Регулятори електричного струму і напруги, Регулятором електричного струму служить реостат (див. Реостати), що включається в ланцюг, в якій хочуть регулювати силу струму. Так, якщо напруга (різниця потенціалів) у затискачів даному колі V, опір цього ланцюга r, а опір реостата R, то сила струму буде, згідно із законом Ома, (див. Електродинаміка):
Якщо опір r ланцюга залишається постійним, то при зміні R, наприклад при його збільшенні, сила струму i буде зменшуватися, і навпаки, при зменшенні Ri буде збільшуватися. Таким чином, змінюючи опір R реостата, ми можемо отримати бажане значення для сили струму i. Якщо опір ланцюга r чомусь змінюється, то, змінюючи відповідно R, ми можемо підтримувати силу струму весь час постійною. Так, якщо r збільшується, то, зменшуючи R, ми наведемо силу струму i до необхідного значення; точно так же, якщо r зменшується, то, збільшуючи R, ми знову доведемо силу струму до бажаної величини і т. д. Для послідовної зміни сили струму застосовують реостати з рухомими контактами. На фіг. 1 представлений реостат, складений з ряду опорів R1. R2. R3. кінці яких приєднані до платівок а, b, с, d. за якими може ковзати важіль h; якщо включити в ланцюг реостат, як це показано, то при переміщенні важеля вправо опір, що вводиться в ланцюг, буде збільшуватися, при переміщенні ж вліво - зменшуватися.
Однак при посередництві подібних реостатов опору вводяться не плавно, а стрибками; так, при положенні важеля h на контакті b введено опір R1, а при переході цього важеля на контакт з відразу вводиться опір R1 + R2 і т. д. Таким чином, регулювання сили струму буде проводитися стрибків. Вполнe плавне регулювання можна виробляти за допомогою рідких реостатов. Наведемо тепер приклад автоматичного регулювання сили струму. Уявімо собі (фіг. 2) котушку В (соленоїд), всередині якої вставлений залізний стрижень А 1, що підтримує з одного боку планку аb з металевими стрижнями 1, 2, 3. між якими включені опору R1. R2. r3,. а з іншого боку врівноважують вантажем Р.
Під стрижнями 1, 2, 3. розташований посудину Н зі ртуттю. Кінець d обмотки соленоїда приєднується до останнього стрижня (на фіг. 2 стрижень 6), кінець же з приєднується до одного з полюсів даного джерела струму, інший полюс якого з'єднаний зі стрижнем 1. Якщо сила струму надмірно мала, то стрижень А з планкою аb переважує вантаж P і опускається вниз, кілька стрижнів занурюються тоді в ртуть, опору R1 R2. включені між цими стрижнями, замикаються на короткий ртуттю судини Н. т. е. струм, пройшовши по стрижні 6, йде, минаючи згадані вище опору, прямо через ртуть до останнього зануреного в цю рідину стрижня, звідки вже проходить через інші опору до першого стрижня , а отже, і до 2-го полюса джерела. Словом, при зануренні стрижнів вимикаються як би відповідні опору, і чим більше буде стрижнів занурене в ртуть, тим менше буде включено опорів в ланцюг. Таким чином, при зменшенні сили струму внаслідок опускання стрижня А опір в ланцюзі зменшується, завдяки чому сила струму збільшується; коли ця остання досягне такої величини, що втягує сила соленоїда врівноважить разом з вантажем P стрижень 4, цей останній перестане опускатися і сила струму залишиться постійною; якщо ж сила струму стане більше необхідної, то вантаж P разом з розвиваються втягує зусиллям соленоїда підніме стрижень А. внаслідок чого з ртуті буде виведено кілька стрижнів, завдяки чому відповідно введуть опору, включені між цими стрижнями, а отже, сила струму в ланцюзі зменшиться, і, коли вона досягне такого рівня, що розвивається соленоидом втягує зусилля разом з вантажем P врівноважить стрижень А. цей останній залишиться нерухомим, а сила струму в ланцюзі придбає певне значення. Ясно, що, регулюючи вантаж P, можна домогтися того, щоб стрижень А залишався нерухомим, т. Е. Врівноважувався при даній силі струму. Прикладом регулятора напруги може служити реостат, що включається в шунтовую обмотку динамо-машини, за допомогою якого регулюється збудження електромагнітів, а отже, і напруга у щіток машини (див. Динамо-машини). Таким же регулятором є елементний комутатор в батареї акумуляторів (див. Е. акумулятори). Регулятори напруги можуть бути також автоматичними. На фіг. 3 приведена схема одного з автоматичних регуляторів напруги.
Уявімо собі, що між зажимами АА ', у яких потрібно підтримувати постійну напругу, включений електромагніт R, якір якого h може переміщатися між контактними гвинтами t і t' і відтягується пружиною S. Контакти t і t 'з'єднані з зажимами А і А', а важіль h - зі щітками рр 'електродвигуна М з подвійним якорем, другі щітки якого q і q' з'єднані з зажимами а і A '. між якими включена також обмотка електромагнітів двигуна. Якір цього останнього забезпечений довгою віссю з нескінченним гвинтом V, зчіплюються з зубчастим колесом K, на осі якого насаджений важіль H. переміщається по пластинках або регулюючого реостата, або елементного комутатора. Якщо напруга між А і А 'одно необхідному, то тяжіння якоря електромагнітом R врівноважується пружиною S. внаслідок чого важіль h займає середнє положення між контактами t і t'. якір електродвигуна М не буде включений в ланцюг і, отже, не буде обертатися, а тому важіль Н залишиться в спокої. Якщо ж напруга у затискачів АА 'стане більше від необхідного, через електромагніт R пройде сильніший струм, внаслідок чого важіль h притягнеться до контакту t' і струм від затиску А 'піде через t', важіль h. щітку p в праву обмотку якоря електродвигуна, звідти вийде через щітку q 'і попрямує до другого затиску А'; внаслідок цього якір двигуна почне обертатися і при посередництві нескінченного гвинта V і коліщатка K поверне важіль Н регулювального пристосування у напрямку, при якому або (в разі реостата) включиться деякий опір, який зменшує напругу у АА '(наприклад, включиться опір в шунтовую обмотку динамо машини, яка подає енергію до АА '), або вимкнеться кілька елементів акумуляторів (в разі елементного комутатора); важіль Н буде переміщатися до тих пір, поки напруга у AA 'не стане рівним нормальному; тоді внаслідок зменшення сили струму в електромагніт R пружина S відтягне важіль h на середнє положення і якір електродвигуна М вимкнеться з ланцюга, внаслідок чого двигун зупиниться, а з ним і важіль H. Якщо напруга у затискачів АА 'стане менше нормального, то через R пройде більш слабкий струм, пружина S, долаючи дію електромагніта R. відтягне важіль h до гвинта t. тоді замкнеться ліва обмотка якоря електродвигуна М через щітки p і q. внаслідок чого двигун буде обертатися в протилежну, чим вище, сторону, а з ним і важіль H. завдяки чому станеться регулювання напруги у АА 'в зворотному попередньому порядку, т. е. напруга почне збільшуватися, і коли воно досягне необхідного значення, то тяжіння електромагніту R. врівноважуючи дію пружини S, викличе установку важеля h посередині; після цього двигун знову буде виключений зі ланцюга, і важіль Н залишиться нерухомим. Крім описаного способу регулювання напруги, існує ще цілий ряд інших, заснованих, наприклад, на дії соленоїдів, на різниці дій двох обмоток одного і того ж електромагніту (диференціальних обмоток) і т. П. Однак в даний час вельми рідко вдаються до автоматичного регулювання напруги . Прикладом Е. регуляторів можуть служити регулятори для дугових ламп (див. Електричне освітлення).
З інших регуляторів наведемо, як приклад, регулятор швидкості Marcel Deprez. Він складається з пружною металевої пластинки НС (фіг. 4), укріпленої одним своїм кінцем на осі АF. обертається двигуном, швидкість якого хочуть регулювати; інший кінець цієї платівки забезпечений металевою масою C з гвинтом D, натискає на муфту В.
З допомогою цього гвинта можна дати будь-натяг платівці НС, т. Е. Збільшити або зменшити тиск гвинта D на муфту В. Внаслідок обертання осі AF масою З розвивається відцентрова сила, яка буде зменшувати тиск гвинта на муфту В, і цей тиск дорівнюватиме нулю при певній швидкості обертання осі AF, тоді гвинт D нічого очікувати більш стосуватися муфти В. Отже, якщо вісь АН приводиться в рух електродвигуном, швидкість якого хочуть регулювати, і якщо струм в цей останній проходить через муфту А. пластинку НС, гвинт D і муфту, То при надмірно великій швидкості двигуна струм в цьому останньому буде перерваний, електродвигун сповільнить свій хід до тих пір, поки гвинт D знову не натисне на муфту В, і т. Д. Чимало було запропоновано також Е. регуляторів швидкості парових машин, що працюють в зв'язку з динамо-машинами: в цих регуляторах Е. ток за посередництвом електромагнітів або соленоїдів виробляє пересування заслінки, яка регулює впуск пари; коли швидкість надмірно велика, заслінка під дією електромагніта або соленоїда зменшує впускний отвір; коли ж швидкість знижується, то дією пружин заслінка, відсуваючи, збільшує отвір для впуску пари. Треба, однак, зауважити, що Е. регулятори для швидкості парових машин не отримали широкого застосування і їм віддають перевагу механічні регулятори, як більш міцні і більш надійні, хоча, можливо, менш чутливі.