Как найти полное сопротивление реостата

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).

2.1 Выбираем величину
пускового тока
по критерию

2.2 Задаемся
предварительно током переключения
ступеней

Принимаем

1. Определяем
   полное сопротивление пускового реостата
   по формуле

1. Устанавливается
   число ступеней пуска
   ,

Округляем полученное
дробное число
до целого.

1. Определяем точное
   значение коэффициента
   с уточнением величиныпротив принятого.

1. Рассчитываем
   сопротивления ступеней пускового
   реостата.

Проверка правильности
расчетов. Должно быть:

погрешность 0,3%

3. Сопротивление для динамического торможения

Доказано,
что максимальное его значение должно
быть не меньше величины пускового
реостата
.

4. Расчет сопротивления для режима противовключения.

Величина
всего сопротивления режима ПК.

Его
составляющая, как добавка к
:

Получено
,
так как

5.Напряжение якоря, допустимое для прямого пуска двигателя.

Оно должно быть
меньше номинального в

1. Тормозной
   момент двигателя при скачкообразном
   уменьшении номинального напряжения
   на 30%.

Данных
в исходной информации недостаточно,
чтобы решить задачу однозначно,, так
как не ясно, на какой М.Х. работал двигатель
до уменьшения напряжения.

Будем считать,
что он работал на естественной М.Х., для
которой выполняются условия

Эта характеристика
является самой жесткой относительно
других, искусственных М.Х. Чем жестче
характеристика и чем меньше нагрузка,
тем больше толчки момента двигателя
при резких изменениях напряжения якоря.

Поскольку
скорость не может изменяться мгновенно
из-за инерционности системы, то после
ступенчатого уменьшения напряжения
якоря на 30% можно при
записать:

Максимально
допустимый момент двигателя по условиям
коммутации равен

Делаем вывод:
резкое снижение питающего напряжения
исследуемого двигателя на 30% при работе
его вхолостую приведет к толчку тормозного
момента, большему в 336/193.2=1.7 чем допустимо.

Иллюстрация
перехода на новую М.Х. с естественной
характеристики при уменьшении скачком
напряжения на 30%

Рис. 1

Характеристики
построены в относительных единицах
.

Естественная
1 и искусственная 2 М.Х. проходят параллельно
со сдвигом относительно скоростей
идеального холостого хода на 0.3 единицы.
При переходе из точки холостого хода
по горизонтали в точкуна искусственной М.Х. получаем.
При работе с номинальной нагрузкой
переходим из точкив точкупри,
что допустимо, так как меньше, чем 2.4.

Очевидно, что
показатели для начального значения
при ступенчатом уменьшении напряжения
из-за параллельности начальной и
последующих М.Х. не будут зависеть от
того, начался ли процесс с естественной
характеристикой, или с другой, параллельной
для неё.

В
процентах от номинального напряжения
якоря это составит

Итак, для ДПТ НВ с
номинальными данными в контрольной
работе переход с М.Х. с большим напряжением
на М.Х. с меньшим напряжением должен
сопровождаться понижением напряжения
якоря скачком не более чем на 27,6 В.
Согласно п.4, чем жестче М.Х., т.е. – меньше
Rця, тем меньше допустимый скачек
понижения напряжения.

7. Параметры
искусственной М.Х. при Ф<Фн.

Определяем кратность
уменьшения номинального магного потока
для увеличения номинальной скорости
на 40 %.

При
неноминальном магнитном потоке уравнение
скоростной характеристики имеет вид.

На
новой механической характеристике при
Ф=0,71 скорость идеального холостого
хода w оф получаем значение.

Для
тока Iн получаем

Момент
нагрузки на валу двигателя должен быть
при I=Iн не более

1. Праметры М. Х.
   двигателя, обеспечивающие уменьшение
   его оминальной скорости в 4 раза при
   номинальном токе якоря.

Уменьшить номинальную
скорость ДПТ НВ можно тремя способами:
уменьшением напряжения якоря, введение
добавочного сопротивления Rn в цепь
якоря, введением последовательного
сопротивления Rn с одновременным
шунтированием якоря резистором Rш.
каждому из указанных вариантов будут
соответствовать выражения искусственных
М. Х.

Нужно
найти U, Rn, Kш.

1. Расчёт
   напряжения якоря, обеспечивающего
   уменьшение номинальной скорости в 4
   раза.

скорость идеального
холостого хода.

1. Величина
   последовательного сопротивления,
   обеспечивающая при М=Iн*с значение
   w=0,25wн

Скорость
холостого хода не зависит от Rn, поэтому

1. Значения
   Rn и Rш обеспечивающие w=0,25wн при M=Mн=Iнс.

Величину
Rш находим

Скорость
идеального холостого хода wош

Соседние файлы в папке 1-51_Электрические машины

• #
• #

  23.06.2014300.13 Кб38ЭлМаш_1.mcd

Полное сопротивление – реостат

Cтраница 3

Реостат задатчика имеет рабочую и токосъемную тины с контактом. Полное сопротивление реостата равно 120 10 ом. Схема задатчика приведена на рис. 6 – 32Д Основание реостата механически связано со стрелкой и рукояткой задатчика и поворачивается при их перемещении. Ползунок реостата жестко соединен с ползунком реохорда или осью кулачков измерительного прибора.
 [31]

Отличающуюся конструкцию имеют датчики уровня топлива на автомобилях ВАЗ. Полное сопротивление реостата этих датчиков 340 Ом. Кроме того, в них, а также в датчике БМ158 – А ( рис. 11.6), встроена контактная пара 9 сигнализатора резерва топлива.
 [32]

Устанавливают рычажки переключателей 2 и 5 в положение Нагрузка. Вводят полное сопротивление реостата / и включателем 18 включают электродвигатель. Сдвигом рукоятки 16 плавно повышают скорость вращения ротора электродвигателя и наблюдают за показаниями тахометра, вольтметра и амперметра.
 [33]

Совмещение стрелки и ползунка должно производиться с точностью 0 5 % от предела измерений прибора. Вариация задатчика не должна превышать 0 2 % от полного сопротивления реостата.
 [34]

Совмещение стрелки и ползунка должно производиться с точностью 0 5 % от предела измерений прибора. Вариация задатчика не должна превышать 0 2 % от полного сопротивления реостата. Регулировку этого узла производят соответствующим перемещением ползунков.
 [35]

Когда текущее значение параметра равно заданной величине, ползунки реостата-датчика должны находиться друг против друга. При этом сопротивление реостата между двумя ползунками не должно превышать 1 % от полного сопротивления реостата. При изменении величины регулируемого параметра перемещается ползунок реостата-датчика, кинематически связанный с реверсивным двигателем измерительного прибора. Возникающий при этом сигнал разбаланса, пропорциональный отклонению регулируемого параметра от заданного значения, подается на входную схему регулятора.
 [36]

При этом ступени пускорегулирую-щих реостатов закорачиваются в соответствии с выдержкой времени реле. Например, при включении рукоятки стрелового командоконтроллера сразу во второе положение подъема ( спуска) сначала включится контактор реверса и двигатель работает с полным сопротивлением реостата. Контактор / С / 7 включается и закорачивает реостат.
 [38]

При помощи переключателя П ввести в цепь катушку самоиндукции, а при помощи переключателя П включить в цепь постоянный ток не больше 1а и, изменяя его величину реостатом R, снять пять показаний амперметра и вольтметра. Снова ввести полное сопротивление реостата, переключателем Я подать в цепь переменный ток и произвести измерения, аналогичные предыдущим.
 [39]

Реостатный датчик прибора-измерителя включен между точками а Ь мостовой схемы, образуя два плеча, задающих разбаланс моста. Скользящая по реостату щеточка с, управляемая прибором-измерителем, делит полное сопротивление реостата на части ас и cb, линейно зависящие от угла поворота прибора. В диагональ ab включен источник питания Ес, в диагональ cd – нуль-реле HP.
 [40]

На рис. 24 показана другая, более совершенная схема включения реостата, в которой при передвижении ползунка замыкается накоротко большая или меньшач часть сопротивления. В этом случае разрыв цепи не может произойти. Если нарушится контакт между ползунком и сопротивлением, то в цепи останется включенным полное сопротивление реостата, К месту разрыва контакта будет приложено лишь напряжение, падающее на том участке реостата, который до этого был замкнут накоротко. Искрение получается гораздо слабее, а следовательно, меньше будут износ реостата и радиопомехи.
 [41]

На рис. 12.19 6 представлена схема пуска двигателя с фазным ротором с помощью трехступенчатого трехфазного реостата, каждая фаза которого, состоящая из трех добавочных сопротивлений Raoei, Ядоб2 добз подключена в одну из фаз ротора. Многоступенчатый реостат дает возможность в процессе пуска постепенно уменьшать пусковое сопротивление и одновременно поддерживать большое значение пускового момента двигателя. В начале пуска реостат вводится полностью, а затем в процессе разгона двигателя происходит ручное или автоматическое поочередное отключение его ступеней. Полное сопротивление реостата выбирается так, чтобы пусковой момент двигателя Мп был ближе к максимальному Мтах ( рис. 12.19 6), что ускоряет процесс пуска, а также чтобы он не превышал номинального более чем в 1 6 – 2 2 раза и за время пуска ( 1 – 5 с), т.е. чтобы реостат не перегревался. Исходя из последнего условия, в мощных двигателях с фазным ротором применяют пусковые реостаты с масляным охлаждением.
 [42]

При подготовке генератора к включению прежде всего необходимо заземлить его корпус, для чего слева внизу имеется специальная клемма. Этот промежуток не должен быть более 3 мм; увеличение его может привести к пробою трансформатора или конденсаторов. Далее, в соответствии с задачей включают ножом 25 генератор по простой или сложной схеме и устанавливают требуемые емкость и индуктивность. Проверяют положение рукоятки переключателя реостата и рукояткой 21 вводят полное сопротивление реостата. Далее, присоединяют генератор к клеммам штатива, закрепляют электроды, устанавливают нужный межэлектродный промежуток, который не должен превышать 3 мм, после чего генератор готов к действию.
 [43]

Страницы:  

   1

   2

   3

Была ли эта статья полезной?

Задача

Найти сопротивление Rᴀᴃ между точками А и В, если у реостата с сопротивлением R = 300 Ом и длиной L, подключенному к резистору R1 = 400 Ом, ползунок находится на расстоянии L/3.

Эквивалентная схема цепи изображена на рисунке, где резисторы R2 и R3 представляют левый и правый участки реостата.

При этом

Сопротивление двух параллельно соединенных резисторов

Полное сопротивление Rᴀᴃ равно: