Ρεώστατοι: Υλικά, Κατασκευή και Εφαρμογές
Ο ρεοστάτης είναι ένα είδος πολλαπλασιαστή συμβολής που μπορεί να προσαρμόσει την ρεύμα ή την τάση σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Οι ρεοστάτες χρησιμοποιούνται συχνά ως συσκευές ελέγχου ενέργειας, όπως ο έλεγχος της ταχύτητας ενός ηλεκτρικού μοτέρ, της φωτεινότητας ενός φωτιστικού σώματος ή της θερμοκρασίας ενός ηλεκτρικού φούρνου. Οι ρεοστάτες χρησιμοποιούνται επίσης για τη μέτρηση άγνωστων τάσεων ή δυναμικών διαφορών, ισορροπώντας τις με γνωστές.
Τι είναι ο ρεοστάτης;
Ο ρεοστάτης ορίζεται ως συσκευή που μπορεί να παραλλάξει την αντίσταση σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, αλλάζοντας τη θέση ενός σημείου επαφής κατά μήκος ενός στοιχείου αντίστασης.
Το στοιχείο αντίστασης μπορεί να είναι μια μεταλλική σχνουρία, ένα καρβονικό βράχος ή μια υγρή λύση. Το σημείο επαφής μπορεί να είναι ένα σλάϊντερ στοιχείο, ένα περιστρεφόμενο κουμπί ή ένα στοιχείο σαρωτή.
Η αντίσταση ενός ρεοστάτη εξαρτάται από το μήκος και την περιοχή τομής του στοιχείου αντίστασης, καθώς και από το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένο. Η αντίσταση μπορεί να υπολογιστεί με τη χρήση της σχέσης:
όπου R είναι η αντίσταση, ρ είναι η αντιστασιμότητα του υλικού, l είναι το μήκος του στοιχείου αντίστασης και A είναι η περιοχή τομής.
Το ρεύμα μέσω ενός ρεοστάτη μπορεί να ελεγχθεί, μετακινώντας το σημείο επαφής πιο κοντά ή πιο μακριά από ένα άκρο του στοιχείου αντίστασης. Το πιο κοντά το σημείο επαφής είναι σε ένα άκρο, τόσο χαμηλότερη η αντίσταση και τόσο υψηλότερο το ρεύμα. Το πιο μακριά το σημείο επαφής είναι από ένα άκρο, τόσο υψηλότερη η αντίσταση και τόσο χαμηλότερο το ρεύμα.
Πώς κατασκευάζονται οι ρεοστάτες;
Οι ρεοστάτες μπορούν να κατασκευαστούν με διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με τις εφαρμογές και τις προδιαγραφές τους. Μερικά κοινά είδη ρεοστάτων είναι:
Ρεοστάτες με σχνουρία: Αυτοί κατασκευάζονται επιστρεφόμενη μια μακρά σχνουρία υλικού με υψηλή αντιστασιμότητα γύρω από έναν απομονωτικό πυρήνα, όπως κεραμικό ή πλαστικό.
Η σχνουρία μπορεί να είναι επιστρεφόμενη σε σπείρα ή ελικοειδή μορφή. Ένα σλάϊντερ στοιχείο ή ένα περιστρεφόμενο κουμπί μπορεί να μετακινηθεί κατά μήκος της σχνουρίας για να αλλάξει την αντίσταση. Οι ρεοστάτες με σχνουρία είναι κατάλληλοι για υψηλά ρεύματα και χαμηλές τάσεις.
Ρεοστάτες με κάρβονιο: Αυτοί κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας έναν κάρβονιο βράχο ή πλάκα ως στοιχείο αντίστασης. Ένα στοιχείο σαρωτή μπορεί να μετακινηθεί κατά μήκος της επιφάνειας κάρβονιου για να αλλάξει την αντίσταση. Οι ρεοστάτες με κάρβονιο είναι κατάλληλοι για χαμηλά ρεύματα και υψηλές τάσεις.
Ρεοστάτες με υγρό: Αυτοί κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας μια διαγωνιστική υγρή λύση, όπως άλατο νερό ή οξύ, ως στοιχείο αντίστασης. Δύο ηλεκτρόδοι είναι εγκατεστημένοι στο υγρό και συνδέονται με την πηγή ενέργειας και το φορτίο. Η απόσταση μεταξύ των ηλεκτρόδων μπορεί να παραλλαχθεί για να αλλάξει την αντίσταση. Οι ρεοστάτες με υγρό είναι κατάλληλοι για πολύ υψηλά ρεύματα και χαμηλές τάσεις.
Τι υλικά χρησιμοποιούνται για ρεοστάτες;
Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για ρεοστάτες πρέπει να έχουν υψηλή αντιστασιμότητα, υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας, υψηλή αντίσταση στην οξείδωση, κατάλληλη μηχανική αντοχή, κατάλληλη διατεταμένη ικανότητα και χαμηλό κόστος. Μερικά κοινά υλικά που χρησιμοποιούνται για ρεοστάτες είναι:
Πλατίνιο: Το πλατίνιο είναι ένα αξιότιμο μέταλλο που έχει πολύ υψηλή αντιστασιμότητα και σημείο ομοιομορφίας. Έχει επίσης υψηλή αντίσταση στην οξείδωση, υψηλή διατεταμένη ικανότητα, υψηλή μαλλοειδή ικανότητα, καλή μηχανική αντοχή και καλή σταθερότητα με τη θερμοκρασία και το μηχανικό άγχος. Ωστόσο, το πλατίνιο είναι πολύ ακριβό και σπάνιο, οπότε η χρήση του στην ηλεκτρολογία περιορίζεται σε εργαστηριακούς φούρνους, θερμομετρητές αντίστασης και κάποιους ρεοστάτες.
Κονσταντάν: Το κονσταντάν είναι ένα σύνθετο από χάλκο και νικέλιο που έχει χαμηλό συντελεστή αντίστασης με τη θερμοκρασία, δηλαδή η αντιστασιμότητα του παραμένει σταθερή σε μεγάλο φάσμα θερμοκρασιών. Έχει επίσης υψηλή αντίσταση στην οξείδωση, καλή μηχανική
