Weerstanden voor het starten en regelen van reostaten

Afhankelijk van het doel zijn weerstanden onderverdeeld in de volgende groepen:

• startweerstanden om de stroom te beperken op het moment dat een stationaire motor op het netwerk wordt aangesloten en om de stroom tijdens de versnelling op een bepaald niveau te houden;
• remweerstanden om de motorstroom tijdens het remmen te begrenzen;
• regelweerstanden voor het regelen van stroom of spanning in een elektrisch circuit;
• extra weerstanden die in serie in het circuit zijn geschakeld elektrische apparaten om de stress erop te verminderen;
• ontlaadweerstanden parallel geschakeld met de wikkelingen van elektromagneten of andere inductanties om uitschakelpieken te beperken of het vrijgeven van relais en schakelaars te vertragen; dergelijke weerstanden worden ook gebruikt om capacitieve opslagapparaten te ontladen;
• ballastweerstanden die in serie met het circuit zijn geschakeld om een ​​deel van de energie te absorberen of parallel aan de bron om deze te beschermen tegen overspanning wanneer de belasting is uitgeschakeld;
• belastingsweerstanden om een ​​kunstmatige belasting te creëren van generatoren en andere bronnen; ze worden gebruikt om elektrische apparaten te testen;
• verwarmingsweerstanden voor het verwarmen van de omgeving of apparaten bij lage temperaturen;
• aardingsweerstanden aangesloten tussen aarde en het neutrale punt van de generator of transformator om kortsluitstromen naar aarde en mogelijke spanningspieken tijdens aarding te beperken;
• weerstanden instellen om een ​​bepaalde waarde van stroom of spanning in energieontvangers in te stellen.

De start-, stop-, ontlaad- en aardingsweerstanden zijn in de eerste plaats ontworpen voor gebruik op korte termijn en moeten een zo lang mogelijke opwarmtijd hebben.

Er zijn geen speciale eisen aan de stabiliteit van deze weerstanden. Alle andere weerstanden werken voornamelijk continu en hebben het nodige koeloppervlak nodig. De weerstand van deze weerstanden moet stabiel zijn binnen de gespecificeerde limieten.

Afhankelijk van het materiaal van de draad worden metaal-, vloeistof-, koolstof- en keramische weerstanden onderscheiden. V industriële elektrische aandrijving meest voorkomende metalen weerstanden. Keramische weerstanden (met niet-lineaire weerstand) worden veel gebruikt in hoogspanningsafleiders.

Weerstand bronmateriaal

Om de totale afmetingen van de startweerstanden te verkleinen, moet de specifieke weerstand van het materiaal dat voor de vervaardiging ervan wordt gebruikt, zo hoog mogelijk zijn. Toegestane bedrijfstemperatuur van het materiaal, deze moet ook zo groot mogelijk zijn om het gewicht van het materiaal en het vereiste koeloppervlak te verminderen.

Om de weerstand van de weerstand zo min mogelijk af te laten hangen van de temperatuur, temperatuurcoëfficiënt van weerstand (TCS) weerstand moet zo klein mogelijk zijn. Weerstandsmateriaal dat bedoeld is voor gebruik in lucht mag niet corroderen of moet een tegenoverliggende beschermfilm vormen.

Er is weinig staal elektrische weerstand… In de lucht oxideert staal intensief en daarom wordt het alleen gebruikt in reostaten gevuld met transformatorolie.In dit geval wordt de werktemperatuur van het staal bepaald door de verhitting van de transformatorolie en komt niet boven de 115°C.

Vanwege de hoge TCR-waarde is staal niet toepasbaar voor stabiele weerstandsweerstanden. Het enige voordeel van staal is dat het goedkoop is.

Elektrisch gietijzer heeft een aanzienlijk hogere elektrische weerstand en significante TCR dan staal. De werktemperatuur van gietijzer bereikt 400 ° C. Gietijzeren weerstanden hebben meestal een zigzagvorm. Vanwege de kwetsbaarheid van gietijzer wordt de vereiste mechanische sterkte van de startweerstandselementen bereikt door hun doorsnede te vergroten. Daarom zijn gietijzeren weerstanden geschikt voor gebruik bij hoge stromen en vermogens.

Vanwege onvoldoende weerstand tegen mechanische invloeden (trillingen, schokken) worden gietijzeren weerstanden alleen in stationaire installaties gebruikt.

Specifieke elektrische weerstand plaat elektrisch staal door de toevoeging van silicium, het is bijna drie keer hoger dan dat van gewoon staal. Stalen weerstanden hebben een zigzagvorm en worden door stansen uit plaatstaal verkregen. Vanwege de grote TCR wordt plaatstaal alleen gebruikt voor startweerstanden, meestal gemonteerd in transformator olie.

Voor weerstanden met verhoogde weerstand kan constantaan worden gebruikt, dat niet corrodeert in lucht en een maximale bedrijfstemperatuur heeft van 500°C. De hoge weerstand maakt het mogelijk om op constantaan gebaseerde kleine weerstanden te maken. Constantan wordt veel gebruikt in draad- en tapevorm.

Voor de productie van verwarmingsweerstanden wordt voornamelijk nichroom gebruikt, dat een hoge elektrische weerstand en bedrijfstemperatuur heeft.

Voor weerstanden met een hoge weerstandsweerstand, manganine met een bedrijfstemperatuur van niet meer dan 60 gr. S.

Hoe startweerstanden werken

Draad- of bandspiraalweerstanden worden gemaakt door "draai voor draai" op een cilindrische doorn te wikkelen. De vereiste opening tussen de windingen wordt tot stand gebracht door de spiraal uit te rekken en aan de ondersteunende isolatoren in de vorm van porseleinen rollen te bevestigen.

Het nadeel van dit ontwerp is de lage stijfheid, waardoor het contact van aangrenzende windingen mogelijk is, wat een verlaging van de bedrijfstemperatuur van het materiaal vereist (100 ° C voor een constantaanspoel). Aangezien de thermische capaciteit van zo'n weerstand alleen wordt bepaald door de massa van het weerstandsmateriaal, is de verwarmingstijd van dergelijke weerstanden klein.

Het wordt aanbevolen om weerstanden in de vorm van een spiraal te gebruiken voor langdurig gebruik, omdat warmte wordt afgevoerd van het gehele oppervlak van de draad of strip.

Om de stijfheid van de spiraal te vergroten, kan de draad worden gewikkeld op een keramisch buisachtig frame met een spiraalvormige groef op het oppervlak, waardoor wordt voorkomen dat de windingen zichzelf insluiten. Met dit ontwerp kunt u de bedrijfstemperatuur van de weerstand verhogen van constantaan tot 500 ° C.Zelfs bij kortstondig gebruik verdubbelt het frame door zijn grote massa de verwarmingsconstante meer dan.

Bij d <0,3 mm worden de groeven op het oppervlak van het frame niet gemaakt en wordt de isolatie tussen de windingen gecreëerd door de schaal (oxidefilm) die wordt gevormd wanneer de draad wordt verwarmd. Ter bescherming tegen mechanische schade is de draad bedekt met hittebestendig glasemail. Dergelijke buisweerstanden worden veel gebruikt voor het aansturen van motoren met laag vermogen, zoals ontlading, extra weerstanden in automatiseringscircuits, enz. Het maximale vermogen waarbij hun temperatuur het maximaal toegestane niet overschrijdt, is 150 W en de verwarmingsconstante is 200 - 300 p. Vanwege de technologische complexiteit van de productie van grote frames, worden deze weerstanden niet gebruikt bij hoge vermogens.

Voor het starten van motoren tot 10 kW zogenaamde draad- of stripvelden, ook wel lusweerstanden genoemd. Porseleinen of speksteenisolatoren worden op een stalen plaat gemonteerd. De constantaandraad is gewikkeld in groeven op het oppervlak van de isolatoren. Voor hoge stroomweerstanden wordt tape gebruikt.

De warmteoverdrachtscoëfficiënt ten opzichte van het oppervlak van de geleider is slechts 10-14 W / (m2- ° C). Daarom zijn de koelomstandigheden voor zo'n weerstand slechter dan voor een vrije helix. Vanwege de lage massa van de isolatoren en het zwakke thermische contact van de geleider met de metalen plaat, is de verwarmingsconstante van de frameweerstand ongeveer hetzelfde als bij afwezigheid van het frame. De maximaal toegestane temperatuur is 300 °C.

Vermogensdissipatie bereikt 350 watt. Meestal worden meerdere weerstanden van dit type in één blok geassembleerd.

Voor motoren met een vermogen van drie tot enkele duizenden kilowatt worden hogetemperatuurweerstanden op basis van hittebestendige legeringen 0X23Yu5 gebruikt. Om de totale afmetingen te verkleinen en de nodige stijfheid te verkrijgen, wordt de hittebestendige tape rond de ribbe gewikkeld en in de groeven geplaatst die de positie van de individuele bochten fixeren. In één blok zijn vijf weerstanden van 450 W geïnstalleerd, die bij hoge stromen parallel kunnen worden geschakeld.

Thermische weerstanden hebben een lage TCR en een hoge mechanische stijfheid, daarom worden ze veel gebruikt in apparaten die worden blootgesteld aan hoge mechanische belasting. Deze weerstanden hebben een hoge thermische stabiliteit. Kortstondige verwarming tot 850°C is toegestaan ​​met een toelaatbare temperatuur op lange termijn van 300°C.

Gietijzeren weerstanden worden veel gebruikt voor motoren met een vermogen van drie tot enkele duizenden kilowatt.

Bij de maximale bedrijfstemperatuur van gietijzer van 400°C wordt het nominale vermogen van de weerstanden genomen op basis van een temperatuur van 300°C. De weerstand van gietijzeren weerstanden is grotendeels temperatuurafhankelijk, daarom worden ze alleen als uitgangen gebruikt.

Een set gietijzeren weerstanden wordt geassembleerd in standaarddozen met behulp van stalen staven geïsoleerd van gietijzer met micanite. Als het nodig is om aftakkingen voor een weerstand te maken, worden deze gemaakt met behulp van speciale klemmen die worden geïnstalleerd tussen aangrenzende in serie geschakelde weerstanden.

Het totale vermogen van de weerstanden die in één doos zijn geïnstalleerd, mag niet hoger zijn dan 4,5 kW. Tijdens de installatie worden de weerstandskasten op elkaar gemonteerd. In dit geval wast de verwarmde lucht in de onderste dozen de bovenste, waardoor de koeling van de laatste wordt belemmerd.

Voor kritische elektrische aandrijvingen wordt aanbevolen om de reostaat uit standaard dozen te monteren (zonder kranen in de doos). Als de weerstand in de doos beschadigd is, wordt het circuit snel hersteld door de defecte doos te vervangen door een nieuwe.

Omdat de temperatuur van de lucht in de buurt van de weerstand hoog is, moeten de draden en rails voldoende hittebestendig zijn of helemaal niet geïsoleerd.

Selectie van weerstanden

De weerstand van de startweerstand werd zo gekozen dat de startstroom beperkt was en niet gevaarlijk was voor de motor (transformator) en het elektrische netwerk. Aan de andere kant moet de waarde van deze weerstand ervoor zorgen dat de motor gedurende de vereiste tijd start.

Na het berekenen van de weerstand wordt de berekening en selectie van de verwarmingsweerstand uitgevoerd. De temperatuur van de weerstand in welke modus dan ook mag niet hoger zijn dan toegestaan ​​voor dit ontwerp.