Принцип действия реостата и его предназначение

Переменные резисторы

Переменные резисторы, как правило, имеют минимум три вывода: от концов токопроводящего элемента и от щеточного контакта, который может перемещаться по нему. С целью уменьшения размеров и упрощения конструкции токопроводящий элемент обычно выполняют в виде незамкнутого кольца, а щеточный контакт закрепляют на валике, ось которого проходит через его центр.

Таким образом, при вращении валика контакт перемещается по поверхности токопроводящего элемента, в результате сопротивление между ним и крайними выводами изменяется.

В непроволочных переменных резисторах обладающий сопротивлением то-копроводящий слой нанесен на подковообразную пластинку из гетинакса или текстолита (резисторы СП, СПЗ-4) или впрессован в дугообразную канавку керамического основания (резисторы СПО).

В проволочных резисторах сопротивление создается высокоомным проводом, намотанным в один слой на кольцеобразном каркасе. Для надежного соединения между обмоткой и подвижным контактом провод зачищают на глубину до четверти его диаметра, а в некоторых случаях и полируют.

Существуют две схемы включения переменных резисторов в электрическую цепь. В одном случае их используют для регулирования тока в цепи, и тогда регулируемый резистор называют реостатом, в другом — для регулирования напряжения, тогда его называют потенциометром. Показанное на рис. 5 условное графическое обозначение используют, когда необходимо изобразить реостат в общем виде.

Для регулирования тока в цепи переменный резистор можно включить диумя выводами: от щеточного контакта и одного из концов токопроводящего элемента (рис. 6,а). Однако такое включение не всегда допустимо.

Рис. 5. Реостаты и переменные резисторы — условное обозначение.

Если, например, в процессе регулирования случайно нарушится соединение щеточного контакта с токопроводящим элементом, электрическая цепь ока-1 жется разомкнутой, а это может явиться причиной повреждения при

бора. Чтобы исключить такую возможность, второй вывод токопроводящего элемента соединяют с выводом щеточного контакта (рис. 6,б). В этом случае даже при нарушении соединения электрическая цепь не будет разомкнута.

Общее обозначение потенциометра (рис. 6,в) отличается от символа реостата без разрыва цепи только отсутствием соединения выводов между собой.

Рис. 6. Обозначение потенциометра на принципиальных схемах.

К переменным резисторам, применяемым в радиоэлектронной аппаратуре, часто предъявляются требования по характеру изменения сопротивления при повороте их оси.

Так, для регулирования громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре необходимо, чтобы сопротивление между выводом щеточного контакта и правым (если смотреть со стороны этого контакта) выводом токопроводящего элемента изменялось по показательному (обратному логарифмическому) закону.

Только в этом случае наше ухо воспринимает равномерное увеличение громкости при малых и больших уровнях сигнала. В измерительных генераторах сигналов звуковой частоты, где в качестве частотозадающих элементов часто используют переменные резисторы, также желательно, чтобы их сопротивление изменялось по логарифмическому или показательному закону.

Если это условие не выполнить, шкала генератора получается неравномерной, что затрудняет точную установку частоты.

Промышленность выпускает непроволочные переменные резисторы, в основном, трех групп:

• А — с линейной,
• Б — с логарифмической,
• В — с обратно-логарифмической зависимостью сопротивления между правым и средним выводами от угла поворота оси ф (рис. 47,а).

Резисторы группы А используют в радиотехнике наиболее широко, поэтому характеристику изменения их сопротивления на схемах обычно не указывают. Если же переменный резистор нелинейный (например, логарифмический) и это необходимо указать на схеме, символ резистора перечеркивают знаком нелинейного регулирования, возле которого (внизу) помещают соответствующую математическую запись закона изменения.

Рис. 7. Переменный резистор с обратно-логарифмической зависимостью сопротивления.

Резисторы групп Б и В конструктивно отличаются от резисторов группы А только токопроводящим элементом: на подковку таких резисторов наносят токопроводящий слой с удельным сопротивлением, меняющимся по ее длине. В проволочных резисторах форму каркаса выбирают такой, чтобы длина витка высокоомного провода менялась по соответствующему закону (рис. 7,6).

Упражнение 1. Реостат

Р
ассмотрим
электрическую цепь (рис.5), в которой
реостат работает как регулятор тока
(собственно реостат). В этом случае
реостат включается в цепь последовательно.
Если внутреннее сопротивление вольтметра
очень велико, а амперметра мало по
сравнению с сопротивлением нагрузки,
ток в цепи будет таким:

,(1)

где R
– сопротивление всего реостата,

R_l
– сопротивление действующего участкаAD реостата длиной l,

R_H
– сопротивление
нагрузки,

r –
внутреннее сопротивление источника
тока, Е – ЭДС источника тока.

При
перемещении движка реостата D
от А к В сопротивление R_l
будет изменяться от нуля до наибольшегоR, а ток в цепи –

от наибольшего
до наименьшего
значения.

Найдем
так называемую кратность регулирования
тока K, которая, по
определению, есть отношение наибольшего
тока к наименьшему из их диапазона его
изменения:

.
(2)

Из
формулы (2) видно, что пределы регулирования
тока реостата тем больше, чем больше
отношение R/(R_H+r),
т.е. чем больше сопротивление реостата
по сравнению с сопротивлением нагрузки
(внутреннее сопротивление источника
тока r, как правило,
значительно меньше R_H).

Если
в электрическую цепь включен регулирующий
элемент (реостат), то хочется, чтобы
пределы регулирования тока были как
можно больше. Однако возможность
получения больших K
для реостата ограничена. Чем больше
сопротивление реостата, тем меньше его
допустимый (номинальный) рабочий ток.
Включив такой реостат в цепь с мощным
источником тока, можно сжечь обмотку
реостата. В самом деле, если его движокD находится вблизи
клеммы А, сила тока в цепи определяется,
в основном, величиной сопротивления
нагрузки и если этот ток окажется больше
номинального тока реостата, то последний
будет испорчен. Кроме того, в случаеRR_H
при приближении движка D
к клемме А скачки изменение тока
становятся всё бóльшими. Итак, при выборе
реостата приходится учитывать и выполнять
два условия: 1)сопротивление реостата
должно быть больше сопротивления
нагрузки RR_H,
2) наибольший ток нагрузки не должен
превышать номинальный (допустимый для
нормальной работы) ток реостата I_нбI_ном.

Описание
установки. Все приборы, необходимые
для проведения измерений, размещены на
лабораторной панели: 1)реостат с линейкой
(сопротивление R=1200
Ом, номинальный ток 0,5 А), 2)два вольтметра
с пределами измерения 15 В, 3)два
миллиамперметра с пределами 75 мА и 1,5
мА. Два резистора, выполняющие роль
нагрузки, размещены в подвале панели.

Измерения.Работа реостата в качестве регулятора
тока изучается при двух нагрузках:
1)R_H1=120
Ом (условие R_HR),
2) R_H2=12000
Ом (R_HR).

В первом
случае последовательно с нагрузкой
включается миллиамперметр на 75 мА, во
втором – на 1,5 мА.

1.Соберите
цепь с нагрузкой R_H1=120
Ом согласно схеме (рис.5). Тумблер Вк
во время сборки должен быть в разомкнутом
положении. Постоянное напряжение от
лабораторной сети подведено к клеммам
с обозначением 6
В.

2.Предложите
преподавателю проверить правильность
сборки цепи.

3.Внимание!
Прежде чем включить тумблер Вк,
установите на реостате наибольшее
сопротивление (движок D
перемещен к клемме В). 4.Включите
напряжение питания тумблером Вк.
Перемещая движок реостата в сторону
уменьшения сопротивления, снимите
зависимость напряжения на входе U,
напряжения на нагрузке UH
итока в цепи I (он
же ток нагрузки) от расстояния l
между движком реостата D
и клеммой А, отсчитывая его по
линейке. Такие измерения следует провести
от 42 см до нуля примерно через равные
промежутки 4…5 см

Результаты запишите
в табл.1

Такие измерения следует провести
от 42 см до нуля примерно через равные
промежутки 4…5 см. Результаты запишите
в табл.1

4.Включите
напряжение питания тумблером Вк.
Перемещая движок реостата в сторонууменьшения сопротивления, снимите
зависимость напряжения на входе U,
напряжения на нагрузке U_H
итока в цепи I (он
же ток нагрузки) от расстояния l
между движком реостата D
и клеммой А, отсчитывая его по
линейке. Такие измерения следует провести
от 42 см до нуля примерно через равные
промежутки 4…5 см. Результаты запишите
в табл.1.

5.Проведите
такие же измерения со второй нагрузкойR_H2=12000
Ом.

Таблица 1

Нагрузка 120 Ом	Нагрузка 12000 Ом
l	I	UH	U	l	I	UH	U

Обработка
результатов. 1.По данным табл.1 постройте
отдельно для каждой нагрузки графики
зависимости тока I и обоих напряжений Uи U_Hот длины рабочего участка реостатаl.

Зачем нужен

Модуль отопителя салона в большинстве автомобилей состоит из ступенчато подключаемых резисторов. Но распространено и другое исполнение, в котором сопротивление изменяется практически непрерывно. Есть также реостаты, производящие плавную регулировку, без разрыва сети.

В электрическом контуре автомобиля реостат печки находится за бардачком, между приводом (моторчиком салонной электропечи) и подключенным к нему механизмом – отопителем. Задача устройства – гасить скачки электротока и снижать пусковые перегрузки, отрицательно влияющие как на привод, так и на потребителя.

Что это за резистор

Подстроечный резистор — это миниатюрная версия стандартного переменного резистора. Они разработаны для установки непосредственно на печатную плату и регулируются только при настройке схемы. Например, для настройки чувствительности какого-нибудь датчика или установки усиления усилителя мощности.

В литературе зачастую под подстроечными резисторами и переменными понимаются разные элементы цепи, хотя, строго говоря, любой подстроечный резистор также является и переменным в силу того факта, что его сопротивление можно изменить.

Для управления подстроечным резистором нужна маленькая отвертка или что-то другое, похожее на нее. Так же, как и подстроечные конденсаторы, подстроечные резисторы бывают однооборотные и многооборотный, сделанные по принципу червячной передачи.

Но в отличие от них, для работы с подстроечным резистором не нужна специальная настроечная отвертка. Близкое нахождение вблизи резистора руки или стальной отвертки никак не влияет на его сопротивление. Подстроечный резистор регулируется обычной отверткой, которая вставляется в специальный паз регулировочного механизма, связанного с круговым ползунком.

Многооборотные подстроечные резисторы используются в тех участках схемы, где нужна прецизионная точность в установке нужного сопротивления. Однооборотными подстроечными резисторами большой точности настройки добиться невозможно.

Подстроечные резисторы служат для одноразовой настройки сопротивления, например в качестве потенциометров на схемах обратной связи импульсных источников питания всегда можно встретить подстроечные резисторы. Существуют также многооборотные подстроечные резисторы.

Подстроечные резисторы имеют небольшие габаритные размеры, и рассчитаны всего на несколько циклов регулировки с целью предварительной или профилактической настройки оборудования, и больше их, как правило, не трогают.

Поэтому подстроечные резисторы не являются очень стойкими и прочными, по сравнению с переменными резисторами, и рассчитаны максимум на несколько десятков циклов регулировки. Очевидно, что подстроечный резистор никогда не заменит переменный, и если этот принцип нарушить, то можно поплатиться низкой надежностью конструируемого устройства.

Области применения подстроечных резисторов.

Популярные решебники

Проволока проходит через несколько контактов.

То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром. Включение лампы на 3,5 В вместе с лампой 60 Вт в сеть В.

Если изменять сопротивление проводника R, тогда будет меняться сила тока. Такой реостат состоит из изоляционной трубки 4, на которую навита проволочная спираль 5. Изобретён реостат был немецким физиком Иоганном Христианом Поггендорфом в г. Несмотря на выпуск многих разновидностей, принцип функционирования у всех приборов примерно одинаковый.

Почему так? Весьма удобно изменять длину проводника. Как тогда это сделать? Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь.

Масляные Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. При этом один из контактов подсоединен к ползуну, с помощью которого и регулируется количество ампер в цепи. 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.

Для пуска и регулирования электрических двигателей станков, грузоподъемных механизмов и пр. В предыдущей статье мы подробно рассмотрели что такое потенциометр. Включение лампочки от карманного фонаря в сеть В

Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них

На помощь придет уже известный нам прибор — реостат. Очевидно, что при таком включении к приемнику будет подаваться напряжение U, равное падению напряжения между зажимом 4 и подвижным контактом 3 реостата. Напряжение U представляет собой только часть напряжения Uи на зажимах источника. На рисунке изображена схема электрической цепи, содержащей резистор сопротивлением…

Проверка сопротивления постоянного резистора

После подготовки прибора к работе приступают к измерениям. Для этого выпаивают одну из ножек сопротивления. Один из щупов подсоединяется к запаянной ножке, второй – к свободной. Если резистор исправен, то на дисплее появится показание, соответствующее номинальному значению в пределах допуска.

Как проверяют сопротивление резистора

При обрыве цепи на экране горит «1».

Внимание!

Регулятором перед измерением выставляют переключатель на ближайшее к номиналу значение большего достоинства. Если регулятором была выполнена настройка на значение, меньшее, чем номинал детали, то на дисплее результаты измерений отображаться не будут, поскольку срабатывает внутренняя блокировка тестера.

Если с одной стороны от резистора в схеме впаян конденсатор, то ножку с этой стороны условно можно считать свободно висящей. И в этом случае можно провести измерения, не выпаивая резистор.

СМД-резисторы – компоненты поверхностного монтажа, измерение сопротивления которых осложняется их малыми размерами. Их обычно проверяют, как и все постоянные резисторы, выпайкой одной ножки.

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:

1. Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений /А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
2. Физика 7-9. Учебник. И.В. Кривченко.
3. 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.

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

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.

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.

Виды реостатов

Разновидность реостатов зависит от их основного назначения:

• Пусковые реостаты предназначены для запуска электродвигателей с постоянным или переменным током;
• Пускорегулирующие реостаты не только предназначены для запуска двигателей с постоянным током, но и для регулировки силы тока;
• Балластные реостаты, еще получили название нагрузочные, поглощают энергию, которая необходима для регулирования нагрузки на электрогенераторах, т.е. создают нужное сопротивление в электрической сети;
• Реостаты возбуждения применяются в электрических машинах для регулировки постоянного и переменного тока, они поглощают лишнюю энергию;
• В особорую группу выделяют реостаты, предназначенные для деления напряжения, их называют потенциометрами. Они позволяют применять в одном приборе различные напряжения, не используя дополнительные приспособления, такие как трансформаторы и блоки питания. В этом случае реостат имеет 3 клеммы, где нижние клеммы используются для входа тока, а верхняя и одна нижняя – в качестве выхода. Регулировка напряжения осуществляется при движении ползунка.

Благодаря применению в электрических приборах и машинах реостатов, происходит уменьшение снижения скачков электрического тока и перегрузок двигателя, это, в свою очередь, увеличивает срок службы электрических приборов.

Реостат на электрической схеме имеет свое особое обозначение.