Ellenállások reosztátok indításához és vezérléséhez

A céltól függően az ellenállásokat a következő csoportokra osztják:

• indítóellenállások, amelyek korlátozzák az áramerősséget az álló motor hálózathoz való csatlakoztatásának pillanatában, és az áramot egy bizonyos szinten tartják a gyorsítás során;
• fékellenállások a motoráram korlátozására fékezéskor;
• szabályozó ellenállások áram vagy feszültség szabályozására elektromos áramkörben;
• további ellenállások sorba kapcsolva az áramkörben elektromos készülékek a rá nehezedő stressz csökkentése érdekében;
• kisülési ellenállások, amelyek párhuzamosan vannak csatlakoztatva az elektromágnesek tekercselésével vagy más induktivitással, hogy korlátozzák a kioldási túlfeszültséget vagy késleltesse a relék és kontaktorok kioldását, az ilyen ellenállásokat kapacitív tárolóeszközök kisütésére is használják;
• az áramkörrel sorba kapcsolt előtétellenállások az energia egy részének elnyelésére vagy a forrással párhuzamosan, hogy megvédjék azt a túlfeszültségtől, amikor a terhelés ki van kapcsolva;
• terhelési ellenállások generátorokból és más forrásokból származó mesterséges terhelés létrehozására; elektromos készülékek tesztelésére használják;
• Fűtőellenállások a környezet vagy készülékek alacsony hőmérsékleten történő melegítésére;
• a föld és a generátor vagy a transzformátor nullapontja közé csatlakoztatott földelő ellenállások a rövidzárlati áramok és a földelés közbeni esetleges túlfeszültségek korlátozására;
• ellenállások beállítása az áram vagy feszültség bizonyos értékének beállításához az energiavevőkben.

Az indítási, leállítási, kisütési és földelési ellenállásokat elsősorban rövid távú működésre tervezték, és a lehető leghosszabb felmelegedési idővel kell rendelkezniük.

Ezen ellenállások stabilitására nincs különleges követelmény. Az összes többi ellenállás elsősorban folyamatos üzemben működik, és a szükséges hűtőfelületet igényli. Ezen ellenállások ellenállásának stabilnak kell lennie a megadott határokon belül.

A huzal anyagától függően fém, folyékony, szén és kerámia ellenállásokat különböztetnek meg. V ipari elektromos meghajtású leggyakoribb fém ellenállások. A kerámia ellenállásokat (nem lineáris ellenállással) széles körben használják a nagyfeszültségű levezetőkben.

Az ellenállás alapanyaga

Az indítóellenállások teljes méretének csökkentése érdekében a gyártáshoz használt anyag fajlagos ellenállásának a lehető legmagasabbnak kell lennie. Az anyag megengedett üzemi hőmérséklete, a lehető legnagyobbnak kell lennie, hogy csökkentse az anyag súlyát és a szükséges hűtőfelületet.

Annak érdekében, hogy az ellenállás ellenállása a lehető legkevésbé függjön a hőmérséklettől, hőmérsékleti ellenállási együttható (TCS) ellenállásának a lehető legkisebbnek kell lennie. A levegőben történő működésre szánt ellenállás anyaga nem korrodálhat, vagy ellentétes védőfóliát kell képeznie.

Kevés az acél elektromos ellenállás… A levegőben az acél intenzíven oxidálódik, ezért csak transzformátorolajjal töltött reosztátokban használják, ebben az esetben az acél üzemi hőmérsékletét a transzformátorolaj melegítése határozza meg, és nem haladja meg a 115 °C-ot.

A magas TCR érték miatt az acél nem alkalmazható stabil ellenállású ellenállásokhoz. Az acél egyetlen előnye az olcsósága.

Az elektromos öntöttvas lényegesen nagyobb elektromos ellenállással és jelentős TCR-rel rendelkezik, mint az acél. Az öntöttvas üzemi hőmérséklete eléri a 400 ° C-ot... Az öntöttvas ellenállások általában cikk-cakk alakúak. Az öntöttvas törékenysége miatt az indítóellenállás elemek szükséges mechanikai szilárdságát a keresztmetszet növelésével érik el. Ezért az öntöttvas ellenállások alkalmasak nagy áramerősségen és teljesítményen történő működésre.

A mechanikai hatásokkal szembeni elégtelen ellenállás miatt (rezgések, ütések) az öntöttvas ellenállásokat csak helyhez kötött berendezésekben használják.

Az elektromos acél fajlagos elektromos ellenállása a szilícium hozzáadása miatt közel háromszorosa a hagyományos acélénak. Az acél ellenállások cikk-cakk alakúak, és fémlemezből bélyegzéssel nyerik őket. A nagy TCR miatt az acéllemezt csak indító ellenállásokhoz használják, általában beépítve transzformátor olaj.

A megnövelt ellenállású ellenállásokhoz konstans használható, amely levegőben nem korrodál, és maximális üzemi hőmérséklete 500 ° C. A nagy ellenállás lehetővé teszi konstans alapú kis ellenállások létrehozását. A Constantant széles körben használják huzal és szalag formájában.

Fűtőellenállások gyártásához főként nikrómot használnak, amelynek nagy elektromos ellenállása és üzemi hőmérséklete van.

Nagy ellenállású ellenállások esetén manganin, amelynek üzemi hőmérséklete legfeljebb 60 gr. S.

Hogyan működnek az indító ellenállások

A vezetékes vagy szalagos spirálellenállások hengeres tüskére „fordulatról fordulásra” tekerve készülnek. A menetek közötti szükséges rést a spirál megfeszítésével és a tartószigetelőkre porcelán hengerek formájában történő rögzítésével alakítjuk ki.

Ennek a kialakításnak a hátránya az alacsony merevség, amely miatt lehetséges a szomszédos fordulatok érintkezése, ami az anyag üzemi hőmérsékletének csökkentését igényli (100 ° C állandó tekercs esetén). Mivel egy ilyen ellenállás hőkapacitását csak az ellenálló anyag tömege határozza meg, az ilyen ellenállások fűtési ideje kicsi.

A hosszú távú működéshez ajánlatos spirál alakú ellenállásokat használni, mivel a hő a huzal vagy szalag teljes felületéről eloszlik.

A spirál merevségének növelése érdekében a huzal kerámiacsőszerű keretre tekerhető fel, amelynek felületén spirális horony van, megakadályozva, hogy a menetek magukba zárjanak. Ez a kialakítás lehetővé teszi az ellenállás üzemi hőmérsékletének állandóról 500 ° C-ra történő növelését.A keret nagy tömegének köszönhetően még rövid távú üzemben is több mint kétszeresére növeli a fűtési állandót.

d <0,3 mm-nél a keret felületén a hornyok nem készülnek el, a menetek közötti szigetelés pedig a huzal felmelegedésekor keletkező vízkő (oxidfilm) miatt jön létre. A mechanikai sérülések elleni védelem érdekében a vezetéket hőálló üvegzománc borítja. Az ilyen csőellenállásokat széles körben használják kis teljesítményű motorok vezérlésére, például kisülésekre, további ellenállásokra az automatizálási áramkörökben stb. A maximális teljesítmény, amelynél a hőmérsékletük nem haladja meg a megengedett legnagyobb értéket, 150 W, a fűtési állandó pedig 200-300 p. A nagy keretek gyártásának technológiai összetettsége miatt ezeket az ellenállásokat nem használják nagy teljesítményen.

10 kW-ig terjedő motorok indításához úgynevezett huzal- vagy szalagmezők, néha hurokellenállások. A porcelán vagy szappankő szigetelőket acéllemezre szerelik. A konstans huzal a szigetelők felületén lévő hornyokba van feltekerve. A nagyáramú ellenállásokhoz szalagot használnak.

A hőátadási tényező a vezető felületéhez viszonyítva mindössze 10-14 W / (m2- ° C). Ezért egy ilyen ellenállás hűtési feltételei rosszabbak, mint a szabad spirálé. A szigetelők kis tömege és a vezető gyenge hőkontaktusa miatt a fémlemezzel a keretellenállás fűtési állandója megközelítőleg megegyezik a keret hiányával. A megengedett maximális hőmérséklet 300 °C.

A disszipált teljesítmény eléri a 350 wattot. Általában több ilyen típusú ellenállást szerelnek össze egy blokkban.

A három-több ezer kilowatt teljesítményű motorokhoz 0X23Yu5 hőálló ötvözeteken alapuló magas hőmérsékletű ellenállásokat használnak. A teljes méretek csökkentése és a szükséges merevség elérése érdekében a hőálló szalagot a borda köré tekerik, és az egyes ívek helyzetét rögzítő hornyokba helyezik. Egy blokkba öt darab 450 W-os ellenállás került beépítésre, amelyek nagy áramerősséggel párhuzamosan kapcsolhatók.

A hőellenállások alacsony TCR-rel és nagy mechanikai merevséggel rendelkeznek, ezért széles körben használják nagy mechanikai igénybevételnek kitett eszközökben. Ezek az ellenállások nagy termikus stabilitással rendelkeznek. A rövid távú melegítés 850 ° C-ig megengedett, hosszú távú megengedett hőmérséklet 300 ° C.

Az öntöttvas ellenállásokat széles körben használják három és több ezer kilowatt közötti teljesítményű motorokhoz.

Az öntöttvas 400 ° C-os maximális üzemi hőmérsékletén az ellenállások névleges teljesítményét 300 ° C-os hőmérséklet alapján veszik. Az öntöttvas ellenállások ellenállása nagymértékben függ a hőmérséklettől, ezért csak kimenetként használják őket.

Az öntöttvas ellenállások készletét szabványos dobozokba szerelik össze öntöttvasból mikanittal szigetelt acélrudak segítségével. Ha egy ellenálláshoz csapokat kell készíteni, akkor azokat speciális bilincsekkel készítik, amelyeket a sorosan kapcsolt szomszédos ellenállások közé kell felszerelni.

Az egy dobozba szerelt ellenállások összteljesítménye nem haladhatja meg a 4,5 kW-ot. A telepítés során az ellenállásdobozokat egymásra szerelik. Ebben az esetben az alsó dobozokban lévő felmelegített levegő átmossa a felsőket, rontva az utóbbiak hűtését.

Kritikus elektromos hajtások esetén ajánlott a reosztátot szabványos dobozokból összeszerelni (a dobozon belüli csapok nélkül). Ha a dobozban lévő ellenállás megsérül, az áramkör gyorsan helyreáll, ha a hibás dobozt egy újra cserélik.

Mivel az ellenállás közelében a levegő hőmérséklete magas, a vezetékeknek és a gyűjtősíneknek vagy kellően hőállónak kell lenniük, vagy egyáltalán nem kell szigetelni.

Ellenállások kiválasztása

Az indítóellenállás ellenállását úgy választottuk meg, hogy az indítóáram korlátozott legyen, és ne legyen veszélyes a motorra (transzformátorra) és az elektromos hálózatra. Másrészt ennek az ellenállásnak az értékének biztosítania kell a motor indítását a szükséges ideig.

Az ellenállás kiszámítása után megtörténik a fűtési ellenállás kiszámítása és kiválasztása. Az ellenállás hőmérséklete semmilyen üzemmódban nem haladhatja meg az ehhez a kialakításhoz megengedett értéket.