление.
  • Логические операции: конъюнкция, дизъюнкция, отрицание.
  • Операции, действующие на отдельные биты: сдвиг битов влево или вправо.
  • Операции с памятью: копирование значения из одного регистра в другой.
  • Операции, сравнивающие два значения: больше, меньше, равно.
  • Операции, объединяющие другие операции: сложение, сравнение и копирование, если они равны некоторому значению (как одна операция), переход к некоторой точке программы, если регистр равен нулю.
  • Операции, влияющие на выполнение программы: переход к некоторому адресу.
  • Операции преобразования типов данных: например, преобразовать 32-битное целое число в 64-битное целое число, преобразовать значение с плавающей запятой в целое число (путем усечения).

Многие современные процессоры используют микрокод для некоторых команд.Его обычно используют более сложные команды. Это часто делается с архитектурами CISC.

Каждый процессор или семейство процессоров имеет свой собственный набор команд. Инструкции - это наборы битов, соответствующие различным командам, которые могут быть даны машине. Таким образом, набор команд специфичен для класса процессоров, использующих (в основном) одну и ту же архитектуру.

Новые конструкции процессоров часто включают в себя все инструкции предшественников и могут добавлять дополнительные инструкции. Иногда более новый дизайн прерывает или изменяет значение кода инструкции (обычно потому, что он нужен для новых целей), что влияет на совместимость кода; даже почти полностью совместимые процессоры могут показывать немного другое поведение для некоторых инструкций, но это редко является проблемой.

Системы также могут отличаться другими деталями, такими как расположение памяти, операционные системы или периферийные устройства. Поскольку программа обычно полагается на такие факторы, разные системы обычно не будут запускать один и тот же машинный код, даже если используется один и тот же тип процессора.

Большинство инструкций имеют одно или несколько полей кода операции. Они определяют основной тип инструкции. Другие поля могут указывать тип операндов, режим адресации и так далее. Также могут быть специальные инструкции, содержащиеся в самом коде операции.Эти инструкции называются сразу после .

Процессоры могут отличаться друг от друга. Различные инструкции могут иметь разную длину. Также они могут иметь одинаковую длину. Если все инструкции имеют одинаковую длину, это может упростить дизайн.

В архитектуре MIPS есть инструкции длиной 32 бита. В этом разделе есть примеры кода. Общий тип инструкции находится в поле op (операция). Это старшие 6 бит. Инструкции J-типа (прыжок) и I-типа (немедленные) полностью даны в op .Инструкции R-типа (регистр) включают поле funct . Он определяет точную работу кода. Поля, используемые в этих типах:

 6 5 5 5 5 6 бит
[op | rs | rt | rd | shamt | функция] R-тип
[op | rs | rt | адрес / немедленно] I-тип
[op | целевой адрес] J-тип
 

rs , rt и rd указывают операнды регистров. shamt дает величину сдвига. Адрес , или , непосредственно поля содержат операнд напрямую.

Пример: сложите регистры 1 и 2. Поместите результат в регистр 6. Он закодирован:

 [op | rs | rt | rd | shamt | функция]
    0 1 2 6 0 32 десятичный
 000000 00001 00010 00110 00000 100000 двоичный
 

Загрузить значение в регистр 8. Извлечь его из ячейки памяти на 68 ячеек после ячейки, указанной в регистре 3:

 [op | rs | rt | адрес / немедленно]
   35 3 8 68 десятичный
 100011 00011 01000 00000 00001 000100 двоичный
 

Перейти по адресу 1024:

 [op | целевой адрес]
    2 1024 десятичных
 000010 00000 00000 00000 10000 000000 двоичный
 

Что такое обработка? (с иллюстрациями)

Механическая обработка - это форма производства, используемая для создания предметов из металла.Во время этого процесса рабочие отрезают материалы, чтобы изменить внешний вид и форму продукта. Механическая обработка служит альтернативой другим формам производственных процессов, включая формование или литье. Это один из самых эффективных методов создания очень мелких, детализированных объектов, которые часто невозможно реализовать с помощью методов литья и формования. Обработка может использоваться для изготовления всего, от стальных крепежей до металлических украшений, а также крупных объектов, таких как ручные инструменты и автомобильные компоненты.

Обработка создает объекты из металла.

Этот метод обработки металла на самом деле включает в себя множество типов процессов, которые можно использовать для придания металлу желаемой формы и отделки. Эти методы часто делятся на четыре категории и могут использоваться вместе для производства одного продукта. Сверление - один из самых основных видов обработки. В процессе сверления рабочие вырезают отверстия в металле сверлом по металлу. Так, например, сверление может быть использовано для резки отверстий для крепежа в металлической kickplate, используемой для защиты двери.

Сегодня большая часть обработки выполняется на станках с числовым программным управлением, запрограммированных операторами ЧПУ.

Токарная обработка - это еще один вид обработки, используемый для придания формы металлу.Во время токарной обработки слесари помещают материал на станок, известный как токарный станок. Токарный станок вращает металл, чтобы ему можно было придать форму или резать с помощью ручных инструментов или специальных бит. Этот тип процесса можно использовать для изготовления винта с резьбой или аналогичного крепежа.

Во время фрезерования рабочие используют оборудование, известное как фрезерный станок.Это оборудование использует металлические биты для вырезания материала с поверхности или лицевой стороны объекта. Инструмент или бит фиксируется на месте, и машина направляет металл вокруг этих режущих инструментов. Этот тип обработки может использоваться для вырезания логотипа на стальной пластине или для создания специальных инструментов.

Шлифование - последняя категория методов обработки.Этот относительно простой процесс включает использование шлифовального круга для придания формы или полировки металла. Этот метод можно использовать для заточки ручного металлического инструмента или для придания металлическим строительным материалам матовой отделки.

Обработка - это лишь часть большого производственного процесса.Производство металла начинается с проектирования, затем переходит в производство и производство. Механическая обработка может использоваться для придания металлу формы и создания объекта или может служить только методом отделки металла для придания ему желаемого внешнего вида. После завершения механической обработки объект необходимо закончить и собрать, прежде чем он будет готов к продаже.

Что такое станки с ЧПУ? (с иллюстрациями)

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) - это автоматизированные фрезерные устройства, которые производят промышленные компоненты без непосредственного участия человека.Они используют закодированные инструкции, которые отправляются на внутренний компьютер, что позволяет фабрикам точно и быстро изготавливать детали. Существует множество различных типов станков с ЧПУ, от сверл до плазменных резаков, поэтому их можно использовать для изготовления самых разных деталей. Хотя большинство из них используются в промышленном производстве, существуют также версии для хобби большинства машин, которые можно использовать в частных домах.

Станок с ЧПУ.
Виды машин

Наиболее распространенными станками с ЧПУ являются фрезерные, токарные и шлифовальные станки. Фрезерные станки автоматически режут материалы, включая металл, с помощью режущего шпинделя, который может перемещаться в разные положения и на различную глубину в соответствии с инструкциями компьютера.В токарных станках используются автоматизированные инструменты, которые вращаются для придания формы материалу. Они обычно используются для очень точных разрезов симметричных деталей, таких как конусы и цилиндры.

USB-накопитель, на котором можно хранить планы станка с ЧПУ.Шлифовальные машины

используют вращающееся колесо для измельчения материалов и формования металла или пластика в желаемой форме. Их легко программировать, поэтому они обычно используются для проектов, которые не требуют такой же точности, как фрезерные или токарные станки. Помимо этого, существуют также фрезерные станки с ЧПУ, которые используются для резки различных материалов; а также компьютерно-программируемые 3D-принтеры; и револьверные пробойники, которые используются для проделывания отверстий в металле или пластике. Эта технология также может использоваться с различными типами резаков, включая те, которые работают с водой, лазерами и плазмой.

Промышленный станок для лазерной резки обычно управляется через интерфейс ЧПУ.
Программирование и работа

Код, используемый для программирования устройств ЧПУ, обычно называется G-кодом.Он содержит информацию о том, где должны быть размещены части станка, и сообщает станку, где именно разместить инструмент. Другие инструкции сообщают машине дополнительные детали, такие как скорость, с которой должна работать деталь; насколько глубоко он должен резать, гореть или пробивать; и угол автоматического инструмента. Большинство современных промышленных станков с ЧПУ связаны в сеть компьютеров и получают инструкции по эксплуатации и инструментам через файл программного обеспечения.

Операторы программируют координаты в станке с ЧПУ, и машина выполняет задачу с минимальным контролем.
Преимущества и недостатки

В промышленных условиях станки с ЧПУ можно объединить в целые ячейки инструментальных станков, которые могут работать независимо друг от друга.Они часто управляются полностью цифровыми проектами, что устраняет необходимость физического составления чертежей. Многие способны бегать по несколько дней без вмешательства человека. Фактически, некоторые из них настолько сложны, что могут связаться с мобильным телефоном оператора и отправить предупреждение в случае возникновения неисправности. Эти автоматизированные функции позволяют изготавливать тысячи деталей при минимальном контроле и позволяют оператору выполнять другие задачи.

Помимо этого, станок с ЧПУ может формировать детали с такой степенью точности, которая практически невозможна при использовании старых инструментов.На обычном заводе рабочие должны управлять разными инструментами вручную, и ошибки являются обычным явлением, но машина может выполнять ту же задачу, не уставая, и может работать без остановки. Это экономит много времени, а повышенная точность помогает исключить отходы, так как меньше неисправных деталей, которые нужно выбрасывать.

Несмотря на свои преимущества, станки с ЧПУ более дорогие, чем станки старых типов, что делает их недоступными для небольших операций.Их также дорого ремонтировать и поддерживать. Кроме того, хотя они и ограничивают вероятность ошибок, они не устраняют ее полностью, поскольку операции все еще могут программировать или управлять машиной неправильно. Кроме того, эти машины должны эксплуатироваться квалифицированным персоналом с определенным типом обучения, которое может быть доступно не во всех областях.

Развитие
Станки

с ЧПУ претерпели значительные изменения с момента их первоначального внедрения в обрабатывающую промышленность.Самые ранние из них получали кодовые инструкции через зашитые контроллеры, что означало, что формат программирования нельзя было изменить. Более поздние модели программировались с помощью кабелей мэйнфреймов и гибких дисков, что позволяло варьировать программирование. Современные могут работать с файлами программного обеспечения, которые находятся на компакт-дисках, USB-накопителях или отправляются по сети.

Некоторые модели станков с ЧПУ программировались с дискет.

Что такое рейтинг машин? (с иллюстрациями)

Номинальные параметры машины относятся к количеству мощности или энергии, которые требуются машине для безопасной работы при нормальных условиях эксплуатации. Этот рейтинг может указывать на ряд факторов, включая количество электроэнергии, необходимое для питания определенного элемента оборудования, степень энергоэффективности устройства или пределы, при которых часть оборудования может работать до тех пор, пока не перегреется или полностью не выйдет из строя. В общем смысле рейтинги машин показывают, насколько они эффективны и безопасны в использовании.

Стиральная машина, один из видов машин, имеющий рейтинг.

В производственных условиях параметры машины очень важны для безопасной эксплуатации машин и оборудования. Прочитав номинальный номер машины и зная, что он означает, оператор машины может узнать, какой уровень мощности требуется машине для безопасной работы.Например, рейтинг швейной машины может быть установлен на определенную скорость, чтобы избежать поломки иглы, которая может привести к травме. Цифры производительности машины могут помочь техническим специалистам узнать, каковы пределы каждой машины, чтобы операции не прекращались из-за механических поломок.

Характеристики машин очень важны для безопасной эксплуатации машин и оборудования.

В коммерческих офисах рейтинги машин полезны при определении того, как офисные машины должны эксплуатироваться, и при выяснении того, какие типы соединений и источники энергии необходимы для их питания. Номинальные характеристики машин обычно находятся в руководствах, прилагаемых к офисным машинам, в которых содержится более подробная информация об их безопасной эксплуатации.Офисные машины можно использовать в течение длительного времени, если у них есть надежные источники энергии и когда они используются в условиях регулируемой температуры.

Строительная промышленность также уделяет пристальное внимание номинальным характеристикам машин при строительстве жилых и коммерческих помещений.Характеристики машин могут быть важны при подключении электричества к дому или офисному зданию и в сочетании с альтернативными источниками питания. Непризнание важности рейтингов машин может привести к тому, что здание окажется неэффективным и не обеспечит достаточными ресурсами для безопасной эксплуатации машин или оборудования.

Домовладельцы также должны учитывать рейтинги машин при использовании обычных бытовых машин и приборов.Это особенно актуально при выборе новой техники или оборудования для выполнения общих бытовых функций. Рейтинги машин могут подсказать владельцам домов, сколько электроэнергии будет потребляться, насколько они эффективны и как избежать их повреждения. Примером этого является рейтинг стиральных машин, холодильников, плит и других бытовых приборов.

Рейтинги машин также можно найти во многих других отраслях, например, в звуковой или видеоиндустрии, где эти рейтинги могут относиться к производительности оборудования.Такие машины, как динамики, мониторы, лампы и звуковые платы, могут нормально работать только на определенных уровнях. Превышение этих уровней создает проблемы для оборудования и приводит к повреждению. Тщательно проверяя рейтинги машин, звуко- и видеотехники избегают этих проблем и обеспечивают безопасное использование.

6 Простых машин: облегчение работы

На протяжении всей истории люди разработали несколько устройств, облегчающих работу.Наиболее известные из них известны как «шесть простых механизмов»: колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, шкив, винт и клин, хотя последние три на самом деле являются просто продолжениями или комбинациями первых. три.

Поскольку работа определяется как сила, действующая на объект в направлении движения, машина облегчает выполнение работы, выполняя одну или несколько из следующих функций, согласно лаборатории Джефферсона:

  • передача силы из одного места в другое. другой,
  • изменяет направление силы,
  • увеличивает величину силы, или
  • увеличивает расстояние или скорость силы.

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

Колесо и ось

Колесо считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. «До изобретения колеса в 3500 г. до н.э. люди были сильно ограничены в том, сколько вещей мы могли перевозить по суше и на какое расстояние», - написала Натали Вулховер в статье «10 лучших изобретений, изменивших мир». "Колесные тележки облегчили сельское хозяйство и торговлю, позволив перевозить товары на рынки и с рынков, а также облегчить бремя людей, путешествующих на большие расстояния.«

Колесо значительно снижает трение, возникающее при перемещении объекта по поверхности.» Если вы поместите картотечный шкаф на небольшую тележку с колесами, вы можете значительно уменьшить силу, необходимую для перемещения шкафа с постоянной скоростью. , "по данным Университета Теннесси.

В его книге" Древняя наука: предыстория-н.э. 500 »(Гарет Стивенс, 2010 г.) Чарли Сэмюэлс пишет:« В некоторых частях мира тяжелые предметы, такие как камни и лодки, перемещались с помощью бревенчатых катков.По мере того, как объект продвигался вперед, ролики снимали сзади и заменяли спереди ». Это был первый шаг в развитии колеса.

Однако большим нововведением было установка колеса на ось. прикреплен к оси, поддерживаемой подшипником, или его можно было заставить свободно вращаться вокруг оси. Это привело к развитию повозок, повозок и колесниц. По словам Самуэльса, археологи использовали развитие колеса, которое вращается на оси. ось как показатель относительно развитой цивилизации.Самые ранние свидетельства существования колес на осях относятся к 3200 г. до н. Э. Шумеры. Китайцы самостоятельно изобрели колесо в 2800 году до нашей эры. [По теме: почему так долго изобреталось колесо]

Множители силы

Согласно Science Quest от Wiley, помимо уменьшения трения, колесо и ось могут также служить в качестве множителя силы. Если колесо прикреплено к оси, и для поворота колеса используется сила, вращающая сила или крутящий момент на оси намного больше, чем сила, приложенная к ободу колеса.В качестве альтернативы, к оси можно прикрепить длинную ручку для достижения аналогичного эффекта.

Все остальные пять машин помогают людям увеличивать и / или перенаправлять силу, приложенную к объекту. В своей книге «Перемещение больших вещей» («Пора пора», 2009) Джанет Л. Колоднер и ее соавторы пишут: «Машины обеспечивают механическое преимущество, помогающее перемещать объекты. Механическое преимущество - это компромисс между силой и расстоянием. " В следующем обсуждении простых машин, которые увеличивают силу, прилагаемую к их входу, мы пренебрегаем силой трения, потому что в большинстве этих случаев сила трения очень мала по сравнению с задействованными входными и выходными силами.

Когда сила действует на расстоянии, она производит работу. Математически это выражается как W = F × D. Например, чтобы поднять объект, мы должны выполнить работу, чтобы преодолеть силу тяжести и переместить объект вверх. Чтобы поднять объект, который вдвое тяжелее, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять его на такое же расстояние. Также требуется вдвое больше работы, чтобы поднять один и тот же объект вдвое дальше. Как показывает математика, главное преимущество машин заключается в том, что они позволяют нам выполнять такой же объем работы, прикладывая меньшее количество силы на большее расстояние.

Качели - это пример рычага. Это длинная балка, балансирующая на шарнире. (Изображение предоставлено: BestPhotoStudio Shutterstock)

Рычаг

«Дайте мне рычаг и место, чтобы встать, и я переверну мир». Это хвастливое заявление приписывают греческому философу, математику и изобретателю III века Архимеду. Хотя это может быть немного преувеличением, это выражает силу рычагов, которые, по крайней мере, образно, движут миром.

Гений Архимеда заключался в том, чтобы понять, что для выполнения того же количества работы можно найти компромисс между силой и расстоянием, используя рычаг.Его Закон рычага гласит: «Величины находятся в равновесии на расстояниях, обратно пропорциональных их весу», согласно «Архимеду в 21 веке», виртуальной книге Криса Рорреса из Нью-Йоркского университета.

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

Например, мы хотим поднять 100 фунтов. (45 кг) вес 2 фута (61 см) от земли.Мы можем потянуть 100 фунтов. силы на вес в восходящем направлении на расстояние 2 фута, и мы проделали 200 фунт-футов (271 Ньютон-метр) работы. Однако, если бы мы использовали рычаг длиной 30 футов (9 м) с одним концом под грузом и точкой опоры длиной 1 фут (30,5 см), расположенной под балкой на расстоянии 10 футов (3 м) от груза, у нас было бы только надавить на другой конец с 50 фунтами. (23 кг) силы для подъема груза. Однако нам придется нажать на конец рычага на 4 фута (1,2 м), чтобы поднять груз на 2 фута.Мы пошли на компромисс, в котором мы удвоили расстояние, на которое мы должны были переместить рычаг, но мы уменьшили необходимое усилие вдвое, чтобы выполнить тот же объем работы.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость - это просто плоская поверхность, поднятая под углом, как пандус. По словам Боба Уильямса, профессора кафедры машиностроения Инженерно-технологического колледжа Русса Университета Огайо, наклонная плоскость - это способ поднять груз, который был бы слишком тяжелым для подъема прямо вверх.Угол (крутизна наклонной плоскости) определяет, какое усилие необходимо для подъема груза. Чем круче пандус, тем больше усилий требуется. Это означает, что если мы поднимем наши 100 фунтов. вес 2 фута, скатывая его по 4-футовой рампе, мы уменьшаем необходимую силу вдвое, увеличивая вдвое расстояние, на которое он должен перемещаться. Если бы мы использовали рампу высотой 8 футов (2,4 м), мы смогли бы уменьшить необходимую силу до 25 фунтов. (11,3 кг).

Шкив

Если мы хотим поднять те же 100 фунтов. груз с веревкой, мы могли прикрепить шкив к балке над грузом.Это позволило бы нам тянуть веревку вниз, а не вверх, но для этого все равно требуется 100 фунтов. силы. Однако, если бы мы использовали два шкива - один прикреплен к верхней балке, а другой - к грузу, - и мы должны были бы прикрепить один конец веревки к балке, пропустить его через шкив на балке, а затем через шкив на балке, нам нужно будет только натянуть веревку с 50 фунтами. силы, чтобы поднять вес, хотя нам придется тянуть веревку на 4 фута, чтобы поднять вес на 2 фута.Опять же, мы обменяли увеличенное расстояние на уменьшение силы.

Если мы хотим использовать еще меньшую силу на еще большем расстоянии, мы можем использовать блок и захват. Согласно материалам курса Университета Южной Каролины, «блок и захват - это комбинация шкивов, которая снижает количество силы, необходимой для подъема чего-либо. Компромисс заключается в том, что для блока и захвата требуется более длинная веревка. переместить что-то на такое же расстояние ".

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

Винт

«Винт - это, по сути, длинная наклонная плоскость, обернутая вокруг вала, поэтому его механическое преимущество может быть достигнуто так же, как и наклон», - говорится на сайте HyperPhysics, созданном Государственным университетом Джорджии. Во многих устройствах используются винты для приложения силы, намного превышающей силу, используемую для поворота винта.К таким устройствам относятся настольные тиски и гайки на автомобильных колесах. Они получают механическое преимущество не только за счет самого винта, но и во многих случаях за счет использования длинной ручки, используемой для поворота винта.

Клин

По данным Института горного дела и технологий Нью-Мексико, «клинья перемещают наклонные плоскости, которые двигаются под нагрузкой для подъема или в груз для разделения или разделения». Более длинный и тонкий клин дает больше механических преимуществ, чем более короткий и широкий клин, но клин делает кое-что еще: основная функция клина - изменять направление входной силы.Например, если мы хотим расколоть бревно, мы можем с большой силой вогнать клин в конец бревна с помощью кувалды, и клин перенаправит эту силу наружу, в результате чего древесина расколется. Другой пример - дверной упор, в котором сила, используемая для толкания его под край двери, передается вниз, в результате чего возникает сила трения, которая сопротивляется скольжению по полу.

Дополнительный отчет Чарльза К. Чоя, участника Live Science

Дополнительные ресурсы

  • John H.Линхард, почетный профессор машиностроения и истории Хьюстонского университета, «еще раз взглянет на изобретение колеса».
  • Центр науки и промышленности в Колумбусе, штат Огайо, предлагает интерактивное объяснение простых машин.
  • HyperPhysics, веб-сайт, созданный Государственным университетом Джорджии, проиллюстрировал объяснения шести простых машин.

Найдите забавные занятия с использованием простых машин в Музее науки и промышленности в Чикаго.

.
Какие бывают автоматы: Типы автоматических выключателей — какие бывают автоматы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Scroll to top