Odpory: Materiály, konstrukce a aplikace
Reostat je typ proměnného odporu, který může upravovat proud nebo napětí v elektrickém obvodu. Reostaty se často používají jako zařízení pro řízení výkonu, například pro ovládání rychlosti elektrického motoru, jasu světla nebo teploty elektrické trouby. Reostaty se také používají k měření neznámých napětí nebo potenciálních rozdílů jejich vyrovnáním s známými.
Co je reostat?
Reostat se definuje jako zařízení, které může měnit odpor v elektrickém obvodu změnou polohy kontaktu podél odporného prvku.
Odporný prvek může být metalický drát, uhlíkový tyč nebo roztok. Kontakt může být klouzavý terminál, otáčivé kolečko nebo čistič.
Odpor reostatu závisí na délce a ploše průřezu odporného prvku, stejně jako na materiálu, ze kterého je vyroben. Odpor lze vypočítat pomocí vzorce:
kde R je odpor, ρ je specifický odpor materiálu, l je délka odporného prvku a A je plocha průřezu.
Proud přes reostat lze ovládat posouváním kontaktu blíže nebo dál od jednoho konce odporného prvku. Čím blíže je kontakt k jednomu konci, tím nižší je odpor a tím vyšší je proud. Čím dál je kontakt od jednoho konce, tím vyšší je odpor a tím nižší je proud.
Jak jsou reostaty konstruovány?
Reostaty mohou být konstruovány různými způsoby v závislosti na jejich aplikacích a specifikacích. Některé běžné typy reostatů jsou:
Drátové reostaty: Tyto jsou vyrobeny namotáním dlouhého drátu z materiálu s vysokým specifickým odporem na izolační jádro, jako je keramika nebo plast.
Drát může být namotán ve spirále nebo šroubové formě. Klouzavý terminál nebo otáčivé kolečko může posouvat po drátu a měnit odpor. Drátové reostaty jsou vhodné pro vysoké proudy a nízká napětí.
Uhlíkové reostaty: Tyto jsou vyrobeny pomocí uhlíkové tyče nebo desky jako odporného prvku. Čistič může posouvat po uhlíkové ploše a měnit odpor. Uhlíkové reostaty jsou vhodné pro nízké proudy a vysoká napětí.
Kapalné reostaty: Tyto jsou vyrobeny pomocí vodičové kapaliny, jako je slaná voda nebo kyselina, jako odporného prvku. Dva elektrody jsou ponořeny do kapaliny a spojeny s zdrojem energie a spotřebičem. Vzdálenost mezi elektrodami lze měnit a tím měnit odpor. Kapalné reostaty jsou vhodné pro velmi vysoké proudy a nízká napětí.
Jaké materiály se používají pro reostaty?
Materiály používané pro reostaty by měly mít vysoký specifický odpor, vysokou pracovní teplotu, vysokou odolnost vůči korozi, vhodnou mechanickou pevnost, vhodnou ductilitu a nízkou cenu. Některé běžné materiály používané pro reostaty jsou:
Platin: Platin je vzácný kov, který má velmi vysoký specifický odpor a teplotu tavení. Má také vysokou odolnost vůči oxidaci, vysokou ductilitu, dobrou mechanickou pevnost a stabilitu při teplotních a mechanických stresech. Nicméně, platin je velmi drahý a vzácný, takže jeho použití v elektrotechnice je omezeno na laboratorní peci, odporové teploměry a některé reostaty.
Konstantan: Konstantan je měděný slitinový nikl, který má nízký teplotní koeficient odporu, což znamená, že jeho specifický odpor zůstává konstantní v širokém rozmezí teplot. Má také vysokou odolnost vůči oxidaci, dobré mechanické vlastnosti a stabilitu při teplotních a mechanických stresech. Konstantan se široce používá pro elektrické spoje v přístrojích, jako jsou paralelní odporové rezistory, sériové odporové rezistory, bažiny, standardní rezistory a reostaty.
Nichrom: Nichrom je slitina niklu a chromu, která má vysoký specifický odpor a teplotu tavení. Má také vysokou odolnost vůči oxidaci a korozi, dobré mechanické vlastnosti a ductilitu. Nichrom se široce používá pro ohřívací elementy a drátové reostaty.
Jaké jsou některé aplikace reostatů?
Reostaty mají mnoho aplikací v různých oblastech inženýrství a vědy. Některé příklady jsou:
Řízení výkonu: Reostaty lze použít k řízení výkonu zařízení, jako jsou elektrické motory, světla, trouby, peci atd. Změnou odporu reostatu v sérii s zařízením lze upravit napětí nebo proud dodávaný k němu.
Dělení napětí: Reostaty lze použít k dělení zdroje napětí na menší frakce jejich série spojením. Změnou odporu jednoho nebo více reostatů v obvodě dělení napětí lze získat různá výstupní napětí.
Potenciometr: Reostaty lze použít k měření neznámého napětí nebo potenciálního rozdílu jeho vyrovnáním s známým. Potenciometr je typ reostatu, který má tři terminály: jeden spojený s pevným koncem odporného prvku, jeden spojený s proměnným kontaktem podél něj a jeden spojený s externím obvodem. Regulací polohy kontaktu, dokud žádný proud neprochází (tj. když obě napětí jsou stejná), lze určit neznámé napětí.
