Елементи опорів та реостати

Існує два терміну «опір»: перший - це коли опір розуміють, як властивість провідника протистояти проходженню через нього струму, та другий - це коли опір розуміють, як пристрій, призначений для вмикання у електричне коло з метою регулювання, зменшення чи обмеження струму у цьому колі. К таким пристроям, наприклад, відносяться реостати.

Реостати - це пристрої, які дозволяють змінювати опір кола й тим самим змінювати силу струму. Реостат був винайдено у 1841 році руським вченим Б.С.Якобі. Існують різні типи реостатів. Дротові реостати виготовляють зі спеціальних сплавів: константану, манганіну, нікеліну, ніхрому, так як ці сплави мають великі питомі опори та мали температурні коефіцієнти, тому реостати з цих сплавів невеликі за розміром й витримують значний нагрів без помітної зміни опору. Також ці матеріали не піддаються корозії при нагріві, коли елементи призначені для роботи на повітрі. Найчастіше використовуються важільні, з ковзким контактом та штепсельні. Важільний реостат має важіль, який переміщується з одного елементу опору на інший при певних умовах, він дає стрибкоподібну зміну опору. Реостат з ковзким контактом складається з ізолятору, на який намотано дріт. По дроту переміщають повільно металевий повзунок, який вмикає виток за витком. Штепсельний реостат складається з ряду котушок, які вмонтовані у ящик. Зверху на кришці ящика є товсті мідні смуги, розділені проміжками, в які вставляються штепселі. У тім місці, де ввімкнено штепсель, струм піде по пластині через штепсель, мінуючи інші котушки опору. На кришці ящику наносять величини опорів котушок штепсельного реостату.

В залежності від призначення опори ділять на наступні групи: пускові, гальмові, регулювальні, добавочні, економічні, розрядні, баластні, навантажувальні, нагрівальні, заземлювальні, встановлювальні. Основним конструктивним вузлом таких опорів є елемент опору. Для можливості змінення величини опору, окремі елементи з’єднуються між собою за певними схемам. Величина опору змінюється за допомогою перемикаючого пристрою, наприклад контролера. В залежності від матеріалу провідника розрізняють металеві, рідинні, вугільні та керамічні опори. У електроприводі використовують металеві опори. Керамічні опори використовують у високовольтних апаратах, наприклад, розрядниках. Опори виготовляють з спеціальних сплавів: сталь, електротехнічний чавун, константан, ніхром, фехраль. Ці сплави мають великі питомі опори та мали температурні коефіцієнти. Робоча температура матеріалу повинна бути як можна більше, що дозволяє скоротити масу матеріалу та поверхню охолодження. Існують такі конструкції елементів опорів:

· У вигляді вільної спіралі з дроту чи стрічки на циліндричній оправі «виток до витку». Для збільшення жорсткості спіралі дріт може намотуватися на фарфоровий чи керамічний каркас у вигляді трубки. В цьому випадку у процесі нагріву бере участь не лише дріт, а й сам каркас. Для захисту від механічних пошкоджень зверху проводу наносять склоемаль. Використовують при малих потужностях двигунів, у зв’язку з великими розмірами каркасу.

· Рамочні елементи (дротові чи стрічкові поля) використовують на двигунах з великими потужностями. На сталеву пластину прикріплюють ізолятор з фарфору чи стеатиту. Дріт з константану намотують у канавки, розміщенні на поверхні ізоляторів. Елементи опору компонуються у ящик. Для великих струмів використовують стрічку. З точки зору охолодження цей елемент гірше за вільну спіраль. Але маса ізоляторів невелика.

· Фехралеві елементи використовують на двигунах з великими потужностями та напругами. Так же як і у попередній конструкції є ізолятор з канавками, в які намотується стрічка. Лише стрічка фехралева. Елементи опору компонуються у ящик по п’ять штук. Потужність кожного елемента 450 Вт. При великих струмах елементи з’єднуються паралельно. Відпайки опорів приварюються до спіралі й при монтажі не можуть перевстановлюватись.

· Чавунні елементи використовують як пускові на двигунах з великими потужностями та напругами, так як опір цих елементів сильно залежить від температури. Елементи мають форму зигзагу. Для з’єднання друг з другом на кінцях елементів є вушки з отворами для кріплення. Елементи опору з’єднуються послідовно у ящик за допомогою сталевих стрижнів. Загальна потужність ящика не повинна перевищувати 4,5 кВт. У зв’язку з малою механічною міцністю в установках, в яких можлива вібрація чи удари, ці елементи не використовують.