Điện trở để khởi động và điều khiển biến trở

Tùy thuộc vào mục đích, điện trở được chia thành các nhóm sau:

• điện trở khởi động để hạn chế dòng điện tại thời điểm kết nối động cơ đứng yên với mạng và để duy trì dòng điện ở một mức nhất định trong quá trình tăng tốc của nó;
• điện trở hãm để hạn chế dòng động cơ khi hãm;
• điều chỉnh điện trở để điều chỉnh dòng điện hoặc điện áp trong mạch điện;
• các điện trở khác mắc nối tiếp trong mạch thiết bị điện để giảm căng thẳng cho nó;
• điện trở phóng điện được nối song song với cuộn dây của nam châm điện hoặc cuộn cảm khác để hạn chế xung đột ngột hoặc trì hoãn việc nhả rơle và công tắc tơ, những điện trở này cũng được sử dụng để xả các thiết bị lưu trữ điện dung;
• điện trở chấn lưu mắc nối tiếp với mạch để hấp thụ một phần năng lượng hoặc mắc song song với nguồn để bảo vệ khỏi quá điện áp khi cắt tải;
• tải điện trở để tạo tải nhân tạo từ máy phát điện và các nguồn khác; chúng được sử dụng để kiểm tra thiết bị điện;
• điện trở đốt nóng để đốt nóng môi trường hoặc thiết bị ở nhiệt độ thấp;
• điện trở nối đất nối đất với điểm trung tính của máy phát hoặc máy biến áp để hạn chế dòng điện ngắn mạch chạm đất và các xung điện áp có thể xảy ra trong quá trình nối đất;
• cài đặt điện trở để đặt một giá trị nhất định của dòng điện hoặc điện áp trong máy thu năng lượng.

Các điện trở khởi động, dừng, phóng điện và nối đất được thiết kế chủ yếu cho hoạt động ngắn hạn và phải có thời gian khởi động càng lâu càng tốt.

Không có yêu cầu đặc biệt nào về độ ổn định của các điện trở này. Tất cả các điện trở khác hoạt động chủ yếu ở chế độ hoạt động liên tục và yêu cầu bề mặt làm mát cần thiết. Điện trở của các điện trở này phải ổn định trong giới hạn quy định.

Tùy thuộc vào vật liệu của dây, điện trở kim loại, chất lỏng, carbon và gốm được phân biệt. V ổ điện công nghiệp điện trở kim loại phổ biến nhất. Điện trở gốm (có điện trở phi tuyến tính) được sử dụng rộng rãi trong các bộ chống sét điện áp cao.

Vật liệu nguồn điện trở

Để giảm kích thước tổng thể của điện trở khởi động, điện trở cụ thể của vật liệu được sử dụng để sản xuất nó phải càng cao càng tốt. Nhiệt độ hoạt động cho phép của vật liệu, nó cũng phải càng lớn càng tốt để giảm trọng lượng của vật liệu và bề mặt làm mát cần thiết.

Để điện trở của điện trở phụ thuộc ít nhất có thể vào nhiệt độ, hệ số nhiệt độ của điện trở (TCS) điện trở nên càng nhỏ càng tốt. Vật liệu điện trở dành cho hoạt động trong không khí không được ăn mòn hoặc phải tạo thành màng bảo vệ đối lập.

Có ít thép điện trở… Trong không khí, thép bị oxy hóa mạnh và do đó nó chỉ được sử dụng trong các bộ biến trở chứa đầy dầu máy biến áp... Trong trường hợp này, nhiệt độ làm việc của thép được xác định bởi sự đốt nóng của dầu máy biến áp và không vượt quá 115 ° C.

Do giá trị TCR cao nên thép không được ứng dụng làm điện trở có điện trở ổn định. Ưu điểm duy nhất của thép là giá rẻ.

Gang điện có điện trở suất cao hơn đáng kể và TCR đáng kể so với thép. Nhiệt độ làm việc của gang đạt tới 400°C... Điện trở gang thường có dạng hình zic zắc. Do gang dễ vỡ, độ bền cơ học cần thiết của các phần tử điện trở khởi động đạt được bằng cách tăng tiết diện của chúng. Do đó, điện trở gang phù hợp để hoạt động ở dòng điện và công suất cao.

Do không đủ khả năng chống lại các tác động cơ học (rung động, va đập), điện trở gang chỉ được sử dụng trong các thiết bị cố định.

Điện trở cụ thể của thép tấm điện do được bổ sung silicon, nó cao hơn gần ba lần so với thép thông thường. Điện trở thép có hình dạng ngoằn ngoèo và được lấy từ tấm kim loại bằng cách dập. Do TCR lớn nên thép tấm chỉ dùng làm điện trở khởi động, thường lắp trong dầu biến áp.

Đối với các điện trở có điện trở tăng, có thể sử dụng hằng số không bị ăn mòn trong không khí và có nhiệt độ hoạt động tối đa là 500 ° C. Điện trở cao cho phép tạo ra các điện trở nhỏ dựa trên hằng số. Constantan được sử dụng rộng rãi ở dạng dây và băng.

Để sản xuất điện trở đốt nóng, nichrom chủ yếu được sử dụng, có điện trở và nhiệt độ hoạt động cao.

Đối với điện trở có điện trở suất cao, manganin với nhiệt độ hoạt động không quá 60 gr. S.

Điện trở khởi động hoạt động như thế nào

Điện trở xoắn ốc dây hoặc băng được tạo ra bằng cách quấn trên một trục gá hình trụ «lần lượt». Khoảng cách cần thiết giữa các lượt được thiết lập bằng cách kéo dài hình xoắn ốc và gắn nó vào các chất cách điện hỗ trợ ở dạng con lăn sứ.

Nhược điểm của thiết kế này là độ cứng thấp, do đó có thể tiếp xúc với các vòng liền kề, đòi hỏi phải giảm nhiệt độ vận hành của vật liệu (100 ° C đối với cuộn dây không đổi). Vì công suất nhiệt của một điện trở như vậy chỉ được xác định bởi khối lượng của vật liệu điện trở nên thời gian gia nhiệt của các điện trở đó là nhỏ.

Nên sử dụng điện trở ở dạng xoắn ốc để hoạt động lâu dài, vì nhiệt tỏa ra từ toàn bộ bề mặt của dây hoặc dải.

Để tăng độ cứng của đường xoắn ốc, dây có thể được quấn trên một khung giống như ống gốm có rãnh xoắn ốc trên bề mặt, ngăn không cho các vòng xoắn tự đóng lại. Thiết kế này cho phép bạn tăng nhiệt độ hoạt động của điện trở từ hằng số lên 500 ° C.Ngay cả trong hoạt động ngắn hạn, khung tăng hơn gấp đôi hằng số gia nhiệt do khối lượng lớn của nó.

Ở d <0,3 mm, các rãnh trên bề mặt khung không được tạo ra và lớp cách điện giữa các vòng được tạo ra do cặn (màng oxit) hình thành khi dây được nung nóng. Để bảo vệ khỏi hư hỏng cơ học, dây được phủ một lớp men thủy tinh chịu nhiệt. Các điện trở dạng ống như vậy được sử dụng rộng rãi để điều khiển động cơ công suất thấp, chẳng hạn như phóng điện, điện trở bổ sung trong mạch tự động hóa, v.v. Công suất tối đa mà nhiệt độ của chúng không vượt quá mức tối đa cho phép là 150 W và hằng số gia nhiệt là 200 — 300 p. Do sự phức tạp về công nghệ của việc sản xuất các khung lớn, các điện trở này không được sử dụng ở công suất cao.

Đối với động cơ khởi động lên đến 10 kW, cái gọi là trường dây hoặc dải, đôi khi được gọi là điện trở vòng. Chất cách điện bằng sứ hoặc đá xà phòng được gắn trên một tấm thép. Dây không đổi được quấn trong các rãnh trên bề mặt của chất cách điện. Đối với điện trở dòng điện cao, băng được sử dụng.

Hệ số truyền nhiệt so với bề mặt của dây dẫn chỉ là 10-14 W / (m2- ° C). Do đó, các điều kiện làm mát cho một điện trở như vậy kém hơn so với một chuỗi xoắn tự do. Do khối lượng của chất cách điện thấp và sự tiếp xúc nhiệt yếu của dây dẫn với tấm kim loại, hằng số gia nhiệt của điện trở khung gần giống như khi không có khung. Nhiệt độ tối đa cho phép là 300°C.

Công suất tiêu thụ đạt 350 watt. Thông thường một số điện trở loại này được lắp ráp trong một khối.

Đối với động cơ có công suất từ ​​​​ba đến vài nghìn kilowatt, điện trở nhiệt độ cao dựa trên hợp kim chịu nhiệt 0X23Yu5 được sử dụng. Để giảm kích thước tổng thể và đạt được độ cứng cần thiết, băng chịu nhiệt được quấn quanh sườn và đặt trong các rãnh cố định vị trí của các khúc cua riêng lẻ. Năm điện trở 450 W được lắp đặt trong một khối, có thể được kết nối song song ở dòng điện cao.

Điện trở nhiệt có TCR thấp và độ cứng cơ học cao, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chịu ứng suất cơ học cao. Các điện trở này có độ ổn định nhiệt cao. Cho phép sưởi ấm ngắn hạn lên tới 850 ° C với nhiệt độ cho phép dài hạn là 300 ° C.

Điện trở gang được sử dụng rộng rãi cho động cơ có công suất từ ​​​​ba đến vài nghìn kilowatt.

Ở nhiệt độ hoạt động tối đa của gang là 400 ° C, công suất danh định của điện trở được lấy dựa trên nhiệt độ 300 ° C. Điện trở của điện trở gang chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ nên chúng chỉ được sử dụng làm đầu ra.

Một bộ điện trở gang được lắp ráp trong hộp tiêu chuẩn bằng cách sử dụng các thanh thép cách điện từ gang với micanit. Nếu cần tạo các đầu nối cho điện trở, chúng được tạo bằng các kẹp đặc biệt được lắp giữa các điện trở liền kề mắc nối tiếp.

Tổng công suất của các điện trở được lắp đặt trong một hộp không được vượt quá 4,5 kW. Trong quá trình lắp đặt, các hộp điện trở được lắp chồng lên nhau. Trong trường hợp này, không khí nóng ở các hộp phía dưới sẽ cuốn các hộp phía trên, làm giảm khả năng làm mát của hộp sau.

Đối với các ổ điện quan trọng, nên lắp ráp bộ biến trở từ các hộp tiêu chuẩn (không có vòi bên trong hộp). Nếu điện trở trong hộp bị hỏng, mạch sẽ nhanh chóng được khôi phục bằng cách thay thế hộp bị lỗi bằng hộp mới.

Vì nhiệt độ của không khí gần điện trở cao nên dây dẫn và thanh cái phải có đủ khả năng chịu nhiệt hoặc hoàn toàn không được cách điện.

Lựa chọn điện trở

Điện trở của điện trở khởi động được chọn sao cho dòng điện khởi động được giới hạn và không gây nguy hiểm cho động cơ (máy biến áp) và mạng điện. Mặt khác, giá trị của điện trở này phải đảm bảo khởi động động cơ trong thời gian cần thiết.

Sau khi tính toán điện trở, việc tính toán và lựa chọn điện trở đốt nóng được thực hiện. Nhiệt độ của điện trở ở bất kỳ chế độ nào không được vượt quá mức cho phép đối với thiết kế này.