电阻种类很多,通常可以分为三类:固定电阻、可调电阻、敏感电阻,每种电阻的功能和特性都不一样,即使是同一个电阻,在电路中接法不同,功能也会不一样。索道电气系统中也都用到了这三种电阻,下面就简单的介绍下电阻器在索道电气系统中的应用。
一、固定电阻
固定电阻是一种阻值固定不变的电阻(现实当中的固定电阻不是阻值不会变化,而是在外界条件的影响下阻值变化不大,甚至可以忽略不计),固定电阻都有一个标称阻值,通常都会标在电阻上面。电阻的实际阻值与标称阻值有一定的差距,这个差距称为误差,在电阻阻值标注的时候也会把这个误差值给标出来。电阻器标称阻值和误差的标注方法主要有直标法和色环法。直标法是直接用文字符号(数字和字母)在电阻上直接标出阻值和误差的方法,很直观的就可以看出电阻阻值是多少;色环法是指在电阻上标注不同颜色圆环来表示阻值和误差的方法。色环法则要复杂点,需要准确判断出电阻的误差色环(通常误差色环要和其他色环距离远一点)、第一色环(金色、银色基本不会出现在第一色环)、色环上的颜色所代表的含义,这样才能准确的读出电阻值,电阻值都有一个允许误差值,实际电阻值只要在这个范围内都属于正常。通过电阻上的一些相关信息就能准确的读出电阻的阻值、功率等。下图就是色环电阻器读出来的阻值和实际测量的阻值。
固定电阻在索道电气系统运用的最多,单独与别的元器件串联使用,如图所示,PLC输出控制各种指示灯(发光二极管,简称ED),在LED阳极前面串联一个电阻,发光二极管正常工作时电流很小,小功率的发光二极管工作电流一般在5-30mA之间,若流过的电流过大,容易被烧毁,正常工作电压也很低就几伏。依据串联电路的特点是:电流处处相等,总电压等于各处电压之和,总电阻等于各处电阻之和,因此可以得知此处的固定电阻起到降压、限流作用:让发光二极管的两端的电压和流过的电流在其额定工作范围之内,保证发光二极管能正常工作而不被损坏。
测速电机出来的电压信号进PLC卡也是同一原理,但是测速电机还多了一个可调电阻,可以调节串在电路中电阻值的大小,以保证进卡电压的精确度。
电阻可以单独使用,也可以和别的元器件一起使用,例如和电容串联起来就是一个阻容单元。如图所示,发车位离合器和制动器的线圈并联了一个阻容单元,这两种线圈属于大电感负载线圈,它能以磁场的形式储存电能。根据电磁感应原理,线圈中通过的直流电流,会在铁芯中产生磁能,这个磁能必须有吸收和释放过程,就是电工原理中常说的:通过电感中的电流不能突变。所以在直流线圈释放时,需要在线圈两端并接一个续流回路(续流二极管或RC装置),将磁能先转换成电能再消耗掉。阻容单元在线圈释放的一瞬间会吸收线圈的自感电动势(尖峰电压),保证线圈快速准确动作,并保护电路中其他元器件不被损坏。
固定电阻单独并联使用,如图所示,在PLC输出的线圈上并接一个电阻,这个电阻称作续流电阻或泄流电阻,作用和续流二极管一样,为了消耗断电瞬间产生的自感电动势。电阻在通电的时候还起到分流作用。线圈特别是带铁芯的线圈是一个电感器,电感中的电流不能突变,如果突变会自感出电压,如果不并接这个电阻来消耗掉,那线圈的自感电压就无处释放,可能就会作用到回路的元器件上引起误动作甚至烧毁。但是电阻和续流二极管相比有个缺点:在线圈通电的时候,电阻也一直工作继续消耗电能。
下拉电阻:在数字电路中,一个引脚串联电阻单独接GND,那么这个电阻就称为下拉电阻,与之相对应的是上拉电阻。作用是给数字输入输出电路一个固定的电平。如图所示是一个下拉电阻在PLC的应用。它与电路不是并联,而是单独的串联一个电阻再接GND。当PLC
A10.5没有输出的时候,电阻的下拉作用,会让回路保持在低电平0V,只有PLC A10.5端口有输出,回路才会出现高电平24V,目的就是抗干扰,避免虚假信号引起误动作。
二、可调电阻
阻值在一定范围内连续可调的电阻称为可调电阻。在索道电气系统中可调电阻运用不是很多,主要在调速和测速方面,如图所示是索道的调速装置--电位器。电位器是可调电阻的一种,通常是由电阻体与转动或滑动系统组成,即靠一个动触点在电阻体上移动,获得部分电压输出(就是起到分压的作用)。索道电气系统是通过电位器来调节输出电压控制索道运行速度。
三、敏感电阻
这是一种特殊的电阻,其阻值会随着外界环境的变化呈现出突变式变化或是线性式变化,如光敏电阻、压敏电阻等等,索道中运用的就是热敏电阻(PT-100在电机测温使用)和压敏电阻(氧化锌避雷器),液压系统的压力传感器也是一种特殊电阻。
索道上下站通讯的避雷箱大量运用了压敏电阻,什么是压敏电阻?压敏电阻也称浪涌抑制器,通常运用在避雷方面,利用氧化锌良好的非线性伏安特性(在电子工程技术中,常采用伏安特性曲线来说明元器件的性质),正常工作时电压低于阈值,流过避雷器的电流极小(微安或毫安级),当过电压作用时(超出阈值),电阻急剧下降,泄放过电压的能量,达到保护的效果,保证了电路中的电压在安全范围之内。当电压降到压敏电阻阈值以下时,其阻值又恢复无穷大。压敏电阻的电阻材料是半导体,使用最多的是氧化锌(ZnO),压敏电阻器常常与被保护元器件或装置的高压来源侧相接再接地。
在索道电气系统中电阻的运用还有很多,不管电阻在电路中如何使用,其最终目的是稳定电路中的电压和电流,保证电子元件在电路中工作稳定、不损坏。电路中的使用的任何一个电阻都是经过严格计算,包括可调电阻器调节阻值范围选用和调节,不能随便使用,否则非但达不到期望的效果,反而会损毁电路中的元器件。
以上是鄙人对电阻在索道电气系统中运用的一些浅见,不正之处望各位同仁斧正。