Резисторы пусковых и пускорегулирующих реостатов


СОДЕРЖАНИЕ:

Трехфазный индукционный пусковой резистор

Использование: в электротехнической промышленности, в частности в пускорегулирующих устройствах. Сущность изобретения заключается в том, что устройство состоит из трех полых ферромагнитных цилиндров 1, на которых размещены обмотки 2, выполненные сплошными с несколькими отпайками 3. Цилиндры соединены между собой верхней 4 и нижней 5 частями магнитопровода. Верхняя часть магнитопровода выполнена в виде двух стальных полос, к которым крепятся верхние фланцы 6, а нижняя часть магнитопровода выполнена в виде двух уголков. Количество витков оптимизировано и рассчитывается по формуле, указанной в описании изобретения. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к пускорегулировочным устройствам, применяемым для асинхронных двигателей с фазным ротором.

Известен пусковой индукционный резистор, применяемый для пуска асинхронных двигателей, состоящий из трех обмоток и магнитопровода, выполненного в виде полых ферромагнитных цилиндров, размещенных по окружности внутреннего диаметра обмотки, соединенных с помощью двух ферромагнитных пластин [1] Такой резистор из-за малой глубины проникновения электромагнитной волны в ферромагнитный сердечник, насыщения металла, наличия магнитных потоков, замыкающихся по воздуху, имеет довольно сложную конструкцию и завышенные габариты, что приводит к повышенному расходу медного провода и низкой технологичности изготовления. Привод, работающий с такими пусковыми устройствами, часто имеет неудовлетворительные характеристики из-за перечисленных выше причин.

Известен пусковой индукционный реостат, магнитопровод которого выполнен из трех пар полых ферромагнитных цилиндров, причем каждая пара состоит из сплошного полого внутреннего цилиндра и полого наружного цилиндра с регулируемой щелью в стенке, через которую в полость цилиндра проникает электромагнитная волна. Снаружи каждой пары цилиндров размещена обмотка из неизолированного провода [2] Однако в этой конструкции существуют магнитные потоки, замыкающиеся по воздуху, поэтому габариты реостата велики и он имеет довольно сложную конструкцию.

Наиболее близким к изобретению является индукционный резистор, магнитопровод которого выполнен из двух ферромагнитных пластин, между которыми расположены три пары соосно расположенных ферромагнитных полых цилиндров, причем три внутренних цилиндра каждой пары соединены между собой с торцов ферромагнитными пластинами, внешние цилиндры каждой пары цилиндров выполнены сплошными и соединены между собой ферромагнитными перемычками, а обмотки расположены между каждой парой ферромагнитных цилиндров.

Недостатками этого резистора являются его сложная конструкция, практически неосуществимая в условиях массового производства, низкие функциональные возможности, не позволяющие использовать реостат на механизмы различного назначения (подъема, передвижения, поворота, продолжительности режима работы, т. е. вентиляторы, компрессоры, дробилки и т.д.), а также большие габариты и расход обмоточного провода.

Целью изобретения является улучшение технологичности изготовления при обеспечении заданных характеристик, расширение функциональных возможностей, а также уменьшение габаритов индукционного резистора и расхода медного обмоточного провода.

Цель достигается тем, что в трехфазном пусковом индукционном резисторе, содержащем две части магнитопровода с расположенными между ними тремя полыми ферромагнитными цилиндрами, обмотки, намотанные на каждом цилиндре, верхняя часть магнитопровода выполнена из двух стальных полос, его нижняя часть из двух уголков, а обмотки выполнены сплошными в один ряд с несколькими отпайками в виде петли, количество витков обмоток оптимизировано и рассчитывается по формуле W (1) где W число витков обмотки; Pир полные активные потери мощности в момент пуска в индукционном реостате, Вт; Iрп пусковой ток ротора, А; удельное сопротивление меди, ; Dн наружный диаметр цилиндра, м; a толщина обмоточного провода с изоляцией, м;
S сечение обмоточного провода, мм 2 ;
Руд удельные потери в стали, ;
л линейная плотность стали, ;
bпр высота витка проводника обмотки, м;
На чертеже изображен предлагаемый индукционный резистор.

Индукционный резистор состоит из трех полых ферромагнитных цилиндров 1, на которых находятся обмотки 2, выполненные сплошными с несколькими (от трех до шести) отпайками 3. Цилиндры 1 соединены между собой верхней 4 и нижней 5 частями магнитопровода, образуя магнитную цепь. Верхняя часть магнитопровода выполнена в виде двух стальных полос, к которым крепятся верхние фланцы 6, приваренные к цилиндрам 1, а нижняя часть магнитопровода выполнена в виде двух уголков, к которым крепятся нижние фланцы 7, приваренные к цилиндрам 1.

Резистор работает следующим образом.

При пуске асинхронного двигателя через обмотки 2 пускового индукционного резистора протекает переменный ток, частота которого уменьшается при увеличении скорости двигателя. С изменением частоты тока ротора автоматически уменьшается его комплексное (т.е. полное) сопротивление. Активная часть комплексного сопротивления индукционного реостата состоит из сопротивления обмоток и эквивалентного сопротивления потерь активной мощности на электромагнитные процессы (перемагничивание и вихревые токи). Эквивалентное сопротивление потерь активной мощности является определяющим и уменьшается с уменьшением частоты тока ротора, т.е. увеличением числа оборотов электродвигателя.

Величина эквивалентного сопротивления в предлагаемом индукционном резисторе определяется числом витков обмотки каждой фазы и диаметром трубы с заданной маркой стали, исходя из величины пускового тока, равного 1,5-2,5 номинального тока ротора.

Принимая во внимание эти условия, в предлагаемом резисторе оптимизировано количество витков обмоток в зависимости от определенного типа двигателя, которое рассчитано по формуле (1).

За счет оптимизации количества витков обмоток значительно (на 10-15%) снижен расход обмоточного медного провода и уменьшена высота (на 15-20%) индукционного резистора. Оптимизация параметров и конструкции резистора, применение обмоток с несколькими отпайками позволяют улучшить технологичность изготовления при обеспечении заданных характеристик и обеспечить массовое производство резисторов, а также расширяет функциональные возможности резистора за счет возможности использования его для двигателей с разной мощностью и механизмов различного назначения, поворота, а также для пусковых аппаратов механизмов продолжительного режима работы (вентиляторов, компрессоров, дробилок, прокатных станов и т.д.).

ТРЕХФАЗНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ПУСКОВОЙ РЕЗИСТОР, содержащий две части магнитопровода с расположенными между ними тремя полыми ферромагнитными цилиндрами, обмотки, намотанные на каждом цилиндре, отличающийся тем, что верхняя часть магнитопровода выполнена из двух стальных полос, его нижняя часть из двух уголков, а обмотки выполнены сплошными в один ряд, с несколькими отпайками в виде петли, причем число витков обмоток w оптимизировано и связано с наружным диаметром цилиндра, толщиной и сечением обмоточного провода, а также высотой витка обмотки следующей зависимостью:

где Pир полные активные потери мощности в момент пуска в индукционном резисторе, Вт;
Iрп пусковой ток ротора, А;
удельное сопротивление материала обмотки, Ом м/мм;
Dн наружный диаметр цилиндра, м;
a толщина обмоточного провода с изоляцией, м;
Sпр сечение обмоточного провода, мм 2 ;
DPуд удельные потери в стали, Вт/кг;
л линейная плотность стали, кг/м;
bпр высота витка провода обмотки, м.

§ 8. Использование резисторов для регулирования тока в электрической цепи

Резисторы. Закон Ома наглядно показывает, что силу тока в электрической цепи можно изменять, включая в нее различные сопротивления. Этим свойством широко пользуются на практике для регулирования и ограничения тока в обмотках двигателей, генераторов и других электрических потребителях. Электрический аппарат, предназначенный для включения в электрическую цепь с целью регулирования или ограничения проходящего по ней тока, называют резистором. Резисторы бывают с постоянным или регулируемым сопротивлением. Последние иногда называют реостатами.
Резисторы обычно изготовляют из проволоки или ленты, материалом для которых служат сплавы металлов, обладающие высоким удельным сопротивлением (константан, никелин, манганин, фехраль). Это дает возможность для изготовления резисторов применять проволоку наименьшей длины. В электрических цепях, по которым проходят сравнительно небольшие токи (например, в цепях управления, в устройствах электроники и радиотехники), часто применяют непроволочные резисторы, выполненные из графита и других материалов.
Устройство реостатов. Реостаты могут выполняться с плавным или ступенчатым изменением сопротивления. В лабораториях для управления электрическими машинами и испытательными устройствами часто используют ползунковый реостат с плавным изменением сопротивления (рис. 16, а). Такой реостат состоит из изоляционной трубки 4, на которую навита проволочная спираль 5. К виткам этой спирали прикасается подвижной контакт 2. Зажим 1 реостата соединяется с подвижным контактом, другой зажим 3 — с одним из концов спирали. Перемещая подвижной контакт, можно изменять длину проволоки, расположенной между зажимами реостата, и тем самым изменять его сопротивление.
Для пуска и регулирования электрических двигателей станков, грузоподъемных механизмов и пр. применяют ползунковый реостат со ступенчатым изменением сопротивления (рис. 16, б). Реостат состоит из ряда одинаковых сопротивлений 9 (секций), присоединенных к контактам 8. Для включения в цепь того или иного числа секций служит ползунок 7 со штурвалом 6.
Для регулирования тока при пуске тяговых двигателей электрических локомотивов постоянного тока применяют реостаты со ступенчатым изменением сопротивления (пусковые реостаты). Отдельные секции реостата в процессе пуска замыкаются накоротко дистанционно управляемыми выключателями, называемыми контакторами.
На некоторых электровозах (например, электровозах ЧС) пусковые реостаты выполнены из чугунных литых пластин 10 особой формы, напоминающей зигзагообразно уложенную ленту. Отдельные пластины собирают на изолированных шпильках и прикрепляют к основанию 11 (рис. 16, в).

Рис. 16. Устройство реостатов: а — с плавным изменением сопротивления; б — со ступенчатым изменением сопротивления; в — из чугунных пластин; г — из фехралевой ленты

В последнее время пусковые реостаты электровозов и моторных вагонов выполняют из фехралевой ленты 12, намотанной на фарфоровые изоляторы 13 (рис. 16, г). Так же устроены и реостаты, служащие для регулирования тока возбуждения тяговых двигателей на электровозах и тепловозах. Реостаты из фехралевой ленты более

Рис. 17. Схема последовательного включения реостата в цепь приемника электрической энергии

Рис. 18. Схема включения реостата в качестве делителя напряжения

прочны, более устойчивы против тряски и вибраций и имеют меньшую массу, чем реостаты, выполненные из чугунных пластин.
Схемы включения реостатов. Реостат 2 (рис. 17) может быть включен последовательно в цепь между источником 1 и приемником 4 электрической энергии. В этом случае при изменении сопротивления реостата, т. е. при перемещении подвижного контакта 3, изменяется сила тока в приемнике. Этот ток проходит только по части сопротивления реостата.
Однако реостат можно включать в цепь таким образом, чтобы ток проходил по всему его сопротивлению, а к приемнику ответвлялась только часть тока источника. В этом случае два крайних зажима 2 и 4 реостата (рис. 18) подключают к источнику 5, а один из этих зажимов, например 4, и подвижной контакт 3 реостата — к приемнику 1. Очевидно, что при таком включении к приемнику будет подаваться напряжение U, равное падению напряжения между зажимом 4 и подвижным контактом 3 реостата. Следовательно, передвигая подвижной контакт реостата, можно изменять напряжение U, подводимое к приемнику, и силу тока в нем. Напряжение U представляет собой только часть напряжения Uи на зажимах источника.
Реостат, включенный по схеме рис. 18, называется делителем напряжения, или потенциометром.

Переменные и подстроечные резисторы. Реостат. Пусковые и регулировочные реостаты: схемы включения

На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая ее то больше, то меньше. Так, изменяя силу тока в динамике радиоприемника, мы регулируем громкость звука. Изменением силы тока в электродвигателе швейной машины можно регулировать скорость его вращения.

Во многих случаях для регулирования силы тока в цепи применяют специальные приборы — реостаты.

Простейшим реостатом может служить проволока из материала с большим удельным сопротивлением, например, никелиновая или нихромовая. Включив такую проволочку в цепь источника электрического тока через контакты А и С и передвигая подвижный контакт С, можно уменьшать или увеличивать длину включенного в цепь участка АС. При этом будет меняться сопротивление цепи, а, следовательно, и сила тока в ней, это покажет амперметр.

Реостатам, применяемым на практике, придают более удобную и компактную форму. Для этой цели используют проволоку с большим удельным сопротивлением, а для того чтобы длинная проволока не мешала ее наматывают спиралью.

Один из реостатов (ползунковый реостат) изображен на рисунке а), а его условное обозначение в схемах — на рисунке б).

В этом реостате никелиновая проволока намотана на керамический цилиндр. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам обмотки.

Электрический ток в цепи проходит от витков проволоки к ползунку, а через него в стержень, имеющий на конце зажим 1. С помощью этого зажима и зажима 2, соединенного с одним из концов обмотки и расположенного на корпусе реостата, реостат подсоединяют в цепь.

Стрелками указано как протекает электрический ток через реостат

Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включенного в цепь. То есть мы увеличиваем или уменьшаем количество витков по которым протекает электрический ток (чем больше витков, тем больше сопротивление).

Каждый реостат рассчитан на определенное сопротивление (чем больше проволоки намотано, тем большее сопротивление может дать такой реостат) и на наибольшую допустимую силу тока, превышать которую не следует, так как обмотка реостата накаляется и может перегореть. Сопротивление реостата и наибольшее допустимое значение силы тока указаны на реостате (см. рисунок а ).

[Значения 6Ω и 3 А означают что данный реостат способен изменять свое сопротивление с 0 до 6 Ом, и ток с силой больше чем 3 Ампера пропускать по нему не стоит. ]

Теперь самое время перейти от теории к практике!

Часть 1. Регулировка силы тока в лампочке.

На видео видно, как передвигая ползунок реостата вправо и влево, лампочка горит ярче или тусклее.

Понять принцип опыта можно взглянув на схему (см. рисунок 4).

На рисунке указана схема цепи, которую мы собирали в видео. Полное сопротивление цепи состоит из сопротивления R л лампочки и сопротивления включенной в цепь части проволоки (на рисунке заштрихована) реостата. Незаштрихованная часть проволоки в цепь не включена. Если изменить положение ползунка, то изменится длина включенной в цепь части проволоки, что приведет к изменению силы тока.

Так, если передвинуть ползунок в крайнее правое положение (точка С), то в цепь будет включена вся проволока, сопротивление цепи станет наибольшим, а сила тока — наименьшей, поэтому нить лампочки будет гореть тускло или совсем не будет гореть (так как эл. ток такой силы не может разогреть спираль лампочки до свечения).

Если же передвинуть ползунок реостата в положение А, то электрический ток совсем не будет идти по проволоке реостата и, следовательно, сопротивление реостата будет равно нулю. Весь ток будет расходоваться на горение лампы, и она будет светить максимально ярко.

Часть 2. Включение лампочки от карманного фонаря в сеть 220 В.

Внимание! Не повторяйте этот опыт самостоятельно. Напоминаем, что поражение электрическим током осветительной сети может привести к смерти.

Что произойдет, если включить лампочку от фонарика в осветительную сеть напряжением 220 В? Понятно, что лампочка, рассчитанная на работу от батареек с суммарным напряжением 3,5 Вольт (3 пальчиковых батарейки), не способна выдержать напряжение в 63 раза большее — она сразу перегорит (может и взорваться).

Как тогда это сделать? На помощь придет уже известный нам прибор — реостат.

Нам нужен такой реостат, который способен был задержать бурный поток электрического тока, идущего от осветительной сети, и превратить его в тоненький ручеек электричества, который будет питать нашу хрупкую лампочку не нанося ей вреда.

Мы взяли реостат с сопротивлением 1000 (Ом). Это значит, что если эл. ток будет проходить по всей проволоке этого реостата, то на выходе из него получится ток с силой всего лишь 0,22 Ампер.

I=U/R=220 В / 1000 (Ом) = 0, 22 А

Для питания же нашей лампочки нужно даже более сильное электричество (0,28 А). То есть реостат не пропустит достаточное количество тока, чтобы зажечь нашу маленькую лампочку.

Это мы и наблюдаем во второй части видео, где в крайнем положении ползунка лампочка не горит, а при передвижении его вправо лампочка начинает загораться все ярче и ярче (подвигая ползунок мы запускаем все больше тока).

В определенный момент (на определенном положении ползунка реостата) лампочка перегорает, потому что реостат (при данном положении ползунка) пропустил слишком много электричества, которое и пережгло нить накаливания лампочки.

Так можно ли включить низковольтную лампочку в осветительную сеть? Можно! Только следует задержать все лишнее электричество реостатом с достаточно большим сопротивлением.

Часть 3. Включение лампы на 3,5 В вместе с лампой 60 Вт в сеть 220 В.

Мы взяли лампу мощностью 60 Вт, рассчитанную на напряжение 220 В, и лампочку от карманного фонарика на 3,5 В и силу тока 0,28 А.

Что произойдет, если включить эти лампочки в осветительную сеть напряжением 220 В? Понятно, что 60-ти ваттная лампочка будет гореть нормально (она на это и предназначена), а вот лампочка от карманного фонарика немедленно перегорит при включении ее в сеть (т.к. рассчитана работать от батареек только на 3,5 Вольта).

Но в опыте видно, как при подключении лампочек друг за другом (последовательно) и включении их в сеть 220 В обе лампы горят нормальным накалом и даже не думают перегорать. Даже когда ползунок реостата в крайнем положении (т.е. он не создает никакого сопротивления току) маленькая лампочка не перегорает.

Почему так? Почему даже при выключенном реостате (при его нулевом сопротивлении) лампа не перегорает? Что не дает ей перегореть при таком большом напряжении? И действительно ли напряжение на маленькой лампочке такое большое? Будет ли работать маленькая лампа если заменить лампу мощностью 60 Вт на стоваттную лампочку (100 Вт)?

Вы уже сможете ответить на большинство вопросов, если внимательно следили за ходом рассуждений в предыдущей части статьи. В этом опыте маленькой лампочке не дает перегорать большая лампочка. Она выступает в роли реостата с большим сопротивлением и берет на себя почти всю нагрузку.

Давайте попробуем разобраться как такое может происходить, что маленькая лампочка не перегорает благодаря лампочке в 60 Вт и доказать расчетным методом, что для нормального накала обеих лампочек необходимо одна и та же сила тока.

На помощь в решении этого вопроса нам придет физика, а конкретно ее раздел электричество (изучается в 8 классе).

Реостатом называется устройство, дающее возможность изменять сопротивление электрической цепи и тем самым регулировать в ней величину тока. Реостаты по своей конструкции подразделяются на проволочные и непроволочные. В проволочном реостате токоведущей частью является проволока, а в непроволочном — токопроводящий слой металла, нанесенный на основание из изоляционного материала.

Наиболее распространены проволочные реостаты со скользящим контактом. Они дают возможность плавно изменять сопротивление электрической цепи. На рис. 1 показан один из существующих на практике типов реостата со скользящим контактом.

На керамиковую трубку его навита проволока из константана или какого-либо иного сплава, применяемого для изготовления реостатной проволоки. Витки этой проволоки уложены на керамиковой трубе плотно друг к другу, так что при скольжении по ним ползуна они не могут быть сдвинуты с места. К стойкам реостата прикреплен направляющий металлический стержень, по которому перемещают ползун. Последний с помощью своих прижимных контактов плотно прижимается к виткам реостатной проволоки и этим обеспечивает надежный контакт проволоки с ползуном.

Реостат имеет три зажима, из которых два смонтированы на стоках, по одному на каждой. Третий зажим присоединен к направляющему стержню реостата.

Рис. 1. Реостат со скользящим контактом

На рис. 2. приведена схема включения в цепь реостата с подвижным контактом для регулирования величины тока в цепи.

Реостат подключен к цепи зажимами 1 и 2, из которых первый соединен с началом реостатной обмотки, а второй — с ползуном. Зажим 3, соединенный с концом реостатной обмотки оставлен свободным — не присоединенным к цепи. Перемещая скользящий контакт ползуна вдоль витков реостатной проволоки, можно плавно изменять величину вводимого в цепь сопротивления реостата.

Рис. 2. Включения реостата со скользящим контактом для регулирования тока в цепи

При крайнем левом положении скользящего контакта ползуна, т. е. когда он установлен непосредственно у зажима 1, введенное в цепь сопротивление реостата становится минимальным — практически равным нулю. Когда же скользящий контакт ползуна установлен у зажима 3, то введенное в цепь сопротивление реостата становится максимальным.

Для устройства реостатов применяют реостатную проволоку, изготовленную из различных сплавов металлов, например никелиновую, константановую, нейзильберовую и т. п., или же из чистых металлов, например из железа или никеля.

Реостатная проволока должна иметь высокое удельное сопротивление, малый температурный коэффициент и устойчиво выдерживать продолжительный нагрев током до нескольких сот градусов Цельсия. Такие материалы, как нейзильбер, никелин и реотан, дешевы, легко обрабатываются, но не допускают нагревания больше чем до 200° С. Что же касается константана и других медноникелевых сплавов, то они выдерживают продолжительный нагрев до температуры 500° С.

Проволочные реостаты выполняются с плавной или ступенчатой регулировкой сопротивления. К виткам этой спирали прижимается подвижный контакт.
Проволочные реостаты применяют как регулировочные устройства, главным образом, при проверке элементов релейной защиты (см. гл.
Схема линии постоянного тока. Расчет проволочных реостатов и сопротивлений состоит в определении сечения и длины провода из материала е большим удельным сопротивлением, обеспечивающего получение необходимого сопротивления и выдерживающего длительное протекание заданного тока при нагреве не свыше допустимой температуры. В радиотехнических установках и схемах управления токи обычно малы и выбор минимального сечения проводов производится, исходя из требующейся механической прочности. Как видно из изложенного, задачи расчета цепей могут несколько изменяться, но основным содержанием расчетов являются обычно расчет на потерю или падение напряжения и проверка нагрева.
Обычно применяются проволочные реостаты с плавным или ступенчатым изменением тока. В некоторых случаях применяют жидкостные реостаты.
Электролитический реостат. Нельзя применять проволочные реостаты для большей силы тока, чем та, на которую они рассчитаны.
Требуется рассчитать нагрузочный проволочный реостат с водяным охлаждением.
Внутренние соединения секций проволочных реостатов необходимо сваривать. Не допускается включение на воздухе без водяного охлаждения металлических реостатов с водяным охлаждением.
Нагрев ванны регулируется проволочным реостатом, включаемым последовательно с электронагревательным элементом.
Часто для лучшего охлаждения проволочные реостаты погружаются в масло. Водяные реостаты из-за своей громоздкости применяются сравнительно редко.
Исполнительным органами могут быть проволочные реостаты, угольны столбики из дисков, электронные лампы, трансформато ры.
В практике применяют также проволочные реостаты со ступенчато-плавной регулировкой и жидкостные реостаты.
Регулятор скорости PC представляет собой проволочный реостат (потенциометр) с рукояткой для кругового поворота и размещается независимо от блока питания на пульте или в шкафу управления производственного механизма.
В комплект нагрузочного устройства входят проволочный реостат, ком-татор для включения сопротивлений точной регулировки и шит управле-я с однополюсными рубильниками для ступенчатого изменения нагрузки.

В качестве регулировочного устройства применяют проволочный реостат с ползунком на 4 — 8 а и 20 — 25 ом, для получения хорошего контакта при измерениях сопротивления обмоток — двойные щупы с неподвижным и подвижным контактами. Подвижные контакты присоединяют к источнику постоянного тока, а между неподвижными контактами щупов включают вольтметр. Таким образом, падение напряжения измеряют вольтметром спустя некоторый промежуток времени после того, как через обмотки пропущен ток. По окончании измерений вольтметр отключают от концов обмотки раньше, чем разрывается ток. Это защищает вольтметр от толчков электродвижущей силы самоиндукции, возникающей в обмотке при отключений тока.
Простейшим примером датчика сопротивления является проволочный реостат с движком, перемещающимся по обнаженной от изоляции поверхности провода. Такой датчик, называемый потен-циометрическим, может служить в качестве индикатора линейных или угловых перемещений, если его движок связать с контролируемой подвижной механической системой. Ширина контактной полосы, по которой перемещается движок, в 2 — — 3 раза превышает диаметр провода. Ее получают полировкой вдоль витков тонкой наждачной бумагой.
Обычная температура перепрева проволоки для проволочных реостатов составляет 150 С лри температуре окружающего воздуха 35 С.
Соединения отдельных элементов сопротивлений в проволочных реостатах могут происходить от провисания спиралей или от сотрясения. У чугунных сопротивлений соединения между отдельными элементами реостатов возникают от механических повреждений и коробяения элементов в результате высокой температуры. Замыкание отдельных элементов уменьшает сопротивление реостатов, что в свою очередь может вызвать увеличение тока при пуске двигателя и привести к перегоранию реостата, а также преждевременному выходу из строя двигателя.
Способы ремонта элементов секций реостата. Соединения отдельных элементов сопротивлений в проволочных реостатах могут происходить от провисания спиралей или сотрясения. У чугунных сопротивлений соединения между отдельными элементами реостатов могут возникнуть от механических повреждений, а также и от коробления элементов в результате высокой температуры. Замыкание отдельных элементов уменьшает сопротивление реостатов, что в свою очередь может вызвать увеличение тока при пуске двигателя и привести к перегоранию реостата.
Способы ремонта элементов секций реостата. Соединения отдельных элементов сопротивлений в проволочных реостатах могут происходить от провисания спиралей или сотрясения. Замыкание отдельных элементов уменьшает сопротивление реостатов, что в свою очередь может вызвать увеличение тока при пуске двигателя и привести к перегоранию реостата.
Соединения отдельных элементов сопротивлений в проволочных реостатах могут происходить от провисания спиралей или от сотрясения. У чугунных сопротивлений соединения между отдельными элементами реостатов возникают от механических повреждений и коробления элементов в результате высокой температуры. Замыкание отдельных элементов уменьшает сопротивление реостатов, что в свою очередь может вызвать увеличение тока при пуске двигателя и привести к перегоранию реостата, а также преждевременному выходу из строя двигателя.
Цепь, состоящая из последовательно соединенных проволочного реостата с регулируемым сопротивлением г, реактивной катушки индуктивности L100 мгн, конденсатора емкостью С 1 мкф (рис. 51), питается от генератора переменной частоты.
Цепь, состоящая из последовательно соединенных проволочного реостата с регулируемым сопротивлением г, реактивной катушки индуктивности L100 мгн, конденсатора емкостью С1 мкф (рис. 51), питается от генератора переменной частоты.
Наиболее часто при эксплуатации релейной защиты применяют проволочные реостаты двух типов: ползунков ы и и секционный.
Включение ползункового реостата для регулирования тока в реле. Наиболее часто в эксплуатации релейной защиты используются проволочные реостаты двух типов: ползунковыи и секционный.
Электромагнитный указатель уровня топлива.
В качестве датчика при измерении уровня топлива применяют проволочный реостат, ползунок которого перемещается рычагом с поплавком на конце. Если на автомобиле устанавливают два топливных бака, то в каждый бак ставят датчики, а на панель приборов — один приемник и переключатель для присоединения того или иного датчика во время замера.
При помощи моста сопротивлений ММВ произвести поочередно измерения сопротивлений проволочного реостата, катушки магнитного пускателя, обмоток однофазного трансформатора, пяти сопротивлений, которые применяются при монтаже радиоаппаратуры. Результаты измерений свести в таблицу, составленную произвольно.
При несколько более высокой стоимости их но сравнению с проволочными реостатами эти реостаты обладают рядом преимуществ, в том числе плавностью регулировки.
К генератору с напряжением и283 sin 500 [ б ] приключен проволочный реостат с сопротивлением г 10 ом.
Для этой цели в электрическую цепь включают с помощью трех клемм проволочный реостат с подвижным контактом.
RZ — прилежащие плечи, величина их сопротивлений вместе с сопротивлением скользящего проволочного реостата известна. Переменное сопротивление RI со скользящим контактом служит для нулевой балансировки схемы при изменении сопротивления тензодатчика в отсутствии деформаций.
I, 11) основано на преобразовании углового перемещения в изменение омического сопротивления проволочного реостата путем изменения положения контактной щетки. В пазу изоляционного корпуса 4 укреплен кольцевой каркас 2, обмотанный проволокой с большим сопротивлением.
Снятие внешних характеристик ЭМУ. а — схема измерения. б — примерные внешние характеристики ЭМУ-25-3000. Сопротивление RK помещается в коробке выводов ЭМУ или выносится на панель и по конструкции представляет собой проволочный реостат с перемещающимся при помощи винта движком. Надежность подключения RK к обмотке КО должна быть тщательно проверена при наладке.
К — сопротивление моста, принимгемое от 50 до 2000 ом, в зависимости от назначения датчика и способа регистрации); 4 — входной проволочный реостат; S — калибровочное сспро-тивленне; 6 — питание постоянным или переменным током; 7 — к измерительному или регистрирующему прибору.
Для дополнительной подстройки цепи обратной связи УМ можно также применять небольшое добавочное сопротивление (1 — 10 ом), включаемое последовательно обмоткам обратной связи, лучше всего небольшой проволочный реостат, рассчитанный на ток до 10 а. Включив его последовательно выключателю В2, регулируют величину сопротивления в цепи обратной связи до тех пор, пока не установится наиболее выгодный режим ее работы. По окончании подстройки реостат отключают, замеряют омметром найденную оптимальную величину добавочного сопротивления для цепи обратной связи и заменяют реостат постоянным проволочным сопротивлением такой же величины.
Для дополнительной подстройки цепи обратной связи УМ можно также применять небольшое добавочное сопротивление (1 — 10 ом), включаемое последовательно обмоткам обратной связи, лучше всего небольшой проволочный реостат, рассчитанный на ток до 19 а. Включив его последовательно выключателю В2, регулируют величину сопротивления в цепи обратной связи до тех пор, пока не установится наиболее выгодный режим ее работы. По окончании подстройки реостат отключают, замеряют омметром найденную оптимальную величину добавочного сопротивления для цепи обратной связи и заменяют реостат постоянным проволочным сопротивлением такой же величины.
Для определения заводской средней эксплуатационой регулировки третьей щетки генератор при его проверке необходимо установить на стенде и включить к нему исправную заряженную батарею, вольтметр, амперметр и проволочный реостат (фиг.
Схемы установок для измерения сопротивления обмоток ваттметра. В установке для измерения сопротивления параллельной обмотки ваттметра (рис. 95, а) изменение величины напряжения U на измеряемом сопротивлении гхв выполняется делителем напряжения Д, представляющим собой проволочный реостат большого сопротивления с ползунком.

Каждый электрик должен знать:  Разработка структурной схемы усилителя

К таким устройствам относится, например, реостат, предназначенный для включения в электрическую цепь с целью регулирования тока путем изменения величины сопротивления. Проволочные реостаты выполняются с плавной или ступенчатой регулировкой сопротивления.
Монтаж станции катодной защиты с электрогенератором и двигателем внутреннего сгорания в отдельном здании. На щите смонтированы коммутационная схема, реле и приборы станции. Проволочный реостат 20 для регулировки потенциала в точке дренажа СКЗ устанавливают на стене рядом со щитом.
Реостатом называется регулируемое сопротивление, включенное в цепь тока. Сопротивление проволочных реостатов (рис. 1 — 8) изменяется относительно плавно при перемещении скользящего контакта по виткам проволоки, намотанным на керамическое основание. У контактных реостатов сопротивление изменяется ступенями при перемещении подвижного контакта с одного неподвижного контакта на другой. В табл. 1 — 1 приведены условные обозначения сопротивлений, причем в ней даны также обозначения двух остальных параметров электрических цепей индуктивности и емкости.
Несколько по-другому выполняется расчет различных элементов цепей. Расчет проволочных реостатов и резисторов состоит в определении сопротивления — и длины провода, обеспечивающего получение необходимого сопротивления и выдерживающего длительное протекание заданного тока при допустимом нагреве. Допустимые температуры нагрева резисторов, выполненных из голых проводов, могут достигать сотен градусов. В радиотехнических установках и схемах управления токи обычно малы и выбор минимального сечения провода обычно производится, исходя из требующейся механической прочности.
По устройству реостаты подразделяются на проволочные и непроволочные. В проволочных реостатах токоведущей частью является проволока, обладающая высоким удельным сопротивлением. Они бывают со скользящим контактом и ступенчатые. Реостаты со скользящим контактом обеспечивают плавное изменение сопротивления, а следовательно, и величины тока в электрической цепи. На направляющем металлическом стержне 4 укреплен ползунок, который может свободно передвигаться вдоль проволоки, намотанной на керамической трубке.
Реостат ы служат для создания нагрузки при исследовании приборов и электрических цепей, а также для регулирования напряжения, подводимого к измерительной схеме или к отдельным ее участкам. Широко применяются проволочные реостаты, изготавливаемые из проволоки, навитой на основание из изолирующего материала.
Основными элементами резистивпого датчика являются каркас и нанесенный на него резистивный элемент в виде намотки проволоки, слоя полупроводника или пленки металла. В конструкциях проволочных реостатов чаще всего применяют провода из манганина, константаиа или фехраля. Добавка иридия к платине увеличивает твердость и прочность последней, повышает кислотоупорность, анти-коррозийность и износостойкость. Платиноиридиевый провод выпускается весьма малых диаметров (до 0 03 мм), что позволяет выполнять высокоомные (до нескольких тысяч омов) преобразователи массой всего 10 — 12 г и габаритов примерно 1X2 см. Хорошими параметрами обладают также преобразователи из проводов, изготовленных из сплавов платины с палладием, рубидием, рутением, осмием.
Реостаты, используемые в системах автоматического регулирования, бывают проволочные и жидкостные. Чаще всего применяют проволочные реостаты с плавным или ступенчатым регулированием сопротивления. В связи с тем, что такой способ регулирования не является экономичным, эти реостаты монтируют лишь в цепях малой мощности.
Реостаты, используемые в системах автоматического регулирования, разделяются на проволочные и жидкостные. Чаще всего применяют проволочные реостаты с плавным или ступенчатым регулированием сопротивления. В связи с тем что такой способ регулирования не является экономичным, эти реостаты монтируют лишь в цепях малой мощности.
Панель дистанционного управления. Реостаты, используемые в системах автоматического регулирования, бывают проволочные и жидкостные. Чаще всего применяют проволочные реостаты с плавным или ступенчатым регулированием сопротивления. В связи с тем, что такой способ регулирования не является экономичным, эти реостаты монтируют лишь в цепях малой мощности.

Электрические сети зациклены на передаче электроэнергии от источника к потребителю, которые являются основными элементами цепочки. Но кроме них в электрическую цепь вставляются и другие составляющие, к примеру, управляющие элементы, к которым относится реостат или любой другой прибор с таким же принципом действия. Устройство реостата – это проводник определенного сечения и длины, через которые можно узнать сопротивление проводника. Конечно, обговаривается и его материал. Изменяя сопротивление прибора, а, точнее, проводника, можно регулировать величину силы тока и напряжения в сети. Итак, реостат – это прибор, регулирующий напряжение и ток.

Устройство и принцип работы

Если рассматривать реостатную конструкцию, то необходимо отметить несколько основных его частей:

  • это трубка из керамики;
  • на нее намотана металлическая проволока, концы которой выведены на контакты, расположенные на противоположных концах керамической трубки;
  • выше трубки установлена металлическая штанга, на одной стороне которой установлен контакт;
  • на штанге закреплен движущийся контакт, который электрики называют ползун.

Теперь, как все это работает. Обратите внимание на рисунок ниже.

Первая позиция (а) – контакт (движущийся) посередине. Это говорит о том, что ток будет проходить только через половину прибора. Вторая позиция (б) говорит о том, что задействован проводник полностью. То есть, его длина максимальная, значит, и сопротивление максимальное, при этом сила тока уменьшилась. Понятно, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока. Третья позиция (в) – здесь все наоборот: снижается сопротивление, увеличивается сила тока.

Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что керамическая трубка, используемая в реостатной конструкции, полая. Это необходимая составляющая, которая позволяет прибору охлаждаться при прохождении через проводник электроэнергии. Добавим: считается, что самые безопасные реостаты – это те, которые закрыты кожухом.

Как включается реостат в цепь

Во-первых, этот прибор в электрическую цепь включается только последовательно. Во-вторых, один из контактов подключается к ползуну, с помощью которого и регулируется величина тока в цепи. Но необходимо отметить, что этот управляющий элемент можно использовать и для регулировки напряжения в электрической цепочке. Здесь может быть использовано несколько схем с одним сопротивлением или двумя. Понятно, что чем меньше элементов в электрической цепочке, тем проще она.

Реостаты – это универсальные приборы. Их сегодня используют не только для управления силой тока и напряжением. К примеру, в телевизорах они установлены для увеличения или уменьшения звука. Да и переключение каналов косвенно связано с ними же.

И еще один момент. В электрических схемах обозначение этих приборов вот такое:

На первом рисунке более подробно расписана схема подключения, где красный прямоугольник – это и есть проводник, накрученный на керамическую основу. Синяя линия – это контакт, через который подводится питающий провод. Зеленная стрелка – это ползун. Она направлена влево, что говорит о том, что перемещая ползунок влево, мы уменьшаем сопротивление проводника. И, наоборот, перемещаем контакт вправо, увеличиваем сопротивление.

Рисунок второй более упрощенный. На нем всего лишь прямоугольник, показывающий наличие сопротивления, и стрелка, которая показывает, что этот показатель можно изменять.

Конечно, вся эта информация касается простейших элементов. Но необходимо отметить, что реостаты могут быть разными, все зависит от того места, куда они должны быть установлены. Есть различия и по токопроводящему материалу, который лежит в основе. К примеру, это может быть уголь, металлы, жидкости и керамика. К тому же процесс охлаждения производится воздушным путем или при помощи жидкостей, и это может быть не только вода.

Реостатом именуется аппарат, состоящий из набора резисторов и устройства, при помощи которого можно регулировать сопротивление включенных резисторов и благодаря этому регулировать переменный и неизменный ток и напряжение.

Различают реостаты с воздушным и жидкостным (масляным либо водяным) остыванием . Воздушное остывание может применяться для всех конструкций реостатов. Масляное и водяное остывание употребляется для железных реостатов, резисторы могут или погружаться в жидкость, или обтекаться ею. При всем этом следует подразумевать, что охлаждающая жидкость должна и может охлаждаться как воздухом, так и жидкостью.

Железные реостаты с воздушным остыванием получили наибольшее распространение. Их легче всего приспособить к разным условиям работы как в отношении электронных и термических черт, так и в отношении разных конструктивных характеристик. Реостаты могут производиться с непрерывным либо со ступенчатым конфигурацией сопротивления.

Тумблер ступеней в реостатах производится плоским. В плоском тумблере подвижный контакт скользит по недвижным контактам, перемещаясь при всем этом в одной плоскости. Недвижные контакты производятся в виде болтов с плоскими цилиндрическими либо полусферическими головками, пластинок либо шин, располагаемых по дуге окружности в один либо два ряда. Подвижный скользящий контакт, именуемый обычно щеткой, может производиться мостикового либо рычажного типа, самоустанавливающимся либо несамоустанавливающимся.

Несамоустанавливающийся подвижный контакт проще по конструкции, но ненадежен в эксплуатации ввиду нередкого нарушения контакта. При самоустанавливающемся подвижном контакте всегда обеспечиваются требуемое контактное нажатие и высочайшая надежность в эксплуатации. Эти контакты получили преимущественное распространение.

Плюсами плоского тумблера ступеней реостата являются относительная простота конструкции, сравнимо маленькие габариты при большенном числе ступеней, низкая цена, возможность установки на плите тумблера контакторов и реле для отключения и защиты управляемых цепей. Недочеты — сравнимо малая мощность переключения и маленькая разрывная мощность, большой износ щетки вследствие трения скольжения и оплавления, затруднительность внедрения для сложных схем соединения.

Железные реостаты с масляным остыванием обеспечивают повышение теплоемкости и неизменной времени нагрева за счет большой теплоемкости и неплохой теплопроводимости масла. Это позволяет при краткосрочных режимах резко наращивать нагрузку на резисторы, а как следует, уменьшить расход резистивного материала и габариты реостата. Погружаемые в масло элементы обязаны иметь как можно огромную поверхность, чтоб обеспечить неплохую теплопотерю. Закрытые резисторы погружать в масло нецелесообразно. Погружение в масло защищает резисторы и контакты от вредного воздействия среды в хим и других производствах. Погружать в масло можно только резисторы либо резисторы и контакты.

Отключающая способность контактов в масле увеличивается, что является достоинством этих реостатов. Переходное сопротивление контактов в масле растет, но сразу улучшаются условия остывания. Не считая того, за счет смазки можно допустить огромные контактные нажатия. Наличие смазки обеспечивает малый механический износ.

Для долгих и повторно-кратковременных режимов работы реостаты с масляным остыванием неприменимы ввиду малой теплопотери с поверхности бака и большой неизменной времени остывания. Они используются в качестве пусковых реостатов для асинхронных электродвигателей с фазным ротором мощностью до 1000 кВт при редчайших запусках.

Наличие масла делает и ряд недочетов: загрязнение помещения, увеличение пожарной угрозы.

Пример реостата с фактически непрерывным конфигурацией сопротивления приведен на рис. 1. На каркасе 3 из нагревостойкого изоляционного материала (стеатит, фарфор) намотана проволока резистора 2. Для изоляции витков друг от друга проволоку оксидируют. По резистору и направляющему токоведущему стержню либо кольцу 6 скользит пружинящий контакт 5, соединенный с подвижным контактом 4 и перемещаемый с помощью изолированного стержня 8, на конец которого надевается изолированная ручка (на рисунке ручка снята). Корпус 1 служит для сборки всех деталей и крепления реостата, а пластинки 7 — для наружного присоединения.

Реостаты могут врубаться в схему как переменный резистор (рис. 1, а) либо как потенциометр (рис. 1,6). Реостаты обеспечивают плавное регулирование сопротивления , а как следует, и тока либо напряжения в цепи и находят обширное применение в лабораторных критериях в схемах автоматического управления.

Схемы включения пусковых и регулировочных реостатов

На рисунке 2 показана схема включения при помощи реостата мотора неизменного тока маленький мощности.

Перед включением мотора нужно убедиться в том, что рычаг 2 реостата находится на холостом контакте 0. Потом включают рубильник и рычаг реостата переводят на 1-ый промежный контакт. При всем этом движок возбуждается, а в цепи якоря возникает пусковой ток, величина которого ограничена всеми 4-мя секциями сопротивления Rп. По мере роста частоты вращения якоря пусковой ток миниатюризируется и рычаг реостата переводят на 2-ой, 3-ий контакт и т. д., пока он не окажется на рабочем контакте.

Пусковые реостаты рассчитаны на краткосрочный режим работы, а потому рычаг реостата нельзя продолжительно задерживать на промежных контактах : в данном случае сопротивления реостата перенагреваются и могут перегореть.

До того как отключить движок от сети, нужно ручку реостата перевести в последнее левое положение. При всем этом движок отключается от сети, но цепь обмотки возбуждения остается замкнутой на сопротивление реостата. В неприятном случае могут показаться огромные перенапряжения в обмотке возбуждения в момент размыкания цепи.

При пуске в ход движков неизменного тока регулировочный реостат в цепи обмотки возбуждения следует стопроцентно вывести для роста потока возбуждения.

Для запуска движков с поочередным возбуждением используют двухзажимные пусковые реостаты, отличающиеся от трехзажимных отсутствием медной дуги и наличием толь ко 2-ух зажимов — Л и Я.

Реостаты со ступенчатым конфигурацией сопротивления (рис. 3 и 4 ) состоят из набора резисторов 1 и ступенчатого переключающего устройства.

Переключающее устройство состоит из недвижных контактов и подвижного скользящего контакта и привода. В пускорегулирующем реостате (рис. 3 ) к недвижным контактам присоединены полюс Л1 и полюс якоря Я, отводы от частей сопротивлений, пусковых и регулировочных, согласно разбивке по ступеням и другие управляемые реостатом цепи. Подвижный скользящий контакт производит замыкание и размыкание ступеней сопротивления, также всех других управляемых реостатом цепей. Привод реостата может быть ручной (с помощью ручки) и двигательный.

Рис. 3. Схема включения пускорегулирующего реостата: Rпк — резистор, шунтирующий катушку контактора в отключенном положении реостата, Rогр — резистор, ограничивающий ток в катушке, Ш1, Ш2 — параллельная обмотка возбуждения электродвигателя неизменного тока, С1, С2 — поочередная обмотка возбуждения электродвигателя неизменного тока.

Рис. 4. Схема включения регулировочного реостата возбуждения: Rпр — сопротивление предвключенное, ОВ — обмотка возбуждения электродвигателя неизменного тока.

Реостаты по типу приведенных на рис. 2 и 3 отыскали обширное распространение. Их конструкции владеют, но, некими недочетами, а именно огромным числом крепежных деталей и монтажных проводов, в особенности в реостатах возбуждения, которые имеют огромное число ступеней.

Схема включения маслонаполненного реостата серии РМ , созданный для запуска асинхронных движков с фазным ротором, приведен на рис. 5. Напряжение в цепи ротора до 1200 В, ток 750 А. Коммутационная износостойкость 10 000 операций, механическая — 45 000. Реостат допускает 2 — 3 запуска попорядку.

Реостат состоит из интегрированных в бак и погруженных в масло пакетов резисторов и переключающего устройства. Пакеты резисторов набираются из штампованных из электротехнической стали частей и крепятся к крышке бака. Переключающее устройство — барабанного типа, представляет собой ось с закрепленными на ней секторами цилиндрической поверхности, соединенными по определенной электронной схеме. На недвижной рейке укреплены соединенные с резисторными элементами недвижные контакты. При повороте оси барабана (маховиком либо двигательным приводом) сегменты как подвижные скользящие контакты перемыкают те либо другие недвижные контакты и тем меняют значение сопротивления в цепи ротора.

Назначение реостатов

Ищем двух авторов для нашего сайта, которые ОЧЕНЬ хорошо разбираются в устройстве современных автомобилей.

Обращаться на почту aleksandr.belozerov@gmail.com.

Устройство, с помощью которого происходит изменение сопротивления, называется реостатом. Он может состоять из набора резисторов, подключаемых ступенчато, либо иметь практически непрерывное изменение сопротивления. Существуют приборы позволяющие производить плавную регулировку без разрыва сети. Так как сила тока цепи зависит от напряжения источника и сопротивления, меняя количество подключенных секций реостата, можно косвенно влиять на все основные параметры электрического контура.

По своему назначению реостаты делятся на следующие виды:

  • пусковые, служащие для снижения пускового тока при запуске электродвигателя;
  • пускорегулирующие, использующиеся преимущественно в двигателях постоянного тока, а также при переменном напряжении в случае асинхронного электродвигателя с фазным ротором;
  • нагрузочные, создающие сопротивление в электрической цепи;
  • балластные, необходимые для поглощения излишков энергии, возникающей например при торможении электродвигателя.

Реостаты применяются и для ограничения тока в обмотке возбуждения электрических машин постоянного тока. Благодаря этому получается добиться снижения скачков электрического тока и динамических перегрузок, способных повредить как сам привод, так и подключенный к нему механизм. Применение сопротивления при пуске продлевает срок службы щеток и коллектора.

Внешний вид ползункового реостата с защитным кожухом

Особым видом реостатов является потенциометр. Это делитель напряжения, в основании которого лежит переменный резистор. Благодаря ему в электронных схемах можно использовать различные напряжения, не используя дополнительные трансформаторы или блоки питания. Регулировка силы тока при помощи реостата широко используется в радиотехнике, например, для изменения громкости звучания динамика.

Принцип действия

Принцип действия всех реостатов схож. Наиболее простую конструкцию и визуально понятный принцип действия имеет ползунковый реостат. Подключение в цепь его происходит через нижнюю и верхнюю клеммы. Конструкция выполнена таким образом, что ток проходит не поперек витков, а через всю длину провода, выбранную ползунком. Это происходит благодаря надежной изоляции между проводниками.

В большинстве положений бегунка задействована лишь часть реостата. При этом изменение длины проводника приводит к регулированию силы тока в цепи. Для уменьшения износа витков ползунок имеет скользящий контакт, часто выполняемый из графитного стержня либо колесика.

Устройство ползункового реостата

Реостат имеет возможность работать в режиме потенциометра. Для этого, выполняя подключение, необходимо задействовать все три клеммы. Две нижние используются в качестве входа. Они подключаются к источнику напряжения. Верхняя и одна из нижних клемм являются выходом. При перемещении ползунка напряжение межу ними регулируется.

Реостат, используемый в качестве делителя напряжения

Помимо потенциометра возможен и балластный режим работы реостата, когда необходимо создать активную нагрузку для потребления энергии. При этом необходимо учитывать какие рассеивающие способности имеет аппарат. Избыточное тепло может вывести прибор из строя, поэтому рекомендуется производить включение реостата в сеть, предварительно выполнив расчет по рассеиваемой мощности и в случае необходимости обеспечить достаточное охлаждение.

Виды реостатов

Популярным видом реостатов, применяемых в промышленности и электротранспорте, например, трамваях, является устройство, выполненное в виде тора. Регулирование происходит при вращении ползунка вокруг своей оси. При этом он скользит по обмоткам, расположенным тороидально.

Реостат в виде тора меняет сопротивления практически не создавая разрыва в цепи. В полную противоположность ему выступает рычажный вид. Резисторы расположены на специальной раме, и их выбор происходит при помощи рычага. Любая коммутация сопровождается разрывом контура. Помимо этого в схемах с рычажным реостатом отсутствует возможность плавного регулирования сопротивления. Все переключения приводят к ступенчатым изменениям параметров сети. Дискретность шагов зависит от количества резисторов на раме и диапазона регулирования.

Как и рычажные, штепсельные реостаты регулируют сопротивление ступенчато. Отличительной особенностью является изменение параметров сети без разрыва цепи. При нахождении штепселя в перемычке, большая часть тока идет вне сопротивления. Количество возможных вариантов включения зависит от размера магазина. Вытаскиванием штепселя происходит перенаправление тока в резистор.

К специфичным видам можно отнести ламповые устройства и жидкостные реостаты. В связи с рядом недостатков данные приборы не нашли широкого распространения. Жидкостные реостаты можно встретить лишь в взрывоопасной среде, где они выполняют функции управления двигателем. Ламповые можно встретить в лабораториях и на уроках физики, так как их надежность и точность недостаточны для повсеместного использования.

Конструктивные особенности

По материалу изготовления разделяют реостаты:

  • металлические, получившие наибольшее распространение;
  • керамические, наиболее часто используемые при небольших мощностях;
  • угольные, до сих пор используемые в промышленности;
  • жидкостные, обеспечивающие максимально плавное регулирование.

Отвод тепла может быть как воздушным, так и водяным или масляным. Жидкостное охлаждение применяется при невозможности рассеять тепло с поверхности резистора. Для повышения теплоотдачи может использоваться радиатор с вентилятором.

Датчики, основанные на реостатах

Между положением ползунка реостата, его сопротивлением, силой тока в цепи и напряжением существуют прямые зависимости. Эти особенности лежат в основе датчика угла поворота. Каждому положению ротора в таком устройстве соответствует определенная электрическая величина.

Постепенно такие датчики вытесняются магнитными и оптическими аппаратами. Связанно это с тем что характеристика зависимости угла и сопротивления, помехонеустойчива от влияния температурного воздействия. Также свою долю в вытеснение реостатных датчиков вносит переход к цифровым системам. Резистивные измерители можно встретить только в схемах, использующих аналоговые сигналы.

Реостат печки отопления салона

Понять о том, что неисправен реостат печки отопления салона можно по следующим признакам:

  • салон не прогревается, несмотря на то, что температура двигателя достигла номинала;
  • печка не включается в одном или нескольких режимах;
  • блок реостатов при прозвонке мультиметром показывает значения близкие к короткому замыканию либо обрыву.

Частой неисправностью реостата бывает выход из строя термопредохранителя. При этом печка может включаться только в одном из режимов. Менять полностью весь блок нет необходимости, достаточно перепаять новый предохранитель, с такими же номинальными параметрами.

Реостат печки с термопредохранителем

Электрические реостаты нашли широкое применение в промышленности, технике и автомобилях. Сопротивления используются и для пуска электродвигателей, и в радиотехнике, и в качестве активной нагрузки. Выход из строя резистора способен сделать неработоспособной всю схему в которую он входит.

Резисторы пусковых и пускорегулирующих реостатов

В соответствии с назначением резисторов реостаты делятся на пусковые, пускорегулирующие, регулировочные, нагрузочные и возбуждения.

Пусковые реостаты и пусковая часть пускорегулирующего реостата для уменьшения габаритов должны иметь большую постоянную времени. Эти реостаты предназначены для работы в кратковременном режиме, и требования повышенной стабильности сопротивления к ним не предъявляются. Согласно существующим нормам пусковой реостат нагревается до предельной температуры после трех пусков с интервалами между пусками, равными двойному времени пуска.

Ко всем остальным реостатам предъявляются требования стабильности сопротивления и они рассчитаны на работу в длительном режиме. В электроприводе наиболее распространены реостаты с переключаемыми металлическими резисторами. Для переключения используются плоские, барабанные и кулачковые контроллеры (при больших мощностях).

По виду теплоотвода реостаты могут быть с естественным воздушным или масляным охлаждением, с принудительным воздушным, масляным или водяным охлаждением.

Каждый электрик должен знать:  Стиральная машина шумит при наборе воды - в чем причина

Конструкция реостатов с естественным воздушным охлаждением

В реостатах с естественным воздушным охлаждением переключающее устройство и резисторы располагаются так, чтобы конвективные потоки воздуха, перемещаясь снизу вверх, охлаждали резисторы. Кожухи, закрывающие реостат, не должны препятствовать циркуляции охлаждающего воздуха. Максимальная температура кожуха не должна превышать 160 ° С. Температура контактов переключающего устройства должна быть не выше 110°С.

В таких реостатах применяются резисторы всех типов. При небольшой мощности резисторы и контроллер компонуются в один аппарат. При больших мощностях контроллер является самостоятельным аппаратом.

Для пуска электродвигателей постоянного тока с шунтовым и компаундным возбуждением при мощности до 42 кВт применяются реостаты серий РП и РЗП. Эти реостаты помимо резисторов и контроллера содержат включающий контактор, используемый для защиты от понижения напряжения, и максимальное реле для зашиты от перегрузок по току.

Резисторы выполняются на фарфоровых каркасах или в виде рамочных элементов. Переключающее устройство выполнено в виде плоского контроллера с самоустанавливающимся мостиковым контактом. Контроллер, малогабаритный контактор КМ и максимальное реле мгновенного действия КА установлены на обшей панели. Узлы реостата смонтированы на стальном основании. Кожух защищает реостат от попадания капель воды, но не препятствует свободному протоку воздуха.

Электрическая схема включения одного из таких типов реостата показана на рисунке. При пуске двигателя шунтовая обмотка возбуждения Ш1, Ш2 присоединяется к сети, а в цепь якоря вводится пусковой резистор, сопротивление которого с помощью контроллера уменьшается по мере увеличения частоты вращения двигателя. Подвижный мостиковый контакт 16 замыкает неподвижные контакты 0 — 13 с токосъемными шинами 14, 15, соединенными с цепями обмоток двигателя.

Схема включения пускового реостата

В положении 0 контакта 16 обмотка контактора КМ закорочена, контактор отключен и напряжение с двигателя снято. В положении 3 на обмотку КМ подается напряжение источника питания, контактор срабатывает и замыкает свои контакты. При этом на обмотку возбуждения подается полное напряжение, а в цепь якоря включены все пусковые резисторы реостата.

В положении 13 пусковое сопротивление полностью выведено. В положении 5 подвижного контакта 16 питание обмотки контактора КМ происходит через резистор Rдоб и замкнутый контакт КМ. При этом уменьшается мощность, потребляемая КМ, и повышается напряжение отпускания. В случае снижения напряжения на 20 — 25 % ниже номинального контактор КМ отпадает и отключает двигатель от сети, осуществляя защиту от недопустимого падения напряжения на двигателе.

В случае токовой перегрузки двигателя (1,5 — 3) I ном срабатывает максимальное реле КА, которое разрывает цепь обмотки КМ. При этом контактор КМ отключается и обесточивает двигатель. После отключения двигателя контакты КА снова замкнутся, однако контактор КМ не включится, так как после отключения КМ цепь его обмотки осталась разомкнутой. Для повторного пуска необходимо установить контакт 16 контроллера в положение 0 или хотя бы во второе положение.

Для отключения двигателя контакт 16 устанавливается в 0. При снижении напряжения сети до напряжения отпускания контактора его якорь отпадает и происходит отключение двигателя от сети. Таким образом, осуществляется минимальная защита двигателя. Контакты 1, 2, 4, 5 не используются, что предохраняет контроллер от возникновения между контактами электрической дуги с большим током. Описанная схема обеспечивает дистанционное отключение двигателя с помощью кнопки «Стоп» с размыкающим контактом.

Для выбора пускового реостата необходимо знать мощность электродвигателя , условия пуска и характер изменения нагрузки при пуске, а также напряжение питания двигателя.

В масляных реостатах металлические элементы резисторов и контроллер располагаются в трансформаторном масле, которое обладает значительно большей теплопроводностью и теплоемкостью, чем воздух. Благодаря этому масло более эффективно отводит тепло от нагретых металлических деталей. За счет большого количества масла, участвующего в нагреве, постоянная времени нагрева реостата резко возрастает, что позволяет создать пусковые реостаты малых габаритов на большую мощность нагрузки.

Для предотвращения местных перегревов в резисторах и улучшения их теплового контакта с маслом в реостатах применяются резисторы в виде свободной спирали, проволочные и ленточные поля, зигзагообразные из электротехнической стали и чугуна.

При температурах ниже 0 °С охлаждающая способность масла из-за повышения его вязкости резко ухудшается. Поэтому масляные реостаты не применяются при отрицательных температурах окружающей среды. Поверхность охлаждения масляного реостата определяется в основном цилиндрической поверхностью кожуха. Эта поверхность меньше поверхности охлаждения проволоки резисторов, поэтому применение масляных реостатов в длительном режиме нецелесообразно. Малая допустимая температура нагрева масла также ограничивает мощность, которую может рассеять реостат.

После трехкратного пуска электродвигателя пусковой реостат должен охладиться до температуры окружающей среды. Так как этот процесс длится около 1 ч, масляные пусковые реостаты используются для редких пусков.

Наличие масла резко уменьшает коэффициент трения между контактами переключающего контроллера. При этом уменьшаются износ контактов и необходимый момент на рукоятке управления.

Малые силы трения позволяют увеличить контактное нажатие и в 3 — 4 раза увеличить токовую нагрузку контактов. Это дает возможность резко снизить габариты переключающего устройства и всего реостата в целом. Кроме того, наличие масла улучшает условия гашения дуги между контактами переключающего устройства. Однако масло играет и отрицательную роль в работе контактов. Продукты разложения масла, оседая на поверхности контактов, увеличивают переходное сопротивление и, следовательно, температуру самих контактов. В результате процесс разложения масла будет идти более интенсивно.

Контакты рассчитываются так, чтобы температура их не превышала 125 °С. Продукты разложения масла осаждаются и на поверхности резисторов, ухудшая тепловой контакт проводников с маслом. Поэтому максимально допустимая температура трансформаторного масла не превышает 115 °С.

Масляные реостаты широко применяются для пуска трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором. При мощностях двигателей до 50 кВт используются плоские контроллеры с круговым движением подвижного контакта. При больших мощностях применяется барабанный контроллер.

Реостаты могут иметь блокировочные контакты для сигнализации о состоянии аппарата и блокировки с контактором в цепи обмотки статора электродвигателя. Если максимальное сопротивление реостата еще не включено, обмотка включающего контактора разомкнута и напряжение на обмотку статора не поступает.

В конце пуска электродвигателя реостат должен быть полностью выведен, а ротор закорочен, так как элементы рассчитаны на кратковременный режим работы. Чем больше мощность двигателя, тем дольше время его разгона и тем большее число ступеней должен иметь реостат.

Для выбора реостата необходимо знать номинальную мощность двигателя, напряжение на заторможенном роторе при номинальном напряжении на статоре, номинальный ток ротора и уровень нагрузки двигателя при пуске. По этим параметрам можно выбрать пусковой реостат с помощью справочников.

Недостатками масляного реостата являются малая допустимая частота пусков из-за медленного охлаждения масла, загрязнение помещения брызгами и парами масла, возможность воспламенения масла.

Резисторы пусковых и пускорегулирующих реостатов


Казалось, что может быть проще пуска электрического двигателя, в том числе и тягового в ход? Стоит только, например быстродействующим выключателем, подключить двигатель к источнику электрической энергии, и якорь его начнет вращаться. Но в действительности дело обстоит не так просто. В момент пуска якорь двигателя неподвижен и в обмотке его не индуктируется э. д. с., уравновешивающая подведенное напряжение. Поэтому в первое мгновение при неподвижном якоре пусковой ток зависит только от значения приложенного напряжения Uc и сопротивления rд обмоток двигателя. Это сопротивление невелико. Так, для тягового двигателя электровоза ВЛ10 оно при температуре 20°С составляет 0,025 + 0,0365 + 0,0317 = 0,0932 Ом (сумма сопротивлений обмоток главных полюсов, дополнительных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки якоря). На электровозах постоянного тока всегда, как минимум, соединены последовательно два двигателя. При подключении их к контактной сети, как показано на рис. 10, через их обмотки пойдет ток

I Uc = 3000 ≈ 16000 А.
2 rд 2·0,932

На такой ток, как мы уже знаем, и двигатели и оборудование электровоза не рассчитаны. Известно, что быстродействующий выключатель на электровозе ВЛ10 отрегулирован на ток 3100 А и поэтому в момент пуска он разорвет цепь тяговых двигателей.

Чтобы ограничить пусковой ток, все двигатели электровоза перед пуском соединяют последовательно и вводят в цепь дополнительно для ограничения тока пусковой реостат, т. е. резистор, сопротивление которого можно регулировать. В начале пуска сила тяги должна по возможности увеличиваться плавно, без толчков, особенно при трогании тяжелых составов. К счастью, поезд не представляет собой жестко связанного целого: сцепные приборы перед троганием не натянуты до предела и всегда обладают некоторой эластичностью. Поэтому сопротивление реостата rр выбирают большим, чтобы обеспечить в момент трогания небольшой ток, а следовательно, и малую силу тяги для плавного натяжения сцепных приборов. Затем сопротивление rр постепенно уменьшают, при этом ток и сила тяги соответственно растут.

Как только сила тяги превысит силу сопротивления движению, поезд начнет двигаться с ускорением. Повышая ускорение, снижают время разгона, что особенно важно на участках с короткими перегонами и частыми остановками. С увеличением скорости движения в тяговых двигателях будет индуктироваться возрастающая э. д. с. При этом ток двигателей, сила тяги и, как следствие, ускорение начнут уменьшаться. Для обеспечения примерно постоянного ускорения нужно уменьшать сопротивление реостата так, чтобы ток двигателей и касательная сила тяги оставались постоянными. Большие мощности тяговых двигателей и значительные токи затрудняют осуществление плавного регулирования. Поэтому применяют ступенчатое регулирование путем выключения отдельных секций реостата с помощью аппаратов, называемых индивидуальными контакторами. Контакты 1 и 2 индивидуальных контакторов показаны на рис. 10. Если замкнуть контакты 1 контактора, то одна секция пускового реостата будет выведена из цепи тяговых двигателей и напряжение, подводимое к ним, повысится. При замыкании контактов 2 к тяговым двигателям подводится напряжение контактной сети.

Вполне понятно, что для обеспечения более или менее плавного пуска и тем самым уменьшения колебания тока двигателя (силы тяги) следует сопротивление пускового реостата изменять небольшими ступенями. Однако это вызовет необходимость иметь большое число контакторов и усложнит силовую цепь.

Ступени пускового резистора рассчитывают исходя из наибольшего допустимого тока тяговых двигателей. Ток, при котором выключается очередная секция пускового реостата, определяют исходя из так называемого коэффициента неравномерности пускового тока, который в свою очередь зависит от заданного ускорения. Таким образом, пусковой ток не постоянен, а колеблется в пределах от максимального Iп mах до минимального Iп min значения. В расчетах применяют среднее арифметическое этих значений Iп.

Кроме рассмотренных ступеней реостата, предусматривают также ступени, на которых пусковой ток меньше максимального. Эти ступени, называемые маневровыми, позволяют постепенно увеличивать силу тяги и плавно трогать поезд с места. Число их на электровозах равно четырем — восьми.

Большое число ступеней реостата при минимальном числе контакторов можно получить, используя различные комбинации соединений секций резистора. Так, если замкнуть контактор 1 (рис. 32) * при разомкнутых остальных контакторах, секции а, б, в будут включены последовательно (что показано в таблице на рис. 32). Замкнув контакты контактора 2, выключают секцию а, при замкнутых контактах контактора 3 в силовую цепь введена только секция в.

* ( Здесь и далее для упрощения контакты на схемах показаны в большинстве случаев без дугогашения.)

Рис. 32. Схема пускового резистора и таблица замыкания контакторов

Замкнув контактор 4 и выключив предварительно контакторы 1 и 2, что не связано с разрывом электрической цепи, присоединяют секции а и б параллельно секции в — получают четвертую ступень пуска. Замкнув контакторы 2, 3, 4, соединяют параллельно секции а и в, образуя еще одну пусковую ступень, и, наконец, замкнув все контакторы, выводят пусковой реостат полностью. Таким образом, имея три секции и четыре индивидуальных контактора, получают шесть ступеней (позиций) пускового реостата.

Для того, чтобы знать, на какой позиции замкнуты или разомкнуты те или иные контакты контакторов, а следовательно, какие секции реостата включены и каким образом, составляют таблицу замыкания контакторов (см. рис. 32).

Пусковые реостаты собирают из отдельных элементов и объединяют в ящики (рис. 33). Элементы пусковых резисторов изготовляют из сплавов с большим электрическим сопротивлением.

Рис. 33. Ящик пусковых фехралевых резисторов

Когда выключены все ступени реостата, на каждый из восьми последовательно соединенных тяговых двигателей приходится напряжение 3000 : 8 = 375 В, а на шестиосных электровозах 3000 : 6 = 500 В. В этом случае электровоз работает на автоматической (ее также называют ходовой безреостатной, экономической) характеристике, подобной приведенной на рис. 12, б. Автоматической она называется потому, что автоматически, без участия машиниста изменяются сила тяги FK и скорость движения в зависимости от сопротивления движению W.

В связи с этим вернемся к рис. 5, где показано, что от точки 0 до точки 0′ скорость возрастает по наклонной прямой, т. е. поезд движется равномерно ускоренно. Это означает, что машинист уменьшает сопротивление реостата, поддерживая одно и то же значение пускового тока. От точки 0′ и далее до точки А движение происходит с выключенным реостатом по автоматической характеристике.

В процессе разгона поезда электровоз работает на реостатных характеристиках (позициях). Время движения с выключенными ступенями реостата ограничено их нагревом. Кроме того, с увеличением этого времени возрастает и непроизводительный расход электрической энергии. Каково же соотношение расходов энергии, затрачиваемой на тягу поездов и на потери в реостате от начала до конца разгона поезда?

Чтобы ответить на этот вопрос, отложим в прямоугольных осях координат (рис. 34) по оси ординат в выбранном масштабе напряжение контактной сети Uc (точка А), по оси абсцисс время пуска tп (точка Б). С достаточной степенью точности можно считать, что пуск электровоза происходит при неизменном токе Iп; тогда сила тяги также постоянна, а ускорение а изменяется незначительно и может быть принято неизменным. В соответствии с этим скорость движения в процессе пуска будет изменяться во времени по закону υ = at, а э. д. с. двигателей E = cФυ, т. е. пропорционально скорости, а значит времени.

Рис. 34. Распределение напряжения между тяговыми двигателями и пусковым реостатом при разгоне электровоза

Из точек А и Б восстановим перпендикулярные линии до пересечения их в точке В. В момент пуска (t = 0) напряжение контактной сети равно сумме падений напряжения в обмотках тяговых двигателей и в реостате, так как при υ = 0 э. д. с. двигателей E = 0. При этом основная часть напряжения Uc будет расходоваться в реостате ввиду малости сопротивления обмоток двигателей. По оси ординат отложим падение напряжения в обмотках двигателя (точка Г). В конце пуска реостат полностью выведен из цепи тяговых двигателей и напряжение контактной сети уравновешивается э. д. с. двигателей и падением напряжения в их обмотках. Так как ток Iп в процессе пуска почти неизменен, то падение напряжения в обмотках двигателей в конце пуска составит ту же величину, что и в начале его. От точки В отложим значение этого падения напряжения — отрезок ВД. Тогда отрезок ДБ будет соответствовать э. д. с. двигателей в конце пуска. В области ОДВГ находятся значения напряжения на участках силовой цепи в каждый момент времени пуска электровоза. Если значения напряжений умножить на ток Iп то получим в соответствующем масштабе мощности, а умножив их на время пуска tп, найдем расход электроэнергии.

Площадь четырехугольника ОАВБ соответствует в определенном масштабе расходу электроэнергии на пуск тяговых двигателей. Площадь треугольника ГАВ характеризует потерю энергии в реостате, а равновеликая площадь треугольника ОДБ электромагнитную энергию двигателя. Площадь параллелепипеда ОГВД соответствует расходу энергии на нагревание обмоток двигателей. Так как этот расход сравнительно невелик, можно считать, что при пуске половина электрической энергии расходуется на создание электромагнитной энергии двигателей и половина теряется в реостате.

Познакомимся с устройством и действием индивидуальных контакторов. В зависимости от типа привода различают электропневматические и электромагнитные контакторы.

В электропневматических контакторах при замыкании низковольтной цепи катушки электромагнитного вентиля включающего типа (рис. 35, а) открывается доступ сжатому воздуху в цилиндр контактора. Поршень перемещается вверх и сжимает выключающую пружину. Изоляционный стержень поворачивает рычаг с находящимся на нем подвижным контактом. Когда подвижной рычаг коснется неподвижного, электрическая цепь замкнется, но на этом процесс включения не закончится. Подвижной контакт и рычаг соединены шарнирно. Между их выступами находится притирающая пружина. После соприкосновения контактов поршень вместе со стержнем продолжает двигаться вверх и подвижной контакт перекатывается по неподвижному. Благодаря этому поверхность контактов очищается от образовавшихся окислов.

Рис. 35. Схема (а) и общий вид индивидуального электропневматического контактора (б)

Чтобы выключить контактор, разрывают цепь катушки электромагнитного вентиля. При этом пружина возвращает клапаны вентиля в исходное положение, нижняя полость цилиндра сообщается с атмосферой, поршень под действием выключающей пружины движется вниз и контакты размыкаются.

Электропневматические контакторы (рис. 35, б) используют в цепях с большими токами, где требуется особо надежный контакт. В цепях со сравнительно малыми токами применяют электромагнитные контакторы. Для того чтобы включить электромагнитный контактор, замыкают цепь его включающей катушки (рис. 36); под действием магнитного поля, создаваемого катушкой, якорь притягивается к сердечнику катушки и, поворачиваясь вокруг оси, замыкает неподвижный и подвижной контакты, Одновременно сжимается выключающая пружина. После замыкания контактов ток пройдет через дугогасительную катушку, контакты и гибкий шунт к нагрузке.

Рис. 36. Схема электромагнитного контактора

Индивидуальные контакторы оборудуют дугогасительными устройствами, так как они осуществляют переключения в силовой цепи электровоза под нагрузкой.

ПУСК ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ПУСКОВЫЕ РЕОСТАТЫ

Казалось, что может быть проще пуска электрического двигателя, в том числе и тягового? Стоит только, например, быстродействующим выключателем подключить двигатель к источнику электрической энергии, и якорь его начнет вращаться. Но в действительности все не так просто. В момент пуска якорь двигателя неподвижен и в обмотке его не индуцируется э. д. с, уравновешивающая подведенное напряжение. Поэтому в первое мгновение при неподвижном якоре пусковой ток зависит только от значения приложенного напряжения Uc и сопротивления rд обмоток двигателя. Это сопротивление невелико. Так, для тягового двигателя электровоза ВЛ10 оно при температуре 20° С составляет 0,025 + 0,0365 +0,0317= 0,0932 Ом (сумма сопротивлений обмоток главных полюсов, дополнительных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки якоря). На электровозах постоянного тока всегда соединены последовательно как минимум два двигателя. При подключении к контактной сети, как показано на рис. 9, через их обмотки пойдет ток

На такой ток, как мы уже знаем, и двигатели, и оборудование электровоза не рассчитаны. Быстродействующий выключатель на электровозе ВЛ10 отрегулирован на ток 3100 А, и поэтому в момент пуска он разорвет цепь тяговых двигателей. Чтобы ограничить пусковой ток, все двигатели электровоза перед пуском соединяют последовательно. При этом к двигателю приложено напряжение

Кроме того, для ограничения тока в цепь дополнительно вводят пусковой реостат, сопротивление которого можно регулировать.
При пуске с заданным и неизменным пусковым током Iп напряжение Uд, подводимое к каждому из последовательно соединенных двигателей, уравновешивается э. д. с. и падением напряжения в реостате и обмотках тяговых двигателей:

Если скорость равна нулю, то э. д. с. также равна нулю, поскольку Е= сФv, и максимальное сопротивление пускового реостата R определяется заданным значением пускового тока:

С увеличением скорости движения в тяговых двигателях будет наводиться возрастающая э. д. с. При этом ток двигателей, сила тяги и, как следствие, ускорение начнут уменьшаться. Для обеспечения примерно постоянного ускорения нужно уменьшать сопротивление реостата так, чтобы ток двигателей и касательная сила тяги оставались постоянными. При больших мощностях тяговых двигателей и значительных токах трудно осуществить плавное реостатное регулирование. Поэтому применяют ступенчатое: выключают отдельные секции реостата с помощью аппаратов, называемых индивидуальными контакторами. Контакты К.1 и К2 индивидуальных контакторов показаны на рис. 9.

Если замкнуть контакты К1 контактора, то одна секция пускового реостата будет выведена из цепи тяговых двигателей и напряжение, подводимое к ним, повысится. При замыкании контактов К2 к тяговым двигателям подводится напряжение контактной сети.
Вполне понятно, что для обеспечения более или менее плавного пуска и тем самым уменьшения колебаний тока двигателя (силы тяги) следует сопротивление пускового реостата изменять небольшими ступенями. Однако при этом необходимо иметь большое число контакторов, что усложняет силовую цепь.
Ступени пускового реостата рассчитывают исходя из наибольшего допустимого тока тяговых двигателей. Ток, при котором выключается очередная секция пускового реостата, определяют исходя из так называемого коэффициента неравномерности пускового тока, который в свою очередь зависит от заданного ускорения. Таким образом, пусковой ток не постоянен, а колеблется в пределах от максимального Iп max до минимального Iп min значения. В расчетах применяют среднее арифметическое Iп этих значений.
Кроме рассмотренных ступеней реостата, предусматривают также ступени, называемые маневровыми. Они позволяют в начале пуска увеличивать силу тяги по возможности плавно, без толчков, особенно при трогании тяжелых составов. К счастью, поезд не представляет собой жестко связанного целого: сцепные приборы перед троганием не натянуты до предела и всегда обладают некоторой упругостью. Сопротивление реостата R выбирают большим, чем рассчитанное по формуле (8), чтобы обеспечить в момент трогания небольшой ток, а следовательно, и малую силу тяги для плавного натяжения сцепных приборов. Затем сопротивление R постепенно уменьшают, при этом ток и сила тяги соответственно растут. Число маневровых ступеней, предшествующих пусковым, на электровозах равно четырем — восьми.
Большое число ступеней реостата при минимальном числе контакторов можно получить, используя различные комбинации соединений его секций. Для того чтобы знать, на какой позиции замкнуты или разомкнуты те или иные контакты контакторов, а следовательно, какие секции реостата включены и каким образом, составляют таблицу замыкания контакторов (рис. 32). Так, если замкнуть контактор К1, при разомкнутых остальных контакторах секции а, б и в будут включены последовательно. Замкнув контакты контактора К2, выключают секцию а; при замкнутых контактах контактора КЗ в силовую цепь введена только секция в.
Включив контактор К4 и предварительно выключив контакторы К1 и К2, что не связано с разрывом электрической цепи, присоединяют секции а и б параллельно секции в, т. е. получают четвертую ступень пуска. Замкнув контакты контакторов К2, КЗ, К4, соединяют параллельно секции а и в, образуя еще одну пусковую ступень, и, наконец, включив все контакторы, выводят пусковой реостат полностью. Таким образом, имея три секции и четыре индивидуальных контактора, получают шесть ступеней (позиций) пускового реостата.
Пусковые реостаты собирают из от­дельных резисторов, объединяя их в так называемые ящики (рис. 33).

Элементы пусковых резисторов изготовляют из сплавов с большим электрическим сопротивлением.
Когда выведены все ступени реостата, на каждый из восьми последовательно соединенных тяговых двигателей приходится напряжение 3000:8= 375 В, а на шестиосных электровозах 3000:6 = 500 В. В этом случае электровоз работает на ходовой (безреостатной) характеристике, подобной приведенной на рис. 11,б.
В связи с этим вернемся к рис. 5, где показано, что от точки 0 до точки 0′ скорость возрастает по прямой, т. е. поезд движется с равномерным ускоре­нием. Это означает, что машинист уменьшает сопротивление реостата, поддерживая одно и то же значение пускового тока. От точки 0′ и далее до точки А движение происходит с выключенным реостатом по ходовой характеристике.
В процессе разгона поезда электровоз работает на реостатных характеристиках (позициях). Время движения с включенными ступенями реостата ограничено его нагревом. Кроме того, с увеличением этого времени возрастают и потери электрической энергии. Каково же соотношение расходов энергии, затрачиваемой на тягу поездов и на потери в реостате от начала до конца разгона поезда?
Чтобы ответить на этот вопрос, отложим в прямоугольных осях координат (рис. 34, а) по оси ординат в выбранном масштабе напряжение контактной сети

Uc (точка А), по оси абсцисс — время пуска tn (точка Б). С достаточной степенью точности можно считать, что пуск электровоза происходит при неизменном токе Iп; тогда сила тяги также постоянна, а ускорение а изменяется незначительно и может быть принято неизменным. В соответствии с этим скорость движения в процессе пуска будет изменяться во времени по закону v=at, а э. д. с. двигателей Е= сФv, т. е. пропорциональна скорости, а значит, времени.
Из точек А и Б проведем перпендикулярные осям линии до пересечения их в точке В. В момент пуска (t= 0) напряжение контактной сети равно сумме падений напряжения в обмотках тяговых двигателей и в реостате, так как при v= 0 э. д. с. двигателей Е= 0. При этом основная часть напряжения Uc падает в реостате ввиду малости сопротивления обмоток двигателей. По оси ординат отложим падение напряжения в обмотках двигателя (точка Г). В конце пуска реостат полностью выведен из цепи тяговых двигателей и напряжение контактной сети уравновешивается э. д. с. двигателей и падением напряжения в их обмотках. Так как ток Iп в процессе пуска почти неизменен, то падение напряжения в обмотках двигателей в конце пуска будет таким же, что и в начале его. От точки В отложим значение этого падения напряжения — отрезок ВД. Тогда отрезок ДБ будет соответствовать э. д. с. двигателей в конце пуска. В области ОДВГ находятся значения напряжения на участках силовой цепи в каждый момент времени пуска электровоза. Если значения напряжений умножить на ток Iп, получим в соответствующем масштабе мощности, а умножив их на время пуска tn, найдем расход электроэнергии.
Площадь четырехугольника ОАВБ соответствует в определенном масштабе расходу электроэнергии на пуск тяговых двигателей. Площадь треугольника ВГА характеризует потерю энергии в реостате, а равновеликая площадь треугольника ОДБ — электромагнитную энергию двигателя. Площадь параллелепипеда ОГВД соответствует расходу энергии на нагревание обмоток двигателей. Так как потери энергии сравнительно невелики, можно считать, что при пуске половина электрической энергии расходуется на создание электромагнитной энергии двигателей и половина теряется в реостате.
При постоянном последовательном или параллельном соединении тяговых двигателей электровоза потери в реостатах аналогично рассмотренному случаю будут равны половине подведенной энергии. Если же переключить двигатели в процессе пуска при тех же пусковых токах Iп и времени пуска tn с последовательного на параллельное соединение, доля потерь в реостате снизится. На восьмиосных электровозах постоянного тока, работающих при напряжении в контактной сети 3000 В, применяют три способа соединения тяговых электродвигателей:

  • последовательное (все восемь двигателей включены последовательно),
  • последовательно-параллельное (образуются две параллельные цепи, каждая из которых содержит четыре последовательно со­единенных двигателя)
  • параллельное (образуются четыре параллельные цепи по два последовательно соединенных двигателя в каждой).
Каждый электрик должен знать:  Система антиобледенения кровли

Диаграмма распределения напряжения при трехступенчатом пуске восьмиосного электровоза приведена на рис. 34, б. Электрические потери в обмотках электродвигателей приняты равными нулю в силу их относительной малости. Путем рассуждений, аналогичных приведенным при построении диаграммы одноступенчатого пуска, можно показать, что площадь ОВБ соответствует полезному расходу энергии, т. е. электромагнитной энергии двигателя.
Площадь треугольника Оа’в’ соответствует потерям энергии в реостате при последовательном соединении тяговых двигателей. По мере разгона элекровоза потери в реостате снижаются до нуля. Напряжение Uд, подводимое к каждому электродвигателю, в конце первой пусковой ступени при полностью выведенном реостате равно Uс/8 (точка в’).
Для продолжения разгона проводится перегруппировка двигателей (о которой будет рассказано подробнее в на следующей страницы) с последовательного на последовательно-параллельное соединение и одновременно в цепь двигателей вводится, а затем постепенно выводится пусковой реостат. Площадь треугольника в’а»в» соответствует потерям в реостате при последовательно-параллельном соединении тяговых двигателей. Напряжение Uд, подводимое к каждому электродвигателю, в конце разгона на второй пусковой ступени равно Uс/4 (точка в» на рис. 34, б). Движение электровоза на каждой из этих ступеней происходит с постоянным током Iп и длится четвертую часть полного времени разгона tn при условии равномерного ускорения.
Дальнейший разгон проводится на параллельном соединении тяговых двигателей с тем же пусковым током Iп; в цепь тока включен реостат, который по мере увеличения скорости выводится. Площадь треугольника в»а»‘В соответствует потерям в реостате на третьей ступени разгона. Напряжение, подводи­мое к тяговым двигателям, в конце пуска становится равным Uc/2 (точка В на рис. 34, б). Разгон на третьей ступени занимает половину полного времени разгона.
Включение, изменение сопротивления и выключение пускового реостата производят с помощью индивидуальных электропневматических контакторов. Иху стройство и принцип действия описаны на следующей странице.

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Механика Конструкция резисторов.

Общие сведения.

Выбор резисторов и схемы их соединœения.

Конструкция резисторов.

Материал резисторов

РЕЗИСТОРЫ ПУСКОВЫХ И ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИХ реостатов

Учитывая зависимость отназначения ре­зисторы делятся на следующие группы:

  1. пусковые резисторыдля ограничения тока в момент под­ключения к сети неподвижного двигателя и для поддержа­ния тока на определœенном уровне в процессе его разгона;
  2. тормозные резисторыдля ограничения тока двигателя при его торможении;
  3. регулировочные резисторыдля регулирования тока или напряжения в электрической цепи;
  4. добавочные резисторы,включаемые последовател: в цепь электрического аппарата с целью снижения напря­жения на нем.
  5. разрядные резисторы,включаемые параллельно обмоткам электромагнитов и других индуктивностей с целью ограничения перенапряжений при их отключении пли для замедления отпускания релœе и контакторов; такие резис­торы используются также для разряда емкостных накопителœей;
  6. балластные резисторы,включаемые в цепь последова­тельно для поглощения части энергии или параллельно ис­точнику с целью предохранения его от перенапряжений при отключении нагрузки;
  7. нагрузочные резисторыдля создания искусственной на грузки генераторов и других источников; они используются при испытаниях электрических аппаратов;
  8. нагревательные резисторыдля нагрева окружающей сре­ды или аппаратов при низких температурах;
  9. заземляющие резисторы,включенные между землей и нулевой точкой генератора или трансформатора с целью ограничения токов КЗ на землю и возможных перенапря­жений при замыкании на землю;
  10. установочные резисторыдля установки определœенного значения тока или напряжения в приемниках энергии’.

Пусковые, тормозные, разрядные и заземляющие резис­торы в основном предназначены для работы в кратковре­менном режиме и должны иметь большую посто­янную времени нагрева. Особых требований к стабильно­сти этих резисторов не предъявляется. Все остальные резисторы работают в основном в длительном режиме, тре­буют крайне важной поверхности охлаждения. Сопротивле­ние этих резисторов должно быть стабильным в заданных пределах. Учитывая зависимость отматериала проводника разли­чают резисторы металлические, жидкостные, угольные и керамические. В промышленном электроприводе наиболь­шее распространение получили металлические резисторы. Керамические резисторы (с нелинœейным сопротивлением) широко применяются в высоковольтных разрядниках.

Материал резисторов.

С целью уменьшения габаритных разме­ров резисторов удельное сопротивление использованного для его изго­товления материала должно быть большим. Допустимая рабо­чая температура материала также должна быть возможно больше, что позволяет сократить массу материала и необходимую поверхность ох­лаждения. Для того чтобы сопротивление резистора как можно, меньше зависело от температуры, температурный коэффициент сопротивления (ТКС) резистора должен быть возможно меньше.

Мате­риал резисторов, предназначенных для работы на воздухе, не должен подвергаться коррозии либо должен образовывать противостоящую ей защитную пленку.

В табл. 2 приведены основные свойства материалов, используе­мых для изготовления резисторов.

Таблица 2 – Свойства материалов, используемых для изготовления резисторов и реостатов

Наименование и состав

Удельноеэлектричес­кое сопро­тивление при 20°С, мкОм*м Максимальная рабочая тем­пература, °С

Температурный коэффи­циент сопротивления. 0 С -1
Манганин МНцЗ-12 (Сu, Mn, Ni+Co)

0,42-0,48

60

(-2…+25)*10 -6
Константан МНМц 40*1,5 (Си, Ni+CoMn)

0,45-0,52

500

2*10 -5
Нейзильбер МНц 15*20 (Сu, Zn, Ni+Co) 0,3

200

36*10 -5
Нихром, Х15Н60Н (Fe, Ni, Cr) 1,07-1,17

1100

17-10 -5
Жаростойкий сплав 0Х23Ю5 (Fe, Cr, Л1) 1,29—1,45 8*10 -5
Чугун(Fe,C) 0,8 0,001
Сталь (проволока) 0,11-0,13 200—300 (24….48)*10 -4
Сталь листовая электротехническая (Fe, Si) 0,3 150—200 0,002
  1. Сталь имеет малое удельное электрическое сопротивление. На воз­духе сталь интенсивно окисляется и в связи с этим применяется только в реостатах, заполненных трансформаторами маслом. В этом случае рабочая температура стали определяется нагревом трансформаторного масла и не превышает 115°С. Из-за высокого значения ТКС сталь неприменима для резисторов со стабильным сопротивлением. Единственное достоинство стали — де­шевизна.
  1. Электротехнический чугун имеет значительно большее, чем сталь, удельное сопротивление и значительный ТКС. Рабочая температу­ра чугуна достигает 400 С. Отлитые из чугуна резисторы, как прави­ло, имеют зигзагообразную форму. Ввиду хрупкости чугуна необходи­мая механическая прочность элементов резистора достигается увеличе­нием их сечения. По этой причине чугунные резисторы пригодны для работы при больших токах и мощностях. Из-за недостаточной стойкости к механическим воздействиям (виб­рациям, ударам) чугунные резисторы используются только в стацио­нарных установках.
  1. Удельное электрическое сопротивление листовой электротехнической стали за счет присадки кремния почти втрое выше, чем у обычной ста­ли. Стальные резисторы имеют зигзагообразную форму и получаются из листовой стали штамповкой. Из-за большого ТКС листовая сталь применяется только для пусковых резисторов, как правило, устанавли­ваемых в трансформаторном масле.
  2. Для резисторов с повышенной стабильностью сопротивления мо­жет применяться константен, который не подвергается коррозии на воздухе и имеет максимальную рабочую температуру 500°С. Боль­шое удельное сопротивление позволяет создавать на основе константана малогабаритные резисторы. Константан широко применяется в виде проволоки и ленты.
  3. Для изготовления нагревательных резисторов применяются в ос­новном нихромы, которые обладают высокими удельным сопро­тивлением и рабочей температурой.

Сегодня для нагревательных резисторов широко приме­няется более дешевый жаростойкий сплав 0Х23Ю5. Удельное сопротив­ление его более чем в 2 раза выше, чем у константан а, а рабочая тем­пература достигает 850 °С.

Для резисторов с высокой стабильностью сопротивления применя­ется манганин с рабочей температурой не более 60 С С.

Резисторы в виде спирали из проволо­ки или ленты изготавливаются путем ее навивки на цилиндрическую оп­равку «виток к витку». Необходимый зазор между витками устанавли­вается при растяжении спирали и креплении ее к опорным изоляторам виде фарфоровых роликов. Недостатком такой конструкции является малая жесткость, из-за которой возможно соприкосновение сосœедних витков, что требует снижения рабочей температуры материала (100 °С). Поскольку теплоёмкость такого резисто­ра определяется только массой резистивного материала, постоянная времени нагрева таких резисторов мала.

Резисторы в виде спирали целœесообразно использовать для дли­тельного режима работы, так как тепло рассеивается всœей поверхностью проволоки или ленты удельный коэффициент теплоотдачи до 20 Вт/м 2.

Допустимый ток спирали из константана, А, составляет

для круглой проволоки

для плоской ленты

Постоянные времени нагрева, с,

для этих спиралей составляют для круглой проволоки T=44,5d

для плоской ленты T=89b.

d — диаметр круглой проволоки, мм;

h и b высота и толщина ленты, мм.

Для увеличения жесткости спирали проволока может наматываться на керамический каркас в виде трубки (рис. 30) со спиральным пазом на поверхности, предотвращающим замыкание витков между собой. Такая конструкция позволяет повысить рабочую температуру резистора из константана до 500 °С. В процессе нагрева и охлаждения принимает участие как проволока, так и каркас.

Постоянная времени, с, нагрева такого элемента

Gк—-масса каркаса, кг;

Gпр—-масса проволоки, кг;

S — поверх­ность охлаждения, м 2

Коэффициент βk учитывает, что в переходном режиме теплоемкость каркаса не используется полностью. Чем быстрей идет процесс нагрева во времени, тем меньше коэффициент βk кратковременных режимах

работы βk падает до 0,3—0,4.

За поверхность охлаждения резистора S принимается цилиндрическая поверхностность каркаса без учета пазов. Коэффициент теплоотдачи при кратковременном режиме

Читайте также

Общие сведения. Выбор резисторов и схемы их соединения. Конструкция резисторов. Материал резисторов РЕЗИСТОРЫ ПУСКОВЫХ И ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИХ реостатов В зависимости от назначения ре­зисторы делятся на следующие группы: . [читать подробенее]

Расчет сопротивлений пусковых резисторов

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ “МАМИ”

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Электропривод» для студентов специальностей факультета ЭМиП очной и заочной формы обучения

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Разработать и рассчитать разомкнутую систему электропривода механизма, имеющего заданную нагрузочную диаграмму P(t).При разработке необходимо предусмотреть возможность запуска двигателя в несколько ступеней и остановку электрическим торможением. Вид двигателя, число ступеней т пуска, вид торможения задаются преподавателем в задании на курсовую работу. Запуск двигателя производится под нагрузкой Р1, затем следует работа на естественной характеристике под нагрузкой в соответствии с графиком P(t). Торможение двигателя осуществляется на холостом ходу, причем двигатель переключается на тормозной режим сразу после окончания последней ступени нагрузки. Момент инерции механизма J , приведенный к валу двигателя, принимается равным 2Jдв.

Задания на курсовую работу выдаются преподавателем. Варианты нагрузочной диаграммы приведены в приложении 1.

Курсовая работа должна включать в себя:

1) построение нагрузочной диаграммы по исходным данным;

расчет мощности и выбор двигателя по каталогу;

2) расчет и построение естественных электромеханической w=f(I) и

механической (для асинхронных двигателей только механической) w=f(M) характеристик;

3) расчет статических значений моментов сопротивления, скорости и

4) расчет сопротивлений пусковых резисторов и резисторов торможения;

5) расчет и построение статических электромеханических и механических (для асинхронного двигателя только механических) характеристик во всех режимах работы электропривода;

6) расчет и построение кривых тока, момента, скорости в функции времени в переходных режимах за весь цикл работы электропривода;

7) проверку двигателя по нагреву методом эквивалентного тока или эквивалентного момента;

8) расчет расхода и потерь электроэнергии за цикл работы электропривода;

9) разработку принципиальной схемы управления электроприводом и описание её работы;

ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ. РАСЧЕТ

МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Исходной информацией для расчета и выбора мощности двигателя является нагрузочная диаграмма механизма P(t), данные для которой приведены в задании. Пример нагрузочной диаграммы изображен на рис.1.1.

Рис. 1.1. Нагрузочная диаграмма

Расчет требуемой мощности двигателя производится по эквивалентной мощности за время работы электропривода по формуле:

– время работы при i-й нагрузке.

Двигатель, предназначенный для повторно-кратковременного режима, характеризуется относительной продолжительностью включения ПВ.

Расчетная продолжительность включения двигателя, соответствующая нагрузочной диаграмме, определяется выражением

tо время паузы (отключения) двигателя;

Для повторно-кратковременного режима работы выпускаются специальные серии двигателей. В каталогах на них указывается номинальная мощность РН при нормативной (стандартной) продолжительности включения ПВСТ=15, 25, 40,60 и 100%. Длительность рабочего цикла tЦ для них не должна превышать 10 мин, в противном случае двигатель считается работающим в продолжительном режиме. Если ПВрасч¹ ПВСТ при выборе мощности двигателя по каталогу необходимо учесть его стандартную продолжительность включения ПВст и пересчитать значение эквивалентной мощности по формуле

Затем по приложению 2 выбирается двигатель из условия, что . В зависимости от задания выбирается двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) по табл. П2.1–П2.6 или асинхронный (АД) с фазным ротором по табл. П2.7–П2.9 и выписываются его паспортные данные с указанием наименования всех величин. В табл. П2.1–П2.6 для ДПТ НВ приведены следующие величины: ПВ – продолжительность включения двигателя в рабочем цикле; РН – номинальная мощность на валу; пН – номинальная частота вращения ротора; IН – номинальный ток якорной цепи; UН – номинальное напряжение якорной цепи; RЯ+RДП – сумма сопротивлений обмоток якоря и дополнительных полюсов; RВ – сопротивление обмотки возбуждения (сопротивления всех обмоток даны при температуре 20 0 С); IВН – номинальный ток возбуждения; Jдв – момент инерции ротора двигателя. Номинальное напряжение цепи возбуждения UНВ равно UН.

В табл. П2.7–П2.9 для АД приведены величины: ПВ, РН, пН, Jдв; ММН – кратность максимального момента; IСН – номинальный ток обмотки статора (фазы обмотки статора соединены звездой); cosφ – коэффициент мощности двигателя в режиме холостого хода; IСХ – ток холостого хода обмотки статора при номинальном напряжении; rc, rp – активные сопротивления фаз статора и ротора (сопротивления обмоток даны в нагретом состоянии); xc, xp – индуктивные сопротивления рассеивания фаз статора и ротора; ЕРН – линейное значение ЭДС разомкнутой обмотки ротора при номинальном напряжении обмотки статора (фазы обмотки ротора соединены звездой); IРН – номинальный ток обмотки ротора; ке – коэффициент трансформации напряжения. Задано линейное значение напряжения обмотки статора U1НЛ при соединении обмотки звездой и частоте изменения напряжения 50Гц.

ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Для выбранного типа двигателя следует привести каталожные данные и другие величины, указанные в задании на курсовую работу (КР), с их наименованиями.

2.1. Расчет и построение естественных электромеханической w=f(I) и механической w=f(M) характеристик

Данные зависимости описываются следующими выражениями:

где – номинальное напряжение двигателя;

– произведение конструктивного коэффициента двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) и номинального магнитного потока;

– ток в цепи обмотки якоря;

М – электромагнитный момент, развиваемый двигателем,

– внутреннее сопротивление двигателя.

2.1.1. Произведение определяется по паспортным данным двигателя из уравнения (2.1) при I=IН и w=wН

где wН номинальное значение угловой скорости вращения двигателя, связанное с номинальной частотой вращения соотношением

2.1.2. Внутреннее сопротивление цепи якоря ДПТ НВ, приведенное к расчетной температуре, определяется по формуле

где – сопротивление обмотки якоря при температуре tЗ;

– сопротивление обмотки дополнительных полюсов при температуре tЗ;

– расчетная рабочая температура (в данном случае );

– температура, при которой задаются сопротивления ( или ); значения обычно указаны в примечаниях к таблице с каталожными данными двигателя;

– сопротивление щеточных контактов ( — падение напряжения на щетках, значение которого принимают равным 2 В).

2.1.3. Поскольку все статические характеристики без учета реакции якоря представляют собой прямые линии (рис.2.1), то они могут быть построены по двум точкам, одна из которых соответствует режиму идеального холостого хода ( I=0 или М=0 и w=w), а другая для естественной механической характеристики – номинальному режиму работы (I=IH или M=MH и w=wH).

2. 1.4. Скорость в режиме идеального холостого хода

2.1.5. Номинальное значение электромагнитного момента

2.2. Определение значений статических моментов сопротивления Мci на валу двигателя

Мощность нагрузки P связана с моментом на валу двигателя соотношением P=Мw, пользуясь которым можно определить значение Mci для каждой нагрузки. Для этого на координатной плоскости, где построена естественная механическая характеристика w=f(M),нужно построить i-ое количество вспомогательных кривых по уравнению

w – скорость вращения двигателя, которая задается в пределах примерно (0,8…1,2) wН.

Точка пересечения i-ой вспомогательной кривой с естественной механической характеристикой дает значения Mci и угловой скорости wci в установившихся режимах работы. На рис. 2.1 показано, как определяются значения MC1 и wС1. Значения wci следует уточнить по формуле (2.2) при М=Mci и проверить соблюдение равенства Рi= Mci wci.

Необходимо отметить, что в (2.7) входит момент на валу двигателя, а при построении механической характеристики используются значения электромагнитного момента. Но определение Mci описанным выше способом допустимо ввиду небольшой разницы между значениями электромагнитного момента и момента на валу двигателя.

Ток в установившихся режимах работы двигателя можно определить по формуле = Mci/кФН . Полученные значения , Mci и wci следует привести в табличной форме.

Расчет сопротивлений пусковых резисторов

Схема реостатного пуска ДПТ НВ в две ступени приведена на рис. 2.2, а. На схеме – сопротивления ступеней пускового реостата, а , – полные сопротивления якорной цепи на каждой ступени пуска. Значения всех сопротивлений можно определить графическим или аналитическим методами.

2.3.1. Графический метод. Расчет начинается с построения механических характеристик, на которых двигатель должен работать в процессе пуска, т.е. пусковой диаграммы. Первоначально строят естественную механическую характеристику (рис. 2.2, б) и на оси момента наносят точки, соответствующие моменту статической нагрузки , при котором осуществляется пуск, наибольшему моменту при пуске (точка а) и минимальному моменту , при достижении которого производится отключение первой и последующих ступеней пускового реостата.

Значения наибольшего и наименьшего моментов выбираются в соответствии с условиями

Соединяя точки а и (рис. 2.2,а) прямой, получим искусственную механическую характеристику двигателя при работе с полным пусковым сопротивлением . Момент М1 двигателя при неподвижном якоре будет больше момента сопротивления МС1 и двигатель начнет ускоряться. По мере разгона двигателя его момент, уменьшаясь, стремится достигнуть значения МС1. Если бы это произошло, то разгон двигателя прекратился, а скорость была бы наибольшей, соответствующей точке . Во избежание этого при значении момента М2 (точка ) пусковое сопротивление уменьшают так, чтобы ток возрос снова до значения = М1 / кФН, соответствующего моменту М1 (точка ), и двигатель перешел на новую искусственную характеристику . На данной характеристике двигатель будет разгоняться до точки , где выключится вторая, последняя, ступень пускового сопротивления RП2, и двигатель перейдет на естественную характеристику e. При правильно подобранных сопротивлениях пускового реостата выход на естественную характеристику будет иметь место при моменте М1 (точка f).

Если это не получается, то нужно сделать новое графическое построение, изменив значение момента М2 (в случае необходимости можно изменять также момент М1) таким образом, чтобы переход с последней пусковой характеристики на естественную произошел именно при моменте М1. В общем случае число пусковых характеристик будет не две, как в рассмотренном примере, а , в соответствии с заданием.

Отрезки на линии соответствуют величинам пусковых и полных сопротивлений в определенном масштабе. Для определения этого масштаба находят полное сопротивление якорной цепи на первой ступени пуска , а затем определяют и сам масштаб . Пусковые сопротивления на каждой ступени определяют по величинам отрезков ac, cf

Полные сопротивления якорной цепи на каждой ступени пуска можно рассчитать по следующим соотношениям

2.3.2. Аналитический метод. Полагая режим пуска форсированным, задаемся пусковым моментом =(2,…,2,5) и определяем отношение пускового момента М1 к моменту переключения М2 по формуле

где – внутреннее сопротивление цепи якоря ДПТ НВ в относительных единицах, ;

– пусковой момент в относительных единицах.

Момент переключения, определяемый выражением , должен удовлетворять условию М2 ³1,1МС1.

Рис. 2.2. Схема включения ДПТ НВ при реостатном пуске в две

ступени (а) и пусковая диаграмма (б)

Сопротивления ступеней пускового реостата на каждой ступени пуска (рис 2.2, а) рассчитываются по формулам

а полные сопротивления якорной цепи – по формулам

Дата добавления: 2020-04-05 ; просмотров: 699 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Понимание пусковой диаграммы ДПТ и её этапов

Пусковым реостатом (kдivitusreostaat, KR) со ступенчатой регулировкой сопротивления называют резистор переменного сопротивления, включаемый в цепь якоря. Такой реостат позволяет изменять внешнее сопротивление, вводимое в цепь якоря, от наибольшего значения в начале пуска до нулевого по окончании процесса пуска. Сопротивление реостата следует вводить медленно, по мере разгона якоря, так как при резком уменьшении сопротивления KR произойдёт значительный бросок пускового тока. В то же время следует помнить, что пусковые реостаты рассчитаны на кратковременное включение и оставлять их включёнными в промежуточном положении на продолжительное время не следует.

Если процесс пуска двигателя автоматизирован, то переключение ступеней пускового реостата осуществляется посредством контакторов, которые своими контактами KM1, KM2, KM3 шунтируют элементы (резисторы) пускового реостата при переключении его ступеней (рисунок 3.16, b).

В электроприводах применяют два вида пуска двигателей: нормальный и форсированный.

Нормальным считают пуск, не вызывающий быстрого ускорения электропривода. Такой пуск обычно используют в ЭП, у которых он выполняется сравнительно редко: вентиляторные устройства, компрессоры, конвейеры и т.п. Форсированный пуск применяют в приводах с частыми включениями, требующими минимальной продолжительности пусковой операции: подъёмные устройства, транспортные средства, некоторые виды станков и т.п. Сокращение продолжительности пусковой операции при форсированном пуске достигается предельно допустимыми значениями начального пускового тока (момента) и минимальным числом ступеней пускового реостата.

При нормальном пуске величину пускового тока принимают обычно немного превышающей номинальный ток якоря двигателя, а при форсированном — ближе к предельно допустимому значению этого тока (по условиям коммутации или допустимому падению напряжения в питающей сети).

Рассмотрим подробнее процесс пуска ДПТ на примере двигателя независимого (параллельного) возбуждения с применением пускового реостата на три ступени ( Z ??3). Существует два метода расчёта сопротивлений резисторов пускового реостата — графический и аналитический.

Графический метод. На рисунке 3.16, b представлена схема включения пускового реостата на три ступени ( Z ??3), а на рисунке 3.17 — механические характеристики двигателя: искусственные 1, 2,

3 и естественная 4. Пусковой реостат состоит из трёх резисторов R1, R2 и R3, каждый из которых выводится путём шунтирования контактами контакторов (KM1, KM2 и KM3).

В процессе пуска сила тока якоря двигателя изменяется от значения I1, называемого начальным пусковым током, до значения I2 — тока переключений. При этом пусковой ток изменяется соответственно от I1 до I2.

Значения пусковых токов обычно принимают равными:

Для двигателей специального назначения, предназначенных для тяжёлых условий работы, например двигателей крановых и металлургических серий, указанные значения токов могут быть увеличены.

Отложив на оси абсцисс значения токов I1 и I2 , в полученных точках восстанавливают перпендикуляр к оси абсцисс. Пуск начинают с первой ступени пускового реостата при всех введённых резисторах. При этом сопротивление реостата

Начало процесса пуска происходит по искусственной механической характеристике 1. Якорь двигателя разгоняется, а пусковой ток (момент) убывает. Это объясняется действием противо-ЭДС Ea, индуцируемой в обмотке якоря. При достижении частоты вращения якоря значения n1 ток уменьшается до значения тока переключений I2 , при этом срабатывает контактор КМ1 и своими контактами шунтирует резистор R1 . Сопротивление пускового реостата уменьшается до значения

а ток увеличивается до значения I1 . Пуск продолжается по механической характеристике 2. Затем, после срабатывания контактора КМ2, пуск продолжается по характеристике 3 и, наконец, когда срабатывает контактор КМ3, процесс пуска заканчивается и двигатель переходит в установившийся рабочий режим на естественной характеристике 4. Полученная таким образом система графиков называется пусковой диаграммой. Эта диаграмма позволяет рассчитать сопротивление резисторов пускового реостата. В основу расчёта положено понятие: относительное значение сопротивления резистора данной ступени пускового реостата R*x ??Rx/Rn определяется отношением длины отрезка на перпендикуляре, восстановленном в точке I1 (точка е) на оси абсцисс, к длине отрезка ае на этом перпендикуляре, эквивалентному пограничной частоте n0 (точка а). например, для относительных значений сопротивлений резисторов первой R*1, второй R*2 и третьей R*3 ступеней пускового реостата получим следующие отношения отрезков:

Сопротивления пускового реостата на всех его ступенях определяются выражениями

Если число ступеней пускового реостата Z было задано и при построении пусковой диаграммы оно было получено, то это свидетельствует о правильно выбранных значениях токов I1 и I2 . Если же при построении диаграммы заданное число ступеней не получено или значения тока переключений для разных ступеней реостата оказались неодинаковыми, то это свидетельствует о неправильно выбранном значении тока переключений I2 . В этом случае следует повторить построение пусковой диаграммы, добившись такого её вида, чтобы изменения тока якоря в процессе пуска происходили точно между перпендикулярами, восстановленными к оси абсцисс в точках I1 и I2 .

При расчёте пускового реостата для форсированного режима пуска обычно величину начального

пускового тока I 1 принимают близкой или равной предельно допустимому значению. В этом

случае задаются числом ступеней пускового реостата Z и рассчитывают величину л, определяющую рациональное соотношение между токами I 1 и I 2:

Затем рассчитывают значение тока переключений

Если режим пуска нормальный, то задаются величиной тока переключений, а показатель степени корня принимают на единицу больше числа ступеней пускового реостата

После этого определяют начальный пусковой ток

Если же к данному электроприводу не предъявляют специальных требований, касающихся процесса пуска, то число ступеней реостата обычно принимают по аналогии с другими подобными приводами, используя опыт их эксплуатации.

Добавить комментарий