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.
Переменный резистор
Очень часто возникает необходимость изменять величину тока и напряжения при помощи изменения номинала резистора. Выполнить эту задачу поможет простой радиоэлемент, который называется реостатом. Он широко применяется для регулировки уровня громкости, увеличения напряжения на лабораторном источнике питания и т. д. Переменные резисторы, применяемые в радиотехнике, отличаются от лабораторных конструкциий. Однако принцип действия этих радиоэлементов одинаков. Части устройства очень похожи по своему предназначению. Например, ползунковый механизм, который применяется для регулировки тока.
Виды и устройство реостатов
Реостаты классифицируются по устройству и способу применения. По устройству реостаты делятся на 4 типа: проволочный, ползунковый, жидкостный и ламповый. Первый тип переменного резистора состоит из проволоки (материала с высоким удельным сопротивлением) и корпуса-изолятора. Проволочный проводник проходит через контакты, при соединении с которыми можно получить необходимую величину сопротивления.
Ползунковый реостат состоит тоже из проволоки с высоким удельным сопротивлением, корпуса-диэлектрика (на него она намотана) и ползунка. При передвижении ползунка происходит уменьшение или увеличение величины электросопротивления. Устройство применяется в лабораториях при проектировании различных электрических приборов, а также для проведения опытов в области физики или химии. Кроме того, модернизированная версия применяется в различной радиоаппаратуре.
Не слишком распространенным типом является модель жидкостного переменного резистора. Она имеет следующее строение: бак с электролитическим раствором и подвижные электроды.
Реостат бывает еще и ламповым. Он включает в свой состав набор ламп накаливания, которые соединены параллельно. Если изменить количество включенных ламп, то можно изменить его сопротивление. Однако устройство имеет один существенный недостаток: зависимость величины электрической проводимости от температуры нитей накаливания. По способу применения переменные резисторы следует классифицировать таким образом:
- пусковые;
- пускорегулирующие;
- балластные;
- для возбуждения;
- потенциометры.
Первый тип предназначен для плавного запуска электродвигателей. Пускорегулирующие переменные резисторы позволяют плавно запускать электрические двигатели постоянного тока, а также поддерживают регулировку величины силы тока. Балластные следует применять в электрических цепях для регулировки нагрузочной способности генератора электроэнергии. Они создают необходимую величину сопротивления в сети. Реостаты возбуждения используют в электрических машинах для поглощения лишней энергии.
Потенциометр предназначен для регулировки величины напряжения. Реостат устроен следующим образом: три клеммы позволяют получить от источника питания с фиксированным значением напряжения разные значения его величины. Например, понижающий трансформатор со значением напряжения на вторичной обмотке, равным 36 В. При использовании 2 транзисторов, диодного моста и реостата можно получить ряд напряжений от 0 до 34 В (2 В — потери при выпрямлении диодным мостом). Эта особенность позволяет делать и выпускать универсальные делители напряжения.
Схема и принцип работы
Обозначение реостата на схеме осуществляется в виде обыкновенного резистора, но со стрелкой, показывающей непостоянное значения сопротивления радиокомпонента. Принцип работы реостата довольно простой и основан на зависимости величины силы тока от величины сопротивления. Проводник, который находится на корпусе-изоляторе, подключен в электрическую цепь.
Реостат может выглядеть, как корпус-изолятор, из которого выведен специальный регулятор величины сопротивления. Однако некоторые модели, которые применяются в лабораториях, могут быть открытого типа. Они предназначены для демонстрации принципа действия устройства.
Электроток протекает по пути наименьшего сопротивления. Следовательно, ползунком можно регулировать протекание тока. Если проводник (материал с высоким удельным сопротивлением) задействован полностью, то, значит, и величина сопротивления будет максимальной. В случае, когда ползунок находится посередине проводника, сопротивление реостата равно R / 2. Подключение в электрическую цепь потенциометра, как и любого типа реостата, осуществляется последовательно.
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
§ 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.
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.
Закон Ома для участка цепи
С камушками в трубе все понятно, но не только же от них зависит сила, с которой поток воды идет по трубе — от насоса, которым мы эту воду качаем, тоже зависит. Чем сильнее качаем, тем больше течение. В электрической цепи функцию насоса выполняет источник тока.
Например, источником может быть гальванический элемент (привычная батарейка). Батарейка работает на основе химических реакций внутри нее. В результате этих реакций выделяется энергия, которая потом передается электрической цепи.
У любого источника обязательно есть полюса — «плюс» и «минус». Полюса — это его крайние положения, по сути клеммы, к которым присоединяется электрическая цепь. Собственно, ток как раз течет от «+» к «−».
У нас уже есть две величины, от которых зависит электрический ток в цепи — напряжение и сопротивление. Кажется, пора объединять их в закон.
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению.
Математически его можно описать вот так:
|
Закон Ома для участка цепи I = U/R I — сила тока U — напряжение R — сопротивление |
Напряжение измеряется в Вольтах и показывает разницу между двумя точками цепи: от этой разницы зависит, насколько сильно будет течь ток — чем больше разница, тем выше напряжение и ток будет течь сильнее.
Сила тока измеряется в амперах, а подробнее о ней вы можете прочитать в нашей статье.
Давайте решим несколько задач на закон Ома для участка цепи.
Задача раз
Найти силу тока в лампочке накаливания торшера, если его включили в сеть напряжением 220 В, а сопротивление нити накаливания равно 880 Ом.
Решение:
Возьмем закон Ома для участка цепи:
I = U/R
Подставим значения:
I = 220/880 = 0,25 А
Ответ: сила тока, проходящего через лампочку, равна 0,25 А
Давайте усложним задачу. И найдем силу тока, зная все параметры для вычисления сопротивления и напряжение.
Задача два
Найти силу тока в лампочке накаливания, если торшер включили в сеть напряжением 220 В, а длина нити накаливания равна 0,5 м, площадь поперечного сечения 0,01 мм2, а удельное сопротивление нити равно 1,05 Ом · мм2/м.
Решение:
Сначала найдем сопротивление проводника.
R = ρ · l/S
Площадь дана в мм2, а удельное сопротивления тоже содержит мм2 в размерности.
Это значит, что все величины уже даны в СИ и перевод не требуется:
R = 1,05 · 0,5/0,01 = 52,5 Ом
Теперь возьмем закон Ома для участка цепи:
I = U/R
Подставим значения:
I = 220/52,5 ≃ 4,2 А
Ответ: сила тока, проходящего через лампочку, приблизительно равна 4,2 А
А теперь совсем усложним! Определим материал, из которого изготовлена нить накаливания.
Задача три
Из какого материала изготовлена нить накаливания лампочки, если настольная лампа включена в сеть напряжением 220 В, длина нити равна 0,5 м, площадь ее поперечного сечения равна 0,01 мм2, а сила тока в цепи — 8,8 А
Решение:
Возьмем закон Ома для участка цепи и выразим из него сопротивление:
I = U/R
R = U/I
Подставим значения и найдем сопротивление нити:
R = 220/8,8 = 25 Ом
Теперь возьмем формулу сопротивления и выразим из нее удельное сопротивление материала:
R = ρ · l/S
ρ = RS/l
Подставим значения и получим:
ρ = 25 · 0,01/0,5 = 0,5 Ом · мм2/м
Обратимся к таблице удельных сопротивлений материалов, чтобы выяснить, из какого материала сделана эта нить накаливания.
Ответ: нить накаливания сделана из константана.
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.
Разновидности реостатов
Какие бывают по назначению
Реостаты используют для:
- уменьшения силы тока при запуске электродвигателя — пусковые;
- в двигателях постоянного тока и при переменном напряжении в случае асинхронного электродвигателя с фазным ротором — пускорегулирующие;
- создания необходимого сопротивление в электрической цепи — нагрузочные;
- поглощения излишков энергии, например, при торможении электродвигателя — балластные.
По материалу проводника
Реостаты отличаются по материалу из которого изготовлен проводник:
- проволочные металлические из сплавов с высоким удельным сопротивлением (нихром, константан, никелин), получившие наибольшее распространение;
- из неметаллических проводящих материалов (графита и композитов на основе углерода) — пленочные или объемные;
- ламповые с угольной или металлической нитью накаливания; лампы реостата параллельно подключены в цепь, и от количества ламп, включенных одновременно, зависит общее сопротивление прибора. Ламповые реостаты практически не применяются, так как их сопротивление зависит от степени разогрева нитей накаливания, что делает их недостаточно точными. Сейчас их используют в образовательных целях: в лабораториях и на уроках физики;
- керамические — чаще всего используются при небольших мощностях;
- жидкостные — представляют собой емкость с электролитом и погруженными в нее металлическими пластинами; величина сопротивления реостата регулируется при передвижении пластин: увеличивается с увеличением расстояния между пластинами и уменьшается при увеличении площади погруженной в электролит поверхности пластин. В жидкостных реостатах изменяется как длина, так и сечение проводника, благодаря этому они имеют максимально плавное регулирование. С помощью жидкостных реостатов управляют двигателями во взрывоопасной среде.
По конструктивному исполнению
По конструкции реостаты делятся на две группы: имеющие плавную или ступенчатую регулировку.
Реостаты с плавной регулировкой:
- реохорды; эти простейшие реостаты представляют собой натянутый на раму отрезок проволоки и подключенный к ней подвижный контакт. На раму нанесена шкала, показывающая количество Ом сопротивления на единицу длины проволоки;
- ползунковые реостаты; проволока из сплава с высоким удельным сопротивлением в один слой виток к витку наматывается на диэлектрический полый стержень. Витки изолированы друг от друга слоем окалины, который специально получается при производстве проволоки. Ползунок с присоединенным к нему контактом перемещается вдоль стержня и соскабливает слой окалины, поэтому электрический ток может протекать из проволоки на ползунок. Чем больше витков от одного контакта до другого, тем больше сопротивление. Такой реостат также имеет шаг изменения сопротивления, но он очень мал; количество шагов на весь проводник равно количеству витков проволоки. Такие реостаты часто применяются при обучении, так как наглядно демонстрируют принцип работы реостата;
- торообразные реостаты с расположенным по окружности проводником и вращающимся вокруг своей оси движком, выполняющим ту же роль, что и ползунок; угол поворота обычно равен 270°; применяются в промышленности и электротранспорте; реостат в виде тора, как и ползунковый, меняет сопротивление практически без разрыва цепи;
- два или несколько реостатов, связанных в один блок.
Реостаты со ступенчатой регулировкой:
- рычажные: резисторы расположены на специальной раме, переключение между ними происходит с помощью рычага, в цепь подключается определенное количество резисторов. Кроме отсутствия плавной регулировки, недостатком является то, что каждое переключение сопровождается разрывом контура;
- штепсельные — для регулировки сопротивления штепсель устанавливается в одно из гнезд; особенностью штепсельных реостатов является то, что при изменении параметров не происходит разрыв цепи. При нахождении штепселя в перемычке большая часть тока идет вне сопротивления. Количество возможных вариантов включения зависит от размера магазина. Вытаскиванием штепселя происходит перенаправление тока в резистор;
- фишечные, в которых отдельные секции реостата замыкаются накоротко постановкой специальных фишек;
- в ламповых реостатах — выключение ламп из цепи.
Значение слова Реостат по словарю Брокгауза и Ефрона:
Реостат (Rheostat) — так называется прибор, служащий для измерения электрического (или гальванического) сопротивления проводника. Под этим названием впервые был описан прибор Витстоном в 1843 г. (Wheatstone). Подобный же прибор (агометр), независимо от Витстона, был устроен русским академиком Якоби. Этот последний был затем усовершенствован Э. X. Ленцом. Способ измерения с помощью этих приборов основан на введении в данную гальваническую цепь тонкой нейзильберовой проволоки известной длины. Проволока эта намотана на мраморный цилиндр, причем один конец сообщается с металлической осью цилиндра. При вращении цилиндра или часть проволоки сматывается на другой, металлический цилиндр (Витстон), или по проволоке перемещается металлическое колесико (Якоби), или передвигается вдоль своей оси сам цилиндр, а колесо остается на месте (Ленц). Н. А. Г.
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.
- Импульсный стабилизатор напряжения
- Можно ли установить стабилизатор напряжения до счетчика
- Необходимость стабилизаторов напряжения
Виды по «конусу» — характеру изменения сопротивления
«Конусом» или «законом» называется взаимосвязь между сопр. и положением скребка. Контролируется изготовителем. Возможно любое соотношение, но для большинства задач хватит ПТ линейных и логарифмических («звуковой конус»).
Может использоваться буквенный код, но такой не стандартизированный, у разных производителей может быть иным, но обычно маркировка такая:
- Азия и США. А — для логарифмической, C — для обратной логарифмической (редкие, экспоненциальные) и B — для линейной конусности;
- Европа — А для линейной, C и B для логарифмической, F — для обратной ее разновидности.
Объяснение
Процентное соотношение, касающееся нелинейного конуса, относится к показателю сопр. в средней точке вращения вала. Конус бревна на 10 % измеряет 10 % общего R на ней. То есть 10% логарифм. конуса на ПТ 10 кОм дает 1 кОм на указанной отметке. Выше процент — круче логарифм. кривая.
Реостаты, блоки , регуляторы и осцилляторы
Реостаты балластный, регуляторы и осцилляторы
При выполнении газопламенных работ возникает необходимость в использовании различных устройств для регулирования сварочного тока, охлаждения горелки, электропитания подогревателя газа. В этом разделе представлено лучшие образцы такого вспомогательного оборудования. Балластные реостаты РБ используются при ручной дуговой сварке или наплавке металлов электродом и служат для регулирования величины сварочного тока. Они выполнены по традиционной схеме коммутации балластных резисторов, позволяют подключить до 4-х сварочных постов к выпрямителям ВДМ.
Блоки водяного охлаждения применяются для охлаждения горелок в процессе выполнения аргонодуговой и механизированной сварки без использования внешнего источника воды. Они обладают высокой эффективностью охлаждения благодаря мощному вентилятору с большим радиатором и позволяют сократить потери рабочего времени на охлаждение и замену элементов горелки.
Блоки питания для подогревателя газа предназначены для электропитания подогревателей углекислотных редукторов с целью исключить их замерзание, особенно при повышенном содержании влаги в углекислом газе. Представлены как модели на основе обычного трансформатора, так и с импульсной схемой (507-2000). Последние обладают гораздо меньшими размерами и весом, снабжены защитой от короткого замыкания и отличаются более низкой стоимостью.
Блок снижения напряжения необходим при выполнении электросварочных работ в местах с повышенной влажностью. Благодаря использованию блока с понижением напряжения до уровня 8,5-12В исключается вероятность поражения электрическим током и обеспечивается безопасное проведение работ на открытых площадках, колодцах и тоннелях.
Регулятор контактной сварки РКС служит для управления циклом сварочных работ и позволяет производить постепенное автоматическое увеличение сварочного тока и подсчет количества сварок с целью своевременной зачистки или замены электродов.
Возбудитель-стабилизатор сварочной дуги позволяет значительно расширить возможности сварочного аппарата для сваривания цветных и черных металлов, улучшить дугообразование и увеличить КПД сварочного трансформатора в 2 раза.
Предлагаемые изделия от разных известных производителей обладают высоким качеством, доступной ценой и помогут значительно повысить производительность труда. Опытные специалисты окажут квалифицированную помощь при выборе и покупке предлагаемых изделий.
Источник: