Схема регулировка тока реостатом

Реостат

Реоста́т (потенциометр, переменное сопротивление, переменный резистор; от др.-греч. ῥέος «поток» и στατός «стоя́щий») — электрический аппарат, изобретённый Иоганном Христианом Поггендорфом, служащий для регулировки силы тока и напряжения в электрической цепи [1] путём получения требуемой величины сопротивления. Как правило, состоит из проводящего элемента с устройством регулирования электрического сопротивления. Изменение сопротивления может осуществляться как плавно, так и ступенчато.

Изменением сопротивления цепи, в которую включён реостат, возможно достичь изменения величины тока или напряжения. При необходимости изменения тока или напряжения в небольших пределах реостат включают в цепь параллельно или последовательно. Для получения значений тока и напряжения от нуля до максимального значения применяется потенциометрическое включение реостата, являющего в данном случае регулируемым делителем напряжения.

Использование реостата возможно как в качестве электроизмерительного прибора, так и прибора в составе электрической или электронной схемы.

Содержание

Стандартизация [ править | править код ]

По терминологии, используемой в ГОСТ 21414-75 «Резисторы. Термины и определения»:

Переменный резистор — резистор, электрическое сопротивление которого между его подвижным контактом и выводами резистивного элемента можно изменить, например, механическим способом.
Регулировочный резистор — переменный резистор, предназначенный для многократной регулировки параметров электрической цепи.
Подстроечный резистор — переменный резистор, предназначенный для подстройки параметров электрической цепи, у которого число перемещений подвижной системы значительно меньше, чем у регулировочного резистора [2] .

Основные типы реостатов [ править | править код ]

По материалу проводника:
- проволочные из сплавов с высоким удельным сопротивлением (нихром, реотан, константан, манганин, никелин);
- непроволочные из спечённых неметаллических проводящих материалов (чаще всего графит и композиты на основе углерода), в том числе
  - плёночные
  - объёмные
  - для плавной регулировки:
    - ползунковые реостаты, в которых проволока из материала с высоким удельным сопротивлением виток к витку наматывается на стержень из изолирующего материала. Проволока покрыта слоем окалины, который специально получается при производстве. При перемещении ползунка с присоединённым к нему контактом слой окалины соскабливается, и электрический ток протекает из проволоки на ползунок. Чем больше витков от одного контакта до другого, тем больше сопротивление. Такие реостаты часто применяются в учебном процессе и в лабораториях. Разновидностью ползункового реостата является агометр, в котором роль ползунка выполняет колёсико из проводящего материала, двигающееся по поверхности диэлектрического барабана с намотанной на него проволокой.
    - реостаты с подковообразной формой проводника и вращающимся движком. Угол поворота обычно составляет 270°.
    - реостаты с выключателем.
    - блоки из двух и более реостатов с механически связанными или разобщёнными движками.
    - штепсельные, в которых регулировка осуществляется перестановкой штепселя в одно из гнёзд;
    - фишечные, в которых отдельные секции реостата замыкаются накоротко постановкой специальных фишек.
    - рычажные, в которых поворотом рычага в цепь вводится то или иное число секций.
    - в ламповых реостатах — ввёртыванием и вывёртыванием ламп в патронах.
    - линейные (в СССР и РФ — группа А)
    - логарифмические (в СССР и РФ — группа Б)
    - обратно-логарифмические (показательные) (в СССР и РФ — группа В)
    Резистивные датчики угла поворота [ править | править код ]
    Прямая зависимость между положением ротора реостата и его сопротивлением позволяет использовать переменные резисторы в качестве основного элемента датчиков угла поворота. Однако в современной цифровой технике резистивные датчики применяются реже магнитных или оптических, так как требуют более сложного ЦАП и нуждаются в повторной калибровке [ источник не указан 1609 дней ] .
    Пусковые и регулировочные реостаты: схемы включения
    Реостатом называется аппарат, состоящий из набора резисторов и устройства, с помощью которого можно регулировать сопротивление включенных резисторов и благодаря этому регулировать переменный и постоянный ток и напряжение.
    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 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.
    
    Проволочный реостат
    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 реостата 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 можно только резисторы или резисторы и контакты.
    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.
    Рис. 1. Реостат с непрерывным изменением сопротивления
    Пример реостата с практически непрерывным изменением сопротивления приведен на рис. 1. 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. 1, а) или как потенциометр (рис. 1,6). Реостаты обеспечивают плавное регулирование сопротивления , а следовательно, и тока или напряжения в цепи и находят широкое применение в лабораторных условиях в схемах автоматического управления.
    Схемы включения пусковых и регулировочных реостатов
    На рисунке 2 показана схема включения с помощью реостата двигателя постоянного тока небольшой мощности.
    Рис. 2 . Схема включения реостата: Л — зажим, соединенный с сетью, Я — зажим, соединенный с якорем; М — зажим, соединенный о цепью возбуждения, О — холостой контакт, 1 — дуга, 2 — рычаг, 3 — рабочий контакт.
    Перед включением двигателя необходимо убедиться в том, что рычаг 2 реостата находится на холостом контакте 0. Затем включают рубильник и рычаг реостата переводят на первый промежуточный контакт. При этом двигатель возбуждается, а в цепи якоря появляется пусковой ток, величина которого ограничена всеми четырьмя секциями сопротивления Rп. По мере увеличения частоты вращения якоря пусковой ток уменьшается и рычаг реостата переводят на второй, третий контакт и т. д., пока он не окажется на рабочем контакте.
    Пусковые реостаты рассчитаны на кратковременный режим работы, а поэтому рычаг реостата нельзя длительно задерживать на промежуточных контактах : в этом случае сопротивления реостата перегреваются и могут перегореть.
    Прежде чем отключить двигатель от сети, необходимо рукоятку реостата перевести в крайнее левое положение. При этом двигатель отключается от сети, но цепь обмотки возбуждения остается замкнутой на сопротивление реостата. В противном случае могут появиться большие перенапряжения в обмотке возбуждения в момент размыкания цепи.
    При пуске в ход двигателей постоянного тока регулировочный реостат в цепи обмотки возбуждения следует полностью вывести для увеличения потока возбуждения.
    Для пуска двигателей с последовательным возбуждением применяют двухзажимные пусковые реостаты, отличающиеся от трехзажимных отсутствием медной дуги и наличием толь ко двух зажимов — Л и Я.
    Реостаты со ступенчатым изменением сопротивления (рис. 3 и 4 ) состоят из набора резисторов 1 и ступенчатого переключающего устройства.
    Переключающее устройство состоит из неподвижных контактов и подвижного скользящего контакта и привода. В пускорегулирующем реостате (рис. 3 ) к неподвижным контактам присоединены полюс Л1 и полюс якоря Я, отводы от элементов сопротивлений, пусковых и регулировочных, согласно разбивке по ступеням и другие управляемые реостатом цепи. Подвижный скользящий контакт производит замыкание и размыкание ступеней сопротивления, а также всех других управляемых реостатом цепей. Привод реостата может быть ручной (при помощи рукоятки) и двигательный.
    Рис. 3 . Схема включения пускорегулирующего реостата: R пк — резистор, шунтирующий катушку контактора в отключенном положении реостата, R огр — резистор, ограничивающий ток в катушке, Ш1, Ш2 — параллельная обмотка возбуждения электродвигателя постоянного тока, С1, С2 — последовательная обмотка возбуждения электродвигателя постоянного тока.
    Рис. 4 . Схема включения регулировочного реостата возбуждения: R пр — сопротивление предвключенное, ОВ — обмотка возбуждения электродвигателя постоянного тока.
    Реостаты по типу приведенных на рис. 2 и 3 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.
    Схема включения маслонаполненного реостата серии РМ , предназначенный для пуска асинхронных двигателей с фазным ротором, приведен на рис. 5. Напряжение в цепи ротора до 1200 В, ток 750 А. Коммутационная износостойкость 10 000 операций, механическая — 45 000. Реостат допускает 2 — 3 пуска подряд.
    Рис. 5 Схема включения маслонаполненного регулировочного реостата
    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.
    Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
    Ограничение диапазона реостата
    Видео: Регулятор напряжения с ограничением тока 2021, Ноябрь
    Ограничение диапазона реостата
    Глава 3 — Цепи постоянного тока
    ЧАСТИ И МАТЕРИАЛЫ
    - Несколько резисторов 10 кОм
    - Один потенциометр 10 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack № 271-1715)
    ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ
    Уроки в электрических цепях, том 1, глава 5: «Серии и параллельные схемы»
    Уроки в электрических цепях, том 1, глава 7: «Серии параллельных комбинационных схем»
    Уроки в электрических цепях, том 1, глава 8: «Цепи измерения постоянного тока»
    ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ
    - Параллельные сопротивления
    - Теория и практика калибровки
    СХЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА
    
    ИЛЛЮСТРАЦИИ
    
    ИНСТРУКЦИИ
    В этом эксперименте исследуются различные диапазоны сопротивлений, получаемые при объединении резисторов с фиксированным значением с потенциометром, соединенным как реостат. Для начала подключите потенциометр 10 кОм в качестве реостата без подключения других резисторов. Регулировка потенциометра по всему диапазону хода должна приводить к плавному изменению сопротивления от 0 до 10 000 Ом:
    
    Предположим, мы хотели поднять нижний конец этого диапазона сопротивлений, чтобы мы имели регулируемый диапазон от 10 кОм до 20 кОм с полной разверткой регулировки потенциометра. Это можно было бы легко осуществить, добавив резистор 10 кОм последовательно с потенциометром. Добавьте один из них в схему, как показано, и повторите измерение общего сопротивления при настройке потенциометра:
    
    Сдвиг в нижнем конце диапазона регулировки называется калибровкой нуля в метрологических условиях. С добавлением резистора серии 10 кОм «нулевая точка» была сдвинута вверх на 10 000 Ом. Разница между верхним и нижним концами диапазона, называемым диапазоном схемы, не изменилась, хотя: диапазон от 10 кОм до 20 кОм имеет тот же диапазон 10 000 Ом, что и диапазон от 0 до 10 кОм. Если мы хотим сдвинуть пролет этой схемы реостата, мы должны изменить диапазон самого потенциометра. Мы могли бы заменить потенциометр одним из другого значения или смоделировать потенциометр с более низким значением, разместив параллельно резистор, уменьшив его максимально возможное сопротивление. Это уменьшит пролет схемы от 10 кОм до чего-то меньшего.
    Добавьте резистор 10 кОм параллельно потенциометру, чтобы уменьшить диапазон до половины его прежнего значения: от 10 кОм до 5 кОм. Теперь диапазон калиброванных сопротивлений этой схемы будет составлять от 10 кОм до 15 кОм:
    
    Мы ничего не можем сделать, чтобы увеличить диапазон этой схемы реостата, не дожидаясь замены потенциометра другим большим сопротивлением. Добавление резисторов параллельно может только уменьшить диапазон. Однако нет такого ограничения при калибровке нулевой точки этой схемы, поскольку она начиналась с 0 Ом и может быть сделана настолько велика, насколько нам хотелось бы, добавив сопротивление последовательно.
    Множество диапазонов сопротивления может быть получено с использованием только резисторов с фиксированной величиной 10 KΩ, если мы являемся творческими с их последовательно-параллельными комбинациями. Например, мы можем создать диапазон от 7, 5 до 10 кОм, построив следующую схему:
    
    Создание настраиваемого диапазона сопротивлений от резисторов с фиксированным значением и потенциометра — очень полезный метод для создания точных сопротивлений, требуемых для определенных цепей, особенно для измерительных цепей. Во многих электрических приборах — многометровое сопротивление — это определяющий фактор для диапазона измерений прибора. Если значения внутреннего сопротивления инструмента не являются точными, не будут указаны его указания. Обнаружение резистора с фиксированным значением только правильного сопротивления для размещения в схеме приборной схемы маловероятно, поэтому могут потребоваться построение пользовательских сопротивлений «сетей» для обеспечения требуемого сопротивления. Наличие потенциометра в составе резисторной сети обеспечивает средство коррекции, если сопротивление сети должно «дрейфовать» от его первоначального значения. Проектирование сети для минимального диапазона гарантирует, что эффект потенциометра будет небольшим, так что возможна точная настройка и поэтому случайное перемещение его механизма не приведет к серьезным ошибкам калибровки.
    Поэкспериментируйте с различными «сетями» резисторов и обратите внимание на влияние на общий диапазон сопротивления.
    Реостат и делитель напряжения
    Приборы и принадлежности: источник тока, два вольтметра, два миллиамперметра, реостат, нагрузочные резисторы.
    Введение. Реостат – устройство для регулирования тока или напряжения в электрических цепях путем изменения его сопротивления. У различных реостатов сопротивление можно изменять или плавно, или ступенчато.
    Существует две схемы включения реостатов.
    1
    .Последовательное соединение (рис.1) реостата и нагрузки (собственно реостат) применяют для регулирования тока в нагрузке R H (и напряжения на ней) в ограниченных пределах, но при сравнительно большой мощности.
    2
    .Параллельное соединение – делитель напряжения (рис.2) – применяют для регулирования напряжения на нагрузке U H в широких пределах (от нуля до напряжения источника питания U ), но при сравнительно малой мощности.
    Сопротивление ползунковых реостатов изменяется скачкообразно, а не абсолютно плавно. Величина скачка сопротивления равна сопротивлению одного витка проволоки, которой выполнена обмотка реостата. Если требуется более плавное регулирование тока (напряжения), в цепь включается второй реостат R 2 , сопротивление которого в 10…20 раз меньше R . Схема тонкой регулировки тока приведена на рис.3, схема тонкого регулирования напряжения – на рис.4.
    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:
    где R – сопротивление всего реостата,
    R l – сопротивление действующего участка AD 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 наибольшего R , 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:
    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 движок D 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 случае R  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 H 1 =120 Ом (условие R H  R ), 2) R H 2 =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 H 1 =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 U H и тока 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.
    голоса
    Рейтинг статьи
    Читайте так же:
    Регулировка автоматических подъемных ворот