Каким проводом намотан школьный реостат. Переменные и подстроечные резисторы. Реостат. Определение и виды

В одной из предыдущих статей мы обсудили основные аспекты, касающиеся работы с , так вот сегодня мы продолжим эту тему. Все, что мы обсуждали ранее, касалось, в первую очередь, постоянных резисторов , сопротивление которых представляет из себя не изменяющуюся величину. Но это не единственный существующий вид резисторов, поэтому в данной статье мы уделим внимание элементам, имеющим переменное сопротивление .

Итак, чем же отличается переменный резистор от постоянного? Собственно, здесь ответ прямо следует из названия этих элементов 🙂 Величину сопротивления переменного резистора, в отличие от постоянного, можно изменить. Каким способом? А вот это мы как раз и выясним! Для начала давайте рассмотрим условную схему переменного резистора :

Сразу же можно отметить, что тут в отличие от резисторов с постоянным сопротивлением в наличии имеется три вывода, а не два. Сейчас разберемся зачем они нужны и как все это работает 🙂

Итак, основной частью переменного резистора является резистивный слой, имеющий определенное сопротивление. Точки 1 и 3 на рисунке являются концами резистивного слоя. Также важной частью резистора является ползунок, который может изменять свое положение (он может занять любое промежуточное положение между точками 1 и 3, например, он может оказаться в точке 2 как на схеме). Таким образом, в итоге мы получаем следующее. Сопротивление между левым и центральным выводами резистора будет равно сопротивлению участка 1-2 резистивного слоя. Аналогично сопротивление между центральным и правым выводами будет численно равно сопротивление участка 2-3 резистивного слоя. Получается, что перемещая ползунок мы можем получить любое значение сопротивления от нуля до . А – это ни что иное как полное сопротивление резистивного слоя.

Конструктивно переменные резисторы бывают поворотные , то есть для изменения положения ползунка необходимо крутить специальную ручку (такая конструкция подходит для резистора, который изображен на нашей схеме). Также резистивный слой может быть выполнен в виде прямой линии, соответственно, ползунок будет перемещаться прямо. Такие устройства называют движковыми или ползунковыми перемененными резисторами. Поворотные резисторы очень часто можно встретить в аудио-аппаратуре, где они используются для регулировки громкости/баса и т. д. Вот как они выглядят:

Переменный резистор ползункового типа выглядит несколько иначе:

Часто при использовании поворотных резисторов в качестве регуляторов громкости используют резисторы с выключателем. Наверняка вы не раз сталкивались с таким регулятором – к примеру на радиоприемниках. Если резистор находится в крайнем положении (минимальная громкость/устройство выключено), то если его начать вращать, раздастся ощутимый щелчок, после которого приемник включится. А при дальнейшем вращении громкость будет увеличиваться. Аналогично и при уменьшении громкости – при приближении к крайнему положению снова будет щелчок, после которого устройство выключится. Щелчок в данном случае говорит о том, что питание приемника было включено/отключено. Выглядит такой резистор так:

Как видите, здесь есть два дополнительных вывода. Они то как раз и подключаются в цепь питания таким образом, чтобы при вращении ползунка цепь питания размыкалась и замыкалась.

Есть еще один большой класс резисторов, имеющих переменное сопротивление, которое можно изменять механически – это подстроечные резисторы. Давайте уделим немного времени и им 🙂

Подстроечные резисторы.

Только для начала уточним терминологию… По сути подстроечный резистор является переменным, ведь его сопротивление можно изменить, но давайте условимся, что при обсуждении подстроечных резисторов под переменными резисторами мы будем иметь ввиду те, которые мы уже обсудили в этой статье (поворотные, ползунковые и т. д). Это упростит изложение, поскольку мы будем противопоставлять эти типы резисторов друг другу. Да и, к слову, 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.

Итак, отличие подстроечных резисторов от переменных, которые мы уже обсудили, в первую очередь, заключается в количестве циклов перемещения ползунка. Если для переменных это число может составлять и 50000, и даже 100000 (то есть ручку громкости можно крутить практически сколько угодно 😉), то для подстроечных резисторов эта величина намного меньше. Поэтому подстроечные резисторы чаще всего используются непосредственно на плате, где их сопротивление меняется только один раз, при настройке прибора, а при эксплуатации значение сопротивления уже не меняется. Внешне подстроечный резистор выглядит совсем не так как упомянутые переменные:

Обозначение переменных резисторов немного отличается от обозначения постоянных:

Собственно, мы обсудили все основные моменты, касающиеся переменных и подстроечных резисторов, но есть еще один очень важный момент, который невозможно обойти стороной.

Часто в литературе или в различных статьях вы можете встретить термины потенциометр и реостат. В некоторых источниках так называют переменные резисторы, в других в эти термины может вкладываться какой-нибудь иной смысл. На самом деле, корректная трактовка терминов потенциометр и реостат есть только одна. Если все термины, которые мы уже упоминали в этой статье относились,в первую очередь, к конструктивному исполнению переменных резисторов, то потенциометр и реостат – это разные схемы включения (!!!) переменных резисторов. То есть, к примеру, поворотный переменный резистор может выступать и в роли потенциометра и в роли реостата – все зависит от схемы включения. Начнем с реостата.

(переменный резистор, включенный по схеме реостата) в основном используется для регулировки силы тока. Если мы включим последовательно с реостатом амперметр, то при перемещении ползунка будем видеть меняющееся значение силы тока. Резистор в этой схеме исполняет роль нагрузки, ток через которую мы и собираемся регулировать переменным резистором. Пусть максимальное сопротивление реостата равно , тогда по закону Ома максимальный ток через нагрузку будет равен:

Здесь мы учли то, что ток будет максимальным при минимальном значении сопротивления в цепи, то есть когда ползунок в крайнем левом положении. Минимальный ток будет равен:

Вот и получается, то реостат выполняет роль регулировщика тока, протекающего через нагрузку.

В данной схеме есть одна проблема – при потере контакта между ползунком и резистивным слоем цепь окажется разомкнутой и через нее перестанет протекать ток. Решить эту проблему можно следующим образом:

Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что дополнительно соединены точки 1 и 2. Что это дает в обычном режиме работы? Да ничего, никаких изменений 🙂 Поскольку между ползунком резистора и точкой 1 ненулевое сопротивление, то весь ток потечет напрямую на ползунок, как и при отсутствии контакта между точками 1 и 2. А что же произойдет при потере контакта между ползунком и резистивным слоем? А эта ситуация абсолютно идентична отсутствию прямого соединения ползунка с точкой 2. Тогда ток потечет через реостат (от точки 1 к точке 3), и величина его будет равна:

То есть при потере контакта в данной схеме будет всего лишь уменьшение силы тока, а не полный разрыв цепи как в предыдущем случае.

С реостатом мы разобрались, давайте рассмотрим переменный резистор, включенный по схеме потенциометра.

Не пропустите статью про измерительные приборы в электрических цепях –

В отличие от реостата, используется для регулировки напряжения. Именно по этой причине на нашей схеме вы видите целых два вольтметра 🙂 Ток протекающий через потенциометр, от точки 3 к точке 1, при перемещении ползунка остается неизменным, но меняется величины сопротивления между точками 2-3 и 2-1. А поскольку напряжение прямо пропорционально силе тока и сопротивлению, то оно будет меняться. При перемещении ползунка вниз сопротивление 2-1 будет уменьшаться, соответственно, уменьшаться будут и показания вольтметра 2. При таком перемещении ползунка (вниз) сопротивление участка 2-3 вырастет, а вместе с ним и напряжение на вольтметре 1. При это в сумме показания вольтметров будут равны напряжению источника питания, то есть 12 В. В крайнем верхнем положении на вольтметре 1 будет 0 В, а на вольтметре 2 – 12 В. На рисунке ползунок расположен в среднем положении, и показания вольтметров, что абсолютно логично, равны 🙂

На этом мы заканчиваем рассматривать переменные резисторы , в следующей статье речь пойдет о возможных соединениях резисторов между собой, спасибо за внимание, рад буду видеть вас на нашем сайте! 🙂

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.

Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причём у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой - толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход её в другой сосуд по толстой трубке произойдёт гораздо быстрее, чем по тонкой, т.е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т.е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

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 ι S .

Из этой формулы можно выразить и другие величины:

ι = RS ρ , S = ρ ι R , ρ = RS ι .

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 ⋅ 1 м 2 1 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 ⋅ 1 мм 2 1 м, т.е. Ом ⋅ мм 2 м.

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.

Проволочные реостаты выполняются с плавной или ступенчатой регулировкой сопротивления. К виткам этой спирали прижимается подвижный контакт.
Проволочные реостаты применяют как регулировочные устройства, главным образом, при проверке элементов релейной защиты (см. гл.
Схема линии постоянного тока. Расчет проволочных реостатов и сопротивлений состоит в определении сечения и длины провода из материала е большим удельным сопротивлением, обеспечивающего получение необходимого сопротивления и выдерживающего длительное протекание заданного тока при нагреве не свыше допустимой температуры. В радиотехнических установках и схемах управления токи обычно малы и выбор минимального сечения проводов производится, исходя из требующейся механической прочности. Как видно из изложенного, задачи расчета цепей могут несколько изменяться, но основным содержанием расчетов являются обычно расчет на потерю или падение напряжения и проверка нагрева.
Обычно применяются проволочные реостаты с плавным или ступенчатым изменением тока. В некоторых случаях применяют жидкостные реостаты.
Электролитический реостат. Нельзя применять проволочные реостаты для большей силы тока, чем та, на которую они рассчитаны.
Требуется рассчитать нагрузочный проволочный реостат с водяным охлаждением.
Внутренние соединения секций проволочных реостатов необходимо сваривать. Не допускается включение на воздухе без водяного охлаждения металлических реостатов с водяным охлаждением.
Нагрев ванны регулируется проволочным реостатом, включаемым последовательно с электронагревательным элементом.
Часто для лучшего охлаждения проволочные реостаты погружаются в масло. Водяные реостаты из-за своей громоздкости применяются сравнительно редко.
Исполнительным органами могут быть проволочные реостаты, угольны столбики из дисков, электронные лампы, трансформато ры.
В практике применяют также проволочные реостаты со ступенчато-плавной регулировкой и жидкостные реостаты.
Регулятор скорости PC представляет собой проволочный реостат (потенциометр) с рукояткой для кругового поворота и размещается независимо от блока питания на пульте или в шкафу управления производственного механизма.
В комплект нагрузочного устройства входят проволочный реостат, ком-татор для включения сопротивлений точной регулировки и шит управле-я с однополюсными рубильниками для ступенчатого изменения нагрузки.

В качестве регулировочного устройства применяют проволочный реостат с ползунком на 4 - 8 а и 20 - 25 ом, для получения хорошего контакта при измерениях сопротивления обмоток - двойные щупы с неподвижным и подвижным контактами. Подвижные контакты присоединяют к источнику постоянного тока, а между неподвижными контактами щупов включают вольтметр. Таким образом, падение напряжения измеряют вольтметром спустя некоторый промежуток времени после того, как через обмотки пропущен ток. По окончании измерений вольтметр отключают от концов обмотки раньше, чем разрывается ток. Это защищает вольтметр от толчков электродвижущей силы самоиндукции, возникающей в обмотке при отключений тока.
Простейшим примером датчика сопротивления является проволочный реостат с движком, перемещающимся по обнаженной от изоляции поверхности провода. Такой датчик, называемый потен-циометрическим, может служить в качестве индикатора линейных или угловых перемещений, если его движок связать с контролируемой подвижной механической системой. Ширина контактной полосы, по которой перемещается движок, в 2 - - 3 раза превышает диаметр провода. Ее получают полировкой вдоль витков тонкой наждачной бумагой.
Обычная температура перепрева проволоки для проволочных реостатов составляет 150 С лри температуре окружающего воздуха 35 С.
Соединения отдельных элементов сопротивлений в проволочных реостатах могут происходить от провисания спиралей или от сотрясения. У чугунных сопротивлений соединения между отдельными элементами реостатов возникают от механических повреждений и коробяения элементов в результате высокой температуры. Замыкание отдельных элементов уменьшает сопротивление реостатов, что в свою очередь может вызвать увеличение тока при пуске двигателя и привести к перегоранию реостата, а также преждевременному выходу из строя двигателя.
Способы ремонта элементов секций реостата. Соединения отдельных элементов сопротивлений в проволочных реостатах могут происходить от провисания спиралей или сотрясения. У чугунных сопротивлений соединения между отдельными элементами реостатов могут возникнуть от механических повреждений, а также и от коробления элементов в результате высокой температуры. Замыкание отдельных элементов уменьшает сопротивление реостатов, что в свою очередь может вызвать увеличение тока при пуске двигателя и привести к перегоранию реостата.
Способы ремонта элементов секций реостата. Соединения отдельных элементов сопротивлений в проволочных реостатах могут происходить от провисания спиралей или сотрясения. Замыкание отдельных элементов уменьшает сопротивление реостатов, что в свою очередь может вызвать увеличение тока при пуске двигателя и привести к перегоранию реостата.
Соединения отдельных элементов сопротивлений в проволочных реостатах могут происходить от провисания спиралей или от сотрясения. У чугунных сопротивлений соединения между отдельными элементами реостатов возникают от механических повреждений и коробления элементов в результате высокой температуры. Замыкание отдельных элементов уменьшает сопротивление реостатов, что в свою очередь может вызвать увеличение тока при пуске двигателя и привести к перегоранию реостата, а также преждевременному выходу из строя двигателя.
Цепь, состоящая из последовательно соединенных проволочного реостата с регулируемым сопротивлением г, реактивной катушки индуктивности L100 мгн, конденсатора емкостью С 1 мкф (рис. 51), питается от генератора переменной частоты.
Цепь, состоящая из последовательно соединенных проволочного реостата с регулируемым сопротивлением г, реактивной катушки индуктивности L100 мгн, конденсатора емкостью С1 мкф (рис. 51), питается от генератора переменной частоты.
Наиболее часто при эксплуатации релейной защиты применяют проволочные реостаты двух типов: ползунков ы и и секционный.
Включение ползункового реостата для регулирования тока в реле. Наиболее часто в эксплуатации релейной защиты используются проволочные реостаты двух типов: ползунковыи и секционный.
Электромагнитный указатель уровня топлива.
В качестве датчика при измерении уровня топлива применяют проволочный реостат, ползунок которого перемещается рычагом с поплавком на конце. Если на автомобиле устанавливают два топливных бака, то в каждый бак ставят датчики, а на панель приборов - один приемник и переключатель для присоединения того или иного датчика во время замера.
При помощи моста сопротивлений ММВ произвести поочередно измерения сопротивлений проволочного реостата, катушки магнитного пускателя, обмоток однофазного трансформатора, пяти сопротивлений, которые применяются при монтаже радиоаппаратуры. Результаты измерений свести в таблицу, составленную произвольно.
При несколько более высокой стоимости их но сравнению с проволочными реостатами эти реостаты обладают рядом преимуществ, в том числе плавностью регулировки.
К генератору с напряжением и283 sin 500 [ б ] приключен проволочный реостат с сопротивлением г 10 ом.
Для этой цели в электрическую цепь включают с помощью трех клемм проволочный реостат с подвижным контактом.
RZ - прилежащие плечи, величина их сопротивлений вместе с сопротивлением скользящего проволочного реостата известна. Переменное сопротивление RI со скользящим контактом служит для нулевой балансировки схемы при изменении сопротивления тензодатчика в отсутствии деформаций.
I, 11) основано на преобразовании углового перемещения в изменение омического сопротивления проволочного реостата путем изменения положения контактной щетки. В пазу изоляционного корпуса 4 укреплен кольцевой каркас 2, обмотанный проволокой с большим сопротивлением.
Снятие внешних характеристик ЭМУ. а - схема измерения. б - примерные внешние характеристики ЭМУ-25-3000. Сопротивление RK помещается в коробке выводов ЭМУ или выносится на панель и по конструкции представляет собой проволочный реостат с перемещающимся при помощи винта движком. Надежность подключения RK к обмотке КО должна быть тщательно проверена при наладке.
К - сопротивление моста, принимгемое от 50 до 2000 ом, в зависимости от назначения датчика и способа регистрации); 4 - входной проволочный реостат; S - калибровочное сспро-тивленне; 6 - питание постоянным или переменным током; 7 - к измерительному или регистрирующему прибору.
Для дополнительной подстройки цепи обратной связи УМ можно также применять небольшое добавочное сопротивление (1 - 10 ом), включаемое последовательно обмоткам обратной связи, лучше всего небольшой проволочный реостат, рассчитанный на ток до 10 а. Включив его последовательно выключателю В2, регулируют величину сопротивления в цепи обратной связи до тех пор, пока не установится наиболее выгодный режим ее работы. По окончании подстройки реостат отключают, замеряют омметром найденную оптимальную величину добавочного сопротивления для цепи обратной связи и заменяют реостат постоянным проволочным сопротивлением такой же величины.
Для дополнительной подстройки цепи обратной связи УМ можно также применять небольшое добавочное сопротивление (1 - 10 ом), включаемое последовательно обмоткам обратной связи, лучше всего небольшой проволочный реостат, рассчитанный на ток до 19 а. Включив его последовательно выключателю В2, регулируют величину сопротивления в цепи обратной связи до тех пор, пока не установится наиболее выгодный режим ее работы. По окончании подстройки реостат отключают, замеряют омметром найденную оптимальную величину добавочного сопротивления для цепи обратной связи и заменяют реостат постоянным проволочным сопротивлением такой же величины.
Для определения заводской средней эксплуатационой регулировки третьей щетки генератор при его проверке необходимо установить на стенде и включить к нему исправную заряженную батарею, вольтметр, амперметр и проволочный реостат (фиг.
Схемы установок для измерения сопротивления обмоток ваттметра. В установке для измерения сопротивления параллельной обмотки ваттметра (рис. 95, а) изменение величины напряжения U на измеряемом сопротивлении гхв выполняется делителем напряжения Д, представляющим собой проволочный реостат большого сопротивления с ползунком.

К таким устройствам относится, например, реостат, предназначенный для включения в электрическую цепь с целью регулирования тока путем изменения величины сопротивления. Проволочные реостаты выполняются с плавной или ступенчатой регулировкой сопротивления.
Монтаж станции катодной защиты с электрогенератором и двигателем внутреннего сгорания в отдельном здании. На щите смонтированы коммутационная схема, реле и приборы станции. Проволочный реостат 20 для регулировки потенциала в точке дренажа СКЗ устанавливают на стене рядом со щитом.
Реостатом называется регулируемое сопротивление, включенное в цепь тока. Сопротивление проволочных реостатов (рис. 1 - 8) изменяется относительно плавно при перемещении скользящего контакта по виткам проволоки, намотанным на керамическое основание. У контактных реостатов сопротивление изменяется ступенями при перемещении подвижного контакта с одного неподвижного контакта на другой. В табл. 1 - 1 приведены условные обозначения сопротивлений, причем в ней даны также обозначения двух остальных параметров электрических цепей индуктивности и емкости.
Несколько по-другому выполняется расчет различных элементов цепей. Расчет проволочных реостатов и резисторов состоит в определении сопротивления - и длины провода, обеспечивающего получение необходимого сопротивления и выдерживающего длительное протекание заданного тока при допустимом нагреве. Допустимые температуры нагрева резисторов, выполненных из голых проводов, могут достигать сотен градусов. В радиотехнических установках и схемах управления токи обычно малы и выбор минимального сечения провода обычно производится, исходя из требующейся механической прочности.
По устройству реостаты подразделяются на проволочные и непроволочные. В проволочных реостатах токоведущей частью является проволока, обладающая высоким удельным сопротивлением. Они бывают со скользящим контактом и ступенчатые. Реостаты со скользящим контактом обеспечивают плавное изменение сопротивления, а следовательно, и величины тока в электрической цепи. На направляющем металлическом стержне 4 укреплен ползунок, который может свободно передвигаться вдоль проволоки, намотанной на керамической трубке.
Реостат ы служат для создания нагрузки при исследовании приборов и электрических цепей, а также для регулирования напряжения, подводимого к измерительной схеме или к отдельным ее участкам. Широко применяются проволочные реостаты, изготавливаемые из проволоки, навитой на основание из изолирующего материала.
Основными элементами резистивпого датчика являются каркас и нанесенный на него резистивный элемент в виде намотки проволоки, слоя полупроводника или пленки металла. В конструкциях проволочных реостатов чаще всего применяют провода из манганина, константаиа или фехраля. Добавка иридия к платине увеличивает твердость и прочность последней, повышает кислотоупорность, анти-коррозийность и износостойкость. Платиноиридиевый провод выпускается весьма малых диаметров (до 0 03 мм), что позволяет выполнять высокоомные (до нескольких тысяч омов) преобразователи массой всего 10 - 12 г и габаритов примерно 1X2 см. Хорошими параметрами обладают также преобразователи из проводов, изготовленных из сплавов платины с палладием, рубидием, рутением, осмием.
Реостаты, используемые в системах автоматического регулирования, бывают проволочные и жидкостные. Чаще всего применяют проволочные реостаты с плавным или ступенчатым регулированием сопротивления. В связи с тем, что такой способ регулирования не является экономичным, эти реостаты монтируют лишь в цепях малой мощности.
Реостаты, используемые в системах автоматического регулирования, разделяются на проволочные и жидкостные. Чаще всего применяют проволочные реостаты с плавным или ступенчатым регулированием сопротивления. В связи с тем что такой способ регулирования не является экономичным, эти реостаты монтируют лишь в цепях малой мощности.
Панель дистанционного управления. Реостаты, используемые в системах автоматического регулирования, бывают проволочные и жидкостные. Чаще всего применяют проволочные реостаты с плавным или ступенчатым регулированием сопротивления. В связи с тем, что такой способ регулирования не является экономичным, эти реостаты монтируют лишь в цепях малой мощности.

Реостатом называется аппарат, состоящий из набора резисторов и устройства, с помощью которого можно регулировать сопротивление включенных резисторов.

В зависимости от назначения различают следующие основные виды реостатов:

пусковые - для пуска электродвигателей постоянного или переменного тока;

пускорегулирующие - для пуска и регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока;

реостаты возбуждения - для регулирования тока в обмотках возбуждения электрических машин постоянного и переменного тока;

нагрузочные или балластные - для поглощения электроэнергии регулирования нагрузки генераторов при испытании самих генераторов или их первичных двигателей.

Одним из основных элементов, определяющих общее конструктивное выполнение реостата, является материал, из которого изготовлены его резисторы. В зависимости от этого различают реостаты металлические, жидкостные, угольные и керамические. В резисторах электрическая энергия превращается в теплоту, которая должна от них отводиться. Различают реостаты с воздушным и жидкостным (масляным или водяным) охлаждением. Воздушное охлаждение может применяться для всех конструкций реостатов. Масляное и водяное охлаждение используется для металлических реостатов, резисторы могут либо погружаться в жидкость, либо обтекаться ею. При этом следует иметь в виду, что охлаждающая жидкость должна и может охлаждаться как воздухом, так и жидкостью.

Металлические реостаты. Металлические реостаты с воздушным охлаждением получили наибольшее распространение. Их легче всего приспособить к различным условиям работы как в отношении электрических и тепловых характеристик, так и в отношении различных Конструктивных параметров. Реостаты могут выполняться с непрерывным или со ступенчатым изменением сопротивления.

Переключатель ступеней в реостатах выполняется плоским.

В плоском переключателе подвижный контакт скользит по неподвижным контактам, перемещаясь при этом в одной плоскости. Неподвижные контакты выполняются в виде болтов с плоскими цилиндрическими или полусферическими головками, пластин или шин, располагаемых по дуге окружности в один или два ряда. Подвижный скользящий контакт, называемый обычно щеткой, может выполняться мостикового или рычажного типа, самоустанавливающимся или несамоустанавливающимся.

Несамоустанавливающийся подвижный контакт проще по конструкции, но ненадежен в эксплуатации ввиду частого нарушения контакта. При самоустанавливающемся подвижном контакте всегда обеспечиваются требуемое контактное нажатие и высокая надежность в эксплуатации. Эти контакты получили преимущественное распространение.

Достоинствами плоского переключателя ступеней являются относительная простота конструкции, сравнительно небольшие габариты при большом числе ступеней, малая стоимость, возможность установки на плите переключателя контакторов и реле для отключения и защиты управляемых цепей. Недостатки - сравнительно малая мощность переключения и небольшая разрывная мощность, большой износ щетки вследствие трения скольжения и оплавления, затруднительность применения для сложных схем соединения.

Металлические реостаты с масляным охлаждением обеспечивают увеличение теплоемкости и постоянной времени нагрева за счет большой теплоемкости и хорошей теплопроводности масла. Это позволяет при кратковременных режимах резко увеличивать нагрузку на резисторы, а следовательно, сократить расход резистивного материала и габариты реостата. Погружаемые в масло элементы должны иметь как можно большую поверхность, чтобы обеспечить хорошую теплоотдачу. Закрытые резисторы погружать в масло нецелесообразно. Погружение в масло защищает резисторы и контакты от вредного воздействия окружающей среды в химических и других производствах. Погружать в масло J можно только резисторы или резисторы и i контакты.

Рис. 7-3. Реостат с непрерывным изменением сопротивления.

Отключающая способность контактов , в масле повышается, что является достоинством этих реостатов. Переходное сопротивление контактов в масле возрастает, но одновременно улучшаются условия охлаждения. Кроме того, за счет смазки можно допустить большие контактные нажатия. Наличие смазки обеспечивает малый механический износ.

Для длительных и повторно-кратковременных режимов работы реостаты с масляным охлаждением непригодны ввиду малой теплоотдачи с поверхности бака и большой постоянной времени охлаждения. Они применяются в качестве пусковых реостатов для асинхронных электродвигателей с фазным ротором мощностью до 1000 кВт при редких пусках.

Наличие масла создает и ряд недостатков; загрязнение помещения, повышение пожарной опасности.

Пример реостата с практически непрерывным изменением сопротивления приведен на рис. 7-3. На каркасе 3 из нагревостойкого изоляционного материала (стеатит, фарфор) намотана проволока резистора 2. Для изоляции витков друг от друга проволоку оксидируют. По резистору и направляющему токоведущему стержню или кольцу 6 скользит пружинящий контакт 5, соединенный с подвижным контактом 4 и перемещаемый при помощи изолированного стержня 8, на конец которого надевается изолированная рукоятка (на рисунке рукоятка снята). Корпус 1 служит для сборки всех деталей и крепления реостата, а пластины 7 - для внешнего присоединения.

Реостаты могут включаться в схему как переменный резистор (рис. 7-3, а) или как потенциометр (рис. 7-3,б). Они обеспечивают плавное регулирование сопротивления, а следовательно, и тока или напряжения в цепи и находят широкое применение в лабораторных условиях в схемах автоматического управления.

Рис. 7-4. Пускорегулирующий реостат: б - схема включения Rпк - резистор, шунтирующий катушку контактора в отключенном положении реостата; Rогр - резистор, ограничивающий ток в катушке; Ш1, Ш2 - параллельная обмотка возбуждения; С/, С2 - последовательная обмотка возбуждения

Рис. 7-5. Реостат возбуждения: б - одна из схем включения Rпр - сопротивление предвключенное; OВ - обмотка возбуждения

Рис. 7-6. Маслонаполненный реостат серии РМ: а – общий вид; б – схема.

Реостаты со ступенчатым изменением сопротивления (рис. 7-4 и 7-5) состоят из набора резисторов I и ступенчатого переключающего устройства.

Переключающее устройство состоит из неподвижных контактов 2 и 3, подвижного скользящего контакта 4 и привода 5. В пускорегулирующем реостате (рис. 7-4) к неподвижным контактам присоединены полюс Л1 и полюс якоря Я, отводы от элементов сопротивлений, пусковых Яд и регулировочных Яр, согласно разбивке по ступеням и другие управляемые реостатом цепи (контакторы 6; реле РМ}. Подвижный скользящий контакт производит замыкание и размыкание ступеней сопротивления, а также всех других управляемых р еостатом цепей. Привод реостата может быть ручной (при помощи рукоятки) и двигательный.

Реостаты по типу приведенных на рис. 7-4 и 7-5 нашли широкое распространение. Их конструкции обладают, однако, некоторыми недостатками, в частности большим числом крепежных деталей и монтажных проводов, особенно в реостатах возбуждения, которые имеют большое число ступеней.

Маслонаполненный реостат серии РМ, предназначенный для пуска асинхронных двигателей с фазным ротором, приведен на рис. 7-6. Напряжение в цепи ротора до 1200 В, ток 750 А. Коммутационная износостойкость 10000 операций, механическая - 45 000. Реостат допускает 2-3 пуска подряд.

Реостат состоит из встроенных в бак и погруженных в масло пакетов резисторов и переключающего устройства. Пакеты резисторов набираются из штампованных из электротехнической стали элементов и крепятся к крышке бака. Переключающее устройство - барабанного типа, представляет собой ось с закрепленными на ней сегментами цилиндрической поверхности, соединенными по определенной электрической схеме. На неподвижной рейке укреплены соединенные с резисторными элементами неподвижные контакты. При повороте оси барабана (маховиком или двигательным приводом) сегменты как подвижные скользящие контакты перемыкают те или иные неподвижные контакты и тем самым меняют значение сопротивления в цепи ротора.

На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая ее то больше, то меньше. Так, изменяя силу тока в динамике радиоприемника, мы регулируем громкость звука. Изменением силы тока в электродвигателе швейной машины можно регулировать скорость его вращения.

Во многих случаях 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 включенного 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, а для того чтобы длинная проволока не мешала ее наматывают спиралью.

Один из реостатов (ползунковый реостат) изображен на рисунке а), а его условное обозначение в схемах - на рисунке б).

В этом реостате никелиновая проволока намотана на керамический цилиндр. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам обмотки.

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, соединенного с одним из концов обмотки и расположенного на корпусе реостата, реостат подсоединяют в цепь.

Стрелками указано как протекает электрический ток через реостат

Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включенного в цепь. То есть мы увеличиваем или уменьшаем количество витков по которым протекает электрический ток (чем больше витков, тем больше сопротивление).

Каждый реостат рассчитан на определенное сопротивление (чем больше проволоки намотано, тем большее сопротивление может дать такой реостат) 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 реостате (см. рисунок а ).

[Значения 6Ω и 3 А означают что данный реостат способен изменять свое сопротивление с 0 до 6 Ом, и ток с силой больше чем 3 Ампера пропускать по нему не стоит. ]

Теперь самое время перейти от теории к практике!

Часть 1. Регулировка силы тока в лампочке.

На видео видно, как передвигая ползунок реостата вправо и влево, лампочка горит ярче или тусклее.

Понять принцип опыта можно взглянув на схему (см. рисунок 4).

На рисунке указана схема цепи, которую мы собирали в видео. Полное сопротивление цепи состоит из сопротивления R л лампочки и сопротивления включенной в цепь части проволоки (на рисунке заштрихована) реостата. Незаштрихованная часть проволоки в цепь не включена. Если изменить положение ползунка, то изменится длина включенной в цепь части проволоки, что приведет к изменению силы тока.

Так, если передвинуть ползунок в крайнее правое положение (точка С), то в цепь будет включена вся проволока, сопротивление цепи станет наибольшим, а сила тока — наименьшей, поэтому нить лампочки будет гореть тускло или совсем не будет гореть (так как эл. ток такой силы не может разогреть спираль лампочки до свечения).

Если же передвинуть ползунок реостата в положение А, то электрический ток совсем не будет идти по проволоке реостата и, следовательно, сопротивление реостата будет равно нулю. Весь ток будет расходоваться на горение лампы, и она будет светить максимально ярко.

Часть 2. Включение лампочки от карманного фонаря в сеть 220 В.

Внимание! Не повторяйте этот опыт самостоятельно. Напоминаем, что поражение электрическим током осветительной сети может привести к смерти.

Что произойдет, если включить лампочку от фонарика в осветительную сеть напряжением 220 В? Понятно, что лампочка, рассчитанная на работу от батареек с суммарным напряжением 3,5 Вольт (3 пальчиковых батарейки), не способна выдержать напряжение в 63 раза большее - она сразу перегорит (может и взорваться).

Как тогда это сделать? На помощь придет уже известный нам прибор - реостат.

Нам нужен такой реостат, который способен был задержать бурный поток электрического тока, идущего от осветительной сети, и превратить его в тоненький ручеек электричества, который будет питать нашу хрупкую лампочку не нанося ей вреда.

Мы взяли реостат с сопротивлением 1000 (Ом). Это значит, что если эл. ток будет проходить по всей проволоке этого реостата, то на выходе из него получится ток с силой всего лишь 0,22 Ампер.

I=U/R=220 В / 1000 (Ом) = 0, 22 А

Для питания же нашей лампочки нужно даже более сильное электричество (0,28 А). То есть реостат не пропустит достаточное количество тока, чтобы зажечь нашу маленькую лампочку.

Это мы и наблюдаем во второй части видео, где в крайнем положении ползунка лампочка не горит, а при передвижении его вправо лампочка начинает загораться все ярче и ярче (подвигая ползунок мы запускаем все больше тока).

В определенный момент (на определенном положении ползунка реостата) лампочка перегорает, потому что реостат (при данном положении ползунка) пропустил слишком много электричества, которое и пережгло нить накаливания лампочки.

Так можно ли включить низковольтную лампочку в осветительную сеть? Можно! Только следует задержать все лишнее электричество реостатом с достаточно большим сопротивлением.

Часть 3. Включение лампы на 3,5 В вместе с лампой 60 Вт в сеть 220 В.

Мы взяли лампу мощностью 60 Вт, рассчитанную на напряжение 220 В, и лампочку от карманного фонарика на 3,5 В и силу тока 0,28 А.

Что произойдет, если включить эти лампочки в осветительную сеть напряжением 220 В? Понятно, что 60-ти ваттная лампочка будет гореть нормально (она на это и предназначена), а вот лампочка от карманного фонарика немедленно перегорит при включении ее в сеть (т.к. рассчитана работать от батареек только на 3,5 Вольта).

Но в опыте видно, как при подключении лампочек друг за другом (последовательно) и включении их в сеть 220 В обе лампы горят нормальным накалом и даже не думают перегорать. Даже когда ползунок реостата в крайнем положении (т.е. он не создает никакого сопротивления току) маленькая лампочка не перегорает.

Почему так? Почему даже при выключенном реостате (при его нулевом сопротивлении) лампа не перегорает? Что не дает ей перегореть при таком большом напряжении? И действительно ли напряжение на маленькой лампочке такое большое? Будет ли работать маленькая лампа если заменить лампу мощностью 60 Вт на стоваттную лампочку (100 Вт)?

Вы уже сможете ответить на большинство вопросов, если внимательно следили за ходом рассуждений в предыдущей части статьи. В этом опыте маленькой лампочке не дает перегорать большая лампочка. Она выступает в роли реостата с большим сопротивлением и берет на себя почти всю нагрузку.

Давайте попробуем разобраться как такое может происходить, что маленькая лампочка не перегорает благодаря лампочке в 60 Вт и доказать расчетным методом, что для нормального накала обеих лампочек необходимо одна и та же сила тока.

На помощь в решении этого вопроса нам придет физика, а конкретно ее раздел электричество (изучается в 8 классе).