принцип работы агрегата, основные разновидности, применение в цепи
Прибор, способный справляться с изменением сопротивления, принято называть реостатом. Структурно он представлен набором резисторов, которые подключены между собой ступенчато, и может обеспечивать непрерывное изменение сопротивления. В отдельную категорию выделяются устройства, осуществляющие плавное регулирование без разрыва сети. Чтобы определиться, для чего нужен реостат, нужно детальнее рассмотреть его особенности и принцип работы.
Основное назначение прибора
Описываемые приспособления универсальны в применении. В зависимости от непосредственного назначения их принято разделять на такие виды:
Пускорегулирующие — чаще всего используются для обустройства двигателей постоянного тока. Такие модели уместны для асинхронных электродвигателей при переменном напряжении, оснащенных фазным ротором.- Пусковые — их основное назначение заключается в понижении пускового тока, проявляющегося во время запуска электродвигателя.
- Балластные — они обеспечивают быстрое поглощение лишней энергии, которая возникает при резком торможении двигателя.
- Нагрузочные — такие изделия создают необходимое сопротивление внутри электрической цепи.
Пускорегулирующие — чаще всего используются для обустройства двигателей постоянного тока. Такие модели уместны для асинхронных электродвигателей при переменном напряжении, оснащенных фазным ротором.Важно! Реостаты применяются в качестве ограничителей тока в обмотках возбуждения электромашин с постоянным током.
Таким способом выравниваются сильные перепады электрического тока, а также динамические перегрузки, влекущие повреждение привода и всего механизма, подведенного к нему. Обеспечение подходящего сопротивления в момент запуска продлевает эксплуатационный срок коллектора и щеток.
В отдельную группу выделяются потенциометры. Они представляют собой делители напряжения, в основу которых заложены переменные резисторы. Такие приборы дают возможность применять в электронных схемах разное напряжение без дополнительных блоков питания, трансформаторов. Регулирование силы тока посредством реостата часто задействуется в радиотехнической сфере. Ярким тому примером выступает изменение громкости в динамиках.
Принцип действия
Важно! Большинство положений бегунка используют только часть реостата. При изменении длины проводника осуществляется регулировка силы электротока в рабочей цепи. С целью предупреждения преждевременного износа витков ползунок оснащается скользящим контактом (колесико или стержень из графита).
Часто реостат применяют для регулирования в цепи вместо потенциометра. В таком случае выполняется его подключение с помощью трех клемм. В нижней части две из них являются входом, соединяются с источником напряжения. Одна нижняя клемма и верхняя свободная используются в качестве выхода. Когда происходит передвижение ползунка, напряжение без труда регулируется.
Реостат имеет свойство функционировать в балластном режиме, в чем может возникнуть необходимость при создании активной нагрузки во время потребления энергии. В такой ситуации рекомендуется учитывать рассеивающие способности используемого агрегата. Если есть избыточное тепло, прибор выходит из строя. При подключении в электросеть нужно правильно рассчитать рассеиваемую мощность реостата, если требуется, создать достаточное и правильное охлаждение.
Разновидности агрегатов
Большой популярностью пользуются реостаты, имеющие внешнее оформление в виде тора. Основная сфера их применения — электротранспорт (трамваи), промышленная отрасль. Регулирование осуществляется путем перемещения ползунка по кругу. Передвижение такой детали выполняется по обмоткам, которые расположены тороидально.
Устройство, выполненное по принципу тора, видоизменяет сопротивление практически без разрыва цепи. Его противоположностью является агрегат рычажного типа. Принцип работы такого реостата основан на том, что резисторы закреплены на специальной раме, они выбираются посредством специального рычага. При любой коммутации происходит разрыв контура.
Схемы, в которых задействуется рычажный прибор, лишены плавной регулировки сопротивления. Какие-либо переключения влекут за собой поступательное изменение показателей в сети. Что касается дискретности шагов, она зависит от диапазона регулировки и численности резисторов, присутствующих на раме.
Еще одной разновидностью выступают штепсельные реостаты, с помощью которых осуществляется ступенчатая регулировка сопротивления. Основное отличие — изменение параметров внутри сети без предварительного разрыва цепи. Когда штепсель поступает на перемычку, основная доля тока идет без сопротивления. Перенаправление тока на резистор осуществляется путем вытаскивания штепселя.
Жидкостные и ламповые приспособления относятся к специфическим видам реостатов. Ввиду наличия определенных недостатков они имеют узкую, специализированную сферу применения:
- Приборы жидкостного типа задействуются во взрывоопасной сфере в качестве управляющих деталей двигателя.
- Ламповые изделия характеризуются малой точностью и надежностью. Часто используются в учебных заведениях на уроках физики, в лабораториях, исследовательских центрах.
Конструкция и ее особенности
Определив, для чего предназначены реостаты, следует подробнее рассмотреть их составляющую сторону. В зависимости от материала, используемого на производстве, выделяются следующие установки:
- керамические — особенность заключается в применении при небольших мощностях;
- металлические — нашли широкое потребление в разных направлениях деятельности человека;
- угольные — их основное использование в промышленности.
Важно! Тепло отводится масляным, водяным или воздушным путем. Если нет возможности рассеивания тепла с рабочей поверхности, задействуется жидкостное охлаждение. Теплоотдача может повышаться за счет применения вентилятора и радиатора.
Датчики, изготовленные на основе реостатов
Напряжение, сила тока в рабочей цепи, положение ползунка в реостате и оказываемое им сопротивление находятся в непосредственной зависимости. Такая особенность положена в основу датчика угла поворота. В подобном приборе конкретная электрическая величина соответствует определенному положению ротора.
В настоящее время подобные датчики заменяются усовершенствованными оптическими и магнитными аналогами. Причиной тому выступает неустойчивость зависимости сопротивления и угла по отношению к температурному действию. Постепенное вытеснение датчиков реостатного типа еще обусловлено переходом на цифровые, более удобные системы. Сегодня резистивные измерители задействуются в схемах, где присутствуют аналоговые сигналы.
Зная, для чего нужны реостаты электрического типа, легко можно объяснить их широкое использование в автомобилестроении, технике, промышленности. Сопротивление необходимо для работы радиотехники, при запуске электродвигателей, они применимы в виде активной нагрузки. Выход из строя небольшого прибора может повлечь сбой работы всей системы. В этом и заключается важность реостатов
220v.guru
регулятор тока, принцип работы, слайдер реостат
В предыдущей статье мы подробно рассмотрели что такое потенциометр. Данная статья является продолжением этой темы и здесь мы рассмотрим что такое реостат, реостат как регулятор тока и рассмотрим тип реостат — слайдер.
Описание и принцип работы
До сих пор мы видели, что переменный резистор может быть сконфигурирован для работы в качестве цепи делителя напряжения, которому присваивается название потенциометра . Но мы также можем настроить переменный резистор для регулирования тока, и этот тип конфигурации широко известен как реостат.
Реостаты — это двухполюсные переменные резисторы, которые настроены на использование только одного концевого контакта и только контакта стеклоочистителя. Неиспользуемая концевая клемма может быть либо оставлена неподключенной, либо подключена напрямую к стеклоочистителю. Это устройства с проволочной обмоткой, которые содержат плотные витки эмалированной проволоки для тяжелых условий эксплуатации, которые изменяют сопротивление ступенчато. Изменяя положение стеклоочистителя на резистивном элементе, величина сопротивления может быть увеличена или уменьшена, тем самым управляя величиной тока. Большой выбор реостатов вы найдете на Алиэкспресс, переходите и покупайте любой.
Затем реостат используется для управления током путем изменения значения его сопротивления, превращая его в настоящий переменный резистор. Классический пример использования реостата — это управление скоростью модельного набора поездов или Scalextric, где величина тока, проходящего через реостат, регулируется законом Ома. Тогда реостаты определяются не только их резистивными значениями, но также и их возможностями по управлению мощностью как P = I 2 * R.
Реостат как регулятор тока
На приведенной выше схеме эффективное сопротивление реостата находится между контактом 3 концевого зажима и контактом стеклоочистителя на контакте 2. Если контакт 1 не подключен, сопротивление цепи между контактом 1 и контактом 2 разомкнуто и не оказывает влияния на величину тока нагрузки. И наоборот, если контакт 1 и контакт 2 соединены вместе, то эта часть резистивной дорожки замкнута накоротко и снова не влияет на значение тока нагрузки.
Поскольку реостаты контролируют ток, то по определению они должны быть соответствующим образом рассчитаны на то, чтобы выдерживать этот постоянный ток нагрузки. Потенциометр с тремя контактами можно настроить как реостат с двумя контактами, но резистивная дорожка на основе углерода может не выдержать ток нагрузки. Также контакт стеклоочистителя потенциометра обычно является самой слабой точкой, поэтому лучше всего проводить через стеклоочиститель как можно меньше тока.
Однако обратите внимание, что реостат не подходит для управления током нагрузки, если сопротивление нагрузки, R L , намного выше, чем полное значение сопротивления реостата. Это R L >> R RHEO . Резистивное значение сопротивления нагрузки должно быть намного ниже, чем у реостата, чтобы ток нагрузки мог протекать.
Обычно реостаты представляют собой высокомощные электромеханические переменные резисторы, используемые для силовых применений, и резистивный элемент которые обычно изготавливается из толстого резистивного провода, подходящего для обеспечения максимального тока I, когда его сопротивление R минимально.
Проволочные реостаты в основном используются в приложениях управления мощностью, таких как схемы управления лампами, нагревателями или двигателями, для регулирования полевых токов для управления скоростью или пусковым током двигателей постоянного тока и т.д. Существует много типов реостатов, но наиболее распространенными являются вращающиеся тороидальные типы, которые используют открытую конструкцию для охлаждения, но также доступны закрытые типы.
Слайдер реостат
Имеются также реостаты с трубчатыми слайдерами, которые можно найти в физических лабораториях и лабораториях в школах и колледжах. Эти линейные или скользящие типы используют резистивный провод, намотанный на изолирующий трубчатый формирователь или цилиндр. Скользящий контакт (штифт 2), установленный выше, регулируется вручную влево или вправо для увеличения или уменьшения эффективного сопротивления реостата, как показано на рисунке.
Как и в случае с вращающимися потенциометрами, также доступны ползунковые реостаты многоканального типа. В некоторых типах постоянные электрические соединения сделаны с резистивным проводом, чтобы дать фиксированное значение сопротивления между любыми двумя терминалами. Такие промежуточные соединения обычно известны как «ответвления», то же имя, что и используемые на трансформаторах.
Линейные или логарифмические потенциометры
Наиболее популярным типом переменного резистора и потенциометра является линейный тип или линейный конус, значение сопротивления которого на выводе 2 изменяется линейно при регулировке, создавая характеристическую кривую, которая представляет собой прямую линию. То есть резистивная дорожка имеет одинаковое изменение сопротивления на угол поворота по всей длине дорожки.
Таким образом, если стеклоочиститель вращается на 20% от его общего хода, то его сопротивление составляет 20% от максимального или минимального. Это происходит главным образом потому, что их резистивные дорожки выполнены из углеродных композитов, металлокерамических сплавов или материалов типа проводящих пластиков, которые имеют линейную характеристику по всей длине.
Но резистивный элемент потенциометра не всегда может давать прямолинейную характеристику или иметь линейное изменение сопротивления во всем диапазоне хода при регулировке стеклоочистителя, но вместо этого может вызывать то, что называется логарифмическим изменением сопротивления.
Логарифмические потенциометры являются в основном очень популярными нелинейными или непропорциональными типами потенциометров, сопротивление которых изменяется логарифмически. Логарифмические потенциометры обычно используются в качестве регуляторов громкости и усиления в аудиоприложениях, где затухание изменяется как логарифмическое отношение в децибелах. Это связано с тем, что чувствительность к уровню звука человеческого уха имеет логарифмический отклик и, следовательно, является нелинейной.
Если бы мы использовали линейный потенциометр для управления громкостью, у ухо бы создалось впечатление, что большая часть регулировки громкости ограничена одним концом дорожки горшка. Тем не менее, логарифмический потенциометр создает впечатление более равномерной и сбалансированной регулировки громкости при полном вращении регулятора громкости.
Таким образом, работа логарифмических потенциометров при настройке заключается в создании выходного сигнала, который близко соответствует нелинейной чувствительности человеческого уха, при которой уровень громкости звучит так, как будто он линейно увеличивается. Однако некоторые более дешевые логарифмические потенциометры являются скорее экспоненциальными в изменениях сопротивления, чем логарифмическими, но все еще называют логарифмическими, потому что их резистивный отклик является линейным в логарифмическом масштабе. Наряду с логарифмическими потенциометрами существуют также антилогарифмические потенциометры, в которых их сопротивление сначала быстро увеличивается, но затем выравнивается.
Все потенциометры и реостаты доступны в виде различных резистивных дорожек или схем, известных как законы, линейные, логарифмические или антилогарифмические. Эти термины более сокращенно обозначаются как lin , log и anti-log соответственно.
Лучший способ определить тип или закон конкретного потенциометра — установить ось вала в центр его перемещения, то есть примерно на половину, а затем измерить сопротивление на каждой половине от стеклоочистителя до концевой клеммы. Если каждая половина имеет более или менее равное сопротивление, то это линейный потенциометр. Если сопротивление, кажется, разделено примерно на 90% в одну сторону и 10% в другую, то есть вероятность, что это логарифмический потенциометр.
meanders.ru
обозначение на схеме, для чего нужны реостаты
Этот электрический прибор был изобретён немецким физиком Поггендорфом во второй половине XIX века. Первый образец устройства давал ясное представление о том, что такое реостат (РС). Его предназначение заключалось в том, чтобы путём изменения собственного сопротивления влиять на величину силы тока и напряжения в электрической цепи.
а) – ползунковый реостат, где В – ввод, А – выход электрического тока; б) – схематичное изображение РС
Как устроен реостат
Реостат это управляемое переменное сопротивление, которое может изменять параметры тока в электрической цепи.
В результате большого количества экспериментов и научно-технических исследований появились различные модели реостатов, такие как:
- проволочный;
- ползунковый;
- жидкостный;
- ламповый.
Проволочный
Это простейший реостат. Он состоял из проволоки с высоким удельным сопротивлением, натянутой на раму. Она проходила сразу через несколько разъёмов. Включая тот или иной контакт, добивались изменения длины проводника. Тем самым получали нужную величину сопротивления, следовательно, изменялись параметры силы тока и напряжения в электрической цепи. Недостатком такого устройства являлась ограниченность длины проводника, соответственно, диапазона изменений характеристик тока.
Ползунковый
Ползунковый прибор – это классика строения реостата. РС представляет собой удлинённую катушку, которая выглядит как цилиндр из диэлектрического материала с намотанным на него проводом, покрытого окалиной. По штанге поступательно передвигается ползунок, который касается контактами спирали катушки. Прибор подключают к электрической цепи в двух точках: это контакт ползунка и один из концов катушки.
Жидкостный
Аппарат представляет собой ёмкость, заполненную электролитом, в которую погружены два электрода в виде металлических пластин. Сопротивление тока, протекающего через электролит, напрямую зависит от промежутка между электродами и обратно пропорционально площади поверхности электродов.
Ламповый
Сопротивление в цепи регулируется количеством включённых параллельно ламп накаливания. Это не очень удачное решение. Регулировка параметров тока дорого обходится за счёт большой траты электроэнергии, потребляемой лампами накаливания.
Важно! Все вышеперечисленные устройства давно канули в прошлое, кроме ползункового реостата. Это были пионеры в сфере регулировки параметров электрического тока. На смену им пришли экономичные и компактные переменные резисторы. Несмотря на это, принцип работы устройств остался прежним.
Принцип работы
Принцип работы РС можно рассмотреть на примере действия ползункового прибора. Ползун перемещается вдоль катушки поперёк витков намотки. По бокам керамического цилиндра установлены две стойки, которые поддерживают горизонтальную штангу. Ползун надет через отверстие в корпусе на эту горизонтальную ось, по которой он свободно перемещается.
Ползунок двумя металлическими пластинками трётся о витки катушки. Ток не может проходить напрямую через витки, а только по спирали. Следовательно, работать может только та часть катушки, которая заключена между входным контактом и ползунком. Этим была решена проблема ограниченности длины проводника проволочного РС.
Чем ближе контактор к входному контакту катушки, тем меньше сопротивление РС. В результате уменьшается напряжение, и увеличивается сила тока электрической цепи. Напряжение подаётся на всю длину обмотки, а рабочий ток снимается контактами ползуна. Контактор в принципе разделяет РС на два последовательно соединённых резистора.
Обратите внимание! Реостат на схеме обозначают в виде прямоугольника со стрелкой. Геометрическая фигура – это катушка, а стрелка означает ползунок.
Обозначение реостата на электросхеме
Виды реостатов
Основные три вида реостатов:
- тороидальный реостат;
- рычажный тип;
- штепсельный РС.
Тороидальный реостат
Обмотка РС представляет собой тороидальную конструкцию, верхняя поверхность которой образует контактную дорожку. Поворотный контактор вращается вокруг своей оси, касаясь обмотки. Тороидальная катушка обеспечивает неразрывность электрической цепи во время поворота ползуна.
Эту особенность переменного сопротивления используют в городском электротранспорте. Беспрерывная перемена силы тока и напряжения питания электродвигателя обеспечивает плавное перемещение транспортного средства. При поломке устройство не подлежит ремонту. Потребуется замена прибора новым реостатом.
Тороидальный реостат
Рычажный тип
В отличие от тороидальной модели, рычажный реостат меняет величину сопротивления тока рывками. Рычаг, исполняя роль контактора, передвигается с одного контакта на другой. В устройстве расположено несколько резисторных линий с определённым сопротивлением. Рычажный бегунок одновременно работает выключателем одной линии и включателем другого резистора.
Штепсельные РС
Как и рычажный тип РС, штепсельные устройства регулируют сопротивление электрической цепи ступенчато. Единственное отличие заключается в том, что переход от одного режима к другим параметрам тока происходит без разрыва цепи. При извлечении очередного штепселя происходит перенаправление энергетического потока через определённый резистор.
Материалы изготовления
Реостаты по виду материала изготовления делятся на 4 типа. Это угольные, металлические, жидкостные и керамические РС:
- К угольным устройствам относятся модели, где переменным сопротивлением выступает графитовый стержень.
- Металлическим примером исполнения могут быть ползунковые реостаты. У них переменный резистор – это катушка из металлической проволоки.
- Жидкостные переменные сопротивления используются для регулирования работы электродвигателей во взрывоопасной атмосфере.
- К керамическим реостатам относятся тороидальные приборы. Их устройство описано выше по тексту.
Охлаждение
Электричество, пройдя через резистор, тратит часть энергии на преодоление сопротивления проводника, которая преобразуется в тепло. При чрезмерном его выделении реостат может сильно перегреться и прийти в полную негодность.
По этой причине применяют, согласно ГОСТу, две системы охлаждения переменных резисторов, это:
- воздушная;
- жидкостная.
Воздушная система охлаждения
Она основана на принудительной вентиляции. Для этого применяют лопастные и турбинные вентиляторы. В реостате датчик производит измерение уровня нагрева прибора. При достижении допустимого порога температуры датчик подаёт сигнал на включение системы вентиляции. При понижении нагрева вентилятор выключается.
Жидкостное охлаждение
Жидкостное охлаждение переменного резистора большой мощности осуществляется с помощью саркофага, в рубашке которого постоянно циркулирует минеральное масло. Оно отводит тепло от реостата наружу.
Для чего нужен РС
Исходя из того, для чего нужен реостат, переменные устройства делятся на следующие виды:
- пускорегулирующие приборы;
- пусковые РС;
- балластники;
- нагрузочные устройства.
Пускорегулирующие приборы
Реостаты применяют в системе управления электродвигателями постоянного тока. При переменном токе РС включают в схему питания асинхронных двигателей с фазовым ротором.
Пусковые РС
Их основное назначение – это понижение величины силы пускового тока во время старта электромотора. Также такие реостаты работают в системах рекуперативного реостатного торможения. Оно нужно для плавного снижения скорости вращения роторов электромоторов и генераторов.
Балластники
Балластные РС быстро поглощают энергию, которая выделяется при резком торможении электродвигателя. То есть происходит сброс балласта в виде излишней электроэнергии.
Нагрузочные устройства
РС этого вида создают дополнительную нагрузку в электроцепи. Это нужно для поддержания необходимых процессов, связанных с режимом работы различных приборов, двигателей и других устройств.
Датчики на основе реостата
Положение ползуна в РС определяет величину напряжения и силы тока в рабочей цепи электрического тока. Изготовить датчик на основе реостата не составляет особого труда. К тороидальному переменному сопротивлению подводят фазу и ноль питания, на выход выводят изменённую фазу из резистора и ноль.
Сегодня на смену устаревшим приборам пришли оптические и магнитные аналоги. Датчики на основе переменных резисторов ещё продолжают массово применять в радиотехнике. Это подстроечные сопротивления регуляторов уровня громкости и других опций.
Датчик на основе реостата
Поворачивая ручку регулировки громкости радиоустройства, перемещают ползунок по графитовому диску. От его положения зависят сопротивление цепи и мощность звукового сигнала.
Реостат печки отопления салона автомобиля
Сама печка автомобиля во включённом состоянии находится в статичной степени нагрева. Уровень температуры воздуха в салоне зависит от скорости вращения ротора вентилятора. Реостат, встроенный в цепь питания вентилятора, меняет скорость воздушного горячего потока через ручное управление.
Существуют комбинированные системы обогрева салона автомобиля. Это когда степень нагрева воздушного потока регулируется двумя реостатами: самой печки и вентилятора.
Реостат печки автомобиля
Дополнительная информация. Типичной причиной выхода из строя системы обогрева салона часто бывает перегорание предохранителя. Поломку устраняют перепайкой электрической детали.
С развитием научно-технического прогресса многие электроприборы быстро устаревают. На смену им приходят более совершенные устройства, менее затратные и более эффективные. То же происходит с реостатами. Электротехническая промышленность постоянно поставляет на рынок всё более новые и совершенные виды резисторов.
Видео
amperof.ru
Что такое реостат: устройство и принцип работы
Электрические сети зациклены на передаче электроэнергии от источника к потребителю, которые являются основными элементами цепочки. Но кроме них в электрическую цепь вставляются и другие составляющие, к примеру, управляющие элементы, к которым относится реостат или любой другой прибор с таким же принципом действия. Устройство реостата – это проводник определенного сечения и длины, через которые можно узнать сопротивление проводника. Конечно, обговаривается и его материал. Изменяя сопротивление прибора, а, точнее, проводника, можно регулировать величину силы тока и напряжения в сети. Итак, реостат – это прибор, регулирующий напряжение и ток.
Устройство и принцип работы
Если рассматривать реостатную конструкцию, то необходимо отметить несколько основных его частей:
- это трубка из керамики;
- на нее намотана металлическая проволока, концы которой выведены на контакты, расположенные на противоположных концах керамической трубки;
- выше трубки установлена металлическая штанга, на одной стороне которой установлен контакт;
- на штанге закреплен движущийся контакт, который электрики называют ползун.
Теперь, как все это работает. Обратите внимание на рисунок ниже.
Первая позиция (а) – контакт (движущийся) посередине. Это говорит о том, что ток будет проходить только через половину прибора. Вторая позиция (б) говорит о том, что задействован проводник полностью. То есть, его длина максимальная, значит, и сопротивление максимальное, при этом сила тока уменьшилась. Понятно, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока. Третья позиция (в) – здесь все наоборот: снижается сопротивление, увеличивается сила тока.
Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что керамическая трубка, используемая в реостатной конструкции, полая. Это необходимая составляющая, которая позволяет прибору охлаждаться при прохождении через проводник электроэнергии. Добавим: считается, что самые безопасные реостаты – это те, которые закрыты кожухом.
Как включается реостат в цепь
Во-первых, этот прибор в электрическую цепь включается только последовательно. Во-вторых, один из контактов подключается к ползуну, с помощью которого и регулируется величина тока в цепи. Но необходимо отметить, что этот управляющий элемент можно использовать и для регулировки напряжения в электрической цепочке. Здесь может быть использовано несколько схем с одним сопротивлением или двумя. Понятно, что чем меньше элементов в электрической цепочке, тем проще она.
Реостаты – это универсальные приборы. Их сегодня используют не только для управления силой тока и напряжением. К примеру, в телевизорах они установлены для увеличения или уменьшения звука. Да и переключение каналов косвенно связано с ними же.
И еще один момент. В электрических схемах обозначение этих приборов вот такое:
или такое
На первом рисунке более подробно расписана схема подключения, где красный прямоугольник – это и есть проводник, накрученный на керамическую основу. Синяя линия – это контакт, через который подводится питающий провод. Зеленная стрелка – это ползун. Она направлена влево, что говорит о том, что перемещая ползунок влево, мы уменьшаем сопротивление проводника. И, наоборот, перемещаем контакт вправо, увеличиваем сопротивление.
Рисунок второй более упрощенный. На нем всего лишь прямоугольник, показывающий наличие сопротивления, и стрелка, которая показывает, что этот показатель можно изменять.
Конечно, вся эта информация касается простейших элементов. Но необходимо отметить, что реостаты могут быть разными, все зависит от того места, куда они должны быть установлены. Есть различия и по токопроводящему материалу, который лежит в основе. К примеру, это может быть уголь, металлы, жидкости и керамика. К тому же процесс охлаждения производится воздушным путем или при помощи жидкостей, и это может быть не только вода.
onlineelektrik.ru
Реостаты. Виды и устройство. Работа и особенности. Применение
Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение. Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R. Если изменять сопротивление проводника R, тогда будет меняться сила тока.
Сопротивление зависит от длины L, от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.
Разберем цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.
Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.
Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.
Устройство реостата
На цилиндр, выполненный из керамики, намотан металлический проводник, который сделан из материала с большим удельным сопротивлением. Сделано это для того, чтобы при небольшом изменении длины существенно менялось сопротивление. Этот металлический провод называется обмоткой. Он так называется, потому что намотан на керамический цилиндр.
Концы обмотки выведены к зажимам, которые называются клеммами. В верхней части реостата есть металлический стержень, который тоже заканчивается клеммами. Вдоль металлического стержня и вдоль обмотки может перемещаться скользящий контакт, который называется ползунком. Так как скользящий контакт имеет такое название, то подобный реостат называется ползунковым реостатом.
Принцип действия
Ползунковый реостат подсоединен в цепь через две клеммы: нижнюю с обмотки и верхнюю клемму, там, где металлический стержень. При подключении его в цепь, таким образом, ток через нижнюю клемму проходит по виткам обмотки, а не поперек витков. Далее ток проходит через скользящий контакт, потом по металлическому стержню, и опять в цепь.
Таким образом, в цепи задействована только часть обмотки реостата. Когда ползунок перемещается, то меняется сопротивление той части обмотки реостата, которая находится в цепи. Изменяется длина обмотки, сопротивление и сила тока в цепи.
Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это достигается тем, что витки обмотки изолированы между собой тонким слоем изоляционного материала. Разберемся, как осуществляется контакт между витками обмотки и ползунком.
При движении по обмотке ползунок движется по ее верхнему слою, который имеет зачищенный участок изоляции на пути ползунка. Так осуществляется контакт между ползунком и витком обмотки. Между собой витки изолированы.
На схеме изображена цепь с источником тока, выключателем, амперметром и ползунковым реостатом. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление и сила тока в цепи.
Ползунковый реостат можно подключать к цепи при помощи двух клемм: верхней и нижней. Но реостаты подключаются и по-другому.
Реостат можно подключить через три клеммы. Две нижние клеммы соединяются с концами обмотки, и один провод с верхней клеммы. Напряжение подается на всю обмотку, а снимается напряжение только с части обмотки. Ползунок делит реостат на два резистора, которые соединены последовательно.
Общее напряжение равно сумме напряжений каждого резистора. Поэтому выходное напряжение меньше входного значения. Выходное напряжение меньше, чем входное во столько раз, во сколько сопротивление части обмотки меньше, чем сопротивление всей обмотки. То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром.
Виды и особенности реостатов
Реостат в виде тора
Два крайних зажима – это концы обмотки, а средний зажим соединен с ползунком. Вращая ползунок по обмотке, можно изменить сопротивление и сила тока в цепи.
Рычажные реостаты
Они получили такое название, потому что в его нижней части находится переключатель – рычаг. С помощью него можно включать разные части спирали резисторов. На рисунке показан принцип работы рычажного реостата.
Рычажный реостат изменяет силу тока скачкообразно, в то время как ползунковый реостат меняет силу тока плавно. Если в цепи будет присутствовать резистор, то при перемещении ползунка на ползунковом реостате или при переключении рычага рычажного реостата будет меняться сила тока и напряжение на концах резистора.
Штепсельные
Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.
Это набор различных сопротивлений. Они называются спирали-резисторы. При помощи штепселя можно включать или выключать разные спирали-резисторы. Когда штепсель находится в перемычке, то больший ток идет через перемычку, а не через резистор. Таким образом, резистор отключается. Используя штепсель, можно получать разные сопротивления.
Материалы и охлаждение
Основным элементом в устройстве реостата является материал изготовления, по виду которого реостаты делятся на несколько видов:
- Угольные.
- Металлические.
- Жидкостные.
- Керамические.
Электрический ток в сопротивлениях преобразуется в тепловую энергию, которая должна каким-то образом отводиться от них. Поэтому реостаты также делятся по типу охлаждения:
- Воздушные.
- Жидкостные.
Жидкостные реостаты разделяются на водяные и масляные. Воздушный вид используется в любых конструкциях приборов. Жидкостное охлаждение применяется только для металлических реостатов, их сопротивления омываются жидкостью, либо полностью в нее погружены. Нельзя забывать, что охлаждающая жидкость также должна охлаждаться.
Металлические реостаты
Это конструкция реостата с воздушным охлаждением. Такие модели приобрели популярность, так как легко подходят для различных условий работы своими электрическими, тепловыми характеристиками, а также формой конструкции. Они бывают с непрерывным или ступенчатым типом регулировки сопротивления.
В устройстве имеется подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам, расположенным в этой же плоскости. Неподвижные контакты выполнены в виде винтов с плоскими головками, пластин или шин. Подвижный контакт называется щеткой. Он бывает мостиковым или рычажным.
Такие виды реостатов делят на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. Последний вид имеет простую конструкцию, но ненадежен в применении, так как контакт часто нарушается.
Масляные
Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. Это делает возможным повышение нагрузки на небольшое время, снижает расход материала изготовления сопротивления и габариты корпуса реостата.
Детали, погружаемые в масло, должны иметь значительную поверхность для хорошей отдачи тепла. В масле увеличиваются возможности контактов на отключение. Это является преимуществом такого вида реостатов. Благодаря смазке на контакты можно прилагать повышенные усилия. К недостаткам можно отнести риск возникновения пожара и загрязнение места установки.
Похожие темы:
electrosam.ru
Для чего нужен реостат, принцип его работы в цепи. Реостат — что это такое
§ 1 Реостат: принцип работы и устройство
Важным элементом управления сопротивлением электрической цепи является реостат. В нем используется проводник из известного материала с определенной длинной, позволяющей рассчитать его сопротивление. Принцип работы заключается в изменении сопротивления, а значит, появляется возможность регулировать силу тока и напряжение в электрических цепях. Рассмотрим устройство реостата.
На рисунке 1 представлен реостат, состоящий из керамической трубы (1), на которую намотан провод (2) и имеются два контакта (3а), также штанга, в конце которой расположен контакт (3б). По ней движется скользящий контакт (4), который называют «ползун».
При расположении «ползуна» посередине (рис. 2а) только половина проводника принимает участие в электрической цепи. При передвижении его дальше (рис. 2б) длина проводника возрастает, и сопротивление увеличивается, но сила тока уменьшается. Передвигаем «ползун» в противоположную сторону (рис. 2в), и сопротивление уменьшится, а сила тока в цепи возрастет.
Внутри реостат полый, так как при протекании тока происходит нагревание реостата, а полость способствует быстрому охлаждению.
§ 2 Обозначения реостата на схемах и его использование
Как известно, каждый элемент цепи обозначается символом. Обозначение реостата (рис. 3):
Красный прямоугольник — сопротивление, синий — контакт, подводящий провод, зеленый — скользящий контакт. Если ползунок передвинуть влево, сопротивление реостата уменьшается, а при движении вправо — увеличивается.
Используют еще одно обозначение реостата (рис. 4):
На схеме прямоугольник обозначает сопротивление, а стрелка — то, что его можно изменять.
В электрическую цепь реостат включают последовательно. Рассмотрим схему включения реостата (рис. 5):
Зажимы (1) и (2) подключаются к источнику тока. Второй контакт подсоединен к ползунку. Увеличивая сопротивление реостата, накал лампочки (3) начинает уменьшаться, а значит, ток в цепи тоже уменьшается. Если уменьшить сопротивление реостата лампочка будет гореть ярче.
Реостат — универсальный прибор. Его используют в бытовых приборах. Например, в телевизорах для регулирования громкости и при переключении каналов. Для безопасности используют реостаты с защитным кожухом (рис. 6).
Список использованной литературы:
- Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений /А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
- Физика 7-9. Учебник. И.В. Кривченко.
- Физика. Справочник. О.Ф. Кабардин. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2010.
Обычно редко кто
radiobud.ru
Для чего в электрической цепи применяют реостат
Реостат – это аппарат, который применяется в электрической цепи для регулировки силы тока и напряжения путем изменения сопротивления с помощью поворота ручки или перемещения ползунка. Возможно, многие помнят это прибор по урокам физики, когда посредством реостата изменяли яркость свечения лампочки. В электрической цепи реостат применяют для регулировки звука в старых аудиосистемах или простом диммере для настройки яркости света осветительного прибора.
Реостат был изобретен в начале IXX в. немецким физиком Иоганном Христианом Поггендорфом. До настоящего времени этот аппарат широко применялся в электротехнике, но постепенно стал уступать современным электронным и цифровым технологиям. При этом во многих электроприборах, его роль до сих пор остается незаменимой.
Принцип работы реостата
Принцип действия прибора основан на ступенчатом или плавном изменении сопротивления. Эта функция достигается за счет изменения положения ползункового контакта, включающего в цепь необходимую часть высокоомного материала. Отличным наглядным примером является учебный реостат. В нем нихромовая проволока намотана на горизонтальный керамический стержень. Сверху на токопроводящей штанге расположен подвижный ползунок с контактными пластинками, касающимися обмотки. В начальном положении вся проволока включена в цепь и сопротивление реостата находится в максимальном режиме. Перемещая ползунок, часть проволоки исключается из цепи, так как ток проходит путь через часть проволоки, а затем по наименьшему пути сопротивления через контактные пластины и токопроводящую штангу. Таким образом, реостат в электрической цепи позволяет изменять сопротивление, делая его меньше или больше.
Применяемые в электротехнике реостаты имеют более компактную кольцевую конструкцию, то есть обмотка выполняется на кольцевом основании, а ползунок в виде поворотного механизма (движка) закреплен в центре кольца. Переменные резисторы со ступенчатым переключением представляют собой набор постоянных резисторов, включенных в цепь последовательно. При этом в схему добавлен переключатель, который, в зависимости от положения, снимает ток с определенного контакта между резисторами.
Каково значение реостата в электрической цепи
В схеме электроприбора реостат может выполнять функции регулировочного, подстроечного резистора или делителя напряжения (потенциометра). Наиболее простой пример – регулировка оборотов коллекторного электродвигателя. В этом случае аппарат используется как регулировочный и включается в цепь с обмоткой двигателя последовательно. Увеличивая сопротивление ток падает и обороты двигателя уменьшаются. Такой принцип часто используется в электродрели, шуруповерте и угловой шлифмашине.
Регулировка переменным сопротивлением также нередко выполняется для освещения и других электрических цепей с небольшим током. Для мощных электрических приборов регулировка реостатом затруднена, поскольку мощность переменных резисторов серийного производства довольно ограничена. К тому же такое сопротивление часто требует принудительного охлаждения. В этом случае более целесообразно применить автотрансформатор. При этом, стоит отметить, что существуют и сверхмощные реостаты. Одним из таких является многоканальный нагрузочный реостат общей мощностью 3000 кВт. Его применяют для реостатного испытания тепловозов новых серий. Вес такой установки несколько тонн, а габариты сравнимы с вагоном поезда.
Сухой многоканальный нагрузочный реостат с постоянным сопротивлением каждого канала мощностью 3000 кВт
Ступенчатое регулирование переменным резисторам часто встречается в электроизмерительных приборах. Так, например, используя ступенчатую схему для шунтирования вольтметра можно менять диапазон измеряемого напряжения. В этом случае сопротивление подключается к прибору параллельно и выполняет роль делителя напряжения. Последовательное подключение сопротивления со ступенчатой регулировкой можно встретить в бытовых вентиляторах, карманных фонариках и другой технике.
Еще одно назначение реостата в электрической цепи – это калибровка. В этом случае применяются маломощные подстроечные переменные резисторы.
Как правило, они скрыты под корпусом и с панели прибора не управляются. Их функция состоит в калибровке (тонкой настройке) работы схемы, которую производят на заводе-изготовителе или в ремонтных мастерских. В дальнейшем эти резисторы не регулируются и работают как постоянное сопротивление. Такие резисторы применяются в большинстве электронной техники.
Читайте также:
electroadvice.ru