Резистори на стартови и баластни реостати - Училище за електротехник всичко за електротехниката и
В зависимост от предназначението резисторите се разделят на следните групи:
- стартови резистори за ограничаване на тока в момента на свързване на стационарен двигател към мрежата и поддържане на тока на определено ниво по време на неговото ускорение;
- спирачни резистори за ограничаване на тока на двигателя при спиране;
- Регулиращи резистори за регулиране на ток или напрежение в електрическа верига;
- допълнителни резистори, включени последователно във веригата на електрически апарат с цел намаляване на напрежението върху него;
- разрядни резистори, свързани паралелно с намотките на електромагнити или други индуктивности, за да се ограничат пренапреженията, когато са изключени или да се забави освобождаването на релета и контактори, такива резистори се използват и за разреждане на капацитивно съхранение;
- баластни резистори, включени във веригата последователно за поглъщане на част от енергията или паралелно на източника, за да го предпазят от пренапрежения при изключен товар;
- товарни резистори за създаване на изкуствено натоварване на генератори и други източници; те се използват при тестване на електрически апарати;
- нагревателни резистори за нагряване на околната среда или устройства при ниски температури;
- заземителни резистори, свързани между земята и нулевата точка на генератора или трансформатора, за да се ограничат токовете на късо съединение към земята и възможните пренапрежения по време на заземяване;
- настройващи резистори за задаване на определена стойност на тока или напрежението в енергийни приемници.
Резисторите за стартиране, спиране, разреждане и заземяване са предназначени главно за краткотрайна работа и трябва да имат толкова голямконстанта на времето за нагряване.
Няма специални изисквания за стабилността на тези резистори. Всички останали резистори работят предимно в непрекъснат режим, изискват необходимата повърхност за охлаждане. Съпротивлението на тези резистори трябва да бъде стабилно в определените граници.
Материал на стартовите резистори
За да се намалят общите размери на стартовите резистори, специфичното съпротивление на материала, използван за производството му, трябва да бъде възможно най-високо. Допустимата работна температура на материала също трябва да бъде възможно най-висока, като по този начин се намалява теглото на материала и необходимата охлаждаща повърхност.
За да може съпротивлението на резистора да зависи възможно най-малко от температурата, температурният коефициент на съпротивление (TCR) на резистора трябва да бъде възможно най-малък. Материалът на резисторите, предназначени за работа във въздуха, не трябва да корозира или трябва да образува защитен филм срещу него.
Стоманата има ниско електрическо съпротивление. Стоманата се окислява интензивно във въздуха и затова се използва само в реостати, пълни с трансформаторно масло. В този случай работната температура на стоманата се определя чрез нагряване на трансформаторното масло и не надвишава 115°C.
Поради високата стойност на TCR, стоманата не е приложима за резистори със стабилно съпротивление. Единственото предимство на стоманата е нейната евтиност.
Електрическият чугун има много по-висока специфичностелектрическо съпротивление и значително TCR. Работната температура на чугуна достига 400 °C. Чугунените резистори обикновено имат зигзагообразна форма. Поради крехкостта на чугуна, необходимата механична якост на елементите на стартовия резистор се постига чрез увеличаване на тяхното напречно сечение. Следователно чугунените резистори са подходящи за работа при големи токове и мощности.
Поради недостатъчна устойчивост на механични натоварвания (вибрации, удари), чугунените резистори се използват само в стационарни инсталации.
Специфичното електрическо съпротивление на листовата електрическа стомана поради добавянето на силиций е почти три пъти по-високо от това на обикновената стомана. Стоманените резистори имат зигзагообразна форма и се получават от листова стомана чрез щамповане. Поради високия TCR листовата стомана се използва само за стартови резистори, обикновено монтирани в трансформаторно масло.
За резистори с повишена стабилност на съпротивлението може да се използва константан, който не корозира на въздух и има максимална работна температура 500 °C. Високото съпротивление прави възможно създаването на резистори с малък размер на основата на константан. Константанът се използва широко под формата на тел и лента.
За производството на нагревателни резистори се използва главно нихром, който има високо електрическо съпротивление и работна температура.
За резистори с висока устойчивост на устойчивост се използва манганин с работна температура не повече от 60 g. СЪС.
Как са подредени стартовите резистори
Резисторите под формата на спирала от тел или лента се правят чрез навиване на цилиндричен дорник "намотка на намотка". Необходимата междина между завоите се задава чрез разтягане на спиралата и прикрепването й къмопорни изолатори под формата на порцеланови ролки.
Недостатъкът на този дизайн е ниската твърдост, поради което е възможен контакт между съседни завои, което изисква намаляване на работната температура на материала (100 ° C за константанова намотка). Тъй като топлинният капацитет на такъв резистор се определя само от масата на резистивния материал, времеконстантата на нагряване на такива резистори е малка.
За да се увеличи твърдостта на спиралата, телта може да бъде навита върху керамична рамка под формата на тръба със спираловидна бразда на повърхността, която предотвратява затварянето на намотките една към друга. Тази конструкция позволява да се повиши работната температура на константановия резистор до 500 °C. Дори и при краткотрайна работа, рамката увеличава времеконстантата на нагряване с повече от 2 пъти поради голямата си маса.
За стартиране на двигатели до 10 kW широко се използват така наречените телени или лентови полета, понякога наричани рамкови резистори. Изолаторите от порцелан или сапунен камък са фиксирани върху стоманена плоча. Жицата от константан се навива в жлебове на повърхността на изолаторите. За силнотокови резистори се използва лента.
Коефициентът на топлопреминаване спрямо повърхността на проводника е само 10 - 14 W/(m2-°C). Следователно условията на охлаждане за такъв резистор са по-лоши, отколкото при свободна намотка. Поради малката маса на изолаторите и слабия термичен контакт на проводника с металната плоча, времеконстантата на нагряване на резистора на рамката е приблизително същата като при липса на рамка. Максимално допустимата температура е 300 °C.
Разсейваната мощност достига 350 вата. Обикновено няколко резистора от този тип са подредени в един блок.
За двигатели с мощност от три до няколко хиляди киловата,високотемпературни резистори на базата на топлоустойчиви сплави 0Kh23Yu5. За да се намалят общите размери и да се получи необходимата твърдост, топлоустойчивата лента се навива върху реброто и се поставя в жлебовете, които фиксират позицията на отделните завои. В един блок са монтирани пет резистора с мощност 450 W всеки, които могат да се свързват паралелно при големи токове.
Термоустойчивите резистори имат нисък TCR и висока механична твърдост, поради което се използват широко в устройства, подложени на интензивно механично натоварване. Тези резистори имат висока термична стабилност. Допуска се краткотрайно нагряване до 850 °C при дълготрайна допустима температура от 300 °C.
Чугунените резистори се използват широко за двигатели с мощност от три до няколко хиляди киловата.
При максимална работна температура на чугун от 400 °C, номиналната мощност на резисторите се взема на базата на температура от 300 °C. Съпротивлението на чугунените резистори до голяма степен зависи от температурата, така че те се използват само като стартови.
Общата мощност на резисторите, монтирани в една кутия, не трябва да надвишава 4,5 kW. При монтаж кутиите с резистори се монтират една върху друга. В същото време въздухът, загрят в долните кутии, измива горните, влошавайки охлаждането на последните.
Тъй като температурата на въздуха в близост до резистора е висока, тоководещите проводници и шини трябва или да имат достатъчно топлоустойчива изолация, или изобщо да нямат изолация.
Съпротивлението на пусковия резистор е избрано така, че ударите на пусковия ток да са ограничени и да не са опасни за двигателя (трансформатора) и мрежата. От друга страна, стойността на това съпротивление трябва да гарантира, че двигателят стартира в рамките на необходимото време.
След изчисляване на съпротивлението се изчислява и избира нагревателният резистор. Температурата на резистора във всеки режим не трябва да надвишава допустимата за този дизайн.