Что такое реостат. Реостат — что это такое
Резисторы. Закон Ома наглядно показывает, что силу тока в электрической цепи можно изменять, включая в нее различные сопротивления. Этим свойством широко пользуются на практике для регулирования и ограничения тока в обмотках двигателей, генераторов и других электрических потребителях. Электрический аппарат, предназначенный для включения в электрическую цепь с целью регулирования или ограничения проходящего по ней тока, называют резистором. Резисторы бывают с постоянным или регулируемым сопротивлением. Последние иногда называют реостатами.
Резисторы обычно изготовляют из проволоки или ленты, материалом для которых служат сплавы металлов, обладающие высоким удельным сопротивлением (константан, никелин, манганин, фехраль). Это дает возможность для изготовления резисторов применять проволоку наименьшей длины. В электрических цепях, по которым проходят сравнительно небольшие токи (например, в цепях управления, в устройствах электроники и радиотехники), часто применяют непроволочные резисторы, выполненные из графита и других материалов.
Для регулирования тока при пуске тяговых двигателей электрических локомотивов постоянного тока применяют реостаты со ступенчатым изменением сопротивления (пусковые реостаты). Отдельные секции реостата в процессе пуска замыкаются накоротко дистанционно управляемыми выключателями, называемыми контакторами.
На некоторых электровозах (например, электровозах ЧС) пусковые реостаты выполнены из чугунных литых пластин 10 особой формы, напоминающей зигзагообразно уложенную ленту. Отдельные пластины собирают на изолированных шпильках и прикрепляют к основанию 11 (рис. 16, в).
В последнее время пусковые реостаты электровозов и моторных вагонов выполняют из фехралевой ленты 12, намотанной на фарфоровые изоляторы 13 (рис. 16, г). Так же устроены и реостаты, служащие для регулирования тока возбуждения тяговых двигателей на электровозах и тепловозах. Реостаты из фехралевой ленты более
прочны, более устойчивы против тряски и вибраций и имеют меньшую массу, чем реостаты, выполненные из чугунных пластин.
Схемы включения реостатов.
Однако реостат можно включать в цепь таким образом, чтобы ток проходил по всему его сопротивлению, а к приемнику ответвлялась только часть тока источника. В этом случае два крайних зажима 2 и 4 реостата (рис. 18) подключают к источнику 5, а один из этих зажимов, например 4, и подвижной контакт 3 реостата — к приемнику 1. Очевидно, что при таком включении к приемнику будет подаваться напряжение U, равное падению напряжения между зажимом 4 и подвижным контактом 3 реостата. Следовательно, передвигая подвижной контакт реостата, можно изменять напряжение U, подводимое к приемнику, и силу тока в нем. Напряжение U представляет собой только часть напряжения Uи на зажимах источника.
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
Как работает реостат в электрической цепи. Для чего нужен реостат, принцип его работы в цепи
Определение и виды
Итак, реостат — это аппарат, состоящий из нескольких резисторов и устройства, при помощи которого регулируется сопротивление всех включенных резисторов.
Виды реостатов зависят от их назначения:
- Бывают пусковые реостаты тока, которые служат для запуска электродвигателей переменного или же
- Пускорегулирующий реостат нужен для запуска частоты вращения электрических двигателей с постоянным током и ее регулирования.
- Балластный или нагрузочный реостат — электрический аппарат для поглощения энергии, нужной при регулировании нагрузки генератора или же при проверке этого генератора.
- Реостат возбуждения необходим для того, чтобы регулировать ток, находящийся в обмотках электрических машин переменного либо постоянного тока.
Материал и охлаждение
Одним из главных элементов, определяющих конструкцию элемента, является тот материал, из которого состоит реостат. И по этой причине можно разделить реостаты на керамические, жидкостные, металлические и угольные. Электроэнергия в резисторах преобразуется в теплоту, которая от них должна отводиться. Поэтому у реостатов бывает воздушное и жидкостное охлаждение. Второй тип может быть водяным или масляным. Воздушный тип применяется для любой конструкции реостата. Жидкостный же лишь для металлических, так как их резисторы обтекаются жидкостью или полностью в нее погружаются. Нужно при этом знать, что жидкость, используемая для охлаждения, может и даже должна сама охлаждаться или воздухом, или жидкостью.
Металлические реостаты
Что такое реостат из металла? Это элемент, имеющий воздушный тип охлаждения. Такие реостаты наиболее распространены, так как их наиболее легко можно приспособить к самым разным рабочим условиям. Это относится как к тепловым и электрическим характеристикам, так и к параметрам конструкции. Они могут изготавливаться со ступенчатым или непрерывным типом изменения сопротивления.
Переключатель является плоским. В нем есть подвижный контакт, который скользит по контактам неподвижным в одной и той же плоскости. Те контакты, которые не двигаются, выполнены в форме болтов, имеющих плоские головки цилиндрического или полусферического типа в форме пластин либо шин, которые расположены по дуге в один ряд или два. Тот контакт, который двигается, называется щеткой. Он может быть рычажным или мостиковым по своему типу выполнения.
Еще есть разделение на самоустанавливающийся и несамоустанавливающийся. Последний вариант по конструкции проще, но, так как контакт часто нарушается, он не является надежным в использовании. Самоустанавливающийся подвижный контакт обеспечивает необходимую степень нажатия и в эксплуатации более надежен. Именно поэтому такой вид наиболее распространен.
Плюсы и минусы плоских переключателей
К достоинствам переключателей плоского типа можно отнести несложную конструкцию, маленькие габариты при значительном количестве ступеней, низкую стоимость, реле, отключающие и защищающие управляемые цепи.
Из минусов отмечается недостаточная мощность переключения, маленькая разрывная мощность. А еще из-за трения и оплавления из строя быстро выходит щетка.
Масляное охлаждение
Металлические реостаты с масляным типом охлаждения увеличивают теплоемкость и время нагрева из-за хорошей проводимости тепла маслом. Это дает возможность увеличивать нагрузку при кратковременном режиме и сокращать расход материала резисторов и размеры самого реостата.
Элементы, которые погружаются в масло, должны обладать большой поверхностью для обеспечения хорошей теплоотдачи. Если резистор закрытого типа, то нет смысла погружать его в масло. Само погружение дает защиту контактам и резисторам от воздействия окружающих факторов. В масле отключающие способности контактов повышаются. Это достоинство реостатов такого типа. Благодаря смазке возможны большие нажатия на контакты. Но есть и недостатки. Это повышение риска опасности пожара и загрязнение помещения.
Реостат можно включать в схему в качестве или же потенциометра. Это обеспечивает плавную регулировку сопротивления и, как следствие, регулирование силы тока и напряжения в цепи. Их часто применяют в лабораториях.
Пускорегулирующие реостаты
Реостаты, имеющие ступенчатое сделаны из резисторов и переключающего устройства, состоящего, в свою очередь, из неподвижных контактов, одного скользящего контакта. Здесь же имеется привод.
Пускорегулирующие реостаты имеют полюсы якоря, который присоединяется к неподвижным контактам. Подвижный контакт замыкает и размыкает ступени сопротивления, а также и другие цепи, которые управляются данным реостатом. Привод в реостате может быть двигательным или ручным. Это что такое? Реостат такого типа широко распространен. Но недостатки у такой конструкции все же имеются. Это большое количество проводов для монтажа и деталей для крепежа. Особенно много их в реостатах возбуждения с большим числом ступеней.
Реостаты, наполненные маслом, состоят из переключающего устройства и пакетов резисторов, которые встроены в бак и погружены в масло. Пакеты состоят из элементов, выполненных из Они прикрепляются к крышке бака.
Устройство переключения имеет вид барабана и является осью с прикрепленными к ней частями цилиндрической поверхности, которые соединены, согласно схеме. Неподвижные контакты, которые соединены с элементами резистора, крепятся на неподвижную рейку. Когда ось барабана поворачивается приводом либо маховиком, эти части перемыкают неподвижные контакты, являясь контактами подвижными. Этим изменяется сопротивление в цепи.
Вышесказанное полностью проясняет вопрос, что такое реостат. Как видно, это очень важный элемент, который широко применяется в различных
Резисторы. Закон Ома наглядно показывает, что силу тока в электрической цепи можно изменять, включая в нее различные сопротивления. Этим свойством широко пользуются на практике для регулирования и ограничения тока в обмотках двигателей, генераторов и других электрических потребителях. Электрический аппарат, предназначенный для включения в электрическую цепь с целью регулирования или ограничения проходящего по ней тока, называют резистором. Резисторы бывают с постоянным или регулируемым сопротивлением. Последние иногда называют реостатами.
Для регулирования тока при пуске тяговых двигателей электрических локомотивов постоянного тока применяют реостаты со ступенчатым изменением сопротивления (пусковые реостаты). Отдельные секции реостата в процессе пуска замыкаются накоротко дистанционно управляемыми выключателями, называемыми контакторами.
На некоторых электровозах (например, электровозах ЧС) пусковые реостаты выполнены из чугунных литых пластин 10 особой формы, напоминающей зигзагообразно уложенную ленту. Отдельные пластины собирают на изолированных шпильках и прикрепляют к основанию 11 (рис. 16, в).
В последнее время пусковые реостаты электровозов и моторных вагонов выполняют из фехралевой ленты 12, намотанной на фарфоровые изоляторы 13 (рис. 16, г). Так же устроены и реостаты, служащие для регулирования тока возбуждения тяговых
Удельное сопротивление. Реостаты — урок. Физика, 8 класс.
Соберём цепь, изображённую на рисунке. Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение — вольтметром. Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нём, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.
В цепь источника тока по очереди будем включать различные проводники, например, никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины. Выполнив указанные опыты, мы установим, что из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление.
В следующем эксперименте по очереди будем включать никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения). Установим, что из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока, поперечное сечение которой меньше.
В третьем эксперименте по очереди будем включать никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины. Установим, что никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.
Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил:
Сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.
Обрати внимание!
Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т.е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.
Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т.е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.
Причиной наличия сопротивления у проводника является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки проводника. Из-за различия в строении кристаллической решётки у проводников, выполненных из различных веществ, сопротивления их отличаются друг от друга. Для характеристики материала вводят величину, которую называют удельным сопротивлением.
Удельное сопротивление — это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной \(1\) м и площадью поперечного сечения \(1\) м².
Введём буквенные обозначения: \(ρ\) — удельное сопротивление проводника, \(l\) — длина проводника, \(S\) — площадь его поперечного сечения. Тогда сопротивление проводника \(R\) выразится формулой:
R=ρ⋅lS.
Из этой формулы можно выразить и другие величины:
l=R⋅Sρ, S=ρ⋅lR, ρ=R⋅Sl.
Из последней формулы можно определить единицу удельного сопротивления. Так как единицей сопротивления является \(1\) Ом, единицей площади поперечного сечения — \(1\) м², а единицей длины — \(1\) м, то единицей удельного сопротивления будет:
1 Ом ⋅1м21 м=1 Ом ⋅1 м, т.е. Ом⋅м.
Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметрах, так как она чаще всего бывает небольшой. Тогда единицей удельного сопротивления будет:
1 Ом ⋅1мм21 м, т.е. Ом⋅мм2м.
В таблице приведены значения удельного сопротивления некоторых веществ при \(20\) °С.
Обрати внимание!
Удельное сопротивление с изменением температуры меняется.
Опытным путём было установлено, что у металлов, например, удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается.
Обрати внимание!
Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь — лучшие проводники электричества.
При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.
Во многих случаях нужны приборы, имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов — веществ с большим удельным сопротивлением. Например, как видно из таблицы, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в \(40\) раз большее, чем алюминий.
Обрати внимание!
Стекло и дерево имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток и являются изоляторами.
На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая её то больше, то меньше. Так, изменяя силу тока в динамике радиоприёмника, мы регулируем громкость звука. Изменением силы тока в электродвигателе швейной машины можно регулировать скорость его вращения.
Для регулирования силы тока в цепи применяют специальные приборы — реостаты.
Простейшим реостатом может служить проволока из материала с большим удельным сопротивлением, например, никелиновая или нихромовая. Включив такую проволочку в цепь источника электрического тока через контакты А и С и передвигая подвижный контакт С, можно уменьшать или увеличивать длину включённого в цепь участка АС. При этом будет меняться сопротивление цепи, а следовательно, и сила тока в ней, это покажет амперметр.
Реостатам, применяемым на практике, придают более удобную и компактную форму. Для этой цели используют проволоку с большим удельным сопротивлением. Один из реостатов (ползунковый реостат) изображён на рисунке.
В этом реостате никелиновая проволока намотана на керамический цилиндр. Проволока покрыта тонким слоем не проводящей ток окалины, поэтому витки её изолированы друг от друга. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам обмотки. От трения ползунка о витки слой окалины под его контактами стирается, и электрический ток в цепи проходит от витков проволоки к ползунку, а через него в стержень, имеющий на конце зажим \(1\). С помощью этого зажима и зажима \(2\), соединённого с одним из концов обмотки и расположенного на корпусе реостата, реостат подсоединяют в цепь. Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включённого в цепь.
Условное обозначение реостата в схемах показано на рисунке:
Каждый реостат рассчитан на определённое сопротивление и на наибольшую допустимую силу тока, превышать которую не следует, так как обмотка реостата накаляется и может перегореть. Сопротивление реостата и наибольшее допустимое значение силы тока указаны на нём.
Обрати внимание!
Реостат нельзя полностью выводить, так как сопротивление его при этом становится равным нулю, и если в цепи нет других приёмников тока, то сила тока может оказаться очень большой и амперметр испортится.
На рисунке изображён реостат, с помощью которого можно менять сопротивление в цепи не плавно, а ступенями — скачками, т.к. каждая спираль реостата имеет определённое сопротивление.
Источники:
Пёрышкин А.В. Физика. 8 класс// ДРОФА, 2013.
http://class-fizika.narod.ru/8_31.htm
http://electricalschool.info/main/osnovy/394-jelektricheskojj-soprotivlenie.html
http://xn--h2adlho.xn--g1ababalj7azb.xn--p1ai/%D1%83%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5-%D1%81%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5/
http://xn--h2adlho.xn--g1ababalj7azb.xn--p1ai/%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BA-38-%D1%80%D0%B5%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8B/
http://mugo.narod.ru/Fiziks/15.html
схемы включения. Датчики, основанные на реостатах
Реостатом называют электрическое устройство используемое для ограничения и регулировки тока или напряжения в электрической схеме.
По своему внутреннему устройству реостаты делятся на проволочные и не проволочные. Основной частью любого проволочного реостата является керамическая трубка, на которую намотана особая высокоомная проволока. На направляющем металлическом стержне закреплен ползунок, свободно передвигающийся вдоль проволоки, намотанной на керамие.
Итак, любой реостат состоит из нескольких основных частей:
Керамического цилиндра
Металлическая проволока — которая наматывется на трубку из керамики, концы проволоки выведены на контакты (зажимы), расположенные на противоположных концах трубки с обоих сторон;
Металлическая штанга — установлена чуть выше трубки, на одной стороне которой имеется контактная клемма;
Движущийся контакт — закреплен на штанге, который иногда называют ползун.
Реостат подсоединен в цепь через две зажимные клеммы: нижнюю непосредственно с обмотки и верхнюю клемму с движущегося контакта. При подключении реостата в электрическую цепь, ток от нижней клеммы течет по виткам из металлической проволоки, а затем проходит через скользящий контакт, затем по металлическому стержню и на верхний контакт.
Т.е, в схеме будет задействована только часть реостатной обмотки. В тот момент, когда ползунок двигается, изменяется сопротивление обмотки, т.к меняется ее длина, а соответственно сопротивление и сила тока в электрической цепи.
Необходимо отметить, что ток следует по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это происходит потому, что витки обмотки изолированы друг от друга.
Так на рисунке А – движущийся контакт находится посередине. Поэтому ток будет протекать только через половину устройства. На позиции Б — токовый проводник используется полностью поетому, его длина максимальная, как и сопротивление, а в соответствии с сила тока снижается. На третьем рисунке все наоборот: снижается сопротивление, растут амперы.
На электрических схемах реостат обозначен следующим образом:
Реостат в схему включается всегда последовательно. При этом один из контактов подсоединен к ползуну, с помощью которого и регулируется количество ампер в цепи. Но необходимо добавить, что этот прибор можно применять и для регулировки напряжения. Здесь может быть применено несколько схем с одним или двумя сопротивлениями. Понятно, что чем меньше элементов в электрической цепочке, тем проще она.
Обычно этот электронный компонент включается в электрическую схему для регулирования величины тока, пример подключения показан на рисунке ниже.
При перемещении движка изменяется длина токопроводящего слоя, а следовательно, и величина сопротивления реостата, включаемого последовательно в схему, что в вызывает некоторое изменение величины силы тока в цепи и перераспределение напряжения между реостатом и нагрузкой.
Когда движок перемещается к контакту, величина сопротивления реостата сильно снижается,а ток в в цепи наоборот возрастает, тогда меньшая часть напряжения будет гасится на приборе и сильнее возрастет напряжение на подключенной к нагрузке.
Если движок перемещать к противоположному контакту, сопротивление реостата возрастает, а ток в цепи снижается, падение напряжение на реостате будет увеличиваться, а на нагрузке снижаться.
Расчет представленной выше схемы, аналогичен расчету гасящего сопротивления. Величина сопротивления реостата вычисляется по формуле:
R реост =U реост /I
Падение напряжения находится по формуле ниже:
U реост =U ист -U потр
У реостата имеется всего два вывода, а у его родственника , целых три. Поэтому больше не путайте их между собой.
Реостатом именуется аппарат, состоящий из набора резисторов и устройства, при помощи которого можно регулировать сопротивление включенных резисторов и благодаря этому регулировать переменный и неизменный ток и напряжение.
Различают реостаты с воздушным и жидкостным (масляным либо водяным) остыванием . Воздушное остывание может применяться для всех конструкций реостатов. Масляное и водяное остывание употребляется для железных реостатов, резисторы могут или погружаться в жидкость, или обтекаться ею. При всем этом следует подразумевать, что охлаждающая жидкость должна и может охлаждаться как воздухом, так и жидкостью.
Железные реостаты с воздушным остыванием получили наибольшее распространение. Их легче всего приспособить к разным условиям работы как в отношении электронных и термических черт, так и в отношении разных конструктивных характеристик. Реостаты могут производиться с непрерывным либо со ступенчатым конфигурацией сопротивления.
Тумблер ступеней в реостатах производится плоским. В плоском тумблере подвижный контакт скользит по недвижным контактам, перемещаясь при всем этом в одной плоскости. Недвижные контакты производятся в виде болтов с плоскими цилиндрическими либо полусферическими головками, пластинок либо шин, располагаемых по дуге окружности в один либо два ряда. Подвижный скользящий контакт, именуемый обычно щеткой, может производиться мостикового либо рычажного типа, самоустанавливающимся либо несамоустанавливающимся.
Несамоустанавливающийся подвижный контакт проще по конструкции, но ненадежен в эксплуатации ввиду нередкого нарушения контакта. При самоустанавливающемся подвижном контакте всегда обеспечиваются требуемое контактное нажатие и высочайшая надежность в эксплуатации. Эти контакты получили преимущественное распространение.
Плюсами плоского тумблера ступеней реостата являются относительная простота конструкции, сравнимо маленькие габариты при большенном числе ступеней, низкая цена, возможность установки на плите тумблера контакторов и реле для отключения и защиты управляемых цепей. Недочеты — сравнимо малая мощность переключения и маленькая разрывная мощность, большой износ щетки вследствие трения скольжения и оплавления, затруднительность внедрения для сложных схем соединения.
Железные реостаты с масляным остыванием обеспечивают повышение теплоемкости и неизменной времени нагрева за счет большой теплоемкости и неплохой теплопроводимости масла. Это позволяет при краткосрочных режимах резко наращивать нагрузку на резисторы, а как следует, уменьшить расход резистивного материала и габариты реостата. Погружаемые в масло элементы обязаны иметь как можно огромную поверхность, чтоб обеспечить неплохую теплопотерю. Закрытые резисторы погружать в масло нецелесообразно. Погружение в масло защищает резисторы и контакты от вредного воздействия среды в хим и других производствах. Погружать в масло можно только резисторы либо резисторы и контакты.
Отключающая способность контактов в масле увеличивается, что является достоинством этих реостатов. Переходное сопротивление контактов в масле растет, но сразу улучшаются условия остывания. Не считая того, за счет смазки можно допустить огромные контактные нажатия. Наличие смазки обеспечивает малый механический износ.
Для долгих и повторно-кратковременных режимов работы реостаты с масляным остыванием неприменимы ввиду малой теплопотери с поверхности бака и большой неизменной
принцип работы, типы и потенциометр на схеме
В данной статье мы подробно рассмотрим потенциометры, рассмотрим принцип работы, потенциометр на схеме и типы.
Описание и принцип работы
Резисторы обеспечивают фиксированное значение сопротивления, которое блокирует или сопротивляется потоку электрического тока вокруг цепи, а также вызывает падение напряжения в соответствии с законом Ома. Резисторы могут быть изготовлены так, чтобы иметь либо фиксированное значение сопротивления в Омах, либо переменное значение сопротивления, отрегулированное некоторыми внешними средствами.
Потенциометр, который обычно называют как «котел», представляет собой три-терминал с механическим приводом поворотного аналоговое устройство, которое можно найти и использовать в самых разнообразных электрических и электронных схем. Это пассивные устройства, то есть им не требуется источник питания или дополнительная схема для выполнения их основной функции линейного или поворотного положения. Купить потенциометр на Алиэкспресс:
Переменные потенциометры доступны в различных механических вариациях, что позволяет легко регулировать управление напряжением, током или регулированием смещения и усиления схемы для получения нулевого состояния.
Название «потенциометр» представляет собой сочетание слов «разность потенциалов» и «измерение» , появившихся на заре развития электроники. Тогда считалось, что при регулировке больших резистивных катушек с проволочной обмоткой измеряется установленная величина разности потенциалов, что делает его типом прибора для измерения напряжения .
Сегодня потенциометры намного меньше и намного более точны, чем те, которые раньше были большими и громоздкими с переменным сопротивлением, и, как и в случае большинства электронных компонентов, существует множество различных типов и названий, начиная от переменного резистора, пресета, триммера, реостата и, конечно, переменного потенциометра.
Но какими бы ни были их названия, все эти устройства функционируют абсолютно одинаково, так как их значение выходного сопротивления может быть изменено движением механического контакта или контактной щетки, вызванным каким-либо внешним воздействием.
Переменные резисторы в любом формате, как правило, связаны с определенной формой управления, будь то регулировка громкости радиоприемника, скорости транспортного средства, частоты генератора или точная настройка калибровки цепи, однооборотный и многократный потенциометры, триммеры и реостаты могут найти широкое применение в бытовых электротоварах.
Термин « потенциометр» и « переменный резистор» часто используются для описания одного и того же компонента, но важно понимать, что соединения и работа этих двух устройств различны. Однако оба имеют одинаковые физические свойства в том смысле, что два конца внутренней резистивной дорожки выведены на контакты, в дополнение к третьему контакту, соединенному с подвижным контактом, называемым «ползунком» или «контактной щеткой».
Потенциометр на схеме
При использовании потенциометра выполняются соединения с обоих концов, а также с контактной щеткой, как показано на рисунке. Положение контакной щетки обеспечивает соответствующий выходной сигнал (контакт 2), который будет варьироваться между уровнем напряжения, приложенного к одному концу резистивной дорожки (контакт 1), и уровнем напряжения на другом (контакт 3).
Потенциометр представляет собой трехпроводное резистивное устройство, которое действует как делитель напряжения, вырабатывающий непрерывно изменяемый выходной сигнал напряжения, который пропорционален физическому положению контактной щетки вдоль дорожки.
Переменный резистор на схеме
При использовании переменного резистора соединения выполняются только с одним концом резистивной дорожки (контакт 1 или 3) и контактной щетки (контакт 2), как показано на рисунке. Положение контактной щетки используется для изменения величины эффективного сопротивления, соединенного между собой, подвижным контактом и неподвижным концом.
Иногда целесообразно выполнить электрическое соединение между неиспользованным концом резистивной дорожки и контактной щеткой, чтобы предотвратить условия разомкнутой цепи.
Тогда переменный резистор представляет собой двухпроводное резистивное устройство, которое обеспечивает бесконечное число значений сопротивления, контролирующих ток, предлагаемый для подключенной цепи, пропорционально физическому положению контактной щетки вдоль дорожки. Обратите внимание, что переменный резистор, используемый для управления очень высокими токами цепи, обнаруженными в лампах или нагрузках двигателя, называется реостатами.
Типы потенциометров
Переменные потенциометры представляют собой аналоговое устройство, состоящее из двух основных механических частей.
1. Фиксированный или стационарный резистивный элемент, дорожка или проволочная катушка, которая определяет его значение сопротивления, например 1 кОм, 10 кОм и т.д
2. Механическая часть, которая позволяет контакту перемещаться по всей длине изменения резистивной дорожки, его значение сопротивления, как он движется. Существует много разных способов перемещения контакта через резистивную дорожку либо механически, либо электрически.
Но наряду с резистивной дорожкой и стеклоочистителем потенциометры также содержат корпус, вал, ползунковый блок и втулку или подшипник. Движение скользящего контакта само по себе может быть вращательным (угловым) действием или линейным (прямым) действием. Существует четыре основных группы переменного потенциометра.
Поворотный потенциометр
Поворотный потенциометр (наиболее распространенный тип) изменяет свое значение сопротивления в результате углового движения. Вращение ручки или циферблата, прикрепленного к валу, приводит к тому, что внутренний контакт перемещается вокруг изогнутого резистивного элемента. Наиболее распространенное использование вращающегося потенциометра — это регулятор громкости.
Углеродные поворотные потенциометры предназначены для монтажа на передней панели корпуса, в корпусе или печатной плате (PCB) с помощью кольцевой гайки и стопорной шайбой. Они также могут иметь одну одиночную резистивную дорожку или несколько дорожек, известных как групповой потенциометр, в котором все вращаются вместе, используя один единственный стержень. Например, горшок с двумя бандами для одновременной регулировки левого и правого уровня громкости радио или стереоусилителя. В некоторых вращающихся горшках есть выключатели.
Вращающиеся потенциометры могут давать линейный или логарифмический выход с допусками, как правило, от 10 до 20 процентов. Поскольку они управляются механически, их можно использовать для измерения вращения вала, но однооборотный поворотный потенциометр обычно предлагает менее 300 градусов углового перемещения от минимального до максимального сопротивления. Тем не менее, имеются многооборотные потенциометры, называемые триммерами, которые обеспечивают более высокую степень точности вращения.
Многооборотные потенциометры позволяют вращать вал более чем на 360 градусов механического перемещения от одного конца резистивной дорожки к другому. Многооборотные горшки более дорогие, но очень стабильные с высокой точностью, используемой в основном для обрезки и точной регулировки. Два наиболее распространенных многооборотных потенциометра — это 3-ходовые (1080 o ) и 10-поворотные (3600 o ), но доступны 5-поворотные, 20-поворотные и более высокие 25-поворотные банки с различными омическими значениями.
Ползунковые потенциометр (слайдер)
Ползунковые потенциометры или ползунки предназначены для изменения значения их контактного сопротивления с помощью линейного движения, и, как таковая, существует линейная зависимость между положением ползункового контакта и выходным сопротивлением.
Слайд-потенциометры в основном используются в широком спектре профессионального звукового оборудования, такого как студийные микшеры, фейдеры, графические эквалайзеры и пульты управления звуком, что позволяет пользователям видеть с позиции пластиковой квадратной ручки или рукоятки пальца фактическую настройку слайда.
Одним из основных недостатков ползункового потенциометра является то, что они имеют длинную открытую щель, позволяющую наконечнику контакта свободно перемещаться вверх и вниз по всей длине резистивной дорожки. Этот открытый слот делает внутреннюю резистивную дорожку чувствительной к загрязнению от пыли и грязи, а также от пота и жира от рук пользователя. Прорезные войлочные крышки и экраны могут быть использованы для минимизации воздействия загрязнения гусениц.
Поскольку потенциометр является одним из самых простых способов преобразования механического положения в пропорциональное напряжение, их также можно использовать в качестве резистивных датчиков положения, также известных как датчик линейного перемещения. Потенциометры с подвижной углеродной дорожкой измеряют точное линейное (прямое) движение, при этом часть датчика линейного датчика является резистивным элементом, прикрепленным к скользящему контакту. Этот контакт в свою очередь прикреплен через стержень или вал к механическому механизму, подлежащему измерению. Затем положение ползуна изменяется в зависимости от измеряемой величины (измеряемой величины), которая, в свою очередь, изменяет значение сопротивления датчика.
Пресеты и триммеры
Потенциометры с предустановкой или триммером представляют собой небольшие потенциометры типа «установил и забыл», которые позволяют легко выполнять очень тонкие или случайные регулировки в цепи (например, для калибровки). Однооборотные поворотные потенциометры представляют собой миниатюрные версии стандартного переменного резистора, предназначенного для монтажа непосредственно на печатной плате, и регулируются с помощью отвертки с небольшим лезвием или аналогичного пластикового инструмента.
Как правило, эти предустановленные банки с линейным углеродным каналом имеют конструкцию с открытым каркасом или форму замкнутого квадрата, которые после того, как схема настроена и установлена на заводе-изготовителе, затем остаются с этой настройкой, и их корректируют снова, только если происходят некоторые изменения в настройках схемы.
Будучи открытой конструкцией, предустановки каркаса подвержены механическому и электрическому ухудшению, влияющему на производительность и точность, поэтому они не подходят для непрерывного использования, и поэтому предустановленные горшки рассчитаны только на несколько сотен операций. Однако их низкая стоимость, небольшой размер и простота делают их популярными в некритических схемных приложениях.
Предварительные настройки можно регулировать от минимального до максимального значения в течение одного оборота, но для некоторых цепей или оборудования этот небольшой диапазон регулировки может быть слишком грубым, чтобы обеспечить очень чувствительные настройки. Однако многооборотные переменные резисторы работают, перемещая рычаг контакта. с помощью небольшой отвертки на несколько оборотов, в диапазоне от 3 до 20 оборотов, что обеспечивает очень точную настройку.
Потенциометры триммера или «триммеры» представляют собой многооборотные прямоугольные устройства с линейными направляющими, которые предназначены для установки и пайки непосредственно на монтажную плату через сквозное отверстие или для поверхностного монтажа. Это дает триммеру как электрические соединения, так и механический монтаж, а также закрытие дорожки в пластиковом корпусе позволяет избежать проблем пыли и грязи во время использования, связанных с предустановками каркаса.
Реостаты
Реостаты — большие мальчики мира потенциометров. Они представляют собой два переменных резистора подключения, сконфигурированных для обеспечения любого резистивного значения в пределах их омического диапазона для управления потоком тока через них.
Хотя теоретически любой переменный потенциометр может быть сконфигурирован для работы в качестве реостата, обычно реостаты представляют собой большие переменные резисторы с проволочной обмоткой большой мощности, используемые в приложениях с высоким током, поскольку основным преимуществом реостата является их более высокая номинальная мощность.
Когда переменный резистор используется в качестве двухполюсного реостата, только часть полного резистивного элемента, который находится между концевым выводом и подвижным контактом, будет рассеивать мощность. Кроме того, в отличие от потенциометра, выполненного в виде делителя напряжения, весь ток, протекающий через резистивный элемент реостата, также проходит через цепь контакта. Тогда контактное давление контакта на этот проводящий элемент должно выдерживать тот же ток.
Потенциометры доступны в различных технологиях, таких как: углеродная пленка, проводящий пластик, металлокерамика, проволочная обмотка и т.д. Номинальное или «резистивное» значение потенциометра или переменного резистора относится к резистивному значению всей стационарной дорожки сопротивления от одного фиксированного контакта до другой. Таким образом, потенциометр с номиналом 1 кОм будет иметь резистивную дорожку, равную значению фиксированного резистора 1 кОм.
В простейшей форме электрическую работу потенциометра можно считать такой же, как и для двух последовательно включенных резисторов со скользящим контактом, изменяющим значения этих двух резисторов, что позволяет использовать его в качестве делителя напряжения.
В нашем уроке о последовательных резисторах мы увидели, что через последовательную цепь течет один и тот же ток, поскольку существует только один путь для тока, и мы можем применить закон Ома, чтобы найти падения напряжения на каждом резисторе в серии цепи. Затем последовательная резистивная схема действует как сеть делителей напряжения, как показано на рисунке.
В этом примере выше два резистора соединены последовательно через источник питания. Поскольку они последовательны, эквивалентное или полное сопротивление, R T , следовательно, равно сумме двух отдельных резисторов, то есть: R 1 + R 2 .
Также являясь последовательной сетью, через каждый резистор протекает тот же ток, что и некуда идти. Однако падение напряжения на каждом резисторе будет отличаться из-за различных омических значений резисторов. Эти падения напряжения могут быть рассчитаны с использованием закона Ома с их суммой, равной напряжению питания в последовательной цепи. Так вот в этом примере V IN = V R1 + V R2 .
Потенциометр как делитель напряжения
Когда сопротивление потенциометра уменьшается (стеклоочиститель движется вниз), выходное напряжение с контакта 2 уменьшается, создавая меньшее падение напряжения на R 2 . Аналогично, когда сопротивление потенциометра увеличивается, выходное напряжение с контакта 2 увеличивается, вызывая большее падение напряжения. Тогда напряжение на выходном выводе зависит от положения контакта, при этом значение падения напряжения вычитается из напряжения питания.
Резюме потенциометра
В этой статье о потенциометрах мы видели, что потенциометр или переменный резистор в основном состоит из резистивной дорожки с соединением на любом конце и третьей клеммы, называемой стеклоочистителем, с положением стеклоочистителя, разделяющего резистивную дорожку. Положение стеклоочистителя на направляющей регулируется механически путем вращения вала или с помощью отвертки.
Переменные резисторы можно разделить на один из двух режимов работы — делитель переменного напряжения или реостат переменного тока. Потенциометр — это трехполюсное устройство, используемое для управления напряжением, а реостат — это двухполюсное устройство, используемое для управления током.
Мы можем суммировать это в следующей таблице:
| Тип | Потенциометр | Реостат |
| Количество соединений | Три Терминала | Два терминала |
| Количество ходов | Однооборотный и многооборотный | Только однооборотный |
| Тип соединения | Параллельно подключен к источнику напряжения | Подключено последовательно с нагрузкой |
| Что контролирует | Управляет напряжением | Управляет током |
| Тип конусности закона | Линейный и логарифмический | Только линейный |
Тогда потенциометр, триммер и реостат являются электромеханическими устройствами, сконструированными таким образом, что их значения сопротивления могут быть легко изменены. Они могут быть выполнены в виде однооборотных горшков, пресетов, ползунков или многооборотных триммеров. Реостаты с проволочной обмоткой в основном используются для контроля электрического тока. Потенциометры и реостаты также доступны как многоканальные устройства и могут быть классифицированы как имеющие либо линейную, либо логарифмическую конусность.
В любом случае, потенциометры могут обеспечивать высокоточное измерение и измерение линейного или вращательного движения, поскольку их выходное напряжение пропорционально положению стеклоочистителей. Преимущества потенциометров включают в себя низкую стоимость, простоту в эксплуатации, множество форм, размеров и конструкций и могут использоваться в широком спектре различных применений.
Однако, как и у механических устройств, их недостатки включают в себя возможный износ стеклоочистителя и / или направляющей скольжения, ограниченные возможности управления током (в отличие от реостатов), ограничения электрической мощности и углы поворота, которые ограничены менее чем 270 градусами для однооборотных баков.
В следующей статье мы подробно рассмотрим реостат.
Как решать задачи с реостатом
Знакомство с реостатом впервые происходит в школе в 8-м классе на теме «Электрические явления». Выполняется ряд лабораторных работ по электричеству, рассматривается ряд электрических схем.
Но к 10-му классу непонятные вопросы при решении задач все-таки остаются.
Давайте разберёмся с этим физическим прибором и рассмотрим ряд примеров и задач, которые встречались на экзамене и вполне могут встретиться.
В основе решения задач с реостатом надо знать формулу зависимости сопротивления проводников от его геометрических размеров. Именно эта формула лежит в основе принципа работы реостата.
Необходимо научиться определять «активную часть» реостата, то есть эта та часть реостата, по которой течет электрический ток. Чем больше длина активной части, тем большим электрическим сопротивлением обладает реостат. А от сопротивления реостата зависит сила тока в цепи.
Давайте рассмотрим два обозначения реостата на схеме, и посмотрим, отличие этих схем друг от друга. А после разберем несколько примеров.
Следствием всех перемещений ползунка реостата является изменение силы тока, согласно законам Ома для участка цепи и для полной цепи.
Ряд задач с реостатом Вы можете посмотреть на сайте. А ниже рассмотрим еще пару вопросов и задач с реостатом, чтобы закрепить материал.
Задача 1. Как будут изменяться показания электроизмерительных приборов при перемещении ползунка реостата вверх? Объяснить.
При перемещении ползунка реостата вверх, длина рабочей части реостата уменьшится. Так как реостат соединен последовательно с резистором, общее сопротивление цепи — уменьшиться. А следовательно сила тока в цепи, согласно законам Ома — увеличится. Напряжения, измеряемое на резисторе тоже увеличится.
Задача 2.
Реостат параллельно включён с резистором в электрическую цепь так, как показано на рисунке. Как будут изменяться показания амперметра, при перемещении ползунка реостата вправо? Объяснить.
При перемещении ползунка реостата вправо сопротивление реостата будет уменьшаться, а следовательно общее сопротивление электрической цепи, согласно формулам для расчета параллельного соединения — будет тоже уменьшаться. То есть сила тока в цепи будет увеличиваться.
Вы можете оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.
Написать комментарий
Ступенчатый реостат
Для достижения требуемых показателей электропроводности в конструкции реостатов применяются проводники различного сечения и длины.
Назначение реостата
Чтобы получить необходимые для целей применения значения напряжения и силы тока (от нулевого до максимального) реостат включается в электрическую цепь. Подключение может происходить двумя способами, в соответствии с существующими правилами электротехники:
- Последовательно
- Параллельно
Кажущаяся первоначальная простота устройства прибора обманчива, если рассматривать цели его применения. По своему назначению реостаты делятся на четыре категории:
- Пусковые. Предназначены для регулировки (уменьшения) силы тока в тот момент, когда осуществляется запуск электродвигателя
- Пускорегулирующие. Сфера применения данного вида реостатов – двигатели постоянного тока и асинхронные электродвигатели с фазными роторами
- Нагрузочные. Задачей реостатов этой категории является создание сопротивления в цепи электрического тока
- Балластные. Используются в качестве поглотителей электрической энергии, возникающей в момент его торможении
Реостат – один из основных управляющих элементов в электрической цепи при передаче энергии от поставщика к потребителю. С помощью ступенчатого изменения сопротивления в цепи достигаются нужные показатели напряжения и силы тока. Принцип действия прибора следующий. Проводник соединяется с устройством регулировки в единую электрическую цепь. В ступенчатом реостате изменение напряжения производится скачками, или дискретно.
Важно! Для обеспечения безопасности реостат, включённый в электрическую цепь, необходимо закрывать изолирующим кожухом.
Кроме ступенчатого контакта в реостатах применяется и другой тип соединения – скользящий. Такая конструкция характерна для ползунковых реостатов. В них вместо рычага применяется передвигающаяся по всей длине трубки штанга с ползуном. Плавно движущийся контакт обеспечивает последовательное изменение сопротивления в цепи. Это достигается за счёт использования в схеме определённой части обмотки реостата.
Работа ступенчатых и скользящих контактов реостата в большой степени зависит от организации процесса охлаждения. В качестве охлаждающей среды, как правило, используется воздух (естественное охлаждение) или жидкость (принудительное охлаждение). Для жидкостного охлаждения используются вода или масло. В конечном счёте, правильный выбор контактных материалов и охлаждающих сред для реостатов зависит от конкретного назначения и технических показателей прибора.
Область применения реостата
электродвигателей. Благодаря установке в цепь реостатов снижается количество скачков электрического тока. Применение реостатов существенно увеличивает срок службы электрооборудования.
Применять реостаты в современных областях использования электротехники необходимо крайне осторожно. Неправильное использование прибора может привести к выходу из строя всей электросети, неотъемлемой частью которой он является.
Правила пользования реостатом
Ремонт реостатов включает несколько операций:
- Разборка
- Замена или восстановление повреждённых резисторов, изоляторов, частей системы управления
- Сборка
- Регулировка
Помните! Допускается замена некоторых вышедших из строя деталей и узлов реостата новыми образцами.