От чего зависит сопротивление реостата

Назначение реостатов

Ищем двух авторов для нашего сайта, которые ОЧЕНЬ хорошо разбираются в устройстве современных автомобилей.

Обращаться на почту aleksandr.belozerov@gmail.com.

Устройство, с помощью которого происходит изменение сопротивления, называется реостатом. Он может состоять из набора резисторов, подключаемых ступенчато, либо иметь практически непрерывное изменение сопротивления. Существуют приборы позволяющие производить плавную регулировку без разрыва сети. Так как сила тока цепи зависит от напряжения источника и сопротивления, меняя количество подключенных секций реостата, можно косвенно влиять на все основные параметры электрического контура.

По своему назначению реостаты делятся на следующие виды:

• пусковые, служащие для снижения пускового тока при запуске электродвигателя;
• пускорегулирующие, использующиеся преимущественно в двигателях постоянного тока, а также при переменном напряжении в случае асинхронного электродвигателя с фазным ротором;
• нагрузочные, создающие сопротивление в электрической цепи;
• балластные, необходимые для поглощения излишков энергии, возникающей например при торможении электродвигателя.

Реостаты применяются и для ограничения тока в обмотке возбуждения электрических машин постоянного тока. Благодаря этому получается добиться снижения скачков электрического тока и динамических перегрузок, способных повредить как сам привод, так и подключенный к нему механизм. Применение сопротивления при пуске продлевает срок службы щеток и коллектора.

Внешний вид ползункового реостата с защитным кожухом

Особым видом реостатов является потенциометр. Это делитель напряжения, в основании которого лежит переменный резистор. Благодаря ему в электронных схемах можно использовать различные напряжения, не используя дополнительные трансформаторы или блоки питания. Регулировка силы тока при помощи реостата широко используется в радиотехнике, например, для изменения громкости звучания динамика.

Реостаты. Виды и устройство. Работа и особенности

Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение. Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R. Если изменять сопротивление проводника R, тогда будет меняться сила тока.

Сопротивление зависит от длины L, от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.

Например, цепь, состоящая из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.

Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.

Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.

Управление электрической цепью при помощи реостата

Устройство, с помощью которого происходит изменение сопротивления, называется реостатом. Он может состоять из набора резисторов, подключаемых ступенчато, либо иметь практически непрерывное изменение сопротивления. Существуют приборы позволяющие производить плавную регулировку без разрыва сети. Так как сила тока цепи зависит от напряжения источника и сопротивления, меняя количество подключенных секций реостата, можно косвенно влиять на все основные параметры электрического контура.

Виды, устройство и принцип работы ползункового реостата

Значениями силы тока и напряжения можно управлять при помощи специального простого устройства, которое было разработано Иоганном Христианом Поггендорфом. Оно называется реостатом, или переменным резистором. Для того чтобы разобраться в принципе действия устройства, необходимо рассмотреть зависимость тока и напряжения от величины сопротивления.

Реостат. Принцип действия, устройство, применение, обозначение реостата

Реостат — это переменный резистор, электрическое сопротивление которого между его подвижным контактом и выводами резистивного элемента можно изменять механическим способом (определение согласно ГОСТ 21414-75).

Реостат — это тип потенциометра с двумя выводами вместо трех. Является так называемым элементом управления в электрических цепях.

Важным преимуществом реостата является то, что его можно использовать для изменения электрического сопротивления в цепи без её разрыва.

Принцип действия

Принцип действия всех реостатов схож. Наиболее простую конструкцию и визуально понятный принцип действия имеет ползунковый реостат. Подключение в цепь его происходит через нижнюю и верхнюю клеммы. Конструкция выполнена таким образом, что ток проходит не поперек витков, а через всю длину провода, выбранную ползунком. Это происходит благодаря надежной изоляции между проводниками.

Положения ползунка

В большинстве положений бегунка задействована лишь часть реостата. При этом изменение длины проводника приводит к регулированию силы тока в цепи. Для уменьшения износа витков ползунок имеет скользящий контакт, часто выполняемый из графитного стержня либо колесика.

Устройство ползункового реостата

Реостат имеет возможность работать в режиме потенциометра. Для этого, выполняя подключение, необходимо задействовать все три клеммы. Две нижние используются в качестве входа. Они подключаются к источнику напряжения. Верхняя и одна из нижних клемм являются выходом. При перемещении ползунка напряжение межу ними регулируется.

Реостат, используемый в качестве делителя напряжения

Помимо потенциометра возможен и балластный режим работы реостата, когда необходимо создать активную нагрузку для потребления энергии. При этом необходимо учитывать какие рассеивающие способности имеет аппарат. Избыточное тепло может вывести прибор из строя, поэтому рекомендуется производить включение реостата в сеть, предварительно выполнив расчет по рассеиваемой мощности и в случае необходимости обеспечить достаточное охлаждение.

Балластный реостат РБ-302

Используется для ступенчатого управления силой сварочного тока в операциях ручной и полуавтоматической сварки или наплавки покрытий при помощи металлических электродов. Работает совместно с генераторами и многопостовыми сварочными выпрямителями. Рассчитан на поддерживание напряжения на дуге в пределах 27…30 В, предельное напряжение не может превышать 70 А при критическом падении на зажимах – 30 А. Охлаждение – воздушное, рекомендуемое значение ПВ — продолжительности включения составляет 60…65 % (если продолжительность сварочного цикла превышает 10 мин, то значение ПВ необходимо уменьшать).

Реостат РБ-302 может работать от сети напряжением 220 и 380 В, и с любым основным источником сварочного тока, кроме сварочных трансформаторов ТСД-300 и сварочных выпрямителей ВС-400 и ВС-600. В этих случаях необходимо подключать два балластных реостата, которые соединяются параллельно. Сила тока при этом увеличится вдвое.

Балластный реостатмодели РБ-302 имеет два рабочих диапазона сварочных токов: 5 А и 10 А, при этом наименьшее значение разности токов в различных ступенях составляет 10 А. Число ступеней регулировки – 6, их включение и выключение производится при помощи контактных ножей. Плата веток регулирования собрана на фехралевых жаропрочных проволоках диаметром 2,2 мм, для электроизоляции используются профилированные керамические пластины.

Периодический контроль за работой балластного реостата РБ-302 производится путём измерения фактического сопротивления изоляции относительно заземлённого корпуса агрегата: соответствующее значение должно быть не меньше 500 кОм.

Разновидностью указанной модели является балластный реостат типа РБ-302У2, который снабжён дополнительной изолирующей крышкой и улучшенной электроизоляцией. Это позволяет использовать аппарат вне помещений, и вести безопасную сварку в условиях повышенной влажности окружающего воздуха, либо при активном ультрафиолетовом излучении.

Как работает реостат?

Реостат работает на свойстве сопротивления. Сопротивление материала (скажем, проволоки) зависит линейно от длины и обратно пропорционально площади поперечного сечения.

? это удельное сопротивление материала

Таким образом, если мы сохраним площадь поперечного сечения постоянной, увеличение длины увеличит сопротивление. Как показано на рисунке, ползунок перемещается через резистивный элемент для линейных реостатов. Он перемещается либо от входа к выходу, либо наоборот. Соответственно изменяется и эффективная длина. При перемещении дворника к выходному отверстию эффективная длина уменьшается, вызывая падение сопротивления, увеличивая ток.

Работа реостата

Где применяются реостаты?

Основное предназначение реостата — это регулировка силы тока в электрической цепи.

Существуют различные типы реостатов, но в технике, например в электротранспорте, регулировка силы тока реостатами вытесняется другими, более выгодными электронными регуляторами, полупроводниковыми элементами и потенциометрами. Дело в том, что, изменяя силу тока в цепи, реостат нагревается, на что расходуется значительная энергия. При большом значении силы тока проволока реостата может перегреться и реостат перестанет работать. В электронных регуляторах эти потери в сотни раз меньше.

• Реостат обычно используется в областях, где требуется высокое напряжение или ток. Микроволновая печь, холодильник, миксер, вентилятор, электроинструменты и т.д.
• В светорегуляторах реостаты используются для изменения интенсивности света. Если увеличить сопротивление реостата, через лампочку будет протекать меньший электрический ток, и яркость света уменьшится. Аналогично, если мы уменьшаем сопротивление реостата, через лампочку протекает больше электрического тока, и яркость света увеличивается.
• Реостаты используются для увеличения или уменьшения скорости вращения электродвигателя.
• Он используется в переключателях, с помощью которых устанавливается температура на электроплитах. Он используется во всех устройствах, аналогичных кухонным приборам, которые имеют нагревательные элементы, температура которых должна быть увеличена или уменьшена.
• Он используется для увеличения или уменьшения громкости в таких устройствах, как телевизор, радио.

Конструктивные особенности

По материалу изготовления разделяют реостаты:

• металлические, получившие наибольшее распространение;
• керамические, наиболее часто используемые при небольших мощностях;
• угольные, до сих пор используемые в промышленности;
• жидкостные, обеспечивающие максимально плавное регулирование.

Отвод тепла может быть как воздушным, так и водяным или масляным. Жидкостное охлаждение применяется при невозможности рассеять тепло с поверхности резистора. Для повышения теплоотдачи может использоваться радиатор с вентилятором.

Что такое символ реостата?

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) и Международная электротехническая комиссия (IEC) определили два разных символа реостата.

Стандартный символ реостата IEEE

Стандартный символ реостата МЭК

Почему реостат нужно подключать последовательно в электрическую цепь?

Чтобы подключить реостат в цепь, мы должны подключить его последовательно, а не параллельно. Электрический ток, как известно, течет по пути с наименьшим сопротивлением. Поэтому, когда возникает выбор между путём с меньшим сопротивлением и путём с бо́льшим сопротивлением, он всегда выбирает меньший.

Реостат, как мы уже знаем, — это устройство с переменным значением сопротивления. Когда мы подключаем его к параллельному пути, этот путь приобретает немного бо́льшее сопротивление, чем другой доступный путь. Когда в электрический цепи течет ток, электроны никогда не выбирают параллельный путь, а текут прямо по последовательному пути. Поэтому реостат вообще не будет работать в таком случае.

Последовательное подключение реостата

Как обозначается реостат на схемах?

Реостат на схемах обозначается как резистор со стрелкой. При таком обозначении легко понять, что при движении ползунка вправо сопротивление реостата уменьшится, а при движении влево – увеличится.

В тоже время нужно знать, что международная электротехническая комиссия (IEC) определила другой символ для обозначения реостатов:

Прямоугольник обозначает сопротивление, а стрелка – то, что его можно изменять.

Датчики, основанные на реостатах

Между положением ползунка реостата, его сопротивлением, силой тока в цепи и напряжением существуют прямые зависимости. Эти особенности лежат в основе датчика угла поворота. Каждому положению ротора в таком устройстве соответствует определенная электрическая величина.

Постепенно такие датчики вытесняются магнитными и оптическими аппаратами. Связанно это с тем что характеристика зависимости угла и сопротивления, помехонеустойчива от влияния температурного воздействия. Также свою долю в вытеснение реостатных датчиков вносит переход к цифровым системам. Резистивные измерители можно встретить только в схемах, использующих аналоговые сигналы.

Переключатель реостата

Реостаты управляют током цепи, контролируя сопротивление цепи. Таким образом, реостат можно использовать в качестве переключателя для изменения сопротивления, а также тока цепи. Поэтому в качестве переключателя используется реостат.

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 постоянного тока.
• 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.

Материалы изготовления

Реостаты по виду материала изготовления делятся на 4 типа. Это угольные, металлические, жидкостные и керамические РС:

1. К угольным устройствам относятся модели, где переменным сопротивлением выступает графитовый стержень.
2. Металлическим примером исполнения могут быть ползунковые реостаты. У них переменный резистор – это катушка из металлической проволоки.
3. Жидкостные переменные сопротивления используются для регулирования работы электродвигателей во взрывоопасной атмосфере.
4. К керамическим реостатам относятся тороидальные приборы. Их устройство описано выше по тексту.

Что используется реостат? || Применение реостатов

Реостат находит свое применение в электрической цепи. Когда есть необходимость контролировать течение тока с изменением времени. Основываясь на свойстве управления током, ниже приведены некоторые из целей реостата.

• Схемы диммера: Схема диммера изменяет интенсивность света. Этой цели будет служить использование реостата. Для этого он также нашел применение в микроскопах. При изучении образца с помощью светового микроскопа необходимо наблюдать за любым образцом, используя различную интенсивность света, чтобы получить улучшенное и иное изображение. Для этого микроскопа используется реостат микроскопа.
• Контроль скорости: Переключатель реостата – 12-вольтный переключатель реостата, используется для управления скоростью двигателя постоянного тока, работающего на определенном значении мощности и тока. В дополнительном примечании, мы не можем увеличить скорость двигателя постоянного тока настолько, насколько хотим. Для двигателя постоянного тока существуют определенные ограничения.
• Нагреватели и духовки: Реостаты выделяют чрезмерное количество тепла, обеспечивая при этом сопротивления. Это основная идея обогревателей. Иногда они используются для обеспечения дополнительного тепла, которое требуется рептилии, когда они подавлены, вне нормальных условий. Они также известны как реостаты рептилий.
• Цепи высокого напряжения обычно требуют реостата. Он также – используется для аудиоконтроля и многих других приложений.

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.

Почему реостат включен последовательно?

Чтобы подключить реостат в схему, мы должны разместить его последовательно, а не параллельно. Течение тока намного меньше резистивного пути. Таким образом, когда он находит вариант между менее резистивным путем и более резистивным путем, он всегда выбирает меньший.

Итак, реостат – это устройство, которое имеет некоторое переменное значение сопротивления. Если мы подключим его к параллельному пути, этот путь получит большее сопротивление, чем другой доступный путь. Когда в цепи течет ток, электроны никогда не выберут параллельный путь вместо этого – они будут течь прямо через последовательный путь. Значит, реостат вообще не будет работать. Ему нужен ток, чтобы работать как реостат.

Последовательное соединение

Датчики на основе реостата

Положение ползуна в РС определяет величину напряжения и силы тока в рабочей цепи электрического тока. Изготовить датчик на основе реостата не составляет особого труда. К тороидальному переменному сопротивлению подводят фазу и ноль питания, на выход выводят изменённую фазу из резистора и ноль.

Сегодня на смену устаревшим приборам пришли оптические и магнитные аналоги. Датчики на основе переменных резисторов ещё продолжают массово применять в радиотехнике. Это подстроечные сопротивления регуляторов уровня громкости и других опций.

Поворачивая ручку регулировки громкости радиоустройства, перемещают ползунок по графитовому диску. От его положения зависят сопротивление цепи и мощность звукового сигнала.

Реостат печки отопления салона автомобиля

Сама печка автомобиля во включённом состоянии находится в статичной степени нагрева. Уровень температуры воздуха в салоне зависит от скорости вращения ротора вентилятора. Реостат, встроенный в цепь питания вентилятора, меняет скорость воздушного горячего потока через ручное управление.

Существуют комбинированные системы обогрева салона автомобиля. Это когда степень нагрева воздушного потока регулируется двумя реостатами: самой печки и вентилятора.

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.