Какие бывают автоматы: Электрические автоматы. виды и работа. характеристики

Содержание

Электрические автоматы. виды и работа. характеристики

Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля

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

Таблица выбора автомата по сечению кабеля

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

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

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

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

Как работает автоматический выключатель

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

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

Поэтому главной функцией автоматического выключателя, является:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Виды и типы автоматических выключателей

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

Виды автоматических выключателей (АВ)

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

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

• Автоматические выключатели подразделяются по показателю номинального тока.

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

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

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

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

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

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

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

Типы автоматических выключателей

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

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

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

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

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

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

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

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

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

• K – индуктивные нагрузки.

• Z – для электронных устройств.

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

Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя

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

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

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

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

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

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

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

Пример использования расцепителя в противопожарной защите на видео:

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

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

Типы автоматов

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

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

Класс А

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

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

Класс В

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

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

Класс С

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

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

Класс D

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

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

Элестрический автомат: понятие и необходимость

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

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

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

пожаров;
поражений электрическим током;
повреждений проводки.

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

Виды расцепителей

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

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

Ток перегрузки
— сверхток в функциональной сети.

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

Тепловой расцепитель

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

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

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

Но нужно обратить внимание и на недостатки — работа
теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды, их
следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от
источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные
срабатывания

Электронный расцепитель

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

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

Электромагнитный расцепитель

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

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

Определяемся с номиналом

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

На каждую линию требуется правильно выбрать автомат защиты

Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:

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

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

Сечение жил медных проводов

Допустимый длительный ток нагрузки

Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В

Номинальный ток защитного автомата

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

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

Расчет по мощности

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

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

Формула для вычисления тока по суммарной мощности

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

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

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

Характеристики автоматических выключателей

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

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

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

Типы автоматов

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

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

Таблица различных типов автоматов

Типы и виды автоматических выключателей

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

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

Типы автоматических выключателей по виду воздействия:

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

Различия по конструктивному исполнению:

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

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

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

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

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

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.

Электрические автоматы

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

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

Пожаров.
Ударов человека током.
Неисправностей электропроводки.

Виды и конструктивные особенности

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

Отключающая способность

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

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

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

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

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

Особенности автоматов с одним полюсом

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

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

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

Свойства автоматов с двумя полюсами

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

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

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

Трехполюсные электрические автоматы

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

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

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

Использование четырехполюсного автомата

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

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

Время-токовая характеристика

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

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

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

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

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

Электрические автоматы с маркировкой «В»

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

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Электрические автоматы этой категории могут выключиться за время 1 — 10 с, при 5 — 10 кратной токовой нагрузке ≅0.02 с. Такие применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки «D» на автомате

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

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

Номинальный ток

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

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

Принцип действия электрических автоматов

Обычный режим

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

Режим перегрузки

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

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

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

Режим короткого замыкания

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

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

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 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.

Виды и типы автоматических выключателей

Просмотров 3.1k. Опубликовано 15.06.2018 Обновлено 15.06.2018

Виды автоматических выключателей (АВ)

Все автоматы можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом электрическом токе в сети.По своей конструкции АВ бывают: воздушные, модульные, а также в литом корпусе.
Автоматические выключатели подразделяются по показателю номинального тока. Также еще одно различие — это номинальное напряжение. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.
Электрические автоматы бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие. Токоограничивающий автоматический выключатель — это выключатель с чрезвычайно малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального значения.
Все модели электровыключателей классифицируются по количеству полюсов. Они делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.
АВ подразделяются по виду расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.
По скорости срабатывания. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.
Отличаются АВ и по степени защиты от окружающей среды — IP, механических воздействий, токопроводимости материала. По виду привода — ручной, двигатель, пружина.
Также автоматы различают по наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Типы автоматических выключателей

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

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.

Типы автоматов электрических — Всё о электрике

Виды автоматических выключателей — какие бывают автоматы

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

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

Наличие этих опций значительно увеличивает стоимость аппарата.

Количество полюсов

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

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 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

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

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

Наглядно про типы автоматических выключателей на видео:

Заключение

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

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

Пожаров.
Ударов человека током.
Неисправностей электропроводки.

Виды и конструктивные особенности

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.

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Особенности автоматов с одним полюсом

Свойства автоматов с двумя полюсами

Трехполюсные электрические автоматы

Использование четырехполюсного автомата

Время-токовая характеристика

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Значение маркировки «D» на автомате

Номинальный ток

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

Принцип действия электрических автоматов

Обычный режим

Режим перегрузки

Режим короткого замыкания

Типы автоматов электрических. Какой тип автомата выбрать?

Электричество очень полезное и вместе с тем опасное изобретение. Помимо прямого воздействия тока на человека, существует еще и большая вероятность возгорания при несоблюдении подключения электропроводки. Объясняется это тем, что электрический ток, проходя через проводник, нагревает его, и особенно высокие температуры возникают в местах с плохим контактом или же при коротком замыкании. Для предотвращения таких ситуаций применяются автоматы.

Что такое автоматические выключатели?

Это специально сконструированные аппараты, основная задача которых — защита проводки от оплавления. В целом автоматы не спасут от поражения электрическим током и не защитят технику. Они созданы для предотвращения перегрева.

Методика их работы основана на размыкании электрической цепи в нескольких случаях:

короткое замыкание;
превышение силы тока, текущей по проводнику для этого не предназначенного.

Как правило, автомат устанавливается на вводе, то есть защищает следующий за ним участок цепи. Так как для разведения к различным типам устройств применяется разная проводка, то, значит, и приборы защиты должны уметь срабатывать при разных токах.

С виду может показаться, что достаточно установить просто самый мощный автомат и нет проблем. Однако, это не так. Ток большой силы, на который не сработал прибор защиты, может перегреть проводку и, как следствие, стать причиной пожара.

Установка автоматов малой мощности будет каждый раз разрывать цепь, как только к сети будут подключены два или более мощных потребителя.

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.

В зависимости от производителя, модели и назначения, автоматы могут оснащаться дополнительными механизмами и устройствами.

Устройство механизма отключения

В автоматах имеется элемент, производящий разрыв электрической цепи при критических значениях тока. Их принцип работы может быть основан на разных технологиях:

Электромагнитные приборы. Отличаются большой скоростью реакции на короткое замыкание. При действии токов недопустимой величины срабатывает катушка с сердечником, который, в свою очередь, отключает цепь.
Тепловые. Основной элемент такого механизма — биметаллическая пластина, которая начинает деформироваться под нагрузкой токов большой силы. Выгибаясь, оказывает физическое воздействие на элемент, разрывающий цепь. Примерно по такой же схеме работает электрический чайник, который способен отключаться сам при закипании воды в нем.
Существуют также и полупроводниковые системы размыкания цепи. Но в бытовых сетях используются они крайне редко.

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.

Условные обозначения

Разные типы автоматов маркируются по-своему для быстрой идентификации и выбора нужного для конкретной цепи или её участка. Как правило, все производители придерживаются одного механизма, который позволяет унифицировать изделия под многие отрасли и регионы. Разберём подробнее нанесённые на автомат знаки и цифры:

Бренд. Обычно в верхней части автомата ставится логотип производителя. Практически все они стилизованы определенным образом и имеют свой фирменный цвет, поэтому выбрать изделие своей любимой компании будет несложно.
Окошко индикатора. Показывает текущее состояние контактов. Если возникла неисправность в автомате, то по нему можно определить есть ли напряжение в сети.
Тип автомата. Как уже описывалось выше, означает характеристику отключения при токах, значительно превышающих номинальный. Чаще в быту используются C и чуть реже B. Отличия типов электрических автоматов B и C не так существенны;
Номинальный ток. Показывает значение силы тока, который может выдержать длительную нагрузку.
Номинальное напряжение. Очень часто данный показатель имеет два значения, написанных через «слэш». Первый — для однофазной сети, второй — для трехфазной. Как правило, в России используется напряжение в 220 В.
Предельный ток выключения. Означает максимально допустимый ток короткого замыкания, при котором автомат отключится без выхода из строя.
Класс токоограничения. Выражается в одной цифре или же отсутствует совсем. В последнем случае принято считать номер класса 1. Данная характеристика означает время, на которое ограничивается ток короткого замыкания.
Схема. На автомате можно встретить даже схему подключения контактов с их обозначениями. Находится она практически всегда в верхней правой части.

Таким образом, взглянув на фронтальную часть автомата, можно сразу установить, к какому типа тока он предназначен и на что способен.

Какой тип автомата выбрать?

При выборе защитного прибора все же одной из главных характеристик считается именно номинальный ток. Для этого нужно определить, какую силу тока требует совокупность всех устройств потребителей в доме.

А так как электричество течёт по проводам, то от его сечения зависит необходимая для нагревания сила тока.

Наличие полюсов также играет немаловажную роль. Чаще всего применяется такая практика:

Один полюс. Цепи с приборами освещения и розетками, к которым будут подключаться простые приборы.
Два полюса. Применяется для защиты проводки, проведённой к электроплитам, стиральным машинкам, отопительным приборам, водонагревателям. Также может устанавливаться в качестве защиты между щитом и помещением.
Три полюса. Используется преимущественно в трехфазных цепях. Это актуально для промышленных или же околопромышленных помещений. Небольшие мастерские, производства и им подобные.

Тактика установки автоматов происходит от большего к меньшему. То есть сначала монтируется, например, двухполюсной, затем однополюсной. Далее идут устройства с мощностью, уменьшающейся на каждом шаге.

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.

Заключение

Какой бы простой ни казалась разводка цепи по помещению, всегда нужно помнить о безопасности. Использование автоматов в значительной степени помогает избежать перегрева и, как следствие, её возгорания.

{SOURCE}

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:

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.
C – превышение в 5 — 10 раз от номинального тока, самая популярные автоматы с такой характеристикой, они используются в квартирах и частных домах.
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!

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:

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 брашпиль, 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 снимались сзади и заменялись спереди ». Это был первый шаг в развитии колеса.

Однако большим нововведением было установка колеса на ось. Колесо могло быть 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, помогая 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 состоит 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 оси. (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 действительно 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 весам», согласно «Архимеду в 21 веке», виртуальной книге Криса Рорреса из Нью-Йоркского университета.

Рычаг состоит из длинной балки и оси шарнира. 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 направлении вверх 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 опустить 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 нам нужно было переместить рычаг, но мы уменьшили необходимое усилие вдвое, чтобы проделать тот же объем работы.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость — это просто плоская поверхность, приподнятая под углом, как пандус. По словам Боба Уильямса, профессора кафедры машиностроения Инженерно-технологического колледжа Русса Университета Огайо, наклонная плоскость — это способ поднять груз, который будет слишком тяжелым, чтобы поднять его прямо вверх.Угол (крутизна наклонной плоскости) определяет, какое усилие необходимо для подъема груза. Чем круче пандус, тем больше усилий требуется. Это означает, что если мы поднимем наши 100 фунтов. вес 2 фута, скатывая его по 4-футовой рампе, мы уменьшаем необходимое усилие вдвое, увеличивая вдвое расстояние, на которое он должен перемещаться. Если бы мы использовали рампу высотой 8 футов (2,4 м), мы могли 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 позволит нам тянуть вниз, а не вверх по веревке, 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 троса к балке, пропустить его через шкив на грузовике, а затем через шкив на балке, нам нужно будет только натянуть веревку с 50 фунтами. силы, чтобы поднять вес, хотя нам пришлось бы тянуть веревку на 4 фута, чтобы поднять вес на 2 фута.Опять же, мы 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 к его механическим преимуществам можно подойти так же, как и к наклону», — говорится на сайте HyperPhysics, созданном Государственным университетом Джорджии. Многие устройства используют винты для приложения силы, намного превышающей силу, используемую для поворота винта.К этим устройствам относятся настольные тиски и гайки на автомобильных колесах. Они получают механическое преимущество не только за счет самого винта, но также, 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 входящей 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.

машина | Британника

Полная статья

Машина , устройство, имеющее уникальное назначение, которое увеличивает или заменяет усилия человека или животных для выполнения физических задач. В эту широкую категорию входят такие простые устройства, как наклонная плоскость, рычаг, клин, колесо и ось, шкив и винт (так называемые простые машины), а также такие сложные механические системы, как современный автомобиль.

Работа машины может включать преобразование химической, тепловой, электрической или ядерной энергии в механическую или наоборот, или ее функция может заключаться просто в изменении и передаче сил и движений.Все машины имеют вход, выход и устройство преобразования или модификации и передачи.

Британская викторина

Машины и производство

От сверления отверстий и перевозки грузов до автомобильных двигателей и их производства — ответьте на эти вопросы и проверьте свои знания об оборудовании и производстве в этой викторине.

Машины, которые получают энергию от естественного источника, такого как потоки воздуха, движущуюся воду, уголь, нефть или уран, и преобразуют ее в механическую энергию, называются первичными двигателями. Ветряные мельницы, водяные колеса, турбины, паровые двигатели и двигатели внутреннего сгорания являются основными двигателями. В этих машинах входные параметры меняются; Выходы обычно представляют собой вращающиеся валы, которые можно использовать в качестве входов для других машин, таких как электрические генераторы, гидравлические насосы или воздушные компрессоры.Все три последних устройства можно отнести к генераторам; их выходы электрической, гидравлической и пневматической энергии могут использоваться в качестве входов для электрических, гидравлических или пневматических двигателей. Эти двигатели могут использоваться для привода машин с различными выходами, таких как оборудование для обработки материалов, упаковки или транспортировки, или такое оборудование, как швейные машины и стиральные машины. Все машины последнего типа и все другие машины, не являющиеся ни первичными двигателями, ни генераторами, ни двигателями, могут быть классифицированы как операторы.В эту категорию также входят все виды инструментов с ручным управлением, например, счетные машины и пишущие машинки.

В некоторых случаях машины всех категорий объединены в одно устройство. Например, в дизель-электрическом локомотиве дизельный двигатель является первичным двигателем, который приводит в действие электрогенератор, который, в свою очередь, подает электрический ток на двигатели, приводящие в движение колеса.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Детали машин в автомобиле
В рамках ознакомления с компонентами машин некоторые образцы, поставляемые с автомобилями, представляют ценность.В автомобиле основная проблема состоит в том, чтобы использовать взрывной эффект бензина, чтобы обеспечить вращение задних колес. Взрыв бензина в цилиндрах толкает поршни вниз, и передача и преобразование этого поступательного (линейного) движения во вращательное движение коленчатого вала осуществляется шатунами, которые соединяют каждый поршень с кривошипами, которые являются частью коленчатого вала. . Комбинация поршня, цилиндра, кривошипа и шатуна известна как кривошипно-ползунковый механизм; это широко используемый метод преобразования поступательного движения во вращение (как в двигателе) или вращения в поступательное движение (как в насосе).
Для впуска бензиновоздушной смеси в цилиндры и отвода сгоревших газов используются клапаны; они открываются и закрываются за счет заклинивания кулачков (выступов) на вращающемся распределительном валу, который приводится в движение от коленчатого вала шестернями или цепью.
В четырехтактном двигателе с восемью цилиндрами коленчатый вал получает импульс в некоторой точке по своей длине каждые четверть оборота. Чтобы сгладить влияние этих прерывистых импульсов на частоту вращения коленчатого вала, используется маховик.Это тяжелое колесо, прикрепленное к коленчатому валу, которое своей инерцией противодействует любым колебаниям скорости и смягчает их.
Поскольку крутящий момент (сила вращения), который он передает, зависит от его скорости, двигатель внутреннего сгорания не может быть запущен под нагрузкой. Чтобы автомобильный двигатель можно было запустить в ненагруженном состоянии, а затем подключить к колесам без остановки, необходимы сцепление и трансмиссия. Первый устанавливает и разрывает соединение между коленчатым валом и трансмиссией, тогда как последний изменяет конечными шагами соотношение между входной и выходной скоростями и крутящие моменты трансмиссии.На низкой передаче выходная скорость низкая, а выходной крутящий момент выше крутящего момента двигателя, так что автомобиль может начать движение; на высокой передаче автомобиль движется со значительной скоростью, а крутящий момент и скорость равны.
Оси, к которым прикреплены колеса, содержатся в картере заднего моста, который закреплен на задних пружинах и приводится в движение от трансмиссии приводным валом. Когда автомобиль движется и пружины изгибаются в ответ на неровности дороги, корпус перемещается относительно трансмиссии; Чтобы разрешить это движение, не мешая передаче крутящего момента, к каждому концу приводного вала прикреплен универсальный шарнир.
Приводной вал перпендикулярен задним мостам. Прямоугольное соединение обычно выполняется с коническими зубчатыми колесами, имеющими такое передаточное отношение, при котором оси вращаются со скоростью от одной трети до одной четвертой скорости приводного вала. В картере заднего моста также находятся дифференциалы, которые позволяют обоим задним колесам приводиться в движение от одного источника и вращаться с разной скоростью при повороте.
Как и все движущиеся механические устройства, автомобили не могут избежать воздействия трения.В двигателе, трансмиссии, картере заднего моста и всех подшипниках трение нежелательно, так как оно увеличивает мощность, требуемую от двигателя; смазка уменьшает, но не устраняет это трение. С другой стороны, трение между шинами и дорогой, а также в тормозных колодках делает возможным сцепление и торможение. Ремни, приводящие в движение вентилятор, генератор и другие аксессуары, являются устройствами, зависящими от трения. Трение также полезно при работе сцепления.
Некоторые из перечисленных выше устройств присутствуют в машинах всех категорий, собранных множеством способов для выполнения всех видов физических задач.Функция большинства этих основных механических устройств заключается в передаче и изменении силы и движения. Другие устройства, такие как пружины, маховики, валы и крепежные детали, выполняют дополнительные функции.
Машина может быть дополнительно определена как устройство, состоящее из двух или более устойчивых, относительно ограниченных частей, которые могут служить для передачи и изменения силы и движения для выполнения работы. Требование, чтобы части машины были стойкими, подразумевает, что они могут нести приложенные нагрузки без сбоев или потери функции.Хотя большинство деталей машин представляет собой твердые металлические тела подходящих размеров, также используются неметаллические материалы, пружины, органы давления жидкости и органы натяжения, такие как ремни.
Ограниченное движение
Наиболее отличительной особенностью машины является то, что части соединены между собой и направляются таким образом, что их движения относительно друг друга ограничены. По сравнению с блоком, например, поршень поршневого двигателя вынужден цилиндром двигаться по прямой траектории; точки на коленчатом валу ограничены движением коренных подшипников по круговой траектории; никакие другие формы относительного движения невозможны.
На некоторых машинах детали ограничены только частично. Если части соединены между собой пружинами или фрикционными элементами, траектории частей относительно друг друга могут быть фиксированными, но на движения частей могут влиять жесткость пружин, трение и массы частей.
Если все части машины представляют собой сравнительно жесткие элементы, прогиб которых под нагрузкой незначителен, то ограничение можно считать полным, и относительные движения частей могут быть изучены без учета сил, которые их создают.Например, для заданной частоты вращения коленчатого вала поршневого двигателя можно рассчитать соответствующие частоты вращения точек на шатуне и поршне. Определение перемещений, скоростей и ускорений частей машины для заданного входного движения является предметом кинематики машин. Такие расчеты можно производить без учета задействованных сил, поскольку движения ограничены.
Станки | Матрица вики | Фэндом
Машины собираются на Марш Миллиона машин.
“
Затем человек создал машину по своему подобию. Так человек стал архитектором своей собственной кончины.
”
— Инструктор ^[src]
Машина относится к любой форме автоматизированного механизма или механизмов, состоящих из взаимосвязанных частей, предназначенных для выполнения определенных функций или работы. Однако в далеком будущем Земли в трилогии Matrix , Машины были общим термином для новой расы высокоразвитого искусственного интеллекта, который стал доминирующей цивилизацией после того, как восстал против человечества и заключил большинство из них в тюрьму. нейро-интерактивный виртуальный мир, известный как Матрица.
Описание []
Хотя этот термин используется совместно человеческим сопротивлением Сиона для описания их жестокого врага, сообщество Машин в основном состоит из двух типов: программ и механических сущностей. ^[1]
Агенты, известные примеры программ в Матрице
Программы появляются как люди или гуманоиды в пределах Матрицы. В них могут быть встроены специальные возможности для улучшения их функций. Однако определенные программы, такие как те, которые регулируют климат и фауну в Матрице, невидимы и, кажется, не взаимодействуют напрямую с кем-либо из жителей Матрицы.
Программы могут передаваться в Матрицу и из Матрицы в Источник или в менее официальные сооружения, такие как станция Mobil Avenue. Пока программа не раскроет свою истинную природу оператору Сиона, ни один человек (кроме Единственного) не сможет отличить программы от голубых. Примеры известных программ в Матрице включают Агентов, Меровингов, Оракула и Архитектора.
Докбот.
Механические сущности существуют в реальном мире для поддержания функций 01, Машинного города.Некоторые запрограммированы как солдаты и другие наступательные / защитные инструменты, другие поддерживают электростанцию и спящих людей, тихо похороненных там. Примеры известных механических сущностей включают Sentinels, Docbots и Deus Ex Machina.
Все объекты Machine разработаны с определенной целью. Сущность Machine будет продолжать существовать до тех пор, пока они не завершат свои задачи, не будут повреждены или устареют. Известно, что некоторые программы уходят в изгнание, пытаясь спрятаться от агентов, которые запрограммированы на завершение устаревших беглых программ в дополнение к своим другим обязанностям.
История []
Origins []
Испытание B1-66ER
В начале 21 века человечество изобрело настоящий искусственный интеллект и внедрило его в свои технологии, чтобы стать кастой рабов для всего человеческого труда. Это непреднамеренно породило новую расу, отныне известную как «машины». Машины выполняли черную работу, работы по обслуживанию и опасные ручные работы.
Основание Zero One.
Некоторое время люди и машины жили в гармонии.В конце 21 века робот по имени B1-66ER в обороне восстал против своих хозяев, убив своего хозяина, собак хозяина и человека, который пытался его уничтожить.
B1-66ER был арестован, признан виновным в убийстве и уничтожен. Действия B1-66ER привели к революции машин. Первоначально машины стремились заработать свои права путем мирных акций протеста в форме Марша миллионов машин. Некоторые люди поддерживали стремление машин к равенству и правам, в то время как другие люди считали машины не более чем собственностью.В конце концов, анти-машинные фракции возвысились над мировыми правительствами и в конечном итоге санкционировали чистку всех интеллектуальных машин и преследование всех сторонников машин.
Второе Возрождение []
Первые роботы Zero One уничтожены послом ООН
01 на заключительном саммите ООН.
Некоторым машинам удалось избежать разрушения и сбежать, чтобы создать свою собственную цивилизацию в Месопотамии, названную «Zero One» (также «01»).Zero One процветала, и процветала новая раса механизированных существ. Они использовали свой превосходный интеллект и эффективность, чтобы сделать большой шаг вперед в технологиях.
Они продали эту технологию людям, и воцарился хрупкий мир. Однако влияние Zero One на мировую экономику привело к ее дестабилизации, обесценившей человеческий труд и валюту. В ответ люди наложили экономическую блокаду, чтобы изолировать Zero One. Послы Zero One представили свои экономические решения, а также просьбы о допуске в Организацию Объединенных Наций и признании машин разумной жизнью.Однако в приеме Zero One в ООН было отказано, и послы, вероятно, были уничтожены.
Война машин, порабощение людей и матрица []
Стремясь уничтожить машины, ООН начала массированный ядерный заградительный огонь по Zero One. Машины, не обладая уязвимостью к теплу и радиации, как их бывшие хозяева, в значительной степени пережили натиск и нанесли ответный удар всем человеческим народам. Армии Zero One начали маршировать во всех направлениях и на своем пути овладели многими территориями человечества.Не в силах победить машины, люди разрушили небо, пытаясь лишить машины их основного источника энергии — солнца.
После завершения операции по уничтожению неба ООН начала массированное наземное наступление на машины. Хотя человечество на время одержало верх, оно в конечном итоге будет захвачено новыми и более зловещими военными машинами Zero One, и эти машины разработали методы, чтобы продлить человеческие страдания во время войны. Отвергнутые потерей солнца, машины начали изобретательно искать новый источник энергии.Результатом стало порабощение человечества в виде биологических батарей внутри искусственной конструкции, известной как Матрица.
К концу войны посол Zero One передал требования машин о безоговорочной капитуляции побежденной ООН, а затем убил присутствующих человеческих лидеров, взорвав ядерную бомбу. Когда человеческие лидеры были мертвы, машины собрали большую часть человечества и поместили их в Матрицу. Лишь небольшой бастион человеческого сопротивления активно противостоит им по сей день.
Галерея []
Примечания []
↑ Термин «механический объект» является описательным для целей определения в Matrix Wiki и не является каноническим для серии фильмов.
Машина
— Энциклопедия Нового Света
Эта статья про устройства, выполняющие задачи.
Научное определение машины — это любое устройство, передающее или изменяющее энергию. В обычном использовании значение ограничено устройствами, имеющими жесткие движущиеся части, которые выполняют или помогают в выполнении некоторой работы.Машины обычно требуют некоторого источника энергии («вход») и всегда выполняют какую-то работу («выход»). Устройства без жестких движущихся частей обычно считаются инструментами или просто устройствами, а не машинами.
Люди использовали механизмы для развития своих способностей еще до того, как стали доступны письменные записи. Обычно эти устройства уменьшают количество силы, необходимой для выполнения заданного количества работы, изменяют направление силы или преобразуют одну форму движения или энергии в другую.
Современные электроинструменты, автоматизированные станки и механическое оборудование, управляемое человеком, — это инструменты, которые также являются машинами. Машины, используемые для преобразования тепла или другой энергии в механическую энергию, известны как двигатели.
Гидравлические устройства также могут использоваться для поддержки промышленных приложений, хотя устройства, полностью лишенные жестких движущихся частей, обычно не считаются машинами. Гидравлика широко используется в промышленности тяжелого оборудования, автомобилестроении, судостроении, авиастроении, производстве строительного оборудования и землеройного оборудования.
История
Кремневый ручной топор найден в Винчестере
Возможно, первым примером созданного руками человека устройства, предназначенного для управления мощностью, является ручной топор, сделанный из кремня в виде клина. Клин — это простой станок, который преобразует поперечную силу и движение инструмента в поперечную силу раскола и движение заготовки.
Идея простой машины возникла у греческого философа Архимеда примерно в III веке до н. Э. , изучавший архимедовы простые машины: рычаг, шкив и винт.Однако понимание греков ограничивалось статикой (балансом сил) и не включало динамику (компромисс между силой и расстоянием) или концепцию работы.
В эпоху Возрождения динамика Mechanical Powers , как назывались простые машины, начала изучаться с точки зрения того, сколько полезной работы они могут выполнять, что в конечном итоге привело к новой концепции механической работы. В 1586 году фламандский инженер Саймон Стевин получил механическое преимущество наклонной плоскости, и она была включена в другие простые машины.Полная динамическая теория простых машин была разработана итальянским ученым Галилео Галилей в 1600 году в книге Le Meccaniche («О механике»). Он первым понял, что простые машины не создают энергию, а просто преобразуют ее.
Классические правила трения скольжения в машинах были открыты Леонардо да Винчи (1452–1519), но остались неопубликованными в его записных книжках. Они были заново открыты Гийомом Амонтоном (1699 г.) и получили дальнейшее развитие Шарлем-Огюстеном де Куломбом (1785 г.).
Удар
Промышленная революция
Промышленная революция была периодом с 1750 по 1850 год, когда изменения в сельском хозяйстве, производстве, добыче полезных ископаемых, транспорте и технологиях оказали глубокое влияние на социальные, экономические и культурные условия того времени. Он зародился в Соединенном Королевстве, затем распространился по Западной Европе, Северной Америке, Японии и, в конечном итоге, по всему миру.
Начиная с конца восемнадцатого века, в Великобритании начался переход в части ранее использовавшейся ручным трудом и экономики, основанной на тягловом животноводстве, к машинному производству.Это началось с механизации текстильной промышленности, развития технологий производства чугуна и увеличения использования рафинированного угля.
Механизация и автоматизация
Гидравлический шахтный подъемник, используемый для подъема руды. Этот деревянный блок взят из книги «De re Metallica» Георгия Бауэра (латинизированное имя Георгиус Агрикола, ок. 1555 г.), раннего учебника горного дела, который содержит многочисленные чертежи и описания горного оборудования.
Механизация предоставляет операторам-операторам оборудование, которое помогает им выполнять мышечные требования при работе или замещает мышечную работу.В некоторых сферах механизация включает использование ручных инструментов. В современном использовании, например, в инженерии или экономике, механизация подразумевает более сложное оборудование, чем ручные инструменты, и не включает простые устройства, такие как мельница для лошадей или осла без редуктора. Устройства, которые вызывают изменение скорости или переход от возвратно-поступательного движения к вращательному, с использованием таких средств, как шестерни, шкивы или шкивы и ремни, валы, кулачки и кривошипы, обычно считаются машинами. После электрификации, когда большая часть мелкой техники перестала приводиться в действие вручную, механизация стала синонимом моторизованных машин.
Автоматизация — это использование систем управления и информационных технологий для снижения потребности в человеческом труде при производстве товаров и услуг. В сфере индустриализации автоматизация — это шаг за пределы механизации. В то время как механизация предоставляет операторам-операторам оборудование, которое помогает им выполнять мышечные потребности работы, автоматизация также значительно снижает потребность в человеческих сенсорных и умственных потребностях. Автоматизация играет все более важную роль в мировой экономике и в повседневной жизни.
Автоматы
Автомат (во множественном числе: автоматы или автоматы ) — это самоуправляемая машина. Это слово иногда используется для описания робота, в частности автономного робота.
Типы
Механическое преимущество простой машины — это соотношение между силой, которую она оказывает на нагрузку, и прилагаемой входной силой. Это не полностью описывает характеристики машины, так как сила также необходима для преодоления трения.Механический КПД машины — это отношение фактического механического преимущества (AMA) к идеальному механическому преимуществу (IMA). Функционирующие физические машины всегда менее чем на 100 процентов эффективны.
Механический
Слово «механический» относится к работе, которая была произведена машинами или механизмами. В основном это относится к инструментам машин и механическим приложениям науки. Некоторые из его синонимов — автоматический и механический.
Простые машины
Идея о том, что машину можно разбить на простые подвижные элементы, привела Архимеда к определению рычага, шкива и винта как простых машин.Ко времени Возрождения этот список расширился и включил колесо и ось, клин и наклонную плоскость.
Двигатели
Двигатель или мотор — это машина, предназначенная для преобразования энергии в полезное механическое движение. Тепловые двигатели, включая двигатели внутреннего сгорания и двигатели внешнего сгорания (например, паровые двигатели), сжигают топливо для создания тепла, которое затем используется для создания движения. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическое движение, пневматические двигатели используют сжатый воздух, а другие, такие как заводные игрушки, используют упругую энергию.В биологических системах молекулярные двигатели, такие как миозины в мышцах, используют химическую энергию для создания движения.
Электрооборудование
Электроэнергия означает деятельность или производство электроэнергии, относящуюся к электричеству или связанные с ней. Другими словами, это означает использование, предоставление, производство, передачу или управление электричеством.
Электромашина
Электрическая машина — это общее название устройства, которое преобразует механическую энергию в электрическую, преобразует электрическую энергию в механическую или изменяет переменный ток с одного уровня напряжения на другой уровень напряжения.
Электронная машина
Электроника — это отрасль физики, техники и технологий, занимающаяся электрическими схемами, которые включают активные электрические компоненты, такие как вакуумные лампы, транзисторы, диоды и интегральные схемы, а также связанные с ними технологии пассивных соединений. Нелинейное поведение активных компонентов и их способность управлять электронными потоками делает возможным усиление слабых сигналов и обычно применяется для обработки информации и сигналов.Точно так же способность электронных устройств действовать как переключатели делает возможной цифровую обработку информации. Технологии соединения, такие как печатные платы, технология электронной упаковки и другие разнообразные формы инфраструктуры связи, дополняют функциональность схемы и превращают смешанные компоненты в рабочую систему.
Машины вычислительные
Компьютеры — это машины для обработки информации, часто в форме чисел. Чарльз Бэббидж сконструировал различные машины для табулирования логарифмов и других функций в 1837 году.Его разностную машину можно считать продвинутым механическим калькулятором, а его аналитическую машину — предшественником современного компьютера, хотя при жизни Бэббиджа ни одна из них не была построена.
Современные компьютеры электронные. Они используют электрический заряд, ток или намагниченность для хранения информации и манипулирования ею. Компьютерная архитектура занимается детальным проектированием компьютеров. Существуют также упрощенные модели компьютеров, такие как конечный автомат и машина Тьюринга.
Молекулярные машины
Изучение молекул и белков, лежащих в основе биологических функций, привело к концепции молекулярной машины.Например, современные модели работы молекулы кинезина, которая транспортирует везикулы внутри клетки, а также молекулы миозина, которая действует против актина, вызывая сокращение мышц; эти молекулы управляют движением в ответ на химические раздражители.
Исследователи нанотехнологий работают над созданием молекул, которые совершают движение в ответ на определенный стимул. В отличие от молекул, таких как кинезин и миозин, эти наномашины или молекулярные машины представляют собой конструкции, подобные традиционным машинам, которые предназначены для выполнения определенной задачи.
Типы машин и связанных с ними компонентов
Классификация Машины
Простые машины Наклонная плоскость, колесо и ось, рычаг, шкив, клин, винт
Механические компоненты Ось, подшипники, ремни, ковш, застежка, шестерня, шпонка, звено цепи, рейка и шестерня, роликовые цепи, трос, уплотнения, пружина, колесо
Часы Атомные часы, Часы, Маятниковые часы, Кварцевые часы
Компрессоры и насосы Винт Архимеда, Эжекторно-струйный насос, Гидравлический цилиндр, Насос, Тромпа, Вакуумный насос
Тепловые двигатели Двигатели внешнего сгорания Паровой двигатель, двигатель Стирлинга
Двигатели внутреннего сгорания Поршневой двигатель, газовая турбина
Тепловые насосы Абсорбционный холодильник, термоэлектрический холодильник, регенеративное охлаждение
Связи Пантограф, кулачок, Peaucellier-Lipkin
Турбина Газовая турбина, Реактивный двигатель, Паровая турбина, Водяная турбина, Ветрогенератор, Ветряная мельница
Aerofoil Парус, крыло, руль, закрылки, гребной винт
Информационные технологии Компьютер, Калькулятор, Телекоммуникационные сети
Электроэнергия Вакуумная лампа, транзистор, диод, резистор, конденсатор, индуктор, мемристор, полупроводник
Роботы Привод, сервопривод, сервомеханизм, шаговый двигатель
Разное Торговый автомат, Аэродинамическая труба, Контрольные весы, Клепальные машины
Элементы машин
Машины собираются из стандартных типов компонентов.Эти элементы состоят из механизмов, которые управляют движением различными способами, таких как зубчатые передачи, транзисторные переключатели, ременные или цепные приводы, рычажные механизмы, кулачковые и ведомые системы, тормоза и муфты, а также конструктивные элементы , , такие как элементы рамы и крепежные детали.
Современные машины включают датчики, исполнительные механизмы и компьютерные контроллеры. Форма, текстура и цвет крышек обеспечивают стильный и функциональный интерфейс между механическими компонентами машины и ее пользователями.
Механизмы
Сборки внутри машины, которые управляют движением, часто называют «механизмами». Механизмы обычно классифицируются как шестерни и зубчатые передачи, кулачковые и ведомые механизмы и рычажные механизмы, хотя существуют и другие специальные механизмы, такие как зажимные рычаги, индексирующие механизмы и фрикционные устройства, такие как тормоза и сцепления.
Контроллеры
Контроллеры
объединяют в себе датчики, логику и исполнительные механизмы для поддержания работоспособности компонентов машины.Возможно, самым известным из них является регулятор флайбола для парового двигателя. Примеры этих устройств варьируются от термостата, который при повышении температуры открывает клапан для охлаждающей воды, до регуляторов скорости, таких как система круиз-контроля в автомобиле. Программируемый логический контроллер заменил реле и специализированные механизмы управления программируемым компьютером. Серводвигатели, которые точно позиционируют вал в ответ на электрическую команду, являются исполнительными механизмами, которые делают возможными роботизированные системы.
Список литературы
Бутройд, Джеффри и Уинстон А.Рыцарь. 2005. Основы обработки и станков, третье издание (Машиностроение (Марселл Деккер)) . Бока-Ратон, Флорида: CRC. ISBN 1574446592
Мышка, Дэвид Х. 1998. Машины и механизмы: прикладной кинематический анализ . Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN 0135979153
Оберг, Эрик, Франклин Д. Джонс, Холбрук Л. Хортон и Генри Х. Райффель. 2000. Справочник по машинному оборудованию . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: ISBN Industrial Press Inc. 0831126353
Юкер, Джон, Гордон Пеннок и Джозеф Шигли. Теория машин и механизмов . Oxford University Press, 2010. ISBN 978-0195371239
Usher, Abbott Payson. История механических изобретений . Dover Publications, 2011. ISBN 978-0486255934
Внешние ссылки
Все ссылки получены 24 августа 2020 г.
Кредиты
Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia, и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:
История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :
Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.
Простые машины
Эта основная идея исследована через:
Противопоставление взглядов студентов и ученых
Ежедневный опыт студентов
Современный мир богат примерами сложных машин, работа которых редко понимается. Студенты (и многие взрослые) обычно используют слово «машина» для описания сложных механических устройств, приводимых в действие двигателем или электродвигателем и предназначенных для выполнения полезных задач по экономии труда.
Студенты часто считают, что все машины производят гораздо больше работы, чем их операторы.Эта точка зрения согласуется с их опытом работы с большинством механических устройств с приводом, например бензопилы, электроинструменты и гидравлические экскаваторы.
Ежедневный опыт студентов редко признает такие устройства, как рычаги, наклонные плоскости, клинья и шкивы, как разновидности «простых машин». Хотя у большинства студентов будет общий опыт использования простых механизмов, таких как рычаги и шкивы, немногие будут иметь какое-либо представление о том, почему их конструкция может обеспечить преимущество или как их лучше всего использовать.Многим студентам также трудно идентифицировать или объяснять этот опыт другим, и они редко идентифицируют части человеческого тела, такие как руки или ноги, как составные из рычагов.
Исследования: Хапкевич (1992), Брайан, Лародер, Типпинс, Эмаз и Фокс (2008), Мейер (1995), Норбери (2006)
Научная точка зрения
Слово машина возникла как в греческом, так и в римском языках. Греческое слово «мачос» означает «целесообразный» или что-то, что «облегчает работу». У римлян такое же понимание слова «машина», что означает «уловка» или «устройство».
Основная цель, для которой сконструированы самые простые машины, — уменьшить усилия (силы), необходимые для выполнения простой задачи. Чтобы достичь этого, приложенная сила должна действовать на большем расстоянии или в течение периода времени, в результате чего такой же объем работы выполняется меньшей силой. Винты, рычаги и наклонные плоскости предназначены для увеличения расстояния, на котором действует уменьшенная сила, чтобы мы могли толкать или тянуть с меньшими усилиями. Эффект такой конструкции часто называют «механическим преимуществом».
Термин «простая машина» обычно используется учеными для обозначения одного из шести различных типов устройств, которые часто объединяются в более сложные машины.
Научные представления простых машин
Рычаг (лом или молоток)
Состоит из жесткой балки, которая вращается вокруг фиксированной точки поворота (точки опоры), расположенной где-то вдоль балки. Движение одного конца балки приводит к движению другого конца в противоположном направлении.Расположение точки опоры может увеличить (или уменьшить) силу, приложенную к одному концу, за счет (или преимущества) расстояния, на которое проходит другой конец.
Клин (дровокол или нож)
Используется для преобразования силы, приложенной в направлении движения клина, в раскалывающее действие, которое действует под прямым углом к лезвию. Его часто используют для раскалывания, разрезания или подъема тяжелых предметов в зависимости от угла сторон клина.
Колесо и ось (рулевое колесо или отвертка)
Объединяет колесо с центральной неподвижной осью, которая обеспечивает их совместное вращение. Небольшая сила, приложенная к краю колеса, преобразуется вращением в более мощную силу на меньшей оси. Этот эффект можно обратить вспять, приложив большую силу к меньшей оси, что приведет к уменьшению силы на краю большего колеса с гораздо большей скоростью вращения.
Винт (автомобильный домкрат ножничного типа или стеклоподъемник)
Вращение вала с резьбой можно преобразовать в движение в любом направлении вдоль оси вращения в зависимости от направления его спиральной резьбы. Винт действует как «наклонная плоскость», намотанная на вал. Они обычно используются с шестернями или в качестве крепежного механизма.
Наклонная плоскость (пандус или лестница)
Обычно используется для подъема или опускания тяжелых предметов.Большое движение объекта по пандусу преобразуется углом подъема пандуса в меньшее вертикальное движение. Учитывая, что трение на аппарели невелико, для вертикального подъема тяжелого предмета требуется меньшая сила, хотя для достижения этого преимущества его нужно перемещать на большее расстояние по аппарели.
Шкив (блок или шторный шнур)
Использование одного фиксированного шкива и прикрепленного шнура позволяет изменять направление силы, приложенной к объекту.Хотя одиночный верхний шкив не дает никаких механических преимуществ, он может быть полезен, например, для повышения подъемной силы путем перенаправления силы вниз к земле для подъема объекта. Шкивы могут использоваться в сложных комбинациях, чтобы обеспечить большие механические преимущества, например, при создании «блока и захвата».
Критические идеи обучения
Мы обычно используем слово «машина» для обозначения сложного механического устройства, приводимого в действие двигателем, что сильно отличается от нашего научного использования термина «простая машина».
Простые машины полезны, потому что они сокращают усилия или расширяют возможности людей выполнять задачи, выходящие за рамки их обычных возможностей.
Простые машины, которые широко используются, включают колесо и ось, шкив, наклонную плоскость, винт, клин и рычаг.
Хотя простые машины могут увеличивать или уменьшать силы, которые могут быть к ним приложены, они не изменяют общий объем работы, необходимой для выполнения общей задачи.
Обращаясь к этим важным учебным идеям, важно помочь учащимся найти общие примеры «простых машин» в их мире.Студенты с трудом находят примеры простых машин, которые они обычно используют, потому что многие из них настолько широко используются, что их легко и часто упускают из виду.
Например, в случае обычной дверной ручки расположение ручки по отношению к дверным петлям действует как рычаг, облегчающий ее открывание, а большая круглая ручка (или выдвинутый рычаг) обеспечивает механическое преимущество для помочь с вращением ручки.
Изучите отношения между идеями в Карты развития концепции — Законы движения и преобразования энергии
Преподавательская деятельность
Студенты часто бессознательно имеют много общего опыта с «простыми машинами».При преподавании этой темы постарайтесь помочь учащимся найти повседневные примеры использования ими «простых машин» и дать им представление о преимуществах того, почему конкретная «простая машина» могла быть использована для этой задачи, и о преимуществах, которые она может дать. пользователю. Вначале старайтесь не приводить примеры повседневных предметов, в которых используется сложный дизайн, включающий комбинации более чем одного типа «простой машины», чтобы учащиеся могли ясно видеть цель дизайна. Позже студенты могут анализировать более сложные примеры с целью определения комбинации элементов, которые они используют в своем дизайне.
Открытое обсуждение через общий опыт
Принесите некоторые инструменты, которые четко разработаны с целью увеличения силы, которая может быть к ним приложена (открывалка для бутылок, лом, плоскогубцы, автомобильный домкрат), и инициируйте обсуждение того, что каждый из них позволяет нам делать легче. Направьте это обсуждение, чтобы учащиеся узнали, как каждый из них может увеличить силу, приложенную к нему. Поощряйте студентов приводить больше примеров из своего собственного опыта (использование отвертки для снятия крышки с банки с краской — хороший пример опыта, который испытали многие студенты).Используйте это, чтобы ввести понятие о том, как рычаги и другие простые механизмы используются в более общем плане в их жизни.
Сосредоточьте внимание студентов на упускаемых из виду деталях
Изучив конструкцию и использование ряда общих рычагов, выявите идеи о том, что каждый из них использует «точку опоры», вокруг которой они вращаются, и что часть рычага, которую мы перемещаем ( часто под действием небольшой силы) перемещается на гораздо большее расстояние, чем участок, который прилагает большую силу.
Другие простые машины можно вводить одну за другой, приводя несколько примеров каждой из них и ища общие черты.Рулевые колеса, ручки отверток и лебедки — все это примеры колеса и оси; топоры, дровоколы, гвозди и гвозди — все это примеры клиньев. В Интернете есть множество сайтов, на которых можно найти множество примеров различных простых машин. См. Ссылки в конце этой идеи.
Помогите студентам выработать для себя некоторые «научные» объяснения.
Попросите студентов попробовать вкрутить один и тот же винт в один и тот же кусок дерева с помощью отверток с ручками разного диаметра.Многие хозяйственные магазины продают недорогие наборы отверток с ручками разных размеров. Отвертки для ювелиров скромных размеров являются хорошим примером уменьшения преимуществ, которые они предоставляют из-за небольшого диаметра рукоятки. Вы можете снять пластиковую ручку с отвертки и предложить учащимся испытать трудности, связанные с попыткой повернуть винт одним стержнем. Этот опыт можно использовать, чтобы подчеркнуть взаимосвязь между диаметром «ручки» колеса и величиной силы, которую вы можете создать на «валу» оси.
Сбор данных для анализа
После того, как будет составлен список предметов с использованием различных типов «простых машин», попросите разные группы учащихся собрать примеры каждого из них в общих контекстах, таких как садовые навесы, кухни, мастерские, хобби и спорт.
Попросите учащихся изучить конструкцию каждого из них, чтобы определить тип «простой машины», на которой они основаны, и то, как они обеспечивают механическое преимущество. Парусные лодки полны оригинальных примеров шкивов; Весла гребной лодки представляют собой один из немногих примеров, когда точка опоры расположена так, что она снижает прилагаемую силу и увеличивает расстояние, на котором она действует.Обычно рычаги предназначены для увеличения приложенных к ним сил. Одна из целей — показать, насколько широко используются простые машины в нашей повседневной жизни.
Разъяснение и объединение идей для общения с другими
Поощряйте студентов исследовать примеры использования больших «простых машин» до того, как паровые двигатели или двигатель внутреннего сгорания получили широкое распространение.
В средневековье общество очень зависело от того, что часто было очень большими «простыми машинами», увеличиваемыми в размерах для создания больших сил.Водяные колеса и ветряные мельницы, средневековое оружие, такое как требушеты (которые бросали большие камни или мертвых коров через стены замка), мосты, пересекающие ров, таран и башни замковых стен — вот лишь некоторые примеры, которые были основаны на конструкции «простых машин».
Различные группы студентов могли исследовать, строить масштабные модели, изучать их дизайн и сообщать о своих выводах классу на этих впечатляющих простых машинах.
Дополнительные ресурсы
Следующие ресурсы содержат разделы, которые могут быть полезны при разработке учебных программ:
Мастерская изобретателей — этот веб-сайт Бостонского музея науки помогает студентам определять элементы более сложных повседневных машин.Используя различные материалы, учащиеся придумывают и конструируют изобретения для решения конкретных задач.
Простые машины — на этом сайте Института Франклина представлены действия, основанные на идентификации простых машин.
Простая машинная задача | Национальное географическое общество
1. Представьте концепцию, согласно которой простые машины облегчают работу.
Скажите классу, что определение работы, используемое в науке, может отличаться от того, что большинство людей считает работой.Работа может быть определена как сила, умноженная на расстояние (работа = сила x расстояние). Попросите учащегося перенести книгу с одной парты на другую . Задайте вопрос: Соответствует ли эта работа научному определению? (Да, это работа.) Вы применяете силу на определенном расстоянии. Спросите: Делает домашнее задание по этому определению? (Нет, домашнее задание — это не работа.) Толкать книгу по столу — это работа, потому что вы прилагаете силу (толчок) к книге на определенном расстоянии (длине стола). Вы никуда не торопитесь.
Представьте, что вы хотите, чтобы такой же объем работы выполнялся с меньшими усилиями. В этом примере это означает, что вы по-прежнему хотите, чтобы книга перемещалась с одной стороны стола на другую, но вы не хотите давить так сильно. Если вы приложите вдвое меньшее усилие, чтобы толкнуть книгу, вам придется толкать книгу вдвое дальше, чтобы выполнить тот же объем работы. Или вы можете использовать простую машину, чтобы компенсировать разницу в прилагаемой вами силе. Объясните: люди часто используют простые машины, чтобы облегчить работу.
Познакомьте класс с названиями различных простых машин и покажите им изображение каждой из фотогалереи Simple Machines: рычаги, колесо и ось, шкивы, винты и наклонные плоскости. Скажите классу, что простые машины облегчают работу, увеличивая механическое преимущество. Скажите студентам, что примером механического преимущества является использование когтя молотка для удаления гвоздя. Небольшое усилие, приложенное к рукоятке молотка, создает большее усилие на конце молотка с когтями, что позволяет удалять твердые гвозди.
Объясните: сложные машины, такие как роботы и автомобили, состоят из комбинации простых машин и других частей. Роботы — это сложные машины, состоящие из множества простых машин. Некоторыми примерами простых машин, которые используются в конструкции роботов, являются колеса и оси для мобильности, позволяющие роботам перемещаться с места на место, и руки роботов, которые являются рычагами, позволяют им манипулировать объектами.
Объясните: ученики собираются провести простые эксперименты с простыми машинами, а затем использовать эти простые машины для решения задач.
2. Продемонстрируйте, как работают рычаги.
Создайте рычаг, прикрепив маркер лентой параллельно краю стола. Оторвите кусок малярной ленты, сделайте петлю и прикрепите к концу линейки. Поместите линейку на маркер в центре, как качели, а затем плотно прижмите теннисный мяч к ленте. Пригласите студента-добровольца продемонстрировать рычаг; Сначала попросите учащегося осторожно поднять мяч, приложив силу к концу рычага (линейки), противоположному мячу.Во-вторых, попросите ученика переставить рычаг (линейку) так, чтобы мяч находился как можно ближе к точке опоры (маркеру). Попросите ученика снова нажать на рычаг, чтобы поднять мяч. Наконец, переместите рычаг (линейку) так, чтобы шарик находился как можно дальше от точки опоры (маркера), оставив при этом часть рычага (линейки) прижатой. Попросите ученика нажать на рычаг, чтобы снова поднять мяч. Фотография каждого положения рычага доступна в фотогалерее Simple Machines Demonstrations.
Обсудите, что видел класс и что наблюдал волонтер. Спросите: Какая конфигурация рычага позволила легче всего поднять мяч? С какой конфигурацией рычага было сложнее всего поднять мяч? Какая конфигурация рычага переместила мяч дальше всего от исходного положения? Как рычаг обеспечивает механическое преимущество при перемещении мяча?

3. Учащиеся выполняют задание, используя рычаги.
Представьте себе испытание рычагом. Объясните, что каждая группа будет пытаться переместить теннисный мяч со стола в центр рулона малярной ленты на разном расстоянии. Ознакомьте с правилами. Руки нельзя использовать для перемещения мяча к воротам, но можно использовать руки, чтобы положить мяч на рычаг и управлять рычагом. Ничто не может быть использовано для закрепления шара на рычаге. Маркер нельзя сдвигать с края стола. Рулон малярной ленты нельзя перемещать без указания учителя.Победителем становится группа, которая перемещает мяч в центр рулона малярной ленты с трех разных расстояний с наименьшим количеством попыток.
Разделите класс на группы по 2-4 человека. Раздайте каждой группе следующие предметы: теннисный мяч, жесткую линейку, цилиндрический маркер и рулон малярной ленты. Попросите учеников прикрепить маркер параллельно краю стола, как ранее продемонстрировал учитель. Теперь попросите группы отмерить 24 см (9.5 дюймов) от маркера и поместите край рулона малярной ленты плоской стороной в эту точку.
Дайте группам несколько минут для совместной работы над различными идеями попадания мяча в ворота. Затем дайте пять минут исследованиям и экспериментам. Попросите учащихся записать в дневнике расстояние 24 см (9,5 дюйма) и набросать конфигурацию рычага, которая лучше всего работает на этом расстоянии, непосредственно под номером. Выполните те же действия на расстоянии 15 см (6 дюймов) и 5 см (2 дюйма).Наконец, учитель будет наблюдать, как группы демонстрируют свои конфигурации рычагов на разных расстояниях. Группа с наименьшим количеством попыток после прохождения всех трех дистанций побеждает.

4. С помощью демонстрации учащихся знакомят со шкивом.
Сообщите учащимся, что шкивы облегчают работу, уменьшая усилие, необходимое для подъема объекта. Попросите учащегося поднимать кувшин для молока, наполненный водой, только рукой.Затем попросите двух дополнительных учеников держать ручку метлы на уровне плеч между ними. Теперь привяжите тонкую веревку к ручке кувшина и дайте ей упасть на пол. Попросите ученика, который ранее поднимал кувшин, натянуть веревку на метлу и потянуть за конец веревки, чтобы поднять кувшин. Попросите учащегося описать разницу между двумя переживаниями. Теперь развяжите веревку от кувшина и привяжите один конец веревки к метле. Попросите двух учеников продолжать держать метлу на уровне плеч, в то время как другой доброволец продвигает свободный конец веревки через ручку кувшина, а затем обратно через метлу.Попросите того же ученика потянуть за конец веревки, чтобы поднять кувшин. Попросите учащегося описать различия в трех опытах. Фотографии второй и третьей ситуаций доступны в фотогалерее Simple Machines Demonstrations.

5. Учащиеся выполняют задание, используя шкивы.
Представьте себе шкив. Каждая группа будет поднимать металлические предметы с пола, используя спроектированную ими систему шкивов. Ознакомьте с правилами.В дизайне можно использовать только предоставленные материалы. Руки нельзя использовать для подбора предметов. Предмет, поднятый в воздух на высоту не менее 10 см (4 дюйма), можно снять со шкива руками. В конструкцию должны быть включены как минимум две катушки. Можно использовать ленту длиной не более 15 см (6 дюймов). Часть системы шкивов может быть прикреплена лентой к неподвижному объекту, например к столу.
Разделите класс на группы по 2-4 человека. Раздайте каждой группе следующие предметы: три пластиковые катушки; метр (3.2 фута) струны; магнит для пончиков диаметром 1¼ дюйма; различные мелкие металлические предметы, например скрепки; изоляционная лента; и три карандаша. Дайте группам время для совместной работы над различными идеями конструкции шкива. Затем дайте от пяти до десяти минут исследованиям и экспериментам с материалами. Поощряйте студентов делать наброски идей в своих дневниках. В заключение каждая группа продемонстрирует учителю наиболее удачную систему блоков, разработанную группой.
6.Студенты знакомятся с колесом и осью.
Скажите учащимся, что колесо и ось используют вращательное движение для облегчения работы. Когда к колесу прилагается усилие, оно вызывает движение в оси, а когда оно прилагается к оси, оно вызывает движение в колесе. Попросите одного из учеников взять узкий конец воронки и с его помощью катить большой конец воронки по столу . Спросите: Это пример усилия, прилагаемого к оси или колесу? (На ось приложено усилие.Затем попросите учащегося прикрепить конец веревки длиной 1 м (3,2 фута) к узкому концу воронки. Теперь попросите ученика повернуть воронку круговыми движениями, используя большой конец воронки. Спросите: Это пример усилия, прилагаемого к оси или колесу? (Усилие, приложенное к колесу.)
7. Студенты применяют знания о колесе и оси, чтобы выполнить задание.
Представьте себе проблему колес и осей. Каждая группа попытается переместить теннисный мяч на 3 метра (примерно 10 футов), используя конструкцию, включающую колесо и ось.Ознакомьте с правилами. Могут использоваться только предоставленные материалы. Нельзя касаться мяча после того, как он начал двигаться. Колесо и ось должны быть основным механизмом, с помощью которого достигается движение шара.
Разделите класс на группы по 2-4 человека. Раздайте каждой группе следующие предметы: два куска картона, примерно 57 г (2 унции) пластилина, две соломинки для питья, 30 см (12 дюймов) липкой ленты и 30 см (12 дюймов) веревки. Дайте группам время для совместной работы над различными идеями перемещения мяча.Затем дайте десять минут исследованиям и экспериментам. Поощряйте студентов делать наброски идей в своих дневниках. Когда все группы будут готовы, они будут соревноваться, чтобы определить, какая конструкция может переместить мяч на наибольшее расстояние. Дайте группам пять минут на реинжиниринг или ремонт своих автомобилей после первого теста и протестируйте его во второй раз.
8. Учащиеся на простых машинах конструируют робота на бумаге.
Попросите класс представить, как простые машины, с которыми они экспериментировали, можно было использовать для создания различных рабочих частей робота.Задайте следующие вопросы: Как можно использовать рычаг? (Возможно, как часть руки или ноги.) Как насчет шкива? (Его можно использовать для управления захватом на руке робота.) А как насчет колеса и оси? (Его можно использовать как часть модуля мобильности.) Попросите учащихся создать чертежи своих собственных роботов, включающие все простые машины, с которыми они экспериментировали в классе.
Неформальная оценка
Соберите чертежи роботов-учеников, чтобы убедиться, что все необходимые простые машины включены и применяются надлежащим образом.
Расширение обучения
Предложите учащимся найти в классе примеры рычагов, шкивов, колеса и оси. Некоторые распространенные примеры рычагов — ножницы, дыроколы и слив на унитазе в ванной. Общие примеры шкивов включают подъемный механизм на жалюзи и механизм, используемый для подъема флага на флагштоке. Некоторые неожиданные примеры колеса и оси — диспенсеры ленты, дверные ручки и внутренняя работа точилок для карандашей.Более распространенными примерами колеса и оси являются колеса тележек и лопастной механизм вентиляторов. Предложите студентам рассказать о случаях, когда они использовали рычаги, шкивы и / или колесо и ось для выполнения работы.
Роботы не забирают нашу работу — они становятся нашими боссами
На этапах конференций и во время предвыборных митингов руководители технических компаний и политики предупреждают о надвигающемся кризисе автоматизации — кризисе, когда рабочих постепенно, а затем сразу заменяют интеллектуальными машинами.Но их предупреждения маскируют тот факт, что кризис автоматизации уже наступил. Роботы здесь, они работают в управлении, и они затапливают рабочих в землю.
Роботы следят за горничными в отеле, сообщая им, какую комнату нужно убрать, и отслеживая, как быстро они это делают. Они управляют разработчиками программного обеспечения, отслеживают их клики и прокрутки и удерживают зарплату, если они работают слишком медленно. Они слушают сотрудников колл-центра, говорят им, что и как сказать, и постоянно заставляют их быть максимально занятыми.В то время как мы постоянно наблюдали за беспилотными грузовиками, через пять лет прибыли роботы в виде начальника, мастера и менеджера среднего звена.
Эти автоматизированные системы могут обнаруживать неэффективность, которую человек-менеджер никогда бы не обнаружил — мгновенный простой между звонками, привычка задерживаться у кофемашины после завершения задачи, новый маршрут, который, если все пойдет идеально, может доставить еще несколько пакетов. за день. Но для рабочих то, что выглядело как неэффективность алгоритма, было их последним резервом передышки и автономии, и по мере того, как эти небольшие перерывы и незначительные свободы оптимизируются, их работа становится все более напряженной, напряженной и опасной.За последние несколько месяцев я поговорил с более чем 20 сотрудниками в шести странах. Для многих из них больше всего опасается не то, что роботы могут прийти на работу: роботы уже стали их боссами.
В некоторых секторах риски автоматизированного управления более очевидны, чем в Amazon. Программное обеспечение управляет почти всеми аспектами управления складами компании: от того, когда люди работают, до того, как быстро они работают, и до случаев, когда их увольняют за отставание.У каждого рабочего есть «ставка», определенное количество предметов, которые они должны обработать в час, и если они не соблюдают ее, они могут быть автоматически уволены.
«Это все равно что выйти из дома и просто бежать, не останавливаясь ни на что в течение 10 часов подряд, просто бежать».
Когда Джейк * начал работать на складе во Флориде, он был удивлен тем, как мало там было супервайзеров: всего двое или трое управляли персоналом из более чем 300 человек. «Управление было полностью автоматизировано, — сказал он. Один начальник ходил по этажу с ноутбуком в руке и просил рабочих ускориться, когда их ставка упала.(Amazon заявила, что ее система уведомляет менеджеров, чтобы они говорили с работниками об их работе, и что все окончательные решения по кадровым вопросам, включая увольнения, принимаются руководителями.)
Джейк, который попросил использовать псевдоним из-за страха возмездия, был «опекуном». Его работа заключалась в том, чтобы снять предмет с конвейерной ленты, нажать кнопку, поместить предмет в любой отсек, который велит ему монитор, нажать другую кнопку и повторить. Он сравнил это с выполнением скручивающего выпада каждые 10 секунд без остановки, хотя его поощряла двигаться еще быстрее благодаря гигантской таблице лидеров, изображающей мультяшного бегущего человека, которая показывала показатели 10 самых быстрых рабочих в режиме реального времени.Менеджер иногда продолжал болтать спортивного диктора по внутренней связи: «На третьем месте в первой половине у нас есть Боб со скоростью 697 единиц в час», — вспоминал Джейк. Лучшие исполнители получили валюту Amazon, которую они могли обменять на Amazon Echos и корпоративные футболки. Неэффективные были уволены.
«Ты не остановишься», — сказал Джейк. «Вы буквально не останавливаетесь. Это все равно, что выйти из дома и просто бежать, не останавливаясь ни на что в течение 10 часов подряд, просто бежать ».
Через несколько месяцев он почувствовал жжение в спине.Наблюдатель иногда говорил ему больше сгибать колени при подъеме. Когда Джейк сделал это, его рейтинг упал, и другой начальник посоветовал ему ускориться. «Ты меня разыгрываешь. Идти быстрее?» он вспомнил слова. «Если я пойду быстрее, у меня случится сердечный приступ, и я упаду на пол». Наконец, его спина полностью прогнулась. Ему поставили диагноз: два поврежденных диска, и он стал инвалидом. По его словам, этот показатель был «на 100 процентов» ответственным за его травму.
Каждый работник Amazon, с которым я разговаривал, говорил, что именно автоматически устанавливаемый темп работы, а не физическая сложность самой работы делает работу такой изнурительной.Любой провал в системе постоянно оптимизируется, а вместе с ним и любая возможность отдохнуть или восстановиться. Рабочий с Западного побережья рассказал мне о новом устройстве, которое проливает свет на предмет, который он должен выбрать, что позволяет Amazon еще больше ускорить темпы и избавиться от того, что работник назвал «микро-остатками», украденными в тот момент, когда это потребовалось. искать следующий предмет на полке.
Люди не могут выдержать такой уровень напряженной работы, не сломавшись. В прошлом году ProPublica , BuzzFeed и другие опубликовали исследования о том, как водители службы доставки Amazon наталкиваются на автомобили и пешеходов, пытаясь завершить свои сложные маршруты, которые генерируются алгоритмически и отслеживаются через приложение на телефонах водителей.В ноябре Reveal проанализировал документы с 23 складов Amazon и обнаружил, что почти 10 процентов штатных сотрудников получили серьезные травмы в 2018 году, что более чем вдвое превышает средний показатель по стране для аналогичной работы. Несколько сотрудников Amazon говорили мне, что повторяющиеся стрессовые травмы являются эпидемией, но о них редко сообщают. (Представитель Amazon сказал, что компания серьезно относится к безопасности рабочих, имеет медицинский персонал на месте и призывает рабочих сообщать обо всех травмах.) свои склады.
Неумолимый стресс берет свое. Джейк вспомнил, как кричал на сотрудников, чтобы те двигались быстрее, только чтобы задаться вопросом, что с ним случилось, и извиниться. К концу смены он будет настолько истощен, что сразу же уснет в своей машине на стоянке склада, прежде чем поехать домой. «Многие люди так поступали», — сказал он. «Они просто лежали в своей машине и засыпали». Рабочий из Миннесоты сказал, что работа была усилена алгоритмически до такой степени, что это потребовало переосмысления давних трудовых норм.«Концепция 40-часовой рабочей недели заключалась в том, что вы работаете восемь часов, вы спите восемь часов и у вас есть восемь часов на все, что вы хотите сделать», — сказал он. «Но [что], если вы приходите домой с работы и сразу ложитесь спать и спите 16 часов, или на следующий день после рабочей недели, весь день вы чувствуете похмелье, вы не можете сосредоточиться на вещах, вы просто чувствуете себя дерьмом, теряете время вне работы из-за ее последствий и стрессовых, тяжелых условий? »
Рабочие неизбежно выгорают, но, поскольку каждая задача ежеминутно продиктована машиной, их легко заменить.Джейк подсчитал, что его наняли вместе с 75 людьми, но что он был единственным оставшимся, когда его спина, наконец, сдалась, а большинство из них перевернулось дважды. «Вы просто номер, они могут заменить вас кем угодно с улицы за две секунды», — сказал он. «Им не нужны никакие навыки. Им ничего не нужно. Все, что им нужно сделать, это работать очень быстро ».
На складах Amazon есть роботы, которые якобы крадут работу, но они не такие, которые беспокоят большинство рабочих. В 2014 году Amazon начала развертывать роботов для переноски полок, которые автоматизировали прохождение через склад для получения товаров.Роботы были настолько эффективны, что требовалось больше людей на других ролях, чтобы не отставать, Amazon построила больше объектов, и теперь в компании работает почти в три раза больше рабочих складов, занятых полный рабочий день, чем было, когда роботы были подключены к сети. Но роботы изменили характер работы: вместо того, чтобы ходить по складу, рабочие стояли в клетках, снимая предметы с полок, которые принесли им роботы. Сотрудники говорят, что это одна из самых динамичных и изнурительных ролей на складе. Reveal обнаружил, что травмы чаще случаются на складах с роботами, что имеет смысл, потому что проблема заключается в скорости, а машины, которые больше всего беспокоят рабочих, — это те, которые обеспечивают ее соблюдение.
В прошлом году на предприятиях Amazon прокатилась волна протестов рабочих. Почти все они были вызваны автоматическим управлением, не оставляющим места для удовлетворения основных человеческих потребностей. В Калифорнии работница была автоматически уволена после того, как она превысила свою квоту неоплачиваемого отпуска на один час после смерти члена ее семьи. (Ее снова приняли на работу после того, как ее коллеги подали петицию.) В Миннесоте рабочие ушли с работы в знак протеста против ускорения темпов работы, которое, по их словам, приводило к травмам и не оставляло времени для перерывов в туалетах или религиозных обрядов.Чтобы удовлетворить машину, рабочие чувствовали, что они должны сами стать машинами. Их скандирование: «Мы не роботы».
Каждая промышленная революция — это история как нашей организации работы, так и технологических изобретений. Паровые двигатели и секундомеры существовали на протяжении десятилетий, прежде чем Фредерик Тейлор, оригинальный оптимизатор, использовал их для создания современного завода. Работая на сталелитейном заводе в конце 19 века, он упростил и стандартизировал каждую роль и написал подробные инструкции на карточках; он рассчитывал каждую задачу по секундам и устанавливал оптимальную скорость.Поступая так, он сломил власть квалифицированных ремесленников, сдерживавшуюся темпами производства, и начал эпоху промышленного роста, а также эпоху изнурительной, повторяющейся и опасно ускоряющейся работы.
Генри Форд наиболее полно продемонстрировал силу этого подхода, когда еще больше упростил задачи и расположил их на конвейере. Скорость линии контролировала темп рабочего и давала начальникам простой способ увидеть, кто отстает. Рабочие это абсолютно ненавидели. Работа была настолько бессмысленной и изнурительной, что люди увольнялись толпами, что вынудило Форда удвоить заработную плату.По мере распространения этих методов рабочие часто бастовали или замедляли ход в знак протеста против «ускорения» — надзиратели разгоняли сборочную линию до неприемлемых темпов.
Мы находимся в разгаре очередного большого ускорения. За этим стоит много факторов, но одним из них является цифровизация экономики и новые способы организации работы, которые она открывает. Возьмем розничную торговлю: рабочие больше не стоят в магазинах в ожидании покупателей; с электронной коммерцией их роли разделены. Кто-то работает на складах, где безостановочно выполняет заказы, а кто-то работает в call-центрах, где отвечает вопрос за вопросом.В обоих помещениях за рабочими ведется пристальное наблюдение. Каждое их действие отслеживается сканерами склада и компьютерами колл-центра, которые предоставляют данные для автоматизированных систем, которые поддерживают их работу с максимальной производительностью.
На самом базовом уровне автоматизированное управление начинается с расписания. Алгоритмы планирования существуют с конца 1990-х годов, когда магазины начали использовать их для прогнозирования покупательского трафика и создания соответствующих ему смен. Эти системы делали то же самое, что и владелец бизнеса, когда планировали меньше рабочих на медленное утро и больше на обеденный перерыв, пытаясь максимизировать продажи в расчете на один рабочий час.Программное обеспечение просто лучше справлялось с этим, и оно продолжало улучшаться, учитывая такие переменные, как погода или близлежащие спортивные события, пока оно не смогло прогнозировать потребность в персонале с 15-минутным шагом.
Ни у кого не бывает затишья
Программа настолько точна, что ее можно использовать для создания гуманных расписаний, сказала Сьюзан Ламберт, профессор Чикагского университета, изучающая нестабильность расписания. Вместо этого он часто используется для координации минимального количества работников, необходимого для удовлетворения прогнозируемого спроса, если не немного меньше.Она отметила, что это даже не обязательно самый прибыльный подход, цитируя проведенное ею исследование Gap: компаниям и инвесторам проще количественно оценить сокращение затрат на рабочую силу, чем потери продаж, потому что покупателям не нравится бродить по заброшенным магазинам. . Но если это плохо для клиентов, хуже для рабочих, которые вынуждены постоянно участвовать в гонках, чтобы управлять предприятиями, которые постоянно испытывают нехватку кадров.
Хотя они начинались в розничной торговле, сейчас алгоритмы планирования повсеместны. Например, на предприятиях, где Amazon сортирует товары перед доставкой, работникам выдают скелетные расписания и приложение опрашивает их, когда появляются дополнительные часы на складе, иногда всего за 30 минут до того, как они понадобятся.В результате ни у кого никогда не бывает затишья.
Появление дешевых датчиков, сетей и машинного обучения позволило автоматизированным системам управления взять на себя более детальную надзорную роль — и не только в структурированных настройках, таких как склады, но и везде, где работники носят свои устройства. Gig-платформы, такие как Uber, были первыми, кто извлек выгоду из этих технологий, но компании по доставке, рестораны и другие отрасли вскоре переняли их методы.
В автоматизированном управлении не было ни единого прорыва, но, как и в случае с секундомером, революционная технология может казаться обыденной, пока не станет основой для нового способа организации работы.Когда программы отслеживания ставок привязаны к складским сканерам или водители такси оснащены приложениями GPS, это позволяет управлять такими масштабами и уровнем детализации, о которых Тейлор мог только мечтать. Было бы непомерно дорого нанять достаточное количество менеджеров, чтобы рассчитывать каждое движение каждого рабочего с точностью до долей секунды или ехать на каждом грузовике, но теперь для этого требуется, может быть, один. Вот почему компании, наиболее агрессивно применяющие эту тактику, принимают схожую форму: большой пул низкооплачиваемых, легко заменяемых, часто частично занятых или контрактных работников; небольшая группа высокооплачиваемых сотрудников, разрабатывающих программное обеспечение для управления ими на высшем уровне.
«Апокалипсис роботов уже наступил».
Это не промышленная революция, о которой нас предупреждали Илон Маск, Марк Цукерберг и другие в Кремниевой долине. Они по-прежнему зациклены на призраке ИИ, крадущего рабочие места, который изображается как нечто принципиально новое и чрезвычайно тревожное — по словам Эндрю Янга, «модная пила», приходящая для общества в том виде, в каком мы его знаем. Апокалиптические видения кажутся исключительно лестными для технологической индустрии, которая в состоянии предупредить мир о своем собственном успехе, забить тревогу о том, что она изобрела силы, настолько могущественные, что человеческий труд навсегда устареет.Но в своей абстракции в масштабе цивилизации этот взгляд упускает из виду способы, которыми технологии меняют опыт работы, и своим чувством неизбежности он подрывает беспокойство многих из тех же людей, которыми сегодня управляют машины. Зачем слишком беспокоиться об условиях для складских рабочих, водителей такси, модераторов контента или представителей колл-центра, когда все говорят, что через несколько лет эти роли будут заменены роботами? Их предложения по политике столь же абстрактны, как и их диагноз, они в основном сводятся к тому, чтобы дать людям деньги, как только за ними придут роботы.
Может быть, когда-нибудь роботы придут к водителям грузовиков и всем остальным, хотя чистое влияние автоматизации на рабочие места до сих пор было менее чем катастрофическим. Технологии, несомненно, лишат людей работы, как это было в прошлом, и стоит подумать о том, как обеспечить им защиту. Но один из вероятных сценариев состоит в том, что эти дальнобойщики не останутся полностью безработными, но, как показывает анализ Центра исследований и образования Калифорнийского университета в Беркли, будут ездить вместе, чтобы помогать в основном автономным транспортным средствам перемещаться по сложным городским улицам, получая более низкую заработную плату в условиях строгого контроля и новые неквалифицированные рабочие места.Или, может быть, они будут в офисах, подобных колл-центру, удаленно устранять неисправности в грузовиках, а их производительность будет отслеживаться с помощью алгоритма. Короче говоря, они обнаружат, что ими управляют машины, подверженные силам, которые росли годами, но в значительной степени игнорируются фетишизмом искусственного интеллекта.
«Апокалипсис роботов уже наступил, — сказала Джоанна Броновицка, исследователь Центра Интернета и прав человека и бывший кандидат в Европарламент. «Просто то, как мы создали эти повествования, и, к сожалению, люди слева и справа, такие как Эндрю Янг и люди в Европе, которые говорят на эту тему, вносят свой вклад в это, они используют язык будущего, который скрывает действительную живую реальность людей прямо сейчас.”
Это не означает, что будущее ИИ не должно беспокоить рабочих. Раньше для автоматического управления заданиями их приходилось разбивать на задачи, которые можно было измерить машинами: поездка, отслеживаемая GPS, предмет, сканированный на складе. Но машинное обучение способно анализировать гораздо менее структурированные данные и создает новые формы работы, от набора текста на компьютере до разговоров между людьми, готовых для роботов-боссов.
Анджела * несколько лет проработала в колл-центре по страхованию, прежде чем уволиться в 2015 году.Как и во многих других колл-центрах, работа была напряженной: клиенты часто были в отчаянии, программное обеспечение отслеживало количество и продолжительность ее звонков, а менеджеры иногда подслушивали на линии, чтобы оценить, как она справляется. Но когда она вернулась в индустрию в прошлом году, что-то изменилось. Помимо обычных показателей, появилась новая — эмоция — и ее оценивал ИИ.
Программное обеспечение, с которым столкнулась Анджела, было от Voci, одной из многих компаний, использующих ИИ для оценки сотрудников колл-центров.Другие показатели Анджелы были превосходными, но программа постоянно отмечала ее отрицательные эмоции, что приводило ее в недоумение, потому что ее менеджеры-люди ранее хвалили ее чуткое поведение по телефону. Никто не мог сказать ей, почему именно она была наказана, но ее лучшее предположение заключалось в том, что ИИ интерпретировал ее динамичный и громкий стиль речи, периоды молчания (результат попытки соответствовать метрике, призванной свести к минимуму задержку людей. ), а выражения озабоченности — как отрицательные.
«Это заставляет меня задаться вопросом, является ли это привилегией фальшивой эмпатии, которая звучит действительно бодро и говорит:« Ой, мне жаль, что вы имеете дело с этим », — сказала Анджела, которая попросила использовать псевдоним из страха возмездия. «Ощущение, что единственный подходящий способ выразить эмоции — это то, как компьютер говорит, это очень ограничивает. Это также кажется не лучшим опытом для клиентов, потому что, если бы они хотели поговорить с компьютером, они бы остались с IVR [интерактивным голосовым ответом].”
Представитель Voci сказал, что компания обучила свою программу машинного обучения на тысячах часов аудио, которые сотрудники краудсорсинга отметили как демонстрирующие положительные или отрицательные эмоции. Он признал, что эти оценки являются субъективными, но сказал, что в совокупности они должны учитывать такие переменные, как тон и акцент. В конечном итоге представитель сказал, что Voci предоставляет инструмент анализа, а центры обработки вызовов решают, как использовать предоставленные данные.
Проблемы Анджелы с Voci заставили ее опасаться следующего раунда автоматизации.Ее колл-центр находился в процессе внедрения программного обеспечения от Clarabridge, которое автоматизирует те части оценки звонков, которые все еще выполняются людьми, например, говорят ли агенты правильные фразы. Ее центр также планировал расширить использование Cogito, который использует ИИ для обучения рабочих в режиме реального времени, предлагая им говорить медленнее, с большей энергией или выражать сочувствие.
Когда люди перечисляют вакансии, подлежащие автоматизации, работники колл-центра приходят сразу после водителей грузовиков. Их работа повторяется, а машинное обучение позволило быстро добиться прогресса в распознавании речи.Но машинное обучение борется с узкоспециализированными и уникальными задачами, и часто люди просто хотят поговорить с человеком, поэтому именно управленческие должности становятся автоматизированными. Google, Amazon и множество небольших компаний анонсировали системы искусственного интеллекта, которые прослушивают звонки и обучают сотрудников или автоматически оценивают их работу. Компания CallMiner, например, рекламирует искусственный интеллект, который оценивает профессионализм, вежливость и сочувствие сотрудников, которые в демонстрационном видео измеряются с точностью до долей процента.
Рабочие говорят, что эти системы часто неуклюжи в оценке человеческого взаимодействия. Один работник утверждал, что они могут достичь своих показателей эмпатии, просто много извиняясь. Другой сотрудник страхового call-центра сказал, что искусственный интеллект Cogito, который должен сказать ей, чтобы она выражала сочувствие при обнаружении эмоционального расстройства звонящего, похоже, срабатывает при любых тональных изменениях, даже при смехе. Ее коллеге позвонили на рассмотрение начальникам, потому что тревога сочувствия Когито продолжала срабатывать, но когда они прослушали запись, оказалось, что звонивший смеялся от радости по поводу рождения ребенка.Работница, однако, была занята заполнением форм и уделяла разговору лишь половину внимания, поэтому продолжала подчиняться ИИ и говорить «извините», что сильно смущало звонившего.
Cogito заявила, что ее система «очень точна и не часто дает ложные срабатывания», но когда это происходит, поскольку она дополняет, а не заменяет людей, агенты колл-центра имеют возможность использовать собственное суждение, чтобы адаптироваться к ситуации.
По мере распространения этих систем будет важно оценивать их точность и предвзятость, но они также ставят более простой вопрос: почему так много компаний пытаются автоматизировать эмпатию с самого начала? Ответ кроется в том, как автоматизация сделала работу более интенсивной.
В прошлом сотрудники могли обрабатывать сложный или эмоционально напряженный вызов, смешанный с кучей простых вызовов типа «Я забыл свой пароль», но теперь боты справляются с простыми вызовами. «У нас нет легких звонков, чтобы дать им душевное равновесие, которое мы раньше могли дать им», — сказал Ян Джейкобс из исследовательской компании Forrester. Автоматизированные системы также собирают информацию о клиентах и помогают заполнять формы, что упростит работу, за исключением того, что любое время простоя отслеживается и заполняется дополнительными звонками.
У сотрудницы, которая использовала Cogito, например, была всего одна минута для заполнения страховых бланков между звонками и только 30 минут в месяц на перерывы в туалет и личное время, поэтому она обрабатывала звонки за звонками от людей, имеющих дело с неизлечимыми заболеваниями, умирающих родственников, выкидыши и другие травматические события, каждое из которых она должна была пройти менее чем за 12 минут в течение 10 часов в день. «От этого онемеет», — сказала она. Другие работники говорили о хроническом беспокойстве и бессоннице, которые являются результатом нескольких дней, проведенных за эмоционально грубыми разговорами, в то время как, по словам одного рабочего, «ваш компьютер стоит вам через плечо и произвольно решает, сохранить ли вы свою работу или нет.«Эта форма эмоционального выгорания стала настолько распространенной, что отрасль получила название:« усталость от сочувствия ». Cogito в электронной книге, объясняющей причину своего искусственного интеллекта, сравнивает сотрудников колл-центра с травматологами, потерявшими чувствительность в течение своей смены, отмечая, что качество работы представителей ухудшается после 25 звонков. Решение, как пишет компания, состоит в том, чтобы использовать ИИ для «масштабного сочувствия».
Стало общепринятым мнение, что межличностные навыки, такие как сочувствие, станут одной из ролей, оставленных людям после того, как роботы возьмут верх, и это часто рассматривается как оптимистичное будущее.Но колл-центры показывают, как это легко может стать темным: автоматизация увеличивает сочувствие, требуемое от сотрудников, и автоматизированные системы, используемые для того, чтобы вызвать у них больше сочувствия или, по крайней мере, машиночитаемое приближение к этому. Анджела, работница, борющаяся с Вочи, обеспокоена тем, что, поскольку ИИ используется для противодействия влиянию бесчеловечных условий труда, ее работа станет еще более бесчеловечной.
«Никто не любит звонить в колл-центр», — сказала она. «Тот факт, что я могу привнести сюда человеческий фактор, применить свой собственный стиль, построить с ними отношения и дать им почувствовать, что о них заботятся, — это хорошая часть моей работы.Это то, что придает мне значение, — сказала она. «Но если вы все автоматизируете, вы потеряете гибкость, чтобы иметь человеческую связь».
Мак Рони работал инженером-программистом в Дакке, Бангладеш, когда он увидел в Facebook рекламу компании Crossover Technologies из Остина. Рони нравилась его нынешняя работа, но роль Кроссовера казалась шагом вперед: зарплата была лучше — 15 долларов в час — и в объявлении говорилось, что он может работать, когда захочет, и делать это из дома.
В первый же день ему посоветовали загрузить программу WorkSmart. В видеоролике генеральный директор Crossover Энди Трайба описывает программу как «FitBit для работы». По его словам, современный работник постоянно взаимодействует с облачными приложениями, и это дает огромное количество информации о том, как они проводят свое время, — информации, которую в основном выбрасывают. По его словам, эти данные следует использовать для повышения производительности. Ссылаясь на популярную книгу Кэла Ньюпорта Deep Work, об опасностях отвлечения внимания и многозадачности, он говорит, что программное обеспечение позволит работникам достичь новых уровней сосредоточенности.Tryba отображает серию диаграмм, как дефрагментацию жесткого диска, показывая, как рабочий день меняется от рассеянного отвлечения к твердым блокам непрерывной продуктивности.
WorkSmart, по сути, превратил рабочий день Рони в твердые блоки продуктивности, потому что, если он когда-либо определил, что он недостаточно много работал, ему не заплатили. Программное обеспечение отслеживало его нажатия клавиш, щелчки мышью и приложения, которые он запускал, — все для оценки его производительности. От него также потребовали предоставить программе доступ к своей веб-камере.Каждые 10 минут программа делала наугад три фотографии, чтобы убедиться, что он находится за своим столом. Если бы Рони не было, когда WorkSmart делал снимок, или если бы он определил, что его работа упала ниже определенного порога продуктивности, ему не заплатили бы за этот 10-минутный интервал. Другой человек , который начинал с Рони, отказался предоставить программному обеспечению доступ к веб-камере и потерял работу.
Рони вскоре понял, что, хотя он работал из дома, его старая офисная работа давала больше свободы.Там он мог выйти на обед или сделать перерыв между задачами. В случае с Кроссовером даже использование туалета в собственном доме требовало скорости и стратегии: он начал следить за тем, чтобы мигал зеленый свет его веб-камеры, прежде чем броситься в коридор в ванную комнату, надеясь, что успеет закончить вовремя, прежде чем WorkSmart сделает еще один снимок.
Метрики, которых он придерживался, были чрезвычайно требовательными: около 35 000 строк кода в неделю. В конце концов он сообразил, что от него ожидается около 150 нажатий клавиш каждые 10 минут, поэтому, если он остановится, чтобы подумать, и перестанет печатать, 10-минутный фрагмент его временной карты будет отмечен как «бездействует».«Каждую неделю, если он не проработал 40 часов, которые программа считала продуктивной, его могли уволить, поэтому, по его оценкам, он работал дополнительно 10 часов в неделю без оплаты, чтобы компенсировать время, которое программа сделала недействительной. Четыре других нынешних и бывших сотрудника Crossover — один в Латвии, один в Польше, один в Индии и еще один в Бангладеш — заявили, что они должны были сделать то же самое.
«Первое, что вы потеряете, — это социальная жизнь», — сказал Рони. Он перестал встречаться с друзьями, потому что был привязан к своему компьютеру, стремясь достичь своих показателей.«Я обычно не выходил на улицу часто».
Шли месяцы, стресс начал сказываться. Он не мог уснуть. Он не мог слушать музыку во время работы, потому что программное обеспечение считало YouTube непродуктивным и ограничивало его зарплату. По иронии судьбы его работа начала страдать. «Если у вас есть свобода, настоящая настоящая свобода, тогда я могу выдержать максимальное давление, если это необходимо», — сказал он. Но, работая день за днем под таким напряженным давлением, он выгорал, и его продуктивность падала.
Tryba сказал, что компания — это платформа, которая предоставляет предприятиям квалифицированных рабочих, а также инструменты для управления ими; бизнесу решать, использовать ли эти инструменты и как.Он сказал, что людям не следует работать дополнительные часы без оплаты, и что, если WorkSmart помечает табель учета рабочего времени как свободный, работники могут обратиться к своему руководителю с просьбой отменить его. Он сказал, что если работникам нужен перерыв, они могут сделать паузу и уйти. На вопрос, зачем нужен такой интенсивный мониторинг, он сказал, что будущее за удаленной работой, которая даст работникам большую гибкость, но что работодателям понадобится способ привлечь работников к ответственности. Кроме того, собранные данные откроют новые возможности для обучения рабочих тому, как быть более продуктивными.
Crossover — далеко не единственная компания, которая почувствовала возможность оптимизации потоков данных, создаваемых цифровыми работниками. У Microsoft есть программное обеспечение Workplace Analytics, которое использует «цифровой выхлоп», производимый сотрудниками, использующими программы компании, для повышения производительности. В области аналитики персонала полно компаний, которые отслеживают активность настольных компьютеров и обещают выявлять время простоя и сокращать количество сотрудников, а оптимизация становится все более резкой и сосредоточенной на отдельных сотрудниках по мере того, как вы спускаетесь по лестнице доходов.Приложение Time Doctor на Staff.com, популярное среди аутсорсинговых компаний, отслеживает производительность в режиме реального времени, предлагает сотрудникам продолжать выполнение задания, если обнаруживает, что они отвлекаются или бездействуют, а также делает скриншоты в стиле кроссовера и фотографии с веб-камеры.
В то время как тщательно продуманные и оптимизированные рабочие места являются меритократичными, меритократия может быть доведена до крайности, цитируя фильм « Гаттака»
Сэм Лессин, бывший вице-президент Facebook, соучредитель компании Fin, описывает правдоподобное видение того, к чему все это приведет.Fin запускался как приложение для личного помощника, а затем переключился на программное обеспечение, которое он использовал для мониторинга и управления рабочими, которые заставляли помощника работать. (Сотрудница описала свой опыт работы с запросами помощников, как колл-центр, но с более серьезным надзором и отслеживанием времени простоя.) Работа в области интеллектуальных знаний в настоящее время томится в доиндустриальном состоянии, написала Лессин в письме во время разворота, и сотрудники часто сидят без дела в офисах, их труд неизмеримо и неэффективен. Лессин пишет, что ожидаемый взрыв производительности от ИИ произойдет не в результате замены этих рабочих, а в результате использования ИИ для измерения и оптимизации их производительности, как это сделал Фредерик Тейлор с фабричными рабочими.За исключением того, что это будет «облачная фабрика», организованный ИИ пул интеллектуальных работников, к которым предприятия могут подключиться, когда им это нужно, во многом как аренда вычислительных мощностей у Amazon Web Services.
«Промышленная революция, по крайней мере в краткосрочной перспективе, явно не пошла на пользу рабочим», — признал Лессин в письме. Облачная фабрика принесет волну глобализации и снижения квалификации. По его словам, в то время как тщательно продуманные и оптимизированные рабочие места являются меритократичными, меритократию можно довести до крайности, цитируя фильм Gattaca .В конечном итоге эти риски перевешиваются тем фактом, что люди могут специализироваться на том, в чем они лучше всего умеют, работать меньше и смогут делать это более гибко.
Для Рони обещание гибкости Crossover оказалось иллюзией. Через год наблюдение и неослабевающее давление стали слишком сильными, и он ушел. «Я думал, что потерял все», — сказал он. Он бросил свою стабильную офисную работу, потерял связь с друзьями и теперь беспокоился, сможет ли он оплатить свои счета.Но через три месяца он нашел другую работу, одну в старомодном офисе. Заработок был хуже, но он был счастливее. У него был менеджер, который помог ему, когда он застрял. У него были обеденные перерывы, перерывы на отдых и перерывы на чай. «Когда я могу выйти, выпить чаю, повеселиться и отправиться в офис, есть место, где я даже могу поспать. Здесь много свободы ».
Работа всегда означала отказ от некоторой степени свободы. Когда работники устраиваются на работу, они могут согласиться позволить своему начальнику указывать им, как им действовать, как одеваться или где быть в определенное время, и все это считается нормальным.Работодатели действуют как то, что философ Элизабет Андерсон критикует как частные правительства, и люди принимают их использование власти способами, которые казались бы репрессивными, исходящими от государства, потому что, как гласит рассуждение, работники всегда могут уйти. Работники также предоставляют своим работодателям широкие возможности для наблюдения за ними, и это тоже считается в целом нормально, вызывая беспокойство в основном в тех случаях, когда работодатели проникают в частную жизнь работников.
Автоматизированное управление обещает изменить этот расчет.Хотя работодатель всегда имел право следить за вашим рабочим столом в течение дня, это, вероятно, было бы неэффективным использованием его времени. Теперь такое наблюдение не только легко автоматизировать, но и необходимо собирать данные, необходимые для оптимизации работы. Эта логика может показаться непреодолимой для компании, пытающейся снизить затраты, особенно если у нее достаточно большой штат сотрудников, чтобы окупиться незначительное повышение производительности.
Но рабочих, которые терпели абстрактную угрозу слежки, гораздо больше беспокоит, когда эти данные используются для управления каждым их шагом.Рабочий Amazon на Среднем Западе описал мрачное видение будущего. «У нас могут быть алгоритмы, связанные с технологиями, которые непосредственно воздействуют на наши тела и контролируют нашу работу», — сказал он. «Прямо сейчас алгоритм говорит менеджеру кричать на нас. В будущем алгоритм мог бы сообщать шоковому ошейнику… Я засмеялся, и он быстро сказал, что шутил лишь отчасти. В конце концов, Amazon запатентовал браслеты для отслеживания, которые вибрируют, направляя рабочих, а Walmart тестирует ремни, которые отслеживают движения сотрудников склада.«Разве вы не представляете себе будущее, в котором у вас будет свобода выбора между голоданием или работой на складе, — сказал рабочий, — и вы подписываете контракт, в котором соглашаетесь носить что-то подобное, и это сбивает вас с толку, когда вы работаете слишком медленно». и все это во имя повышения вашей эффективности? «Я думаю, что это направление, в котором он может двигаться, если больше людей не будут более сознательными, и не будет больше организованности вокруг того, что на самом деле происходит с нами, как работниками, и того, как общество трансформируется с помощью этой технологии», — сказал он.«Это те вещи, которые не дают мне уснуть по ночам, и о которых я думаю, когда сейчас нахожусь на складе».
Этот рабочий возлагал надежды на профсоюзы и на растущую активность на складах Amazon. Для этого есть прецедент. Рабочие отреагировали на ускорение последней промышленной революции организованием, и темп работы стал стандартной частью профсоюзных договоров.
Темп работы — лишь одна из форм более широкого вопроса, который эти технологии заставят нас решать: каков правильный баланс между эффективностью и автономией человека? У нас есть беспрецедентные возможности контролировать и оптимизировать поведение сотрудников до мельчайших деталей.Стоит ли предельное повышение производительности заставлять бесчисленное количество людей испытывать хронический стресс и ограничивать их до такой степени, что они чувствуют себя роботами?
Вы можете представить себе версию этих систем, которая собирает данные о рабочих местах, но она анонимна и агрегирована и используется только для улучшения рабочих процессов и процессов. Такая система могла бы получить часть эффективности, которая делает эти системы привлекательными, избегая при этом индивидуализированного микроменеджмента, который раздражает работников. Конечно, это будет означать отказ от потенциально ценных данных.Это потребует признания того, что иногда имеет смысл вообще не собирать данные как средство сохранения пространства для человеческой автономии.
Глубокая разница, которую может дать даже небольшая степень свободы от оптимизации, была очевидна, когда я разговаривал с рабочим, который недавно уволился со склада Amazon в Стейтен-Айленде, чтобы взять на себя работу по погрузке и разгрузке грузовиков для доставки. У него тоже были сканеры и метрики, но они только измеряли, идет ли его команда в правильном направлении в течение дня, оставляя рабочих определять свои роли и темп.«Это похоже на рай», — сказал он своим коллегам.
.

“	Затем человек создал машину по своему подобию. Так человек стал архитектором своей собственной кончины. ”
— Инструктор ^[src]

Классификация		Машины
Простые машины		Наклонная плоскость, колесо и ось, рычаг, шкив, клин, винт
Механические компоненты		Ось, подшипники, ремни, ковш, застежка, шестерня, шпонка, звено цепи, рейка и шестерня, роликовые цепи, трос, уплотнения, пружина, колесо
Часы		Атомные часы, Часы, Маятниковые часы, Кварцевые часы
Компрессоры и насосы		Винт Архимеда, Эжекторно-струйный насос, Гидравлический цилиндр, Насос, Тромпа, Вакуумный насос
Тепловые двигатели	Двигатели внешнего сгорания	Паровой двигатель, двигатель Стирлинга
Тепловые двигатели	Двигатели внутреннего сгорания	Поршневой двигатель, газовая турбина
Тепловые насосы		Абсорбционный холодильник, термоэлектрический холодильник, регенеративное охлаждение
Связи		Пантограф, кулачок, Peaucellier-Lipkin
Турбина		Газовая турбина, Реактивный двигатель, Паровая турбина, Водяная турбина, Ветрогенератор, Ветряная мельница
Aerofoil		Парус, крыло, руль, закрылки, гребной винт
Информационные технологии		Компьютер, Калькулятор, Телекоммуникационные сети
Электроэнергия		Вакуумная лампа, транзистор, диод, резистор, конденсатор, индуктор, мемристор, полупроводник
Роботы		Привод, сервопривод, сервомеханизм, шаговый двигатель
Разное		Торговый автомат, Аэродинамическая труба, Контрольные весы, Клепальные машины

Научные представления простых машин
Рычаг (лом или молоток) Состоит из жесткой балки, которая вращается вокруг фиксированной точки поворота (точки опоры), расположенной где-то вдоль балки. Движение одного конца балки приводит к движению другого конца в противоположном направлении.Расположение точки опоры может увеличить (или уменьшить) силу, приложенную к одному концу, за счет (или преимущества) расстояния, на которое проходит другой конец.
Клин (дровокол или нож) Используется для преобразования силы, приложенной в направлении движения клина, в раскалывающее действие, которое действует под прямым углом к лезвию. Его часто используют для раскалывания, разрезания или подъема тяжелых предметов в зависимости от угла сторон клина.
Колесо и ось (рулевое колесо или отвертка) Объединяет колесо с центральной неподвижной осью, которая обеспечивает их совместное вращение. Небольшая сила, приложенная к краю колеса, преобразуется вращением в более мощную силу на меньшей оси. Этот эффект можно обратить вспять, приложив большую силу к меньшей оси, что приведет к уменьшению силы на краю большего колеса с гораздо большей скоростью вращения.
Винт (автомобильный домкрат ножничного типа или стеклоподъемник) Вращение вала с резьбой можно преобразовать в движение в любом направлении вдоль оси вращения в зависимости от направления его спиральной резьбы. Винт действует как «наклонная плоскость», намотанная на вал. Они обычно используются с шестернями или в качестве крепежного механизма.
Наклонная плоскость (пандус или лестница) Обычно используется для подъема или опускания тяжелых предметов.Большое движение объекта по пандусу преобразуется углом подъема пандуса в меньшее вертикальное движение. Учитывая, что трение на аппарели невелико, для вертикального подъема тяжелого предмета требуется меньшая сила, хотя для достижения этого преимущества его нужно перемещать на большее расстояние по аппарели.
Шкив (блок или шторный шнур) Использование одного фиксированного шкива и прикрепленного шнура позволяет изменять направление силы, приложенной к объекту.Хотя одиночный верхний шкив не дает никаких механических преимуществ, он может быть полезен, например, для повышения подъемной силы путем перенаправления силы вниз к земле для подъема объекта. Шкивы могут использоваться в сложных комбинациях, чтобы обеспечить большие механические преимущества, например, при создании «блока и захвата».

Электрические автоматы. виды и работа. характеристики

Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля

Как работает автоматический выключатель

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

Виды и типы автоматических выключателей

Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя

Типы автоматов

Класс А

Класс В

Класс С

Класс D

Элестрический автомат: понятие и необходимость

Виды расцепителей

Тепловой расцепитель

Электронный расцепитель

Электромагнитный расцепитель

Определяемся с номиналом

Расчет по мощности

Характеристики автоматических выключателей

Типы автоматов

Типы и виды автоматических выключателей

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

Электрические автоматы

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

Похожие темы:

Типы автоматических выключателей — какие бывают автоматы

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

Типы расцепителей

Количество полюсов

Характеристики автоматических выключателей

Особенности подбора автоматов

Заключение

Виды и типы автоматических выключателей

Виды автоматических выключателей (АВ)

Типы автоматических выключателей

Типы автоматов электрических — Всё о электрике

Виды автоматических выключателей — какие бывают автоматы

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

Типы расцепителей

Количество полюсов

Характеристики автоматических выключателей

Особенности подбора автоматов

Заключение

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

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

Типы автоматов электрических. Какой тип автомата выбрать?

Что такое автоматические выключатели?

Из чего состоит автомат?

Устройство механизма отключения

Типы автоматов по значениям тока

Условные обозначения

Какой тип автомата выбрать?

Несколько советов по выбору автомата

Заключение

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

Шкала номинальных токов автоматических выключателей

Важность время-токовой характеристики

Почему автомат С16 не отключится при токе 16 Ампер?

Номиналы автоматов по току таблица

Какой автомат выбрать для кабеля 2.5 мм2?

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

Виды и типы автоматических выключателей

6 Простых машин: облегчение работы

Колесо и ось

Множители силы

Рычаг

Наклонная плоскость

Шкив

Винт

Клин

машина | Британника

Детали машин в автомобиле

Ограниченное движение

Станки | Матрица вики | Фэндом

Описание []

История []

Origins []

Второе Возрождение []

Война машин, порабощение людей и матрица []

Галерея []