Princip činnosti reostatu

Jedná se o drátěná zařízení, která obsahují husté závity vysoce odolného smaltovaného drátu, které mění odpor v krocích. Změnou polohy stěrače na odporovém prvku lze hodnotu odporu zvýšit nebo snížit, čímž se řídí velikost proudu.

Reostat se pak používá k řízení proudu změnou jeho hodnoty odporu, čímž se změní na skutečný proměnný odpor. Klasickým příkladem použití reostatu je ovládání rychlosti modelové vlakové soupravy nebo Scalextric, kde velikost proudu procházejícího reostatem je řízena Ohmovým zákonem. Pak jsou reostaty definovány nejen svými odporovými hodnotami, ale také svými schopnostmi řízení výkonu jako P = I 2 * R.

Hlavní účel zařízení

Strukturálně a vizuálně je posuvný typ reostatu považován za nejjednodušší.

K obvodu se připojuje pomocí horní a dolní svorky.

Zařízení je navrženo tak, aby proud protékal po celé délce drátu a ne v příčném směru závitů. Toho je dosaženo díky spolehlivé izolaci vodičů.

Často se pro regulaci v obvodu místo potenciometru používá reostat.

V tomto případě se připojuje pomocí tří svorek.

Ve spodní části jsou dva z nich vstupní a připojené ke zdroji napětí.

Jako výstup je použita jedna spodní svorka a volná horní. Když se posuvník pohybuje, napětí lze snadno upravit.

Reostat má schopnost fungovat v režimu předřadníku, což může být nezbytné při vytváření aktivní zátěže během spotřeby energie.

V takové situaci se doporučuje vzít v úvahu rozptylové schopnosti použité jednotky.

Pokud je nadměrné teplo, zařízení selže.

Při připojení k elektrické síti je nutné správně vypočítat rozptýlený výkon reostatu, v případě potřeby vytvořit dostatečné a správné chlazení.

Kovové reostaty

Co je to kovový reostat? Jedná se o prvek, který má typ chlazení vzduchem. Tyto reostaty jsou nejběžnější, protože je lze nejsnáze přizpůsobit široké škále provozních podmínek. To platí jak pro tepelné a elektrické vlastnosti, tak i pro konstrukční parametry. Mohou být vyráběny se skokovým nebo kontinuálním typem změny odporu.

Vypínač je plochý. Má pohyblivý kontakt, který klouže přes pevné kontakty ve stejné rovině. Ty kontakty, které se nepohybují, jsou vyrobeny ve formě šroubů s plochými hlavami válcového nebo polokulového typu ve formě desek nebo pneumatik, které jsou umístěny v oblouku v jedné nebo dvou řadách. Kontakt, který se pohybuje, se nazývá kartáč. Ve svém provedení může být pákového nebo můstkového typu.

Existuje také rozdělení na samovyrovnávací a nesamočinné. Poslední možnost je jednodušší v designu, ale protože kontakt je často přerušen, není při použití spolehlivý. Samonastavitelný pohyblivý kontakt poskytuje požadovaný stupeň tlaku a je spolehlivější v provozu.

Chlazení oleje

Kovové reostaty s typem chlazení oleje zvyšují tepelnou kapacitu a dobu ohřevu díky dobré tepelné vodivosti oleje. To umožňuje zvýšit zátěž v krátkodobém režimu a snížit spotřebu materiálu odporu a velikost samotného reostatu.

Prvky, které jsou ponořeny do oleje, musí mít velký povrch, aby byl zajištěn dobrý přenos tepla. Pokud je rezistor uzavřeného typu, nemá smysl jej ponořovat do oleje. Samotné ponoření zajišťuje ochranu kontaktů a rezistorů před vlivem okolních faktorů. V oleji se zvyšuje spínací kapacita kontaktů. To je výhoda reostatů tohoto typu. Díky mazivu je možný větší tlak na kontakty. Ale jsou tu i nevýhody. To zvyšuje riziko požáru a kontaminace prostor.

Reostat může být součástí obvodu jako proměnný odpor nebo potenciometr. Tím je zajištěno plynulé nastavení odporu a v důsledku toho regulace proudu a napětí v obvodu. Často se používají v laboratořích.

Startovací reostaty

Reostaty se skokovou změnou odporu jsou vyrobeny z rezistorů a spínacího zařízení, které se skládá z pevných kontaktů a jednoho posuvného kontaktu. Je zde také náhon.

Startovací reostaty mají kotevní póly, které jsou připojeny k pevným kontaktům. Pohyblivý kontakt zavírá a otevírá odporové stupně, stejně jako další obvody, které jsou řízeny tímto reostatem. Pohon v reostatu může být motorický nebo manuální. co to je? Tento typ reostatu je široce používán. Ale tento design má stále své nevýhody. Jedná se o velké množství vodičů pro instalaci a upevnění dílů. Zvláště mnoho je jich v excitačních reostatech s velkým počtem stupňů.

Olejem plněné reostaty se skládají ze spínacího zařízení a sady odporů, které jsou zabudovány do nádrže a ponořeny do oleje. Obaly se skládají z prvků vyrobených z elektrooceli. Jsou připevněny k víku nádrže.

Spínací zařízení má tvar bubnu a je osou, k níž jsou připevněny části válcové plochy, které jsou zapojeny podle schématu. Pevné kontakty, které jsou spojeny s odporovými prvky, jsou namontovány na pevné liště. Když se osa bubnu otáčí pohonem nebo setrvačníkem, tyto části přemosťují pevné kontakty a stávají se pohyblivými kontakty. Tím se změní odpor v obvodu.

Zařízení a princip činnosti

Konstrukce pevných rezistorů je poměrně jednoduchá. Skládají se z keramické trubice s navinutým drátem nebo z odporového filmu s určitým odporem, který je na něj aplikován. Konce trubky jsou opatřeny kovovými krytkami s připájenými koncovkami pro povrchovou montáž. K ochraně vrstvy se používá nátěr barvy a laku.

Strukturu takových prvků lze pochopit z obrázku 2 níže.

Ve většině modelů je tato konstrukce tradičně zachována, ale dnes existují různé typy rezistorů využívajících odporový materiál, jejichž konstrukce se mírně liší od výše popsané konstrukce.

Rýže. 2. Struktura rezistoru

Moderní elektronická zařízení jsou naplněna deskami naplněnými miniaturními součástkami. Vzhledem k tomu, že trend směrem k menším elektronickým zařízením pokračuje, požadavky na menší rozměry ovlivnily i rezistory. Bezdrátové odpory jsou pro tyto účely ideální. Jsou snadno vyrobitelné a jejich výkony jsou dobře přizpůsobeny parametrům nízkopříkonových obvodů.

Zdálo by se, že éra drátových rezistorů se postupně stává minulostí. To však není tento případ. Poptávka po drátových rezistorech zůstává v těch oblastech, kde si tranzistory s kovovou vrstvou nebo kompozitní odporovou vrstvou nemohou poradit s výkonem elektrických obvodů.

Pro bezdrátové odpory se používají následující odporové materiály:

• nichrom;
• manganin;
• konstantan;
• nikl;
• oxidy kovů;
• kov-dielektrika;
• uhlík a další materiály.

Uvedené látky mají vysoké hodnoty specifické odolnosti. To umožňuje výrobu elektronických součástek s velmi malými obaly při zachování jmenovitých hodnot.

Velikosti a tvary pouzder a vodičů moderních rezistorů odpovídají standardům vyvinutým pro automatickou montáž desek plošných spojů. Pro spolehlivé spojení vývodů pájením procházejí vývody součástek procesem pocínování.

Trochu složitější je návrh seřizovacích (obr. 3) a trimovacích odporů (obr. 4). Tyto proměnné tranzistory se skládají z prstencové odporové desky, po které klouže běžec. Jak se pohyblivý kontakt pohybuje po kruhu, mění vzdálenost mezi body na odporové vrstvě, což má za následek změnu odporu.

Rýže. 3. Nastavení odporů Obr. 4. Trimovací rezistory

Princip.

Činnost rezistoru je založena na Ohmově zákonu: I = U/R , kde I je proud, U je napětí, R je odpor v části obvodu. Ze vzorce je zřejmé, jak závisí parametry proudu a napětí na hodnotě odporu.

Výběrem odporů vhodného jmenovitého výkonu je možné měnit hodnoty proudu a napětí v částech obvodu. Například zvýšením odporu sériově zapojeného rezistoru v části obvodu lze úměrně snížit proudovou sílu.

Obvykle si lze odpor představit jako úzké hrdlo na části trubice, kterou protéká nějaká kapalina (viz obr. 5). Na výstupu z hrdla bude tlak nižší než na jeho vstupu. Zhruba totéž se děje s prouděním nabitých částic – čím větší odpor, tím slabší proud na výstupu rezistoru.

Zařízení, které se dokáže vyrovnat se změnami odporu, se obvykle nazývá reostat. Strukturálně je reprezentován sadou rezistorů, které jsou vzájemně propojeny v krocích a mohou zajistit plynulou změnu odporu. Samostatnou kategorii tvoří zařízení, která zajišťují plynulou regulaci bez přerušení sítě. Chcete-li se rozhodnout, k čemu je reostat potřebný, musíte se blíže podívat na jeho vlastnosti a princip fungování.

Hlavní účel zařízení

Popisovaná zařízení jsou univerzální v použití. V závislosti na zamýšleném účelu jsou obvykle rozděleny do následujících typů:

1. Předřadníky – nejčastěji se používá k vybavení stejnosměrných motorů. Takové modely jsou vhodné pro asynchronní elektromotory se střídavým napětím, vybavené vinutým rotorem.
2. Odpalovací zařízení — jejich hlavním účelem je snížit rozběhový proud, který se objeví při rozběhu elektromotoru.
3. Zátěž — poskytují rychlou absorpci přebytečné energie, ke které dochází při náhlém brzdění motorem.
4. Zatížení – takové výrobky vytvářejí potřebný odpor uvnitř elektrického obvodu.

Důležité! Reostaty se používají jako omezovače proudu v budicích vinutích elektrických strojů se stejnosměrným proudem.

Tímto způsobem se vyrovnají silné rozdíly v elektrickém proudu a také dynamická přetížení vedoucí k poškození pohonu a celého mechanismu s ním spojeného. Zajištění vhodného odporu při spouštění prodlouží životnost komutátoru a kartáčů.

Potenciometry jsou zařazeny do samostatné skupiny. Jsou to děliče napětí založené na proměnných rezistorech. Taková zařízení umožňují používat různá napětí v elektronických obvodech bez dalších napájecích zdrojů nebo transformátorů. Regulace síly proudu pomocí reostatu se často používá v oblasti radiotechniky. Pozoruhodným příkladem je změna hlasitosti v reproduktorech.

Princip

Popsaná zařízení jsou svým funkčním účelem podobná. Strukturálně a vizuálně je posuvný typ reostatu považován za nejjednodušší. K obvodu se připojuje pomocí horní a spodní svorky. Zařízení je navrženo tak, aby proud protékal po celé délce drátu a ne v příčném směru závitů. Toho je dosaženo díky spolehlivé izolaci vodičů.

Důležité! Většina poloh jezdce využívá pouze část reostatu. Při změně délky vodiče se upravuje síla elektrického proudu v pracovním obvodu. Aby se zabránilo předčasnému opotřebení cívek, je jezdec vybaven kluzným kontaktem (kolečko nebo grafitová tyč).

Často se k regulaci obvodu místo potenciometru používá reostat. V tomto případě se připojuje pomocí tří svorek. Ve spodní části jsou dva z nich vstup, připojený ke zdroji napětí. Jako výstup je použita jedna spodní svorka a horní volná. Když se posuvník pohybuje, napětí lze snadno upravit.

Reostat má schopnost pracovat v režimu předřadníku, což může být nezbytné při vytváření aktivní zátěže během spotřeby energie. V takové situaci se doporučuje vzít v úvahu disipativní schopnosti použité jednotky. Pokud je nadměrné teplo, zařízení selže. Při připojení k elektrické síti je třeba správně vypočítat ztrátový výkon reostatu a v případě potřeby vytvořit dostatečné a správné chlazení.

Odrůdy agregátů

Velmi oblíbené jsou reostaty s vnějším designem ve formě torusu. Jejich hlavní oblastí použití je elektrická doprava (tramvaje) a průmyslový sektor. Nastavení se provádí pohybem jezdce v kruhu. Pohyb takové části se provádí podél vinutí, která jsou umístěna toroidně.

Zařízení vyrobené na principu torusu upravuje odpor prakticky bez přerušení obvodu. Jeho opakem je jednotka pákového typu. Princip činnosti takového reostatu je založen na skutečnosti, že odpory jsou namontovány na speciálním rámu, jsou vybírány pomocí speciální páky. Jakékoli přepnutí způsobí přerušení obvodu.

Schémata, která používají pákové zařízení, nemají plynulé nastavení odporu. Jakékoli přepínání znamená progresivní změnu indikátorů sítě. Pokud jde o diskrétnost kroků, záleží na rozsahu nastavení a počtu odporů přítomných na rámu.

Dalším typem jsou zásuvné reostaty, pomocí kterých se provádí postupné nastavování odporu. Hlavním rozdílem je změna parametrů v rámci sítě bez předchozího přerušení obvodu. Když je zástrčka přiložena k propojce, většina proudu protéká bez odporu. Přesměrování proudu do rezistoru se provádí vytažením zástrčky.

Kapalinová a lampová zařízení patří ke specifickým typům reostatů. Vzhledem k přítomnosti určitých nevýhod mají úzký, specializovaný rozsah použití:

1. Zařízení kapalného typu se používají v oblastech s nebezpečím výbuchu jako součásti ovládání motoru.
2. Produkty lamp se vyznačují nízkou přesností a spolehlivostí. Často se používá ve vzdělávacích institucích v hodinách fyziky, laboratořích a výzkumných centrech.

Design a jeho vlastnosti

Poté, co jste určili, k čemu jsou reostaty určeny, měli byste se blíže podívat na jejich základní stranu. V závislosti na materiálu použitém při výrobě Jsou zvýrazněna následující nastavení:

• keramické – zvláštností je, že se používají při nízkém výkonu;
• kov – jsou široce používány v různých oblastech lidské činnosti;
• uhlí – jejich hlavní využití v průmyslu.

Důležité! Teplo je odváděno olejem, vodou nebo vzduchem. Pokud neexistuje způsob, jak odvést teplo z pracovní plochy, použije se kapalinové chlazení. Přenos tepla lze zvýšit použitím ventilátoru a radiátoru.

Senzory založené na reostatech

Napětí, proud v pracovním obvodu, poloha jezdce v reostatu a odpor, který poskytuje, jsou přímo závislé. Tato vlastnost tvoří základ snímače úhlu natočení. V takovém zařízení odpovídá konkrétní elektrická veličina konkrétní poloze rotoru.

V současné době jsou tyto senzory nahrazovány vylepšenými optickými a magnetickými analogy. Důvodem je nestabilita závislosti odporu a úhlu ve vztahu k teplotnímu vlivu. Postupné vytěsňování snímačů typu reostat je také způsobeno přechodem na digitální, pohodlnější systémy. Dnes se odporové měřiče používají v obvodech, kde jsou přítomny analogové signály.

Když víme, proč jsou elektrické reostaty potřebné, lze snadno vysvětlit jejich široké použití v automobilovém průmyslu, technologii a průmyslu. Odpor je nezbytný pro provoz rádiových zařízení při spouštění elektromotorů, používají se ve formě aktivní zátěže. Selhání malého zařízení může vést k poruše celého systému. To je význam reostatů