Otpornici za pokretanje i upravljanje reostatima

Ovisno o namjeni, otpornici se dijele u sljedeće skupine:

• startni otpornici za ograničavanje struje u trenutku spajanja stacionarnog motora na mrežu i održavanje struje na određenoj razini tijekom njegovog ubrzanja;
• kočni otpornici za ograničavanje struje motora pri kočenju;
• regulacijski otpornici za regulaciju struje ili napona u električnom krugu;
• dodatni otpornici spojeni serijski u krug električni uređaji kako bi se smanjio stres na njemu;
• otpornici za pražnjenje spojeni paralelno s namotima elektromagneta ili drugih induktiviteta za ograničavanje prenapona okidanja ili odgodu otpuštanja releja i kontaktora, takvi se otpornici također koriste za pražnjenje kapacitivnih uređaja za pohranu;
• balastni otpornici spojeni u seriju na krug za apsorbiranje dijela energije ili paralelno s izvorom za zaštitu od prenapona kada je opterećenje isključeno;
• otpornici opterećenja za stvaranje umjetnog opterećenja od generatora i drugih izvora; koriste se za ispitivanje električnih aparata;
• Otpornici za grijanje za zagrijavanje okoline ili aparata na niskim temperaturama;
• otpornici za uzemljenje povezani između zemlje i neutralne točke generatora ili transformatora kako bi se ograničile struje kratkog spoja na zemlju i mogući udari tijekom uzemljenja;
• podešavanje otpornika za postavljanje određene vrijednosti struje ili napona u prijamnicima energije.

Otpornici za pokretanje, zaustavljanje, pražnjenje i uzemljenje prvenstveno su dizajnirani za kratkotrajni rad i trebali bi imati što dulje vrijeme zagrijavanja.

Ne postoje posebni zahtjevi za stabilnost ovih otpornika. Svi ostali otpornici rade prvenstveno u kontinuiranom radu i zahtijevaju potrebnu površinu za hlađenje. Otpor ovih otpornika mora biti stabilan unutar navedenih granica.

Ovisno o materijalu žice, razlikuju se metalni, tekući, ugljični i keramički otpornici. V industrijski električni pogon najčešći metalni otpornici. Keramički otpornici (s nelinearnim otporom) naširoko se koriste u visokonaponskim odvodnicima.

Izvorni materijal otpornika

Kako bi se smanjile ukupne dimenzije početnih otpornika, specifični otpor materijala koji se koristi za njegovu izradu trebao bi biti što veći. Dopuštena radna temperatura materijala, također treba biti što veća kako bi se smanjila težina materijala i potrebna površina za hlađenje.

Kako bi otpor otpornika što manje ovisio o temperaturi, temperaturni koeficijent otpora (TCS) otpornik treba biti što manji. Materijal otpornika namijenjen za rad na zraku ne smije korodirati ili mora stvarati suprotni zaštitni film.

Malo je čelika električni otpor… Na zraku čelik intenzivno oksidira i stoga se koristi samo u reostatima napunjenim transformatorskim uljem.U tom slučaju radna temperatura čelika određena je zagrijavanjem transformatorskog ulja i ne prelazi 115°C.

Zbog visoke vrijednosti TCR, čelik nije primjenjiv za stabilne otpornike. Jedina prednost čelika je njegova jeftinost.

Električno lijevano željezo ima značajno veći električni otpor i značajan TCR od čelika. Radna temperatura lijevanog željeza doseže 400 ° C ... Otpornici od lijevanog željeza obično imaju cik-cak oblik. Zbog krhkosti lijevanog željeza, potrebna mehanička čvrstoća elemenata startnog otpornika postiže se povećanjem njihovog presjeka. Stoga su otpornici od lijevanog željeza prikladni za rad pri velikim strujama i snagama.

Zbog nedovoljne otpornosti na mehaničke utjecaje (vibracije, udarce), otpornici od lijevanog željeza koriste se samo u stacionarnim instalacijama.

Specifični električni otpor lima od elektročeličnog čelika zbog dodatka silicija gotovo je tri puta veći od običnog čelika. Čelični otpornici imaju cik-cak oblik i dobivaju se iz lima utiskivanjem. Zbog velikog TCR-a, čelični lim se koristi samo za startne otpornike, obično ugrađene u transformatorsko ulje.

Za otpornike s povećanim otporom može se koristiti konstantan, koji ne korodira na zraku i ima maksimalnu radnu temperaturu od 500 ° C. Visoki otpor omogućuje stvaranje malih otpornika na bazi konstantana. Constantan se široko koristi u obliku žice i trake.

Za proizvodnju otpornika za grijanje uglavnom se koristi nikrom koji ima visok električni otpor i radnu temperaturu.

Za otpornike s visokim otporom, manganin s radnom temperaturom ne većom od 60 gr. S.

Kako rade startni otpornici

Žičani ili vrpčasti spiralni otpornici izrađuju se namotavanjem na cilindrični trn "zavoj za zavoj". Potreban razmak između zavoja uspostavlja se razvlačenjem spirale i pričvršćivanjem na nosive izolatore u obliku porculanskih valjaka.

Nedostatak ovog dizajna je niska krutost, zbog koje je moguć kontakt susjednih zavoja, što zahtijeva smanjenje radne temperature materijala (100 ° C za konstantan svitak). Budući da je toplinski kapacitet takvog otpornika određen samo masom otpornog materijala, vrijeme zagrijavanja takvih otpornika je malo.

Preporuča se koristiti otpornike u obliku spirale za dugotrajni rad, jer se toplina raspršuje s cijele površine žice ili trake.

Kako bi se povećala krutost spirale, žica se može namotati na okvir u obliku keramičke cijevi sa spiralnim utorom na površini, sprječavajući zavoje da se zatvore sami u sebe. Ovaj dizajn omogućuje povećanje radne temperature otpornika s konstantana na 500 ° C.Čak iu kratkotrajnom radu, okvir zbog svoje velike mase više nego udvostručuje konstantu grijanja.

Pri d <0,3 mm utori na površini okvira nisu napravljeni, a izolacija između zavoja nastaje zbog kamenca (oksidnog filma) koji nastaje pri zagrijavanju žice. Za zaštitu od mehaničkih oštećenja, žica je prekrivena staklenim emajlom otpornim na toplinu. Takvi cijevni otpornici naširoko se koriste za upravljanje motorima male snage, kao što su pražnjenje, dodatni otpori u krugovima automatizacije itd. Maksimalna snaga pri kojoj njihova temperatura ne prelazi najveću dopuštenu je 150 W, a konstanta zagrijavanja je 200 - 300 p. Zbog tehnološke složenosti proizvodnje velikih okvira, ovi se otpornici ne koriste pri velikim snagama.

Za pokretanje motora do 10 kW tzv. žičana ili trakasta polja, koja se ponekad nazivaju i otpornici petlje. Izolatori od porculana ili sapunice montirani su na čeličnu ploču. Konstantanska žica je namotana u utore na površini izolatora. Za otpornike velike struje koristi se traka.

Koeficijent prolaza topline u odnosu na površinu vodiča je samo 10-14 W / (m2- ° C). Stoga su uvjeti hlađenja za takav otpornik lošiji nego za slobodnu spiralu. Zbog male mase izolatora i slabog toplinskog kontakta vodiča s metalnom pločom, konstanta zagrijavanja otpornika okvira je približno ista kao u odsutnosti okvira. Maksimalna dopuštena temperatura je 300 °C.

Rasipanje snage doseže 350 vata. Obično se nekoliko otpornika ovog tipa sastavlja u jednom bloku.

Za motore snage od tri do nekoliko tisuća kilovata koriste se visokotemperaturni otpornici na bazi legura otpornih na toplinu 0X23Yu5. Kako bi se smanjile ukupne dimenzije i postigla potrebna krutost, traka otporna na toplinu se omotava oko rebra i postavlja u utore koji fiksiraju položaj pojedinih zavoja. U jednom bloku ugrađeno je pet otpornika od 450 W koji se mogu paralelno spajati pri velikim strujama.

Toplinski otpornici imaju nizak TCR i visoku mehaničku krutost, zbog čega se široko koriste u uređajima izloženim velikim mehaničkim naprezanjima. Ovi otpornici imaju visoku toplinsku stabilnost. Dopušteno je kratkotrajno zagrijavanje do 850 °C uz dugotrajnu dopuštenu temperaturu od 300 °C.

Otpornici od lijevanog željeza naširoko se koriste za motore snage od tri do nekoliko tisuća kilovata.

Pri maksimalnoj radnoj temperaturi lijevanog željeza od 400 ° C, nazivna snaga otpornika uzima se na temelju temperature od 300 ° C. Otpor otpornika od lijevanog željeza uvelike ovisi o temperaturi, pa se koriste samo kao izlazi.

Set otpornika od lijevanog željeza sastavljen je u standardnim kutijama pomoću čeličnih šipki izoliranih od lijevanog željeza s mikanitom. Ako je potrebno napraviti odvojke za otpornik, oni se izrađuju pomoću posebnih stezaljki koje se postavljaju između susjednih otpornika spojenih u seriju.

Ukupna snaga otpornika instaliranih u jednoj kutiji ne smije prelaziti 4,5 kW. Tijekom instalacije, kutije otpornika postavljaju se jedna na drugu. U ovom slučaju, zagrijani zrak u donjim kutijama ispire gornje, oštećujući hlađenje potonjih.

Za kritične električne pogone preporuča se sastaviti reostat iz standardnih kutija (bez slavina unutar kutije). Ako je otpornik u kutiji oštećen, strujni krug se brzo obnavlja zamjenom neispravne kutije novom.

Budući da je temperatura zraka u blizini otpornika visoka, žice i sabirnice moraju biti ili dovoljno otporne na toplinu ili uopće ne moraju biti izolirane.

Izbor otpornika

Otpor startnog otpornika odabran je tako da startna struja bude ograničena i ne predstavlja opasnost za motor (transformator) i električnu mrežu. S druge strane, vrijednost ovog otpora trebala bi osigurati pokretanje motora za potrebno vrijeme.

Nakon izračuna otpora, provodi se proračun i izbor otpornika grijanja. Temperatura otpornika u bilo kojem načinu rada ne smije premašiti dopuštenu za ovaj dizajn.