Что такое электрическое сопротивление. Какие виды сопротивления бывают в электрических цепях. Чем отличается активное сопротивление от реактивного. Как рассчитывается полное сопротивление цепи.

Понятие электрического сопротивления

Электрическое сопротивление — это свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Чем больше сопротивление, тем труднее току протекать через проводник.

Единица измерения электрического сопротивления — Ом. Обозначается буквой R.

В электрических цепях различают несколько видов сопротивления:

• Активное (омическое) сопротивление
• Реактивное сопротивление
• Полное сопротивление

Рассмотрим каждый вид подробнее.

Активное сопротивление

Активное сопротивление — это сопротивление, которое оказывает проводник постоянному току. Оно обусловлено физическими свойствами материала проводника.

Активное сопротивление обозначается буквой R и измеряется в Омах (Ом).

Основные свойства активного сопротивления:

• Не зависит от частоты тока
• Приводит к необратимому преобразованию электрической энергии в тепловую
• Характерно для резисторов, нагревательных элементов, ламп накаливания

Активное сопротивление проводника можно рассчитать по формуле:

R = ρ * l / S

где ρ — удельное сопротивление материала, l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения.

Реактивное сопротивление

Реактивное сопротивление возникает в цепях переменного тока и обусловлено наличием в цепи катушек индуктивности и конденсаторов.

Различают два вида реактивного сопротивления:

• Индуктивное сопротивление (XL)
• Емкостное сопротивление (XC)

Основные свойства реактивного сопротивления:

• Зависит от частоты переменного тока
• Не приводит к преобразованию электрической энергии в тепловую
• Создает сдвиг фаз между током и напряжением

Индуктивное сопротивление

Индуктивное сопротивление создается катушками индуктивности и рассчитывается по формуле:

XL = ωL = 2πfL

где ω — угловая частота, f — частота переменного тока, L — индуктивность катушки.

Емкостное сопротивление

Емкостное сопротивление создается конденсаторами и рассчитывается по формуле:

XC = 1 / (ωC) = 1 / (2πfC)

где C — емкость конденсатора.

Полное сопротивление

Полное сопротивление (импеданс) — это общее сопротивление цепи переменного тока, учитывающее как активную, так и реактивную составляющие.

Полное сопротивление обозначается буквой Z и измеряется в Омах (Ом).

Полное сопротивление рассчитывается по формуле:

Z = √(R^2 + (XL — XC)^2)

где R — активное сопротивление, XL — индуктивное сопротивление, XC — емкостное сопротивление.

Отличия активного и реактивного сопротивления

Основные отличия между активным и реактивным сопротивлением:

Активное сопротивление	Реактивное сопротивление
Не зависит от частоты	Зависит от частоты
Преобразует энергию в тепло	Не преобразует энергию в тепло
Не создает сдвиг фаз	Создает сдвиг фаз

Применение различных видов сопротивления

Знание особенностей разных видов сопротивления важно при проектировании и анализе электрических цепей:

• Активное сопротивление используется для ограничения тока, создания делителей напряжения
• Индуктивное сопротивление применяется в фильтрах, колебательных контурах
• Емкостное сопротивление нужно для разделения постоянной и переменной составляющей сигнала
• Полное сопротивление учитывается при согласовании цепей, расчете мощности

Правильный учет всех видов сопротивления позволяет создавать эффективные электрические схемы и устройства.

Специальные виды резисторов

Помимо обычных резисторов с постоянным сопротивлением существуют специальные виды резисторов с переменным сопротивлением:

Варисторы

Варисторы — это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых уменьшается при увеличении приложенного напряжения. Они используются для защиты от перенапряжений.

Термисторы

Термисторы изменяют свое сопротивление при изменении температуры. Бывают с отрицательным (NTC) и положительным (PTC) температурным коэффициентом сопротивления.

Фоторезисторы

Фоторезисторы меняют сопротивление под воздействием света. Применяются в датчиках освещенности, системах автоматики.

Тензорезисторы

Тензорезисторы изменяют сопротивление при механической деформации. Используются в датчиках силы, давления, веса.

Применение специальных резисторов позволяет создавать различные датчики и системы автоматического управления.

Заключение

Электрическое сопротивление играет важнейшую роль в работе электрических цепей. Понимание особенностей активного, реактивного и полного сопротивления необходимо для грамотного проектирования и анализа электронных устройств. Правильный выбор и расчет сопротивлений позволяет создавать эффективные и надежные электрические схемы.

Электрическое сопротивление ~ Электро мастер

Электрическое сопротивление

Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает току  сопротивление – это явление называется электрическим сопротивлением.
Сопротивление обозначается латинскими буквами R, X, Z. Используются также прописные буквы r, x, z.
R – активное сопротивление (омическое)
X – реактивное сопротивление (индуктивное, емкостное)
Z – полное сопротивление (активное)
Размерность сопротивления Ом, размерность записывается так – Ом.
Сопротивление рассчитывается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать по формуле:

R=U/I

где
R – сопротивление
U – разность электрических потенциалов на концах проводника (напряжение)
I – сила тока, протекающая между концами проводника под действием разности потенциалов (напряжения).
Сопротивление различных проводников зависит от материала и называется удельным сопротивление, единица измерения удельного сопротивления Ом*м, а величина удельного сопротивления обозначается символом ρ (ро).

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление проводника может быть рассчитано по формуле:

R= (ρ *l)/S

где
ρ – удельное сопротивление проводника
l – длинна проводника
S – площадь сечения проводника

Удельное сопротивление некоторых веществ (при t 20° C)

Вещество	Удельное сопротивление,  ρ Ом*мм2/м
Алюминий	0,028
Вольфрам	0,055
Железо	0,098
Золото	0,023
Константан	0,44-0,52
Латунь	0,025-0,06
Манганин	0,42-0,48
Медь	0,0175
Молибден	0,057
Никелин	0,39-0,45
Никель	0,100
Олово	0,115
Ртуть	0,958
Свинец	0,221
Серебро	0,016
Тантал	0,155
Фехраль	1,1-1,3
Хром	0,027
Цинк	0,059

Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток.
Удельное сопротивление обратно пропорционально электрической проводимости.
Электрическая проводимость – это способность материала пропускать через себя электрический ток.
Из выше изложенного следует – чем меньше сопротивление проводника, тем больше его электрическая проводимость, тем легче электрическому току пройти через этот проводник.

Виды электрического сопротивления:

Существует четыре вида электрического сопротивления:

1. Омическое сопротивление (активное сопротивление постоянному току)
2. Активное сопротивление (сопротивление переменному току)
3. Индуктивное сопротивление (реактивное сопротивление)
4. Емкостное сопротивление (реактивное сопротивление)

Рассмотрим каждое подробно:

Омическое сопротивление – сопротивление цепи постоянному току вызывающие безвозвратные потери энергии постоянного тока.
Величина омического сопротивления не зависит от величины  тока, это сопротивление материала (удельное сопротивление) и рассчитывается по формуле:

R=U/I

где
R – сопротивление
U – разность электрических потенциалов на концах проводника (напряжение)
I – сила тока, протекающая между концами проводника под действием разности потенциалов (напряжения).

Причиной потерь постоянного тока при омическом сопротивление является преодоление противодействия материала (его удельного сопротивления), энергия затраченная на преодоления противодействия материала превращается в тепловую.

Активное сопротивление – это сопротивление цепи переменному току вызывающие безвозвратные потери энергии переменного тока. Активное сопротивление обозначается латинской буквой Z и рассчитывается по формуле:

Z=R+jX

где
Z – импеданс
R — величина активного сопротивления
X — величина реактивного сопротивления
j — мнимая единица

Основной причиной вызывающей потери при активном сопротивление остается тоже, что и при омическом сопротивление – преодоление противодействия материала. Есть и другие причины, такие как
— поверхностный эффект
— вихревые токи
— потери за счет излучения электромагнитной энергии и др.

Абстрактно омическое и активное сопротивление можно представить как передвижение человека по узкому захламленному (препятствиями) коридору, который основную часть своей энергии будет безвозвратно тратить на преодоление этих препятствий, и чем больше удельное сопротивление проводника, тем захламленнее будет коридор.

Индуктивное сопротивление — обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в элементе электрической цепи. Изменение тока и, как следствие, изменение его магнитного поля вызывает препятствующее изменению этого тока ЭДС самоиндукции. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности  элемента и частоты  протекающего тока. Не вызывает безвозвратных потерь энергии.
Индуктивное сопротивление рассчитывается по формуле:

X_L=ωL=2πfL

где
X_L — индуктивное сопротивление проводника переменному току
ω — циклическая частота переменного тока
L — индуктивность проводника (катушки)
f- частота


На преодоление этого противодействия затрачивается часть энергии переменного тока генератора. Вся эта часть энергии полностью превращается в энергию магнитного поля катушки. Когда ток генератора будет убывать, магнитное поле катушки тоже будет убывать, пересекая витки катушки и индуктируя в цепи ток самоиндукции. Теперь ток самоиндукции будет идти в одном направлении с убывающим током генератора. Таким образом, вся энергия затраченная током генератора на преодоление противодействия тока самоиндукции катушки полностью вернулась в цепь в виде энергии электрического тока. Поэтому индуктивное сопротивление является реактивным, что значит не вызывающим безвозвратных потерь энергии.

Абстрактно индуктивное сопротивление можно представить как воду, текущую по трубе в которой установлена крыльчатка (водомер (счетчик воды) который установлен почти в каждой квартире), крыльчатка создает индуктивное сопротивление, чем больше ток (в нашем случае напор воды), тем больше сопротивление, при убывании напора воды крыльчатка пропустить всю оставшуюся воду, так как она крутиться в том же направлении, в которой течет вода. Из этого примера видно что такое индуктивное сопротивление и почему оно не вызывает безвозвратных потерь.

Индуктивную нагрузку (сопротивление) вызывают – индукционные печи и плиты, асинхронные двигатели (пылесосы, миксеры, фены) и т.д.
При индуктивной нагрузке в сеть генеруется реактивная мощность (ток по фазе отстает от напряжения), которая является паразитной и приводит к перегрузке электрический сетей и требует компенсации. Подробнее об этом будет написано в следующих статьях.

Емкостное сопротивление  — величина, характеризующая сопротивление, оказываемое переменному току электрической емкостью цепи (или ее участка).
Емкостное сопротивление рассчитывается по формуле:

Xc=1/ωC=1/2πfC

где
Xc  — емкостное сопротивление проводника переменному току
C — емкости элемента

Вся энергия затрачиваемая источником тока на преодоление емкостного сопротивления превращается в энергию электрического поля конденсатора. Когда конденсатор будет разряжаться вся энергия электрического поля вернется обратно в цепь в виде энергии электрического тока. Таким образом, емкостное сопротивление является реактивным.

 Абстрактно емкостное сопротивление можно представить как кастрюлю объемом 5 литров, в нашем случае объем кастрюли это не что иное, как ее емкость. При ее наполнении водой до краев, она будет переворачиваться, и вода из неё выливаться, после чего кастрюля будет снова наполняться (так же как и конденсатор при полном заряде будет разряжаться в сеть, после чего вновь заряжаться).

При емкостной нагрузке (конденсаторы) в сеть генерируется активная мощность (ток по фазе опережает напряжение). Активная мощность (конденсаторные батареи) используется для компенсации реактивной мощности.

elektro-master.blogspot.com

Виды сопротивлений | Техника и Программы

Существуют следующие сопротивления:

1. Омическое сопротивление

2. Активное сопротивление

3. Индуктивное сопротивление

4. Емкостное сопротивление

Индуктивное и емкостное сопротивления являются реактивными, что значит не вызывающими безвозвратных потерь энергии переменного тока.

 
 
Омическое сопротивление – это сопротивление цепи постоянному току вызывающее безвозвратные потери энергии постоянного тока.

Единственной причиной вызывающей потери постоянного тока является противодействие материала  проводника. На преодоление этого противодействия затрачивается часть энергии постоянного тока, которая превращается в тепловую энергию нагревающую проводник. Эта часть энергии обратно в проводник в виде энергии постоянного тока не возвращается.

На резисторах написана величина их омического сопротивления, т. е. сопротивления постоянному току.

Величина омического сопротивления не зависит от величины тока.

 
Активное сопротивление – это сопротивление цепи переменному току вызывающее безвозвратные потери энергии переменного тока.

Причины вызывающие безвозвратные потери переменного тока:

-противодействие материала проводника

-поверхностный эффект

-вихревые токи (они образуются в сердечниках катушек и нагревают их)

-потери энергии электрического тока за счет перемагничивания сердечника, т. е. на ликвидацию остаточного магнетизма при перемагничивании сердечника

-потери за счет излучения электромагнитной энергии ( любой проводник по которому идет переменный ток излучает электромагнитные волны которые уходят в пространство)

-в радиоаппаратуре провода идут  вблизи друг от друга, переменный ток проходя по одному проводу индуктирует токи в  близлежащих проводах

 

Индуктивное сопротивление – это противодействие тока самоиндукции катушки нарастающему  току генератора.

На преодоление этого противодействия затрачивается часть энергии переменного тока генератора. Вся эта часть энергии полностью превращается в энергию магнитного поля катушки. Когда ток генератора будет убывать, магнитное поле катушки тоже будет убывать пересекая витки катушки и индуктируя в цепи ток самоиндукции. Теперь ток самоиндукции будет идти в одном направлении с убывающим током генератора. Таким образом вся энергия затраченная током генератора на преодоление противодействия тока самоиндукции катушки полностью вернулась в цепь в виде энергии электрического тока. Поэтому индуктивное сопротивление является реактивным, что значит не вызывающим безвозвратных потерь энергии. Слово реакция обозначает обратное действие.

 

Емкостное сопротивление – это противодействие электродвижущей силы заряжаемого конденсатора заряду этого конденсатора.

 Вся энергия затрачиваемая источником тока на преодоление емкостного сопротивления превращается в энергию электрического поля конденсатора. Когда конденсатор будет разряжаться вся энергия электрического поля вернется обратно в цепь в виде энергии электрического тока. Таким образом емкостное сопротивление является реактивным.

 

nauchebe.net

Электрическое сопротивление и его виды

Основные понятия и определения электротехники

Любые устройства, служащие для получения, передачи или потребления электроэнергии, обладают сопротивлением.

Электрическое сопротивление — это способность эле­мента электрической цепи противодействовать в той или иной степени прохождению по нему электрического тока. Сопротивление, в общем случае, зависит от материала эле­мента, его размеров, температуры, частоты тока и измеряется в омах (Ом). Различают активное (омическое), реактивное и полное сопротивления. Они обозначаются, соответственно, г, х, z. Используются также прописные буквы R, X, Z, чаще всего для обозначения элементов на электрических схемах:

 

 

Рис. 1.1. Электрическая схема цепи, содержащей два источника ЭДС с внутренними сопротивлениями R81 л R62, две активные и одну пассивную ветви,

соединенные в узлах а и Ь

Активное сопротивление элемента — это сопротивление постоянному току, Ом,

где р — удельное сопротивление материала, Ом-м,

 

а — температурный коэффициент сопротивления, °С»1;

t — интервал изменения температуры, °С;

/ — длина проводника, м;

5 — поперечное сечение проводника, м2.

Природу активного или омического сопротивления, связан­ного с нагревом материала, по которому протекает ток, объ­ясняют столкновением носителей заряда с узлами кристал­лической решетки этого материала.

Если электрическое сопротивление цепи или его элемента не зависит от величины проходящего тока, то такие цепи или элементы называют линейными. В противном случае говорят о нелинейных цепях.

Проводимость (активная) — величина обратная омичес­кому сопротивлению и измеряемая в сименсах (См):

 

В зависимости от величины удельной проводимости или

удельного сопротивления электротехнические материалы делят на проводники и диэлектрики или изоляторы (более подробные сведения в главах 3 и 4).

Индуктивное сопротивление — это сопротивление эле­мента, связанное с созданием вокруг него переменного или из­меняющегося магнитного поля. Оно зависит от конфигурации и размеров элемента, его магнитных свойств и частоты тока-

где xL — индуктивное сопротивление, Ом;

/ — частота тока, Гц;

со = Znf — угловая частота, рад/с;

L — индуктивность элемента цепи, (Гн).

Индуктивность можно определить как меру магнитной инерции элемента в отношении электромагнитного поля. По смыслу индуктивность в электротехнике можно уподобить массе в механике. Например, чем больше индуктивность элемента, тем медленнее и тем большую энергию магнитного поля он за­пасает.

Следует отметить, что индуктивным сопротивлением и, сле­довательно, индуктивностью обладают в разной мере все эле­менты электрической цепи переменного тока: обмотки электри­ческих машин, провода, шины, кабели и т. д. В цепях посто­янного тока индуктивное сопротивление проявляется лишь в переходных режимах.

Выражения для определения индуктивности элементов раз­личной конфигурации приведены в разделе 1.4.

Индуктивное сопротивление обозначается на электрических схемах:

где С —- электрическая емкость, Ф.

 

Емкостное сопротивление — это сопротивление элемента, связанное с созданием внутри и вокруг него электрического поля. Оно зависит от материала элемента, его размеров, конфигурации и частоты тока; измеряется в Омах (Ом):

Электрическую емкость можно определить как меру инертности элемента электрической цепи по отношению к электромагнитному полю. Электрическое поле между обклад­ками конденсатора создается вследствие разделения зарядов. Разделение зарядов происходит благодаря токам смещения, протекающим в диэлектрике между обкладки конденсатора под воздействием внешнего напряжения. Ток смещения следует понимать как процесс переориентации электрических диполей диэлектрика вдоль электромагнитного поля. Как видно, опреде­ление для тока, предложенное Фарадеем, наиболее привле­кательно для понимания сути токов смещения.

Таким образом, электромагнитная энергия аккумулируется в конденсаторе в виде энергии электрического поля, скон­центрированного в поляризованном диэлектрике между об­кладками конденсатора.

Если напряжение, приложенное к конденсатору, постоянно, то происходит его единичный заряд, после завершения которого ток через конденсатор, уменьшаясь, стремится к нулю. При перемен­ном напряжении происходит периодический перезаряд конденса­тора, поскольку токи смещения изменяют свой знак под воздейст­вием периодически изменяющего свой знак напряжения.

Практически все элементы электрической цепи переменного и постоянного тока в разной мере обладают емкостью. Для линий электропередач учет емкости поводов друг по отноше­нию к другу и по отношению к земле имеет принципиальное значение, поскольку влияет на режим электрических сетей. Например, обычные электрические кабели обладают емкост­ным сопротивлением порядка 10 Ом на 1 км.

На электрических схемах емкостные сопротивления обо­значаются:

 

 

 

 

 

 

Выражения для определения емкости элементов различной конфигурации приведены в разделе 1.4.

Реактивная проводимость, соответственно, делится на

 индуктивную, См,

и емкостную, См,

proelectro2.ru

Что такое резистор | Виды резисторов, соединение резисторов

Что такое резистор

Резистор – это самый распространенный радиоэлемент во всей радиоэлектронной промышленности. Я могу со 100% уверенностью сказать, что абсолютно на любой плате какого-либо устройства вы найдете хотя бы один резистор. Резистор имеет важное свойство – он обладает активным сопротивлением электрическому току. Существует также и реактивное сопротивление. Подробнее про реактивное и активное сопротивление.

Постоянные резисторы

Постоянное резисторы выглядят примерно вот так:

Слева мы видим большой зеленый резистор, который рассеивает очень большую мощность. Справа –  маленький крохотный SMD резистор, который рассеивает очень маленькую мощность, но при этом отлично выполняет свою функцию. Про то, как определить сопротивление резистора, можно прочитать в статье маркировка резисторов.

Вот так выглядит  постоянный резистор на электрических схемах:

Наше отечественное изображение резистора изображают прямоугольником (слева), а заморский вариант (справа), или как говорят – буржуйский, используется в иностранных радиосхемах.

Вот так маркируются мощности на советских резисторах:

Далее мощность маркируется с помощью римских цифр. V – 5 Ватт, X – 10 Ватт, L  -50 Ватт и тд.

Какие еще бывают виды резисторов? Давайте рассмотрим самые распространенные:

20 ваттный стекловидный с проволочными выводами, 20 ваттный с монтажными лепестками,30 ваттный в стекловидной эмали, 5 ваттный и 20 ваттный с монтажными лепестками

1, 3, 5 ваттные керамические; 5,10,25, 50 ваттные с кондуктивным теплообменом

2, 1, 0.5, 0.25, 0.125 ваттные углеродной структуры;  SMD резисторы типоразмеров 2010, 1206, 0805, 0603,0402; резисторная SMD сборка, 6,8,10 выводные резисторные сборки для сквозного монтажа, резистор  в DIP корпусе

 

 

 

 

Переменные резисторы

Переменные резисторы выглядят так:

На схемах обозначаются так:

Соответственно отечественный и зарубежный вариант.

А вот  и их цоколевка (расположение выводов):

Переменный резистор, который управляет напряжением называется потенциометром, а который управляет силой  тока – реостатом. Здесь заложен принцип делителя напряжения и делителя тока соответственно. Различие между потенциометром и реостатом в схеме подключения самого переменного резистора. В схеме с реостатом в переменном резисторе соединяется средний и крайний выводы.

Переменные резисторы, у которых сопротивление можно менять только при помощи отвертки или шестигранного ключика, называются подстроечными переменными резисторами. У них есть специальные пазы для регулировки сопротивления (отмечены красной рамкой):

А вот  так  обозначаются подстроечные резисторы и их схемы включения в режиме реостата и потенциометра.

Термисторы

Термисторы – это резисторы на основе полупроводниковых материалов. Их сопротивление резко зависит от температуры окружающей среды. Есть такой важный параметр термисторов, как ТКС – тепловой коэффициент сопротивления. Грубо говоря, этот коэффициент показывает на сколько изменится сопротивление термистора при изменении температуры окружающей среды.

Этот коэффициент может быть как отрицательный, так и положительный.  Если ТКС отрицательный, то такой термистор называют термистором, а если ТКС положительный, то такой термистор называют позистором.  У термисторов  при увеличении температуры окружающей среды сопротивление падает. У позисторов с увеличением температуры окружающей среды  растет и сопротивление.

Так как термисторы обладают отрицательным коэффициентом (NTC — Negative Temperature Coefficient — отрицательный ТКС), а позисторы положительным коэффициентом (РТС — Positive Temperature Coefficient — положительный ТКС), то и на схемах они будут обозначаться соответствующим образом.

Варисторы

Есть также особый класс резисторов, которые резко изменяют свое сопротивление при увеличении напряжения –  это варисторы. 

Это свойство варисторов широко используют от защиты перенапряжений в цепи, а  также от импульсных скачков напряжения. Допустим  у нас “скакануло” напряжение. Все это дело “чухнул” варистор и сразу же резко изменил сопротивление в меньшую сторону. Так как сопротивление варистора стало очень маленьким, то весь электрический ток сразу же начнет протекать через него, тем самым защищая основную цепь радиоэлектронного устройства. При этом варистор берет всю мощность импульса на себя и очень часто платит за это своей жизнью, то его выгорает наглухо

На схемах варисторы обозначаются вот таким образом:

Фоторезисторы

Большой популярностью также пользуются фоторезисторы. Они изменяют свое сопротивление, если на них посветить. В этих целях можно применять как солнечный свет, так и искусственный, например, от фонарика.

На схемах они обозначаются вот таким образом:

Тензорезисторы

Принцип действия их работы основан на растяжении тонких печатных проводников. При растяжении они становятся еще тоньше. Это все равно, что вытягивать жевательную резинку. Чем больше вы ее вытягиваете, тем тоньше она становится. А как вы знаете, чем тоньше проводник, тем бОльшим сопротивлением он обладает.

На схемах тензорезистор выглядит вот так:

Вот анимация работы тензорезистора, позаимствованная с Википедии.

Ну и как вы догадались, тензорезисторы используются в электронных весах, а также в различных датчиках, где применяется какое-либо давление, либо сила.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Все вышеописанные резисторы можно соединять параллельно или последовательно. При параллельном соединении выводы резисторов соединятся в общих точках.

В этом случае, чтобы узнать общее сопротивление всех резисторов в цепи, достаточно будет воспользоваться формулой, где сопротивление между точками А и В (R_AB) и есть то самое R общее:

При последовательном соединении номиналы резисторов просто тупо суммируются

В этом случае

Резюме

Резистор – это радиокомпонент электронной промышленности, который используется абсолютно во всей радиоэлектронной аппаратуре. Он используется для создания делителей тока,  делителя напряжения, в качестве шунта и, конечно же, для ограничения силы тока.

Резистор обладает активным сопротивлением, в отличие от катушки индуктивности и конденсатора.

По конструктивному исполнению резисторы делятся на два класса: переменные и постоянные.

Существуют также подвиды резисторов – это фоторезисторы, термисторы, варисторы, тензорезисторы  и другие специфические редко используемые подвиды резисторов.

www.ruselectronic.com

Типы резисторов

Слово «резистор» произошло от латинского « resisto », что значит сопротивляюсь. Резисторы относятся к наиболее распространенным деталям радиоэлектронной аппаратуры.

Основным параметром резисторов является их номинальное сопротивление, измеряемое в Омах ( Ом ), килоомах ( кОм ) или мегаомах ( МОм ). Номинальные значения сопротивлений указываются на корпусе резисторов, однако действительная величина сопротивления может отличаться от номинального значения. Эти, отклонения устанавливаются стандартом в соответствии с классом точности, определяющим величину погрешности.

Постоянные резисторы

Широко используются три класса точности допускающие отклонение сопротивления от номинального значения:

• I класс – на ± 5 %
• II класс – на ± 10 %
• III класс – на ± 20 %

Существует так же так называемые прецизионные резисторы, они выпускаются с допусками:

• ± 2 %
• ± 1 %
• + 0,2 %
• ± 0,1 %
• ± 0,5 %
• ± 0,02 %
• ± 0,01 %

Помимо сопротивления резисторы характеризуются предельным рабочим напряжением, температурным коэффициентом сопротивления и номинальной мощностью рассеяния.

Предельным рабочим напряжением называют максимально допустимое напряжение, приложенное к выводам резистора, при котором он надежно работает. Температурный коэффициент сопротивления ( ТКС ) отражает относительное изменение величины сопротивления резистора при колебании температуры окружающей среды на 1 °С . В зависимости от материала, из которого изготовлен резистор, его сопротивление с увеличением температуры может возрастать либо уменьшаться. В первом случае ТКС оказывается положительным, а во втором – отрицательным.

Если на резисторе выделяется большая мощность, чем предусмотрено, его температура будет повышаться, и он даже может перегореть. В большинстве устройств РЭА применяются резисторы с номинальной мощностью рассеяния от 0,125 до 2 Вт.

Номинальное значение сопротивления и допускаемое отклонение указываются на резисторе с помощью специальных буквенных обозначений:

• Е (К) – от 1 до 99 Ом
• К – от 0,1 до 99 кОм
• М – от 0,1 до 99 МОм

Пример обозначений номинальных сопротивлений резисторов:

• 27Е – 27 Ом
• 4Е7 – 4,7 Ом
• К680 – 680 Ом
• 1К5 – 1,5 кОм
• 43К – 43 кОм
• 2М4 – 2,4 МОм
• 3М – 3 МОм

Различают два основных вида резисторов: нерегулируемые ( постоянные ) и регулируемые ( переменные и подстроечные ). Особую группу составляют полупроводниковые резисторы.

Постоянные резисторы

Постоянные резисторы могут быть проволочными и непроволочными. Проволочные резисторы представляют собой цилиндрическое тело, на которое наматывается проволока из металла, обладающего большим удельным сопротивлением. Первыми элементами обозначения таких резисторов являются буквы:

• ПЭ
• ПЭВ
• ПЭВ-Р
• ПЭВТ

Из наиболее широко применяемых непроволочных резисторов можно назвать углеродистые, типа:

Металлизированные резисторы, лакированные эмалью, теплостойкие:

• МЛТ
• ОМЛТ
• МТ
• МТЕ

Композиционные резисторы, с стеклянным основанием, на которое наносится токопроводящий материал-смесь нескольких веществ:

На электрических схемах постоянные резисторы, независимо от их типа, изображаются в виде прямоугольников, выводы от концов резисторов – линиями, проведенными от середин меньших сторон. Допустимая рассеиваемая мощность резистора указывается внутри прямоугольника. Рядом с условным графическим обозначением наносят латинскую букву R, после которой следует порядковый номер резистора, согласно принципиальной схеме, а также номинальное его сопротивление.

Обозначение постоянного резистора

Для сопротивления от 0 до 999 Ом единицу измерения не указывают, для сопротивления от 1 кОм до 999 и от 1 МОм и выше к числовому его значению добавляют обозначения единиц измерения.

Сопротивление резистора ориентировочное

 

 

Если величина сопротивления резистора на схеме указана ориентировочно и в процессе настройки может быть изменена, к условному обозначению резистора добавляется звездочка *.

При необходимости подчеркнуть, что данный резистор должен обязательно быть проволочным, рядом с символом R делается надпись « пров ».

Переменные резисторы

Регулируемые, или переменные резисторы являются радиоэлементами, сопротивления которых можно изменять от нуля до номинальной величины. Как и постоянные, регулируемые резисторы могут быть проволочными и непроволочными.

Регулируемый резистор без отводов

Регулируемый непроволочный резистор представляет собой токопроводящее покрытие, нанесенное на диэлектрическую пластинку в виде дуги, по которому перемещается пружинящий контакт (движок), скрепленный с осью. От этого контакта и от краев токопроводящего покрытия сделаны выводы.

Функциональная характеристика переменного резистора

По виду зависимости сопротивления между начальным выводом от токопроводящей части и движком от угла поворота оси различают резисторы типов:

• А – линейная зависимость
• Б – логарифмическая
• В – показательная зависимость

Регулируемый резистор с двумя дополнительными отводами

Сдвоенный переменный резистор

Двойной переменный резистор

Регулируемый резистор с выключателем

Подстроечные резисторы

Разновидностью регулируемых резисторов являются подстроечные резисторы, которые не имеют выступающей оси, скрепленной с движком. Изменять положение движка и, следовательно, сопротивление между ним и одним из концов токопроводящего слоя в подстроечном резисторе можно только с помощью отвертки.

Подстроечные резисторы

Терморезисторы

Терморезистор – полупроводниковый резистор, включаемый в электрическую цепь, сопротивление которого возрастает при уменьшении температуры и понижается при ее увеличении. Температурный коэффициент сопротивления ( ТКС ) таких резисторов отрицательный.

Позистор – полупроводниковый резистор, включаемый в электрическую цепь, сопротивление которого увеличивается при увеличении температуры и уменьшается при ее уменьшении. Температурный коэффициент сопротивления ( ТКС ) таких резисторов положительный.

Терморезисторы (термисторы)

Условное графическое обозначение варисторов

 

 

Варисторами – называют полупроводниковые резисторы, в которых используется свойство уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении приложенного напряжения.

Система обозначений варисторов включает буквы СН (сопротивление нелинейное) и цифры.

Первая из цифр обозначает материал

• 1 – карбид кремния
• 2 – селен

Вторая цифра – конструкцию

• 1,8 – стержневая
• 2, 10 – дисковая
• 3 – микромодульная

Третья цифра – порядковый номер разработки. Последним элементом обозначения также является число. Оно указывает на классификационное напряжение в вольтах, например – СН-1-2-1-100.

Варисторы применяют для защиты от перенапряжений контактов, приборов и элементов радиоэлектронных устройств, высоковольтных линий и линий связи, для стабилизации и регулирования электрических величин и т. д.

Фоторезисторы

Фоторезисторами – называют полупроводниковые резисторы, сопротивление которых изменяется от светового или проникающего электромагнитного излучения. Более широко используются фоторезисторы с положительным фотоэффектом. Их сопротивление уменьшается при освещении или облучении электромагнитными волнами.

Условное графическое обозначение фоторезисторов

 

Благодаря высокой чувствительности, простоте конструкции, малым габаритам фоторезисторы применяются в фотореле различного назначения, счетчиках изделий в промышленности, системах контроля размеров и формы деталей, устройствах регулирования различных величин, телеуправлении и телеконтроле, датчиках различных величин и др.

Система обозначений фоторезисторов ранних выпусков содержит три буквы и цифру. Первые две буквы – ФС (фотосопротивление), за ними следует буква, обозначающая материал светочувствительного элемента:

• А – сернистый свинец
• К – сернистый кадмий
• Д – селенистый кадмий

Затем идет цифра, указывающая на вид конструкции, например: ФСК-1.

В новой системе обозначений первые две буквы СФ (сопротивление фоточувствительное). Следующая за ними цифра указывает на материал чувствительного элемента, а последняя цифра означает порядковый номер разработки, например: СФ2-1.

selectelement.ru

характеристики и обозначения на схемах

Основное целевое назначение этих изделий понятно из специфического названия. В переводе с латыни «resisto» означает «сопротивляюсь». Резисторы создают препятствие, которое используют для деления, прямого/ обратного преобразования тока и напряжения. Они способны выполнять функции рассеивателей избыточной энергии, ограничителей. Их правильное применение поможет создать работоспособные электрические схемы, предотвратит ошибки и лишние затраты при выполнении ремонтных операций.

В широком ассортименте на рынке представлены элементы для решения разных практических задач

Основные определения

Сопротивление резистора – главный, но не единственный важный параметр. При прохождении тока через проводник с определенным сопротивлением повышается температура. Соответственно, существенное значение имеет максимальная рассеиваемая энергия без разрушения изделия. В действующих ГОСТах предусмотрен диапазон по номинальной мощности – 0,01-500 Вт.

Важно! Зная номиналы, несложно вычислить допустимое напряжение по стандартной формуле: U = √P*R, где P – мощность, R – сопротивление.

Нагрев/ охлаждение резистора постоянного оказывают влияние на проводимость. Этот фактор учитывают с применением специального температурного коэффициента. Он индексирует относительное изменение базового сопротивления при повышении/ снижении температуры на 1 C.

Помехи оценивают по уровню тепловых и токовых шумов. Как правило, измерения выполняют в полосе частот 50-5000Гц с делением на две категории по уровню измеренного сигнала в мкВ на один Вольт:

Стандартные допуски (±) на резисторы установлены в процентах. Применяют следующие значения: 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30. Следует подчеркнуть, что такое распределение не подтверждает уровень качества. Для решения отдельных задач не нужен высокий класс точности. Выбор подходящих изделий позволит рациональным образом использовать имеющиеся денежные средства.

Виды резисторов: расчеты и применение

В простейшем исполнении элементы этой категории обладают определенным электрическим сопротивлением. С применением разных схем можно изменять рабочие параметры нужным образом.

Параллельное соединение

Расчеты для последовательного соединения

Если необходимо динамическое изменение электрических параметров при начальной регулировке или в процессе эксплуатации, резистор с типовым постоянным сопротивлением не подходит. В таких случаях применяют специализированные изделия.

Переменные и подстроечные резисторы, схема деления напряжения

Для защиты оборудования при подключении к источникам питания в соответствующие цепи устанавливают варисторы. Эти изделия отличаются нелинейными вольтамперными характеристиками. На их основе создают специализированные автоматические устройства отключения.

Так выглядят дисковые варисторы

Также выпускают специализированные элементы, сопротивление которых существенно зависит от изменения температуры, магнитного поля, интенсивности излечения в световом диапазоне волн, степени деформации. Специализированные изделия применяют в измерительной аппаратуре, для создания систем аварийной и охранной сигнализации.

Особые типы резисторов

Группа изделий	Область применения	Примечания
Высокоомные	Дозиметрическая аппаратура, измерительные приборы улучшенной точности	Диапазон напряжения (рабочего) – от 250 до 350 V. В конструкциях применяют материалы с электрическим сопротивлением до 1012-1013 Ом
Высоковольтные	Гашение искр в электрических установках с высоким напряжением, делители, разрядники конденсаторов	Рабочее напряжение – до 60 kV. В конструкциях применяют материалы с электрическим сопротивлением до 1012 Ом
Высокочастотные	Радиорелейная, передающая и приемная аппаратура, антенные узлы, аттенюаторы, локаторы	Предназначены для работы с частотами более 5 МГц
Прецизионные	Такие резисторы устанавливают в измерительной технике	Погрешность изделий – лучше 0,5%. Как правило, они рассчитаны на небольшую мощность

Обозначения на электрических схемах и маркировка

На чертежах резистор отмечают латинской буквой «R», порядковым номером, данными об электрическом сопротивлении. Если рядом добавляют звездочку «*», значит, номинал указан приблизительно. Точное значение подбирают в ходе настройки. Иногда соответствующий алгоритм рабочих операций приводят в сопроводительной документации.

Так обозначают на принципиальных схемах номинальную мощность резистора в Ваттах

Обозначения переменных резисторов разных модификаций

Специальные изделия: термисторы, варисторы и фоторезисторы

Поверхности миниатюрных резисторов с малой мощностью рассеивания недостаточно для размещения хорошо читаемой буквенно-цифровой информации. Для улучшения видимости вместо разделительных запятых (точек) указывают соответствующее сокращение. Надпись «5К2» обозначает электрическое сопротивление 5,2 кОм.

С учетом этого современные изделия предпочитают маркировать цветом. Чем больше количество полосок, тем выше класс точности.

Цветовая маркировка резисторов

Четвертой полоской обозначают температурный коэффициент. Пятой – надежность. Ее определяют лабораторными испытаниями. Проверяется количество отказов за 1 тыс. часов работы в номинальных условиях.

К сведению. Для поверхностной технологии монтажа применяют резисторы SMD-типа. В этом варианте для маркировки используют трех,- или четырехзначное обозначение на верхней видимой грани.

Особенности отдельных конструкций

Простейшие резисторы собирают из проволоки, которая обладает высоким удельным сопротивлением на единицу длины. Ее создают из нихрома, иных подходящих сплавов. Используют каркас для обеспечения прочности конструкции. В некоторых моделях устанавливают защитный слой, предотвращающий негативные внешние воздействия.

Проволочный резистор

На рисунке стрелкой отмечен центральный элемент. Перемещая его, можно изменить сопротивление. Винтом фиксируют нужное положение. Подобные конструкции рассчитаны на высокую мощность. Для отвода избыточного тепла добавляют торцевые отводы, которые присоединяют к специальным радиаторам.

Объективную оценку можно дать только с учетом недостатков. Проволочные резисторы отличаются высокой стоимостью. Проводник, установленный таким образом, образует паразитную емкость/ индуктивность. Также следует отметить значительные габариты.

Устраняют недостатки с применением пленочных технологий. Изделия этой категории создают на стеклянной или другой диэлектрической основе. Сверху наносят резистивный слой из однородных или композитных материалов. Финишное покрытие предотвращает проникновение влаги, механические воздействия.

Характеристика резистивных слоев

Тип резистивного слоя	Особенности	Преимущества	Недостатки
Углеродистый	Слой создают при высокой температуре в условиях вакуума	Стабильность рабочих параметров, минимальные шумы, слабая зависимость от уровня напряжения и частоты	Сопротивление готовых изделий – не выше 10 МОм
Пленочные, окисные	Применяют металлы (сплавы), которые наносят тонким слоем на основу	Улучшенная стойкость к высокой температуре, широкий диапазон электрических сопротивлений, компактность	Сравнительно небольшая стойкость к нагрузкам импульсного типа
Композиционные	Используют графит в смеси с органическими и другими связующими компонентами	Создание изделий в любой форме без лишних трудностей. Демократичная стоимость	Сопротивление изменяется в зависимости от напряжения. Существенный уровень шумов. Некоторые модели реагируют на изменение уровня влажности и температуры

С помощью представленных сведений несложно выбрать и применить подходящие резисторы для создания нового или ремонта старого устройства. Следует обратить внимание на изделия новых серий, которые при разумной стоимости обладают улучшенными техническими характеристиками.

Видео

Оцените статью:

jelectro.ru

Виды сопротивлений в цепи переменного тока — Мегаобучалка

В цепях переменного тока сопротивления разделяют на активные и реактивные.

В активных сопротивлениях, включенных в цепь переменного тока, электрическая энергия преобразуется в тепловую, в реактивных сопротивлениях электрическая энергия, вырабатываемая источником, не расходуется.

Если не учитывать взаимное влияние отдельных элементов электрической цепи, то в общем случае электрическая цепь синусоидального тока может быть представлена тремя пассивными элементами: активным сопротивлением R, индуктивностью L и емкостью C.

 

Электрические машины постоянного тока

Принцип действия генератора постоянного тока.

Упрощенная модель генератора постоянного тока:

между полюсами N и S магнита находится вращающаяся часть генератора — якорь, вал которого механически связан с приводным двигателем.

В двух продольных пазах на сердечнике якоря расположена обмотка в виде одного витка, концы которого присоединены к двум медным изолированным полукольцам, образующих простейший коллектор.

Коллектор – механический преобразователь переменного тока в постоянный и наоборот.

На поверхность коллектора наложены щетки А и В, осуществляющие скользящий контакт с коллектором и связывающие генератор с внешней цепью.

В процессе работы генератора якорь вращается и виток занимает разное пространственное положение, поэтому в витке наводится переменная э.д.с., мгновенное значение которой e=Blvsinα.

При замыкании внешней цепи через виток будет протекать синусоидальный ток, который посредством коллектора и щеток преобразуется в пульсирующий ток во внешней цепи, то есть ток неизменный по направлению.

При указанном положении витка направление тока в нем от щетки А к щетке В, при повороте витка на 180⁰, направление тока в витке измениться на противоположное, однако полярность щеток, а, следовательно, направление тока во внешней цепи останутся неизменными, так как в тот момент, когда ток в витке меняет свое направление, происходит смена коллекторных пластин под щетками. Таким образом под щеткой А всегда находится пластина, соединенная с проводником расположенным под северным полюсом, а под щеткой В — пластина, соединенная с проводником расположенным под южным полюсом. То есть, полярность щеток остается неизменной.

Для ослабления пульсации тока во внешней цепи увеличивают число витков в обмотке якоря при их равномерном распределении по поверхности якоря и соответствующем числе коллекторных пластин. Уже при 16 витках и 16 коллекторных пластинах ток, практически, считается постоянным.

Основные уравнения генератора.

В процессе работы генератора постоянного тока индуцируется э.д.с. Е. При подключении к генератору нагрузки в цепи якоря возникает ток, а на выводах генератора устанавливается напряжение, определяемое уравнением:

U=E-Ia*ΣR.

Якорь генератора приводится во вращение приводным двигателем, который создает на валу генератора вращающий момент М. Если генератор работает на х.х. (I =0),то для вращения его якоря нужен сравнительно небольшой момент х.х. М₀. Этот момент обусловлен силами трения и вихревыми токами.

При работе нагруженного генератора в проводах обмотки якоря появляется ток, который, взаимодействуя с магнитным полем возбуждения, создает на якоре тормозной момент Мт.

М=М₀+Мт – уравнение моментов для генератора.

Принцип работы двигателя постоянного тока.

В соответствии с принципом обратимости электрических машин упрощенная модель генератора постоянного тока может быть использована в качестве двигателя. Для этого на щетки нужно подать напряжение от источника постоянного тока.

Например, если на щетку А подать +, а на щетку В -, то в обмотке возникнет ток I. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем возбуждения, появятся электромагнитные силы Fэм, создающие на якоре вращающий момент М.

После поворота якоря на 180⁰ электромагнитные силы не изменят своего направления, так как одновременно с переходом каждого проводника обмотки якоря из зоны одного магнитного полюса в зону другого полюса, в этих проводниках посредством коллектора и щеток меняется направление тока.

Упрощенная модель не обеспечивает двигателю устойчивой работы, так как при прохождении проводниками обмотки якоря геометрической нейтрали 00^|, электромагнитные силы раны нулю (В=0). Однако при увеличении числа проводников обмотки якоря и числа коллекторных пластин вращение якоря двигателя становится устойчивым и равномерным.

Основные уравнения двигателя.

При подключении двигателя постоянного тока к источнику питания, через обмотку возбуждения и обмотку якоря будет протекать ток. Взаимодействие поля якоря с полем возбуждения создает на якоре электромагнитный момент М, который является вращающим.

Вращающий момент определяется по формуле

М=См_*Ф_*Iа,

где См – коэффициент, зависящий от конструктивных параметров машины.

В процессе работы якорь вращается, в обмотке наводится э.д.с. Еа, которая направлена против тока Iа, поэтому ее называют противо-э.д.с.

Значение противоэ.д.с.

Е=Се_* Ф_*n, n=Е/Се_*Ф,

где Се – конструктивная постоянная для данной машины.

Напряжение, приложенное к зажимам якоря двигателя, должно уравновешивать противо-э.д.с. и компенсировать падение напряжения на внутреннем сопротивлении цепи якоря:

U =E+Ia_*ΣR, Е=U-Ia_*ΣR, ΣR=Ra+Rд+Rко+Rс+Rщ, где

Ra — сопротивление обмотки якоря; Rд — сопротивление обмотки добавочных полюсов; Rко — сопротивление компенсационной обмотки; Rс — сопротивление последовательной обмотки возбуждения; Rщ — сопротивление переходного щеточного контакта.

Частоту вращения двигателя можно регулировать: изменением магнитного потока, изменяя ток возбуждения; изменением питающего напряжения U; включением добавочного сопротивления в цепь якоря.

Если требуется изменить направление движения двигателя, то необходимо изменить направление электромагнитного момента М, действующего на якорь. Это можно осуществить изменением тока в обмотке якоря Ia или путем изменения направления магнитного потока Ф.

Свойство саморегулирования.

Чтобы двигатель вращался с постоянной частотой n, развиваемый им вращающий мрмент М должен быть равным создаваемому нагрузкой тормозному моменту Мт М=Мт=См_*Ф_*Iа

Если равенство нарушается, то частота вращения увеличивается или уменьшается до тех пор пока вращающий момент не будет уравновешен тормозным.

 

Электрические машины переменного тока

Электрические машины переменного тока могут быть однофазными и многофазными. Наиболее широкое распространение нашли синхронные и асинхронные машины, а также коллекторные машины переменного тока.

 

Синхронные электрические машины

применяются в качестве генераторов и двигателей.

Синхронные двигатели используют для мощных электроприводов, а также для микроприводов в устройствах, требующих поддержания строгого постоянства частоты вращения.

Принцип действия однофазного генератора переменного тока рассмотрен в разделе «Переменный ток». Такие генераторы с вращающимся якорем и неподвижными полюсами применяют только при невысоких напряжениях (380/220 В) и небольших мощностях (до 15 кВА), так как скользящий контакт в машинах большой мощности создает значительные потери мощности.

Наибольшее распространение получили трехфазные генераторы с неподвижным якорем. Обмотка якоря укладывается в пазах статора, а ротор представляет собой электромагнит, к обмотке которого подводится постоянный ток через контактные кольца и щетки. Ротор при этом может быть явнополюсным и неявнополюсным.

В машинах с относительно малой частотой вращения (гидрогенераторы) ротор имеет явно выраженные полюсы, равномерно расположенные по его окружности. Полюс состоит из сердечника, полюсного наконечника и обмотки возбуждения.

Высокоскоростные машины (турбогенераторы) снабжены роторами с неявно выраженными полюсами. Сердечники, которых обычно изготавливаются из цельных поковок, на поверхности которых фрезеруются пазы. После укладки обмоток возбуждения на роторе, пазы его забивают клиньями, а лобовые соединения обмотки возбуждения укрепляют стальными бандажами.

При работе генератора на холостом ходу магнитный поток возбуждения индуцирует в трехфазной обмотке статора э.д.с.

При нагрузке генератора в обмотке статора протекает ток. При симметричной нагрузке токи обмотки статора равны и сдвинуты на 1/3 периода. Токи статора создают вращающееся магнитное поле, частота вращения которого n₁=60f/p=n, т.е. магнитное поле, созданное токами в обмотке статора, вращается синхронно с магнитным полем полюсов. Отсюда и название «синхронные».

Для нормальной работы любого приемника электрической энергии требуется постоянное напряжение сети. Регулировать напряжение генератора можно изменением частоты вращения или магнитного потока возбуждения. Для изменения потока возбуждения в цепь обмотки включают регулировочный реостат или автоматический регулятор напряжения (на дизельных или вагонных генераторах).

 

Асинхронные машины переменного тока

чаще всего используются в качестве двигателей. Принцип действия таких машин основан на использовании вращающегося магнитного поля.

 

Вращающееся магнитное поле

можно получить с помощью двух одинаковых катушек, питаемых переменным током, если их оси сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 90⁰, а также с помощью трех одинаковых катушек, оси которых сдвинуты в пространстве на угол 120⁰.

Устройство асинхронного двигателя.

 

Сердечник статора набирается из изолированных стальных пластин с пазами. В продольные пазы статора укладывают его обмотки, которые соединяют звездой или треугольником, что дает возможность включать в сеть с двумя различными линейными напряжениями (380/220). Сердечник статора запрессовывают в литой остов. Сердечник ротора также набирают из изолированных стальных пластин, для уменьшения потерь на вихревые токи. Сердечник крепят на валу машины. В продольные пазы укладывают проводники обмотки ротора.

В зависимости от типа обмотки асинхронные машины могут быть с фазным и короткозамкнутым роторами. Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется по типу беличьего колеса: в пазах ротора укладывают без изоляции (напряжение в короткозамкнутом роторе равно нулю) массивные стержни, соединенные на торцах кольцами. Часто короткозамкнутую обмотку изготавливают из алюминия. Алюминий в горячем состоянии заливают в пазы ротора под давлением. Такая обмотка всегда замкнута накоротко, и включение сопротивления в нее не возможно. Обычно двигатели имеют вентиляторы насаженные на вал ротора. Двигатели короткозамкнутыми роторами проще и надежнее в эксплуатации, значительно дешевле, чем двигатели с фазным ротором. Однако, сравнительно малый пусковой момент и большой пусковой ток не позволяют их использовать для привода механизмов, которые должны пускаться в ход под большой нагрузкой.

Для улучшения пускового момента применяют двойную беличью клетку или глубокие пазы. В начальный момент пуска ток выталкивается в верхнюю часть паза (наружную обмотку), что объясняется действием э.д.с. самоиндукции, которая сильно сказывается при неподвижном роторе. По мере возрастания частоты вращения ротора ток, главным образом, будет проходить через внутреннюю клетку (нижнюю часть паза).

Недостатком асинхронного двигателя является его низкий коэффициент мощности: при полной нагрузке – 0,85-0,9; при недогрузке – 0,2-0,3. Низкий коэффициент мощности объясняется большим потреблением реактивной мощности для возбуждения магнитного поля.

Асинхронные двигатели с фазным ротором

применяются для привода таких механизмов, которые пускаются в ход под нагрузкой (лифты, краны). Двигатель должен развивать при пуске максимальный пусковой момент, что достигается с помощью пускового реостата, имеющего несколько позиций. На роторе асинхронного двигателя с фазным ротором расположена трехфазная обмотка, состоящая из трех (шести, девяти) катушек сдвинутых одна относительно к другой на 120⁰ (60⁰ и т.д.). Число полюсов обмоток ротора и статора берутся одинаковыми. Обмотку ротора обычно соединяют звездой. Концы присоединяют к трем кольцам, к которым посредством щеток подключают трехфазный пусковой реостат.

 

Работа асинхронного двигателя.

В обмотке статора асинхронного двигателя при прохождении переменного тока возбуждается вращающееся магнитное поле, которое, пересекая проводники обмотки ротора, наводит в них переменную э.д.с. Так как, обмотка ротора замкнута, то наведенная э.д.с. вызывает в роторе ток. В результате взаимодействия тока ротора с магнитным полем статора возникает электромагнитный момент M=CФmI₂cosφ.

В рабочем режиме ротор двигателя вращается с частотой n_2, которая меньше частоты поля статора n_1, вращающегося в ту же сторону, что и ротор. Поэтому поле, имеющее большую частоту, скользит относительно ротора с частотой, равной разности частот поля статора и ротора, т.е. n_s= n₁-n_2.

Относительное отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора характеризуется скольжением S.

Скольжение представляет собой отношение частоты вращения магнитного поля статора относительно вращающегося ротора к частоте поля статора.

S= n_s/ n₁= n₁-n₂/ n₁

В рабочем режиме асинхронного двигателя скольжение 3-5%.

megaobuchalka.ru