Motstander for start og kontroll av reostater

Avhengig av formålet er motstander delt inn i følgende grupper:

• startmotstander for å begrense strømmen i øyeblikket for tilkobling av en stasjonær motor til nettverket og for å opprettholde strømmen på et visst nivå under akselerasjonen;
• bremsemotstander for å begrense motorstrømmen ved bremsing;
• reguleringsmotstander for regulering av strøm eller spenning i en elektrisk krets;
• ekstra motstander koblet i serie i kretsen elektriske apparater for å redusere stresset på den;
• utladningsmotstander koblet parallelt med viklingene til elektromagneter eller andre induktanser for å begrense utløsningsstøt eller forsinke utløsningen av releer og kontaktorer, slike motstander brukes også til å utlade kapasitive lagringsenheter;
• ballastmotstander koblet i serie til kretsen for å absorbere en del av energien eller parallelt med kilden for å beskytte den mot overspenning når belastningen er slått av;
• belastningsmotstander for å skape en kunstig belastning fra generatorer og andre kilder; de brukes til å teste elektriske apparater;
• varmemotstander for oppvarming av miljøet eller apparater ved lave temperaturer;
• jordingsmotstander koblet mellom jord og nøytralpunktet til generatoren eller transformatoren for å begrense kortslutningsstrømmer til jord og mulige overspenninger under jording;
• innstilling av motstander for å sette en viss verdi på strøm eller spenning i energimottakere.

Start-, stopp-, utladnings- og jordmotstandene er konstruert primært for kortvarig drift og skal ha så lang oppvarmingstid som mulig.

Det er ingen spesielle krav til stabiliteten til disse motstandene. Alle andre motstander opererer primært i kontinuerlig drift og krever nødvendig kjøleoverflate. Motstanden til disse motstandene må være stabil innenfor de angitte grensene.

Avhengig av materialet til ledningen, skilles metall-, væske-, karbon- og keramiske motstander. V industriell elektrisk stasjon mest vanlige metallmotstander. Keramiske motstander (med ikke-lineær motstand) er mye brukt i høyspenningsavledere.

Resistor kildemateriale

For å redusere de totale dimensjonene til startmotstandene, bør den spesifikke motstanden til materialet som brukes til fremstillingen være så høy som mulig. Tillatt driftstemperatur for materialet, den bør også være så stor som mulig for å redusere vekten av materialet og den nødvendige kjøleoverflaten.

For at motstanden til motstanden skal avhenge minst mulig av temperaturen, temperaturkoeffisient for motstand (TCS) motstand bør være så liten som mulig. Motstandsmateriale beregnet for drift i luft må ikke korrodere eller må danne en motstående beskyttende film.

Det er lite stål elektrisk motstand… I luften oksiderer stål intensivt, og derfor brukes det kun i reostater fylt med transformatorolje. I dette tilfellet bestemmes stålets arbeidstemperatur av oppvarmingen av transformatoroljen og overstiger ikke 115 °C.

På grunn av den høye TCR-verdien er stål ikke anvendelig for stabile motstandsmotstander. Den eneste fordelen med stål er dets billighet.

Elektrisk støpejern har en betydelig høyere elektrisk resistivitet og betydelig TCR enn stål. Arbeidstemperaturen til støpejern når 400 ° C... Støpejernsmotstander har vanligvis en sikksakkform. På grunn av skjørheten til støpejern oppnås den nødvendige mekaniske styrken til startmotstandselementene ved å øke tverrsnittet. Derfor er støpejernsmotstander egnet for drift ved høye strømmer og krefter.

På grunn av utilstrekkelig motstand mot mekaniske påvirkninger (vibrasjoner, støt), brukes støpejernsmotstander kun i stasjonære installasjoner.

Spesifikk elektrisk motstand plate elektrisk stål på grunn av tilsetning av silisium, er det nesten tre ganger høyere enn vanlig stål. Stålmotstander har en sikksakkform og er oppnådd fra metallplater ved stempling. På grunn av den store TCR brukes stålplate kun til startmotstander, vanligvis montert i transformatorolje.

For motstander med økt motstand kan konstantan brukes, som ikke korroderer i luft og har en maksimal driftstemperatur på 500 ° C. Den høye motstanden gjør det mulig å lage konstantanbaserte små motstander. Constantan er mye brukt i tråd- og tapeform.

For produksjon av varmemotstander brukes hovedsakelig nikrom, som har høy elektrisk motstand og driftstemperatur.

For motstander med høy motstandsmotstand, manganin med en driftstemperatur på ikke mer enn 60 gr. S.

Hvordan startmotstander fungerer

Tråd- eller tapespiralmotstander lages ved å vikle på en sylindrisk dor «turn for turn». Det nødvendige gapet mellom svingene etableres ved å strekke spiralen og feste den til støtteisolatorene i form av porselensruller.

Ulempen med denne designen er lav stivhet, på grunn av hvilken kontakt med tilstøtende svinger er mulig, noe som krever en reduksjon i driftstemperaturen til materialet (100 ° C for en konstantanspole). Siden den termiske kapasiteten til en slik motstand kun bestemmes av massen til det resistive materialet, er oppvarmingstiden til slike motstander liten.

Det anbefales å bruke motstander i form av en spiral for langvarig drift, siden varme spres fra hele overflaten av ledningen eller stripen.

For å øke stivheten til spiralen kan tråden vikles på en keramisk rørlignende ramme med et spiralspor på overflaten, noe som hindrer svingene i å lukke seg inn i seg selv. Denne utformingen lar deg øke driftstemperaturen til motstanden fra konstantan til 500 ° C.Selv ved kortvarig drift mer enn dobler rammen varmekonstanten på grunn av sin store masse.

Ved d <0,3 mm lages ikke sporene på overflaten av rammen, og isolasjonen mellom svingene skapes på grunn av skalaen (oksidfilmen) som dannes når ledningen varmes opp. For å beskytte mot mekanisk skade er ledningen dekket med varmebestandig glassemalje. Slike rørmotstander er mye brukt for å kontrollere laveffektsmotorer, for eksempel utladning, tilleggsmotstander i automasjonskretser, etc. Den maksimale effekten som deres temperatur ikke overstiger den maksimalt tillatte er 150 W, og varmekonstanten er 200 — 300 p. På grunn av den teknologiske kompleksiteten til produksjon av store rammer, brukes disse motstandene ikke ved høye effekter.

For start av motorer opp til 10 kW såkalte tråd- eller stripefelt, noen ganger kalt sløyfemotstander. Porselens- eller klebersteinsisolatorer er montert på en stålplate. Konstantantråden er viklet i spor på overflaten av isolatorene. For høystrømsmotstander brukes tape.

Koeffisienten for varmeoverføring i forhold til overflaten av lederen er bare 10-14 W / (m2- ° C). Derfor er kjøleforholdene for en slik motstand dårligere enn for en fri helix. På grunn av den lave massen til isolatorene og den svake termiske kontakten til lederen med metallplaten, er varmekonstanten til rammemotstanden omtrent den samme som i fravær av rammen. Maksimal tillatt temperatur er 300 °C.

Effekttap når 350 watt. Vanligvis er flere motstander av denne typen satt sammen i en blokk.

For motorer med en effekt på tre til flere tusen kilowatt brukes høytemperaturmotstander basert på varmebestandige legeringer 0X23Yu5. For å redusere de totale dimensjonene og oppnå nødvendig stivhet, vikles den varmebestandige tapen rundt ribben og plasseres i sporene som fikserer posisjonen til de enkelte bendene. Fem 450 W motstander er installert i en blokk, som kan kobles parallelt ved høye strømmer.

Termiske motstander har lav TCR og høy mekanisk stivhet, som er grunnen til at de er mye brukt i enheter som er utsatt for høy mekanisk påkjenning. Disse motstandene har høy termisk stabilitet. Kortvarig oppvarming opp til 850 ° C er tillatt med en langvarig tillatt temperatur på 300 ° C.

Støpejernsmotstander er mye brukt for motorer med effekt fra tre til flere tusen kilowatt.

Ved den maksimale driftstemperaturen til støpejern på 400 ° C, tas den nominelle kraften til motstandene basert på en temperatur på 300 ° C. Motstanden til støpejernsmotstander er i stor grad avhengig av temperatur, så de brukes bare som utganger.

Et sett med støpejernsmotstander er satt sammen i standardbokser ved bruk av stålstenger isolert fra støpejern med mikanitt. Hvis det er nødvendig å lage kraner for en motstand, er de laget ved hjelp av spesielle klemmer som er installert mellom tilstøtende motstander koblet i serie.

Den totale effekten til motstandene installert i en boks bør ikke overstige 4,5 kW. Under installasjonen er motstandsboksene montert oppå hverandre. I dette tilfellet vasker den oppvarmede luften i de nedre boksene de øvre, noe som svekker kjølingen av sistnevnte.

For kritiske elektriske stasjoner anbefales det å sette sammen reostaten fra standardbokser (uten kraner inne i boksen). Hvis motstanden i boksen er skadet, gjenopprettes kretsen raskt ved å erstatte den defekte boksen med en ny.

Siden temperaturen på luften nær motstanden er høy, må ledningene og samleskinnene enten være tilstrekkelig varmebestandige eller ikke isolert i det hele tatt.

Valg av motstander

Motstanden til startmotstanden ble valgt slik at startstrømmen var begrenset og ikke var farlig for motoren (transformatoren) og det elektriske nettverket. På den annen side bør verdien av denne motstanden sikre start av motoren i nødvendig tid.

Etter å ha beregnet motstanden, utføres beregningen og valget av varmemotstanden. Temperaturen på motstanden i enhver modus bør ikke overstige det tillatte for denne utformingen.