Виды брусчатки и технология укладки
Брусчатка — это очень твердое каменное покрытие, которое выкладывают на поверхность прямоугольными брусками одинакового размера. Этот материал достаточно прочный, кроме того, он способен украсить любой дачный участок. Брусчатку также используют и в других областях, например, при строительстве тротуаров, подземных переходов, ступенек и т. д. Она предназначена для облагораживания внешнего пространства и у нее нет соперников.
- Виды брусчатки, характеристика и цены
- Преимущества и недостатки брусчатки
- Как укладывать брусчатку самостоятельно?
- Технология укладки брусчатки
- Отзывы
Виды брусчатки, характеристика и цены
Брусчатка бывает трех видов:
- Гранитная.
- Бетонная.
- Клинкерная.
Гранитная идеально подойдет для строительства дорог, тротуаров и т. д. Данный материал имеет отличное качество, экологичность и долговечность. Кроме того, она отлично вписывается в ландшафтный дизайн. Цены вполне приемлемы, некоторые виды этой брусчатки сопоставимы с тротуарной плиткой. Но гранитная стоит на порядок выше тротуарной плитки. Кроме того, за камнем уход практически не требуется.
- широкая гамма цветов;
- подойдет практически ко всем схемам укладки;
- высокое качество — не трескается, не выцветает, не окисляется;
- экологически чистый продукт, не причиняет вреда здоровью;
- многоразовое применение.
Бетонная брусчатка имеет высокий показатель устойчивости, но подвержена воздействию кислот. При соприкосновении с кислотами, бетонная брусчатка выцветает. При длительном контакте с кислотой на брусчатке появляются коррозийные следы. Чтобы придать бетонной брусчатке привлекательный вид, ее красят в разные цвета. Но следует отметить, что ее окрашивают поверхностно, и при малом дефекте (скол, разлом) будет виднеться неокрашенные элементы.
Клинкерная брусчатка обладает высокой прочностью, не выцветает, устойчива к кислотам и способна сохранять первоначальный внешний вид длительное время. Ее подвергают термической обработке, вследствие чего она не вступает в реакции с химическими элементами. Этот вид брусчатки бывает различных цветов. Ее придают обжигу, используя при этом глину. Натуральный обжиг способствует равномерному распределению цвета по всей поверхности.
Эта брусчатка стоит дороже бетонной. Также цена может зависеть от толщины, от производителя и от сорта. Самая дешевая вам обойдется примерно в 1250—2000 руб./м2. Самая толстая клинкерная будет стоить 3000−3500 руб. Следует учесть, что срок эксплуатации последней составляет больше 100 лет. Кроме того, расходы на эксплуатацию будут примерно в 10 раз меньше, чем у бетонной брусчатки. Что касается плотности, то здесь клинкер также не уступает бетону. Причем бетону противопоказаны сильные удары. Клинкер — 100% натуральный продукт, экологически чистый.
Преимущества и недостатки брусчатки
Брусчатка имеет массу преимуществ, по сравнению с другими строительными материалами. Технология укладки несложная, как и процесс эксплуатации. К примеру, в дождливую погоду на брусчатке не остаётся луж, поскольку через щели между брусками вода проникает в землю.
Вторым преимуществом материала является экологичность. При высоких температурах материал не испаряет в воздух вредных веществ, в отличие от асфальта. Еще одно, пожалуй, самое важное достоинство — это долговечность дорог. Такая дорога способна прослужить в среднем порядка 50 лет.
Пожалуй, участки, вымощенные брусчаткой, не имеют минусов, существуют только плюсы. Практичность и ремонтопригодность — еще один плюс. Если нужно заменить или починить коммуникации, материал можно разобрать, затем снова вымостить. На внешнем состоянии это никак не отразится. Кроме того, он не требует постоянного ремонта.
Как укладывать брусчатку самостоятельно?
На сегодняшний день есть несколько способов укладки. Каждый вид отличается лишь основанием под покрытие и по назначению материала. Укладку производят с помощью песка и щебня.
Перед тем как начать укладывать, нужно сделать защитное покрытие и разметку площадки. Участок, где будет вымащиваться материал, необходимо обнести колышками и привязать шнуры. После чего определить уровень уклона грунта.
Этот вид подойдет для пешеходных дорожек небольшой загруженности. Основание производится геотекстилем, песком, тощим бетоном, щебенкой, брусчаткой. После разметки приступайте к укладке основания из геотекстиля, затем сверху нужно просыпать щебневый слой (15−25 см), граблями сформировать слой с уклоном. После этого необходимо произвести утрамбовку. Затем повторяем процедуру снова, но уже используя геотекстиль и песок. Этот слой смачивают водой и делают бордюры.
Основанием для бордюра служит тощий бетон. Фиксация бордюра производится цементно-песчаным раствором. После этого приступаем непосредственно к укладке. Каждый ряд необходимо уплотнить резиновым молотком. В конце работы участок смачиваем струей воды.
Этот вид укладки подойдет для пешеходных дорог большого периметра. Способ тот же, разница лишь в укладке второго слоя. Геотекстиль заменяют на цементно-песчаную смесь.
Этот вид укладки имеет существенное отличие. Его применяют при строительстве дорог, отмосток и т. д. Вначале нужно насыпать около 20 см щебня, затем сделать опалубку. После этого укладывают армированный бетон около 3 см и сетку, заливают бетоном. Устанавливают бордюры. Подушку из бетона просыпают сухой цементно-песчаной смесью. Тщательно ровняется, затем производится укладка брусчатки. Зазоры засыпают песком.
Технология укладки брусчатки
- Вначале сделайте разметку участка. Вбейте колышки и перевяжите их шнурами. Используйте уровень, чтобы определить уклон.
- Сделайте бордюры, укрепите их бетоном.
- После этого, снимите верхний слой грунта там, где это нужно, чтобы высота была около 120 мм. Затем засыпьте участок гравием или щебнем и утрамбуйте.
- После гравия или щебня, насыпьте на участок песок. Песок нужно смочить водой и хорошо утрамбовать.
- Теперь можно приступать к укладке. Для укладки цемент не потребуется, достаточно будет лишь плотно уложить брусчатку друг к другу. После полной укладки, нужно подбить ее немного сверху молотком.
- После завершения работы, засыпьте зазоры смесью песка и цемента. Остатки смеси смойте водой. Зазоры должны быть полностью заполнены смесью.
Подводя итоги, можно смело сказать, что брусчатка — это самое качественное дорожное покрытие на сегодняшний день. И неважно, что вы хотите выложить, простую дачную дорожку или же целую дорогу, она послужит вам в любом случае. Ее широкий ассортимент порадует любого. Думаю, вы уже не сомневаетесь в выборе дорожного покрытия. Это, конечно же — брусчатка!
Отзывы
Решили выложить двор брусчаткой из камня. Цена недешевая, но качество и долголетие того стоят. Укладку производили специалисты. Сделали все быстро и качественно. Результат превзошел себя. Очень понравилось, двор стал сразу ухоженным и красивым. Прошло уже несколько лет, а брусчатка такая, как и была изначально. Всем рекомендую.
Обратите внимание, что брусчатка сажается на подушку легкими постукиваниями киянки. Пробовал делать так же. После укладки поставил сверху стопку и она под стопкой слегка провалилась. Вывод: не ленитесь лишний раз ударить молотком, так как вы укладываете для себя, а не для дяди. До фанатизма тоже доходить не надо: не следует забивать материал в подушку на 5 см. Как правило, в сухую смесь достаточно просадить его на 1 см, а в слегка влажную на 2 см.
Тротуарная плитка: виды, характеристики, свойства
Тротуарная плитка – искусственное покрытие для мощения дорог, тротуаров, парковок, площадей, подходов к зданию, имитирующее брусчатку из натурального камня. В настоящее время тротуарная плитка, изготовленная из песко-цементной смеси или глины, благодаря высоким эксплуатационным и эстетическим качествам является наиболее популярным и широко используемым материалом для мощения.
История тротуарной плитки
История бетонной тротуарной плитки берет свое начало в Голландии 19 века, где из-за нехватки природных камней для мощения дорог был изобретен способ изготовления искусственного камня из бетона. Технология оказалась успешной и стала активно применяться по всей стране и в соседних странах. Спустя несколько лет тротуарная плитка из бетона достигла Америки.
В России тротуарная плитка появилась в начале 20 века, однако в силу грандиозных событий того времени, новый материал не успел прижаться и был надолго забыт.
Массовое производство тротуарной плитки в нашей стране началось только в 70-80-х годах прошлого века и было далеко от идеала. Первые тротуарные плиты квадратной и прямоугольной формы производились из железобетона. Привычные нам фигурные элементы мощения стали изготавливать только в 90-х годах методом вибролитья. Технология не была отлажена, из-за чего страдало качество конечного продукта. Со временем опыт зарубежных производителей, внедрение современных технологий, использование качественного сырья позволили получать бетонную брусчатку высокого качества, разнообразных форм, цветов и фактур, устойчивую к жестким погодным условиям, механическим воздействиям и потере цвета. Бетонная тротуарная плитка приобрела заслуженную популярность и успешно заменила собой непрактичный асфальт и серые бетонные плиты. Сейчас любое строительство завершается оформлением прилегающей территории бетонной брусчаткой, а реставрационные городские работы обязательно включают в себя замену старого покрытия тротуаров и площадей на элегантную и аккуратную тротуарную плитку.
Методы производства тротуарной плитки
Существует три основных способа производства тротуарной плитки из бетонной смеси:
- Вибропрессование – наиболее распространенный способ изготовления плитки.
Вибропрессованная плитка производится из полусухих пескобетонных смесей. Технология вибропрессования заключается в том, что вибрирование бетонной смеси в прессформе производится под давлением на вибропрессе. Преимущества вибропрессованной тротурной плитки: шероховатая поверхность, высокая прочность (М200-М400), высокая морозостойкость (F250-300), строгая геометрия форм и параллельность поверхностей, большой срок службы (40-60 лет), низкое водопоглощение (3-6%). - Гиперпрессование – второй способ производства плитки из полусухих бетонных смесей.
В основе метода лежит прессование песко-цементной смеси под очень высоким давлением. От предыдущего способа он отличается отсутствием необходимости использовать вибрацию. Производство идет с помощью гиперпресса – гидравлического пресса с одно- или двухсторонним действием. Преимуществом данного метода является высокая производительность, автоматизация большей части процесса, а также возможность сократить рабочее оборудование за счет высокой прочности готовых изделий. Методом гиперпрессования также производят облицовочный кирпич высокого качества и большого разнообразия цветов. - Вибролитье .
Метод вибролитья реализуется путём вибрации бетонной смеси в форме на вибростоле. В связи с высоким водоцементным соотношением уменьшается окончательная морозостойкость изделия, которую приходится увеличивать дополнительным количеством цемента, дорогими добавками, что увеличивает себестоимость плитки. Тротуарная плитка, получаемая литьевым методом, имеет гладкую лицевую поверхность, зимой она покрывается тонким слоем льда и становится скользкой.
Отдельно стоит рассмотреть изготовление клинкерной тротуарной плитки.
Клинкерная плитка изготавливается из тугоплавкой глины по аналогии с керамическим кирпичом, но при более высоких температурах. Преимущества такой плитки: прочность, морозостойкость, износостойкость. Марка прочности – не ниже М450, морозостойкость – F200 – F300 и более, водопоглощение – до 5%, срок службы – более 100лет. Но и стоимость такой тротуарной плитки значительно выше, чем бетонной.
Как выбрать толщину тротуарной плитки?
При выборе толщины тротуарной плитки следует руководствоваться правилом: чем прочнее основание, тем меньшей высоты может быть применена брусчатка.
Зависимость толщины тротуарной плитки от назначения
Данные, приведённые в таблице, носят рекомендательный характер:
Основание | Толщина, мм | Назначение |
песчаное | 30-45 | устройство дачных дорожек |
40-60 | устройство пешеходных тротуаров | |
щебеночное | 50-60 | проезд легкового транспорта |
80 | проезд грузового транспорта | |
бетонное | 40-60 | проезд легкового транспорта |
60-100 | проезд грузового транспорта |
Укладка тротуарной плитки
Срок службы тротуарной плитки зависит от качества плитки, технологии кладки и качества работ.
Как правило, основанием для кладки тротуарной плитки служит подушка из щебня и песка. В отдельных случаях для усиления основания на песчано-гравийной подушке устраивается бетонная стяжка. Правильное основание не позволит дорожке или площадке “просесть” и обеспечит долголетие мощению. Дорожка представляет собой “пирог” из геотекстиля, щебня, песка, цементно-песчаной смеси (иногда тротуарная плитка может укладываться на цементный раствор), тротуарной плитки. Необходимо правильно рассчитать глубину основания, чтобы рационально использовать щебень и песок. Каждый слой основания тщательно утрамбовывается (как правило, виброплитой). Чтобы избежать отклонений по цвету, рекомендуется заказывать необходимый объем тротуарной плитки единовременно, при укладке брать плитку из нескольких паллет (поддонов).
Памятка по укладке и эксплуатации тротуарной плитки BRAER (*.pdf, 1,33Mb)
Стандартный «пирог» под тротуарную плитку (один из вариантов).
- Грунт.
- Геотекстиль.
На грунт (иногда и между слоями пирога) укладывается геотекстиль, это экономит до 50% сыпучих материалов, предотвращает проседание щебня в грунт. Геотекстиль имеет хорошие дренажные свойства, проводя воду насквозь. Дорожка не проседает долгие годы даже на слабых грунтах. Геотекстиль укладывают с нахлестом – 100 мм. - Песок. Толщина слоя – 50 мм
- Щебень. Толщина слоя – 50 – 100 мм
- Песок. Толщина слоя – 30 – 50 мм
- Железобетонное основание толщиной 100 – 150 мм
- Цементно-песчаная смесь. Толщина слоя – 10 – 30 мм
- Брусчатка
Расход цементно-песчаной смеси М150-200 составляет примерно 40кг/м2.
Выбор садовой плитки: виды, применение и укладка
Одним из важных декоративных оформлений любого дачного участка или сада является дорожка, выложенная из тротуарной плитки. Наравне с другими прелестями садового ландшафтного дизайна, плитка играет немалую роль в декорировании, придавая красивый вид нашему саду. Ассортимент данного материала довольно большой. Начиная от самого элементарного и заканчивая сложным, местами завораживающим, узором из однотонной, но чаще всего разноцветной плитки. Так что выбрать есть из чего, и каждый найдет тротуарную плитку на свой вкус. Прочитав данную статью, вы поймете, как правильно укладывать садовую плитку и ознакомитесь с некоторыми ее видами.
Зачем нужна садовая плитка
Садовые дорожки крайне необходимы на любом дачном или приусадебном участке, ведь по ним удобно ходить в любую погоду. Поэтому важно выбирать плитку не только из-за декоративных целей, опираясь на ее основной вид, но и обращать внимание на практичность. Как я заметила ранее, плитка является незаменимым по удобству и внешнему виду покрытием. По большей части она нужна для лучшего декорирования тротуаров или садовых дорожек на участке вашего дома. Также она является практичным покрытием, поскольку не препятствует смене места расположения. Можно разобрать дорожку и проложить под ней любые средства коммуникации. Подобной плиткой можно легко увеличить площадь покрытой ею территории, доложив в нужных местах. Укладывается плитка прямо на открытую землю или песок. Делается это для того, чтобы в щели, которые образуются в стыках плит, могла с легкостью проникнуть влага. Благодаря этой особенности, дорожка никаким образом не повлияет на естественную, природную потребность в обеспечении корней растений водой, не нарушит их газообмен с окружающей средой. Садовая тротуарная плитка никак не изменяет свою структуру под действием прямых солнечных лучей и не выделяет газов, которые могли бы оказать негативное воздействие на наш организм. Плитка является тем самым материалом для садовых дорожек, который придает им не только эстетический вид, но и наделяет способностью создавать комфортные условия для жизни человека.
Выбор садовой плитки
Виды садовой плитки
Виды строительных материалов, применяемые для производства плитки, зависят от способа ее изготовления. Условно эти материалы можно разбить на три группы:
- Бетонная вибролитая плитка. Она изготавливается из бетона, легкого по своей структуре. Бетон разливают по формам и делают плотным по консистенции на вибростоле. Затем высушивают на открытом воздухе.
- Бетонная вибропрессованная плитка. В этом случае, как и в предыдущем, используют бетон, но сам процесс изготовления немного различается. Формы уплотняют под действием пресса, получая значительно более высокую прочность. Сушка происходит в закрытых камерах.
- Полимерпесчаная плитка. Такая плитка состоит из смеси мелкого песка и материалов полимерного происхождения. Также уплотняется под действием пресса, но после придачи нужной формы.
По своей форме садовая плитка также различна. Существует большое количество как простых, так и необычных форм. Сейчас я расскажу про некоторые из них.
- Брусчатка. Достаточно долговечна. Поэтому может использоваться несколько раз в ситуации смены места расположения дорожки. Устойчива к морозу. Не представляет никакой экологической опасности.
- Полимерпесчаная. Отличается большим спектром цветов. Такая плитка не очень прочная и подходит лишь для прогулок и езды на велосипеде.
- С резиновым наполнителем. Идеально подходит для мест, где чаще всего играют дети. Имеет мягкую поверхность, что менее травматично при падении на плитку.
- Армированная. В производстве такой плиты используется металлическая сетка, выполненная в виде проволоки. Это необходимо для повышения прочности.
Критерии выбора садовой плитки
Если вы решились вымостить садовой плиткой тротуар во дворе своей дачи, то вам необходимо определиться с выбором материала и, непосредственно, формой самой плитки.
Лучше всего выбрать плитку из натурального камня, если вашей целью стоит вписать тротуар или дорожку в стиль вашей дачи или сада, использовав неповторимые орнаменты его структуры. Но не стоит забывать, что стоимость такого удовольствия выйдет в несколько раз больше, чем заливка дорожки бетоном. Поэтому, если ваш выбор пал все-таки на плитку, то бюджетным вариантом будет плитка, вылитая из цементной основы. По качеству такая плита будет хуже каменной, но смотреться она будет гораздо лучше обычного бетона или асфальта.
Стоит обратить внимание на размеры тротуарной плитки, а точнее на ее форму. Если толщина плитки мала, то она подойдет, по большей степени, только для прогулок. Для больших нагрузок следует выбирать толщину тротуарной плитки не менее 5 сантиметров. А если вы собрались заезжать на дорожку на легковом автомобиле, ищите материал толщиной от 8 сантиметров и более.
Укладка садовой плитки
Инструмент для укладки садовой плитки
Количество необходимого рабочего инструмента зависит от вида работ и способа монтажа тротуарной плитки.
- Прежде всего потребуется выровнять поверхность, на которой будет вымощена садовая дорожка из плитки. Для этого потребуется виброплита и ручной каток. Эти устройства предназначены для уплотнения грунта. Стоит заметить, что ручные катки в несколько раз эффективнее справляются с данной задачей, чем виброплита.
- Если вы собираетесь устанавливать плиту не на открытую землю, а на железобетонную подушку, то в таком случае вам потребуется бетономешалка. Такая техника сдается в аренду на случай, если у вас таковой не имеется.
- Из ручного инвентаря пригодятся такие инструменты, как: лопата, молоток, веревка, лом, ножовка, рулетка и уровень.
Пошаговая инструкция
Монтаж садовой дорожки несложен, вы можете убедиться в этом сами.
- В самом начале определяемся с размерами будущего участка, покрытого садовой или тротуарной плитой. После чего нам будет известно необходимое количество материала.
- Кустарники и крупную растительность, расположенную на пути следования дорожки, необходимо убрать. Однако, если нет принципиального решения, можно выложить плитку так, чтобы не повредить растения.
- Далее предстоит подготовить грунт. Снимаем верхний слой, чтобы выровнять участок. Необходимо проверять его ровность, используя строительный уровень.
- Уплотняем грунт виброплитой или ручным катком.
- После того, как вы окончательно выровняли поверхность, ее нужно полить из шланга водой, разбрызгивая по всему участку.
- Предварительные этапы выполнены, остается непосредственно мощение дорожки. Подробнее процесс укладки тротуарной плитки описан в этой статье.
Уход за садовой плиткой
Для того, чтобы на долгое время сохранить презентабельный вид плитке и продлить срок ее службы, за ней необходимо своевременно ухаживать. Уход за садовой дорожкой зависит от того, из какого материала она сделана.
- В первую очередь нужно обращать внимание на сколы и трещины, которые могут со временем образоваться на уголках плитки. Также нельзя обойти вниманием стыки между плитками, они могут постепенно разъезжаться.
- В летнее время между плитками могут появляться образования из травы. Их убирают либо вручную, либо с использованием мелкой лопатки.
- В зимнее время года необходимо убирать снег, но делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить поверхность.
- Если же швы разошлись, то сперва обязательно прочистить их, а затем заполнить стыки бетонным раствором.
- При замене садовой плитки поднимаем ее при помощи лопатки и убираем в сторону. Утрамбовываем грунт. При необходимости добавляем песок или грунт. Кладем новую и прижимаем по всей поверхности. Это нужно для того, чтобы плитка не откололась, если давить на отдельные части.
В последнее время садовые дорожки можно встретить во дворе любой дачи или частного дома. Можно сказать, что они стали неотъемлемой частью ландшафта. Порой обычная дорожка представляет собой целое произведение искусства. Производители предлагают большой ассортимент материалов, различных форм и цветов. И каждый из них отличается не только по своим внешним характеристикам, но и стоимостью. Нужно помнить, что дорогая плитка не обязательно будет качественной. Данная статья поможет сделать правильный выбор садовой плитки, а также продлить срок ее службы, обеспечив правильных уход за покрытием.
Виды, устройство и принцип работы ползункового реостата
Время на чтение:
Значениями силы тока и напряжения можно управлять при помощи специального простого устройства, которое было разработано Иоганном Христианом Поггендорфом. Оно называется реостатом, или переменным резистором. Для того чтобы разобраться в принципе действия устройства, необходимо рассмотреть зависимость тока и напряжения от величины сопротивления.
Общие сведения
Электрическим током называется движение свободных заряженных частиц под воздействием электромагнитного поля. Любое вещество состоит из атомов, которые образуют кристаллическую решетку при помощи ковалентных связей. При протекании электрического тока по проводнику происходит взаимодействие его частиц с узлами кристаллической решетки. Носители заряда обладают кинетической энергией (Ek), которая зависит от массы частицы (m) и ее скорости (V3). Она определяется по формуле: Ek = m * sqr (V3) / 2.
При столкновении частиц с узлами кристаллической решетки происходит полная или частичная передача энергии атому.
Однако энергетический потенциал свободного носителя заряда восстанавливается, поскольку на него постоянно воздействует электромагнитное поле. Процесс взаимодействия частиц с атомами повторяется определенное количество раз, пока не прекратится воздействие электромагнитного поля или частица не пройдет полностью через проводник. Это физическое явление называется электрическим сопротивлением или проводимостью. Последняя величина является обратной сопротивлению. Сопротивление обозначается литерой «R», а проводимость — «G».
Единицей измерения сопротивления является Ом. Рассчитывается при помощи определенных формул или измеряется электронно-измерительным прибором, который называется омметром.
Физическая зависимость
Величина R зависит от количества свободных носителей заряда, число которых определяется исходя из электронной формулы вещества. Ее можно определить из периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева. Вещества классифицируются по проводимости следующим образом: проводники, полупроводники и изоляторы (непроводники).
К проводникам относятся все металлы, электролиты и ионизированные газы.
В металлах носителями заряда являются свободные электроны, в электролитах — анионы и катионы, а в ионизированных газах — электроны и ионы. Полупроводники способны проводить электрический ток при определенных условиях. В полупроводниках свободные электроны и дырки являются носителями заряда. Изоляторы или диэлектрики не способны проводить электричество, поскольку в их структуре вообще отсутствуют свободные носители заряда.
Величина, определяющая тип материала и способность его к проводимости, называется удельным сопротивлением (p). Существует и обратная величина относительно удельного сопротивления. Она называется удельной проводимостью (σ) и связана с p следующей формулой: p = 1 / σ. При выполнении расчетов необходимо учитывать зависимость электрического сопротивления материала и от других физических величин или факторов, к которым относятся следующие:
- геометрические составляющие;
- электрические величины;
- температурные показатели.
Эти три группы факторов необходимо учитывать при изготовлении реостатов, резисторов и других элементов резистивной нагрузки. Во время ремонта и проектирования устройств следует также рассматривать все факторы, поскольку неверные расчеты могут привести к выходу радиоаппаратуры из строя.
Геометрия материала
К геометрии проводника (полупроводника) относятся его длина (L) и площадь поперечного сечения (S). Величину S можно вычислить по абстрактному алгоритму, который подойдет для всех форм проводников и полупроводников. Он имеет следующий вид:
- Визуально определить форму фигуры поперечного сечения (окружность, прямоугольник или квадрат).
- Найти в справочной литературе или интернете формулу поиска площади поперечного сечения фигуры.
- Измерить необходимые геометрические параметры (например, диаметр) и подставить их в формулу.
- Произвести математические вычисления.
Если проводник является многожильным (состоит из множества проводников), то следует вычислить площадь сечения одного проводника, а затем произвести ее умножение на количество проводников. Исходя из всего, можно вывести зависимость величины сопротивления от типа вещества, длины и площади сечения проводника: R = p * L / S.
Физический смысл зависимости следующий: электрический ток движется по проводнику, тип которого определяется параметром р, и его частицы проходят через определенную длину L с сечением S (при малой площади сечения происходят более частые столкновения электронов с узлами кристаллической решетки).
Однако геометрические параметры — не единственные факторы, влияющие на значение проводимости материала.
Влияние параметров электричества
Для того чтобы учитывать влияние силы тока и напряжения на R, следует обратить внимание на закон Ома. У него существует две формулировки, применяемые для расчетов: для полной цепи или ее участка. Закон Ома для полной цепи показывает зависимость величины тока (i) от электродвижущей силы (e) и величины R, состоящей из суммы внутреннего (Rвнут) и внешнего (Rвнеш) сопротивлений.
Переменная Rвнут является внутренним сопротивлением источника питания (генератора, аккумулятора, трансформатора и т. д. ). Rвнеш — сопротивление всех потребителей электрической энергии и соединительных проводов. Закон Ома для полной цепи связывает все эти величины таким соотношением: i = e / (Rвнеш + Rвнут). Величина Rвнеш определяется по формуле: Rвнеш = (e / i) — Rвнут.
Для участка цепи соотношение для нахождения сопротивления упрощено, поскольку не учитывается ЭДС и Rвнут. Этот закон показывает прямо пропорциональную зависимость силы тока (I) от напряжения (U), а также обратно пропорциональную от величины сопротивления R: I = U / R. В некоторых случаях для точных вычислений этих факторов может быть недостаточно, поскольку существует еще одна зависимость — температурные показатели материала.
Влияние температуры на проводимость
Удельное сопротивление влияет на проводимость материала, однако оно зависит от температуры. Для доказательства этой гипотезы нужно собрать электрическую цепь, состоящую из следующих компонентов: лампы накаливания, источника питания (12 В), куска нихромовой проволоки и амперметра. Источник питания можно подобрать любой.
Важно чтобы величина напряжения не была выше, чем номинальное значение разности потенциалов лампы, т. е. аккумулятор 12 В, и лампа тоже должна быть на 12 В. Элементы цепи соединяются последовательно. Кусок проволоки рекомендуется разместить на огнеупорном кирпиче, поскольку, при протекании электротока через нихром, произойдет его нагревание.
Амперметр нужен для мониторинга значений силы тока, которые будут изменяться с течением времени. Лампа является световым «сигнализатором», позволяющим визуально наблюдать за увеличением сопротивления. Яркость ее свечения будет постепенно угасать. При протекании тока по цепи происходит визуальное подтверждение закона Ома для участка цепи. При увеличении R ток уменьшается. Зависимость удельного сопротивления р зависит от следующих переменных величин:
- Табличного значения удельного сопротивления (р0), рассчитанного при температуре +20 градусов по шкале Цельсия.
- Температурного коэффициента «а», который для металлов считается больше 0 (а > 0), а для электролитов — меньше 0 (a
Не имеет смысла выполнять точные расчеты сопротивления, но эти особенности следует учитывать при изготовлении и ремонте различных устройств.
Сопротивление нужно измерять омметром, однако радиолюбители-профессионалы рекомендуют использовать мультиметр. Он является комбинированным и позволяет измерять не только сопротивление, а также величину тока и напряжения. Существуют модели, которые могут измерять частоту, проверять полупроводниковые приборы и т. д.
Переменный резистор
Очень часто возникает необходимость изменять величину тока и напряжения при помощи изменения номинала резистора. Выполнить эту задачу поможет простой радиоэлемент, который называется реостатом. Он широко применяется для регулировки уровня громкости, увеличения напряжения на лабораторном источнике питания и т. д. Переменные резисторы, применяемые в радиотехнике, отличаются от лабораторных конструкциий. Однако принцип действия этих радиоэлементов одинаков. Части устройства очень похожи по своему предназначению. Например, ползунковый механизм, который применяется для регулировки тока.
Виды и устройство реостатов
Реостаты классифицируются по устройству и способу применения. По устройству реостаты делятся на 4 типа: проволочный, ползунковый, жидкостный и ламповый. Первый тип переменного резистора состоит из проволоки (материала с высоким удельным сопротивлением) и корпуса-изолятора. Проволочный проводник проходит через контакты, при соединении с которыми можно получить необходимую величину сопротивления.
Ползунковый реостат состоит тоже из проволоки с высоким удельным сопротивлением, корпуса-диэлектрика (на него она намотана) и ползунка. При передвижении ползунка происходит уменьшение или увеличение величины электросопротивления. Устройство применяется в лабораториях при проектировании различных электрических приборов, а также для проведения опытов в области физики или химии. Кроме того, модернизированная версия применяется в различной радиоаппаратуре.
Не слишком распространенным типом является модель жидкостного переменного резистора. Она имеет следующее строение: бак с электролитическим раствором и подвижные электроды.
Если уменьшить расстояние между пластинами-электродами, то произойдет уменьшение электрического сопротивления.
Реостат бывает еще и ламповым. Он включает в свой состав набор ламп накаливания, которые соединены параллельно. Если изменить количество включенных ламп, то можно изменить его сопротивление. Однако устройство имеет один существенный недостаток: зависимость величины электрической проводимости от температуры нитей накаливания. По способу применения переменные резисторы следует классифицировать таким образом:
- пусковые;
- пускорегулирующие;
- балластные;
- для возбуждения;
- потенциометры.
Первый тип предназначен для плавного запуска электродвигателей. Пускорегулирующие переменные резисторы позволяют плавно запускать электрические двигатели постоянного тока, а также поддерживают регулировку величины силы тока. Балластные следует применять в электрических цепях для регулировки нагрузочной способности генератора электроэнергии. Они создают необходимую величину сопротивления в сети. Реостаты возбуждения используют в электрических машинах для поглощения лишней энергии.
Потенциометр предназначен для регулировки величины напряжения. Реостат устроен следующим образом: три клеммы позволяют получить от источника питания с фиксированным значением напряжения разные значения его величины. Например, понижающий трансформатор со значением напряжения на вторичной обмотке, равным 36 В. При использовании 2 транзисторов, диодного моста и реостата можно получить ряд напряжений от 0 до 34 В (2 В — потери при выпрямлении диодным мостом). Эта особенность позволяет делать и выпускать универсальные делители напряжения.
Схема и принцип работы
Обозначение реостата на схеме осуществляется в виде обыкновенного резистора, но со стрелкой, показывающей непостоянное значения сопротивления радиокомпонента. Принцип работы реостата довольно простой и основан на зависимости величины силы тока от величины сопротивления. Проводник, который находится на корпусе-изоляторе, подключен в электрическую цепь.
Ползунок — часть реостата, которая соединена с одним его выводом. При перемещении ползунка происходит регулирование значений тока или напряжения.
Реостат может выглядеть, как корпус-изолятор, из которого выведен специальный регулятор величины сопротивления. Однако некоторые модели, которые применяются в лабораториях, могут быть открытого типа. Они предназначены для демонстрации принципа действия устройства.
Электроток протекает по пути наименьшего сопротивления. Следовательно, ползунком можно регулировать протекание тока. Если проводник (материал с высоким удельным сопротивлением) задействован полностью, то, значит, и величина сопротивления будет максимальной. В случае, когда ползунок находится посередине проводника, сопротивление реостата равно R / 2. Подключение в электрическую цепь потенциометра, как и любого типа реостата, осуществляется последовательно.
Таким образом, реостат широко применяется в электрических схемах и позволяет регулировать значения тока и напряжения.
Реостаты. Виды и устройство. Работа и особенности
Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение. Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R. Если изменять сопротивление проводника R, тогда будет меняться сила тока.
Сопротивление зависит от длины L, от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.
Например, цепь, состоящая из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.
Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.
Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.
Устройство реостата
На цилиндр, выполненный из керамики, намотан металлический проводник, который сделан из материала с большим удельным сопротивлением. Сделано это для того, чтобы при небольшом изменении длины существенно менялось сопротивление. Этот металлический провод называется обмоткой. Он так называется, потому что намотан на керамический цилиндр.
Концы обмотки выведены к зажимам, которые называются клеммами. В верхней части реостата есть металлический стержень, который тоже заканчивается клеммами. Вдоль металлического стержня и вдоль обмотки может перемещаться скользящий контакт, который называется ползунком. Так как скользящий контакт имеет такое название, то подобный реостат называется ползунковым реостатом.
Принцип действия
Ползунковый реостат подсоединен в цепь через две клеммы: нижнюю с обмотки и верхнюю клемму, там, где металлический стержень. При подключении его в цепь, таким образом, ток через нижнюю клемму проходит по виткам обмотки, а не поперек витков. Далее ток проходит через скользящий контакт, потом по металлическому стержню, и опять в цепь.
Таким образом, в цепи задействована только часть обмотки реостата. Когда ползунок перемещается, то меняется сопротивление той части обмотки реостата, которая находится в цепи. Изменяется длина обмотки, сопротивление и сила тока в цепи.
Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это достигается тем, что витки обмотки изолированы между собой тонким слоем изоляционного материала. Разберемся, как осуществляется контакт между витками обмотки и ползунком.
При движении по обмотке ползунок движется по ее верхнему слою, который имеет зачищенный участок изоляции на пути ползунка. Так осуществляется контакт между ползунком и витком обмотки. Между собой витки изолированы.
На схеме изображена цепь с источником тока, выключателем, амперметром и ползунковым реостатом. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление и сила тока в цепи.
Ползунковый реостат можно подключать к цепи при помощи двух клемм: верхней и нижней. Но реостаты подключаются и по-другому.
Реостат можно подключить через три клеммы. Две нижние клеммы соединяются с концами обмотки, и один провод с верхней клеммы. Напряжение подается на всю обмотку, а снимается напряжение только с части обмотки. Ползунок делит реостат на два резистора, которые соединены последовательно.
Общее напряжение равно сумме напряжений каждого резистора. Поэтому выходное напряжение меньше входного значения. Выходное напряжение меньше, чем входное во столько раз, во сколько сопротивление части обмотки меньше, чем сопротивление всей обмотки. То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром.
Виды и особенности реостатов
Реостат в виде тора
Два крайних зажима – это концы обмотки, а средний зажим соединен с ползунком. Вращая ползунок по обмотке, можно изменить сопротивление и сила тока в цепи.
Рычажные реостаты
Они получили такое название, потому что в его нижней части находится переключатель – рычаг. С помощью него можно включать разные части спирали резисторов. На рисунке показан принцип работы рычажного реостата.
Рычажный реостат изменяет силу тока скачкообразно, в то время как ползунковый реостат меняет силу тока плавно. Если в цепи будет присутствовать резистор, то при перемещении ползунка на ползунковом реостате или при переключении рычага рычажного реостата будет меняться сила тока и напряжение на концах резистора.
Штепсельные
Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.
Это набор различных сопротивлений. Они называются спирали-резисторы. При помощи штепселя можно включать или выключать разные спирали-резисторы. Когда штепсель находится в перемычке, то больший ток идет через перемычку, а не через резистор. Таким образом, резистор отключается. Используя штепсель, можно получать разные сопротивления.
Материалы и охлаждение
Основным элементом в устройстве реостата является материал изготовления, по виду которого реостаты делятся на несколько видов:
- Угольные.
- Металлические.
- Жидкостные.
- Керамические.
Электрический ток в сопротивлениях преобразуется в тепловую энергию, которая должна каким-то образом отводиться от них. Поэтому реостаты также делятся по типу охлаждения:
- Воздушные.
- Жидкостные.
Жидкостные реостаты разделяются на водяные и масляные. Воздушный вид используется в любых конструкциях приборов. Жидкостное охлаждение применяется только для металлических реостатов, их сопротивления омываются жидкостью, либо полностью в нее погружены. Нельзя забывать, что охлаждающая жидкость также должна охлаждаться.
Металлические реостаты
Это конструкция реостата с воздушным охлаждением. Такие модели приобрели популярность, так как легко подходят для различных условий работы своими электрическими, тепловыми характеристиками, а также формой конструкции. Они бывают с непрерывным или ступенчатым типом регулировки сопротивления.
В устройстве имеется подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам, расположенным в этой же плоскости. Неподвижные контакты выполнены в виде винтов с плоскими головками, пластин или шин. Подвижный контакт называется щеткой. Он бывает мостиковым или рычажным.
Такие виды реостатов делят на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. Последний вид имеет простую конструкцию, но ненадежен в применении, так как контакт часто нарушается.
Масляные
Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. Это делает возможным повышение нагрузки на небольшое время, снижает расход материала изготовления сопротивления и габариты корпуса реостата.
Детали, погружаемые в масло, должны иметь значительную поверхность для хорошей отдачи тепла. В масле увеличиваются возможности контактов на отключение. Это является преимуществом такого вида реостатов. Благодаря смазке на контакты можно прилагать повышенные усилия. К недостаткам можно отнести риск возникновения пожара и загрязнение места установки.
Реостат — что это такое
Этот электрический прибор был изобретён немецким физиком Поггендорфом во второй половине XIX века. Первый образец устройства давал ясное представление о том, что такое реостат (РС). Его предназначение заключалось в том, чтобы путём изменения собственного сопротивления влиять на величину силы тока и напряжения в электрической цепи.
Как устроен реостат
Реостат это управляемое переменное сопротивление, которое может изменять параметры тока в электрической цепи.
В результате большого количества экспериментов и научно-технических исследований появились различные модели реостатов, такие как:
- проволочный;
- ползунковый;
- жидкостный;
- ламповый.
Проволочный
Это простейший реостат. Он состоял из проволоки с высоким удельным сопротивлением, натянутой на раму. Она проходила сразу через несколько разъёмов. Включая тот или иной контакт, добивались изменения длины проводника. Тем самым получали нужную величину сопротивления, следовательно, изменялись параметры силы тока и напряжения в электрической цепи. Недостатком такого устройства являлась ограниченность длины проводника, соответственно, диапазона изменений характеристик тока.
Ползунковый
Ползунковый прибор – это классика строения реостата. РС представляет собой удлинённую катушку, которая выглядит как цилиндр из диэлектрического материала с намотанным на него проводом, покрытого окалиной. По штанге поступательно передвигается ползунок, который касается контактами спирали катушки. Прибор подключают к электрической цепи в двух точках: это контакт ползунка и один из концов катушки.
Жидкостный
Аппарат представляет собой ёмкость, заполненную электролитом, в которую погружены два электрода в виде металлических пластин. Сопротивление тока, протекающего через электролит, напрямую зависит от промежутка между электродами и обратно пропорционально площади поверхности электродов.
Ламповый
Сопротивление в цепи регулируется количеством включённых параллельно ламп накаливания. Это не очень удачное решение. Регулировка параметров тока дорого обходится за счёт большой траты электроэнергии, потребляемой лампами накаливания.
Важно! Все вышеперечисленные устройства давно канули в прошлое, кроме ползункового реостата. Это были пионеры в сфере регулировки параметров электрического тока. На смену им пришли экономичные и компактные переменные резисторы. Несмотря на это, принцип работы устройств остался прежним.
Принцип работы
Принцип работы РС можно рассмотреть на примере действия ползункового прибора. Ползун перемещается вдоль катушки поперёк витков намотки. По бокам керамического цилиндра установлены две стойки, которые поддерживают горизонтальную штангу. Ползун надет через отверстие в корпусе на эту горизонтальную ось, по которой он свободно перемещается.
Ползунок двумя металлическими пластинками трётся о витки катушки. Ток не может проходить напрямую через витки, а только по спирали. Следовательно, работать может только та часть катушки, которая заключена между входным контактом и ползунком. Этим была решена проблема ограниченности длины проводника проволочного РС.
Чем ближе контактор к входному контакту катушки, тем меньше сопротивление РС. В результате уменьшается напряжение, и увеличивается сила тока электрической цепи. Напряжение подаётся на всю длину обмотки, а рабочий ток снимается контактами ползуна. Контактор в принципе разделяет РС на два последовательно соединённых резистора.
Обратите внимание! Реостат на схеме обозначают в виде прямоугольника со стрелкой. Геометрическая фигура – это катушка, а стрелка означает ползунок.
Виды реостатов
Основные три вида реостатов:
- тороидальный реостат;
- рычажный тип;
- штепсельный РС.
Тороидальный реостат
Обмотка РС представляет собой тороидальную конструкцию, верхняя поверхность которой образует контактную дорожку. Поворотный контактор вращается вокруг своей оси, касаясь обмотки. Тороидальная катушка обеспечивает неразрывность электрической цепи во время поворота ползуна.
Эту особенность переменного сопротивления используют в городском электротранспорте. Беспрерывная перемена силы тока и напряжения питания электродвигателя обеспечивает плавное перемещение транспортного средства. При поломке устройство не подлежит ремонту. Потребуется замена прибора новым реостатом.
Рычажный тип
В отличие от тороидальной модели, рычажный реостат меняет величину сопротивления тока рывками. Рычаг, исполняя роль контактора, передвигается с одного контакта на другой. В устройстве расположено несколько резисторных линий с определённым сопротивлением. Рычажный бегунок одновременно работает выключателем одной линии и включателем другого резистора.
Штепсельные РС
Как и рычажный тип РС, штепсельные устройства регулируют сопротивление электрической цепи ступенчато. Единственное отличие заключается в том, что переход от одного режима к другим параметрам тока происходит без разрыва цепи. При извлечении очередного штепселя происходит перенаправление энергетического потока через определённый резистор.
Материалы изготовления
Реостаты по виду материала изготовления делятся на 4 типа. Это угольные, металлические, жидкостные и керамические РС:
- К угольным устройствам относятся модели, где переменным сопротивлением выступает графитовый стержень.
- Металлическим примером исполнения могут быть ползунковые реостаты. У них переменный резистор – это катушка из металлической проволоки.
- Жидкостные переменные сопротивления используются для регулирования работы электродвигателей во взрывоопасной атмосфере.
- К керамическим реостатам относятся тороидальные приборы. Их устройство описано выше по тексту.
Охлаждение
Электричество, пройдя через резистор, тратит часть энергии на преодоление сопротивления проводника, которая преобразуется в тепло. При чрезмерном его выделении реостат может сильно перегреться и прийти в полную негодность.
По этой причине применяют, согласно ГОСТу, две системы охлаждения переменных резисторов, это:
- воздушная;
- жидкостная.
Воздушная система охлаждения
Она основана на принудительной вентиляции. Для этого применяют лопастные и турбинные вентиляторы. В реостате датчик производит измерение уровня нагрева прибора. При достижении допустимого порога температуры датчик подаёт сигнал на включение системы вентиляции. При понижении нагрева вентилятор выключается.
Жидкостное охлаждение
Жидкостное охлаждение переменного резистора большой мощности осуществляется с помощью саркофага, в рубашке которого постоянно циркулирует минеральное масло. Оно отводит тепло от реостата наружу.
Для чего нужен РС
Исходя из того, для чего нужен реостат, переменные устройства делятся на следующие виды:
- пускорегулирующие приборы;
- пусковые РС;
- балластники;
- нагрузочные устройства.
Пускорегулирующие приборы
Реостаты применяют в системе управления электродвигателями постоянного тока. При переменном токе РС включают в схему питания асинхронных двигателей с фазовым ротором.
Пусковые РС
Их основное назначение – это понижение величины силы пускового тока во время старта электромотора. Также такие реостаты работают в системах рекуперативного реостатного торможения. Оно нужно для плавного снижения скорости вращения роторов электромоторов и генераторов.
Балластники
Балластные РС быстро поглощают энергию, которая выделяется при резком торможении электродвигателя. То есть происходит сброс балласта в виде излишней электроэнергии.
Нагрузочные устройства
РС этого вида создают дополнительную нагрузку в электроцепи. Это нужно для поддержания необходимых процессов, связанных с режимом работы различных приборов, двигателей и других устройств.
Датчики на основе реостата
Положение ползуна в РС определяет величину напряжения и силы тока в рабочей цепи электрического тока. Изготовить датчик на основе реостата не составляет особого труда. К тороидальному переменному сопротивлению подводят фазу и ноль питания, на выход выводят изменённую фазу из резистора и ноль.
Сегодня на смену устаревшим приборам пришли оптические и магнитные аналоги. Датчики на основе переменных резисторов ещё продолжают массово применять в радиотехнике. Это подстроечные сопротивления регуляторов уровня громкости и других опций.
Поворачивая ручку регулировки громкости радиоустройства, перемещают ползунок по графитовому диску. От его положения зависят сопротивление цепи и мощность звукового сигнала.
Реостат печки отопления салона автомобиля
Сама печка автомобиля во включённом состоянии находится в статичной степени нагрева. Уровень температуры воздуха в салоне зависит от скорости вращения ротора вентилятора. Реостат, встроенный в цепь питания вентилятора, меняет скорость воздушного горячего потока через ручное управление.
Существуют комбинированные системы обогрева салона автомобиля. Это когда степень нагрева воздушного потока регулируется двумя реостатами: самой печки и вентилятора.
Дополнительная информация. Типичной причиной выхода из строя системы обогрева салона часто бывает перегорание предохранителя. Поломку устраняют перепайкой электрической детали.
С развитием научно-технического прогресса многие электроприборы быстро устаревают. На смену им приходят более совершенные устройства, менее затратные и более эффективные. То же происходит с реостатами. Электротехническая промышленность постоянно поставляет на рынок всё более новые и совершенные виды резисторов.
Видео
Принцип работы реостата
Что такое реостат, принцип работы
Реостаты — это двухполюсные переменные резисторы, которые настроены на использование только одного концевого контакта и только контакта стеклоочистителя.
Неиспользуемая концевая клемма может быть либо оставлена неподключенной, либо подключена напрямую к стеклоочистителю.
Это устройства с проволочной обмоткой, которые содержат плотные витки эмалированной проволоки для тяжелых условий эксплуатации, которые изменяют сопротивление ступенчато.
Изменяя положение стеклоочистителя на резистивном элементе, величина сопротивления может быть увеличена или уменьшена, тем самым управляя величиной тока.
Затем реостат используется для управления током путем изменения значения его сопротивления, превращая его в настоящий переменный резистор. Классический пример использования реостата — это управление скоростью модельного набора поездов или Scalextric, где величина тока, проходящего через реостат, регулируется законом Ома. Тогда реостаты определяются не только их резистивными значениями, но также и их возможностями по управлению мощностью как P = I 2 * R.
Основное назначение прибора
Конструктивно и визуально самым простым считается реостат ползункового типа.
Он подсоединяется к цепи с помощью верхней и нижней клеммы.
Прибор сконструирован таким способом, что ток поступает по всей длине провода, а не в поперечном направлении витков. Это осуществляется благодаря надежной изоляции проводников.
Часто реостат применяют для регулирования в цепи вместо потенциометра.
В таком случае выполняется его подключение с помощью трех клемм.
В нижней части две из них являются входом, соединяются с источником напряжения.
Одна нижняя клемма и верхняя свободная используются в качестве выхода. Когда происходит передвижение ползунка, напряжение без труда регулируется.
Реостат имеет свойство функционировать в балластном режиме, в чем может возникнуть необходимость при создании активной нагрузки во время потребления энергии.
В такой ситуации рекомендуется учитывать рассеивающие способности используемого агрегата.
Если есть избыточное тепло, прибор выходит из строя.
При подключении в электросеть нужно правильно рассчитать рассеиваемую мощность реостата, если требуется, создать достаточное и правильное охлаждение.
Металлические реостаты
Что такое реостат из металла? Это элемент, имеющий воздушный тип охлаждения. Такие реостаты наиболее распространены, так как их наиболее легко можно приспособить к самым разным рабочим условиям. Это относится как к тепловым и электрическим характеристикам, так и к параметрам конструкции. Они могут изготавливаться со ступенчатым или непрерывным типом изменения сопротивления.
Переключатель является плоским. В нем есть подвижный контакт, который скользит по контактам неподвижным в одной и той же плоскости. Те контакты, которые не двигаются, выполнены в форме болтов, имеющих плоские головки цилиндрического или полусферического типа в форме пластин либо шин, которые расположены по дуге в один ряд или два. Тот контакт, который двигается, называется щеткой. Он может быть рычажным или мостиковым по своему типу выполнения.
Еще есть разделение на самоустанавливающийся и несамоустанавливающийся. Последний вариант по конструкции проще, но, так как контакт часто нарушается, он не является надежным в использовании. Самоустанавливающийся подвижный контакт обеспечивает необходимую степень нажатия и в эксплуатации более надежен.
Масляное охлаждение
Металлические реостаты с масляным типом охлаждения увеличивают теплоемкость и время нагрева из-за хорошей проводимости тепла маслом. Это дает возможность увеличивать нагрузку при кратковременном режиме и сокращать расход материала резисторов и размеры самого реостата.
Элементы, которые погружаются в масло, должны обладать большой поверхностью для обеспечения хорошей теплоотдачи. Если резистор закрытого типа, то нет смысла погружать его в масло. Само погружение дает защиту контактам и резисторам от воздействия окружающих факторов. В масле отключающие способности контактов повышаются. Это достоинство реостатов такого типа. Благодаря смазке возможны большие нажатия на контакты. Но есть и недостатки. Это повышение риска опасности пожара и загрязнение помещения.
Реостат можно включать в схему в качестве переменного резистора или же потенциометра. Это обеспечивает плавную регулировку сопротивления и, как следствие, регулирование силы тока и напряжения в цепи. Их часто применяют в лабораториях.
Пускорегулирующие реостаты
Реостаты, имеющие ступенчатое изменение сопротивления, сделаны из резисторов и переключающего устройства, состоящего, в свою очередь, из неподвижных контактов, одного скользящего контакта. Здесь же имеется привод.
Пускорегулирующие реостаты имеют полюсы якоря, который присоединяется к неподвижным контактам. Подвижный контакт замыкает и размыкает ступени сопротивления, а также и другие цепи, которые управляются данным реостатом. Привод в реостате может быть двигательным или ручным. Это что такое? Реостат такого типа широко распространен. Но недостатки у такой конструкции все же имеются. Это большое количество проводов для монтажа и деталей для крепежа. Особенно много их в реостатах возбуждения с большим числом ступеней.
Реостаты, наполненные маслом, состоят из переключающего устройства и пакетов резисторов, которые встроены в бак и погружены в масло. Пакеты состоят из элементов, выполненных из электротехнической стали. Они прикрепляются к крышке бака.
Устройство переключения имеет вид барабана и является осью с прикрепленными к ней частями цилиндрической поверхности, которые соединены, согласно схеме. Неподвижные контакты, которые соединены с элементами резистора, крепятся на неподвижную рейку. Когда ось барабана поворачивается приводом либо маховиком, эти части перемыкают неподвижные контакты, являясь контактами подвижными. Этим изменяется сопротивление в цепи.
Устройство и принцип работы
Конструкция постоянных резисторов довольно простая. Они состоят из керамической трубки, поверх которой намотана проволока или нанесена резистивная плёнка с определённым сопротивлением. На концы трубки вставлены металлические колпачки с припаянными выводами для поверхностного монтажа. Для защиты слоя используется лакокрасочное покрытие.
Устройство таких элементов можно понять из рисунка 2 ниже.
В большинстве моделей такая конструкция традиционно сохраняется, но сегодня существуют различные виды сопротивлений с использованием резистивного материала, устройство которых немного отличается от конструкции описанной выше.
Рис. 2. Строение резистора
Современную электронную аппаратуру наполняют платы, начинённые миниатюрными деталями. Поскольку тенденция к уменьшению размеров электронных приборов сохраняется, то требования к уменьшению габаритов коснулись и резисторов. Для этих целей идеально подходят непроволочные сопротивления. Они просты в изготовлении, а их номинальные мощности хорошо согласуются с параметрами маломощных цепей.
Казалось бы, что эра проволочных резисторов постепенно уходит в прошлое. Однако это не так. Спрос на проволочные сопротивления остаётся в тех сферах, где транзисторы с металлоплёночным или с композитным резистивным слоем не справляются с мощностями электрических цепей.
Для непроволочных резисторов используются следующие резистивные материалы:
- нихром;
- манганин;
- константан;
- никелин;
- оксиды металлов;
- металлодиэлектрики;
- углерод и другие материалы.
Перечисленные вещества обладают высокими показателями удельного сопротивления. Это позволяет изготавливать электронные компоненты с очень маленькими корпусами, сохраняя при этом значения номинальных величин.
Размеры и формы корпусов, проволочных выводов современных резисторов соответствуют стандартам, разработанным для автоматической сборки печатных плат. С целью надёжного соединения выводов способом пайки, выводы деталей проходят процесс лужения.
Конструкция регулировочных (рис. 3) и подстроечных резисторов (рис.4) немного сложнее. Эти переменные транзисторы состоят из кольцевой резистивной пластины, по которой скользит бегунок. Перемещаясь по кругу, подвижный контакт изменяет расстояние между точками на резистивном слое, что приводит к изменению сопротивления.
Рис. 3. Регулировочные резисторы Рис. 4. Подстроечные резисторы
Принцип действия.
Работа резистора основана на действии закона Ома: I = U/R , где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление на участке цепи. Из формулы видно как зависят от величины сопротивления параметры тока и напряжения.
Подбирая резисторы соответствующего номинала, можно изменять на участках цепей величины тока и напряжения. Например, увеличивая сопротивление последовательно включённого резистора на участке цепи, можно пропорционально уменьшить силу тока.
Условно резистор можно представить себе в виде узкого горлышка на участке трубки, по которой течёт некая жидкость (см. рис. 5). На выходе из горлышка давление будет ниже, чем на его входе. Примерно, то же самое происходит и с потоком заряженных частиц – чем больше сопротивление, тем слабее ток на выходе резистора.