Для чего используют реостат в фазном роторе

Резисторы и блоки резисторов для управления электроприводом кранов

Грузоподъемные краны используют во всех сферах промышленности, где существует необходимость перемещения грузов большой массы. В зависимости от назначения и типа крана его характеристики и режим работы регламентируются ГОСТ 25546-82 и ГОСТ 25835-83. Одно из основных требований к механизму грузоподъемного крана – это обеспечение регулирования скорости в определенном диапазоне. Так, скорость спуска и подъема составляет порядка 3-5 м/мин, что позволяет точно установить груз. При этом пуск и остановка механизмов должны выполняться плавно для исключения раскачивания груза и динамических ударов. Одним из самых простых и надежных способов обеспечить выполнение требований нормативных документов является использование подключения электродвигателя при помощи резистивного сопротивления.

Особенности применения резисторов

Все резисторы, которые используются для грузоподъемных кранов подразделяют на следующие виды:

• Пускорегулирующие. Включают в цепи сигнализации и управления с целью плавного регулирования скорости вращения электропривода, его пуска и остановки.
• Балластное сопротивление. Выполняет функции постоянной нагрузки в электрической цепи кранового электрооборудования.
• Разрядный резистор предназначен для создания кратковременной нагрузки в электрической цепи с целью снятия остаточного напряжения.
• Нагревательный резистор. Предназначен для нагрева пускорегулирующей аппаратуры, командоконтроллеров и реле в условиях отрицательных температур окружающей среды.

В качестве материалов для создания элементов с активным сопротивлением используют фехраль и константан, которые обладают высоким удельным сопротивлением. При этом их активное сопротивление практически не зависит от изменения температуры.

Назначение пускорегулирующих резисторов

В настоящее время в качестве электропривода грузоподъемных устройств и кранов широко используют асинхронные электрические двигатели с фазным ротором. Для регулирования скорости и момента вращения электропривода этого типа применяют схему подключения в питающую цепь ротора специальных пускорегулирующих резисторов. Это обеспечивает возможность получить пониженную скорость вращения электродвигателя, что является основным требованием при подъеме и опускании груза.

Пускорегулирующие резисторы создают активное сопротивление в цепи питания обмоток электродвигателей. При выборе этих резисторов для кранового электропривода необходимо учитывать механические характеристики привода и мощность рассеяния тепловых потерь. В каждом индивидуальном случае схеме подключения кранового электропривода соответствует определенная величина механических параметров. Они отображают зависимость момента на валу двигателя от частоты вращения ротора электродвигателя. В большинстве случаев данные характеристики изображают в пересчете на относительные единицы. По этой причине сопротивление пускорегулирующих резисторов указывают в приведении к этим относительным единицам, а расчетный ток длительно допустимого режима работы указывают в процентном отношении от номинального значения для электродвигателя.

Характеристики пускорегулирующих резисторов

Блоки резисторов для кранового электропривода характеризуются следующими рабочими параметрами:

1. Активное сопротивление элемента, Ом.
2. Количество теплоты, которое выделяется за одну секунду при определенной температуре активной части сопротивления (мощность в установившемся режиме работы), Вт;
3. Тепловой режим работы при продолжительности включения ПВ=100; 50; 35; 25;17,7;12,5 % с длительностью цикла включения 60 секунд или кратковременно на 180,60, 30 или 20 секунд.
4. Род тока и величина рабочего напряжения, В.
5. Номинальное значение рабочего тока, А.
6. Тип климатического исполнения в соответствии с ГОСТ 15150-69.
7. Допустимый диапазон значений температуры окружающего воздуха, 0 С.
8. Частота питающей сети, Гц.
9. Тип элемента сопротивления: фехралевая лента, проволока, константановая проволока или комбинация этих материалов.
10. Степень защиты корпуса от влияния пыли и влаги, IP.
11. Высота допустимой установки изделия над уровнем моря, м.

Конструкция блоков резисторов

Блоки резисторов представляют собой резисторы определенного типа, которые соединены в электрическую цепь и конструктивно расположены в одном корпусе. Некоторые производители используют название «ящик сопротивления» для наименования блоков резисторов собственного производства. Конструктивно блок резисторов имеет открытый корпус, состоящий из двух металлических пластин, которые стянуты шпильками. На стяжных шпильках устанавливают контактные пластины и резисторы, которые изолируют друг от друга и металлических частей блока. При наличии проволочных элементов сопротивления выводы могут подключать к изолированным от корпуса шпилькам.

Пускорегулирующие блоки резисторов могут иметь ленточное или проволочное сопротивление. В проволочных сопротивлениях на металлической основе установлены фарфоровые изоляторы, по граням которых намотана фехралевая или константановая проволока. В ленточных резисторах по граням изоляторов намотана фехралевая лента. Некоторые типы блоков резисторов имеют комбинированную конструкцию из нескольких типов резисторов подключенных по последовательной или параллельной схеме. Благодаря этому достигается наличие преимуществ различных типов сопротивлений в одном блоке резисторов.

Разновидности блоков резисторов

Компания «КранЭлектроМаш» освоила профессиональное изготовление блоков резисторов следующих типов:

• Б6. Предназначены в качестве элементов схемы для регулирования оборотов электрического двигателя, пуска и остановки электропривода кранов. Конструкция блока Б6 отличается наличием луженых медных выводов, которые не подвержены коррозии. Для создания активного сопротивления используется фехралевая лента с количеством элементов сопротивления до шести штук. Имеет возможность работать на напряжении величиной до 660В при частоте до 60Гц или постоянном токе величиной до 440В.
• БРПФ. Используется для осуществления торможения, регулирования скорости и пуска электрического двигателя кранов различной конструкции и типа. Блок БРПФ обеспечивает режим работы ПВ=40% при наличии только естественного охлаждения. В качестве активного сопротивления используется фехралевая проволока и фехралевая лента. Данный блок может выпускаться в климатическом исполнении Т2, У2 и УХЛ2.
• БФК. Предназначены для остановки, запуска и регулирования оборотов электрических двигателей с фазным ротором. В качестве активного сопротивления в конструкции резисторов используется константановая проволока и фехралевая лента.
• БРФ. Главное его назначение – это регулирование скорости, ввод в работу и остановка кранового электропривода. Резистивный элемент выполнен на основе фехралевой ленты, что определяет его допустимый нагрев в диапазоне не более 370 0 С. Может использоваться в цепях с напряжением 660В и частотой 50 Гц или постоянного напряжения величиной до 440В.
• БРП. Блок резисторов БРП применяют для регулирования скорости вращения, запуска и остановки кранового электродвигателя. Активным сопротивлением в данном случае выступает фехралевая проволока. Допустимое отклонение параметров активного сопротивления этого блока во всем диапазоне допустимых режимов работы составляет не более 10%.
• ЯС-3(ящик сопротивлений). Выполняет функции балласта, элемента для остановки и пуска, регулирования оборотов кранового электропривода. Для создания активного сопротивления используется качественная константановая проволока. При этом количество резисторов в данном блоке равно одиннадцати, а различие между разными исполнениями блоков выражается в величине номинального рабочего тока и номинального сопротивления резисторов.
• Б12. Выполняет функции разрядного, тормозного, пускового или балластного, активного сопротивления. Конструкция блока включает элементы из константановой проволоки в количестве до двенадцати элементов.
• ЯС-4. Ящик сопротивлений ЯС-4 обеспечивает торможение, пуск и регулирование скорости вращения электропривода грузоподъемных кранов. Активным сопротивлением выступает константановая проволока. Компактные габаритные размеры и широкий диапазон рабочих характеристик выгодно отличают этот блок резисторов.
• БСР. Блоки резисторов силового типа используют для электродинамического торможения и реостатного пуска тяговых электрических двигателей постоянного тока на электровозах: К10, К7, К14 и других рудничных электровозах. Элементом активного сопротивления служит фехралевая лента, что обеспечивает допустимый нагрев блока до 370 0 С.

Выбор пусковых реостатов для асинхронных электродвигателей

Асинхронные электродвигатели с фазовым ротором пускаются посредством реостатов, включаемых в цепь ротора электродвигателя. В качестве пусковых реостатов для указанной цепи используются:

1. нормальные пусковые реостаты ручного управления,

2. контакторные реостаты, представляющие собой наборы нормализованных ящиков сопротивлений в комплекте с магнитными станциями управления.

Для выбора пусковых реостатов для асинхронных электродвигателей с фазным ротором необходимо знать:

1. мощность, которую должен поглотить реостат при пуске,

2. отношение U2/I2, где U2 — напряжение между кольцами ротора при неподвижном роторе, когда статор включен на номинальное напряжение при номинальной частоте, a I2 — номинальный ток в фазе ротора,

3. частоту пусков в час, принимая, что пуски следуют подряд один за другим через промежутки, равные двойному времени пуска,

4. количество ступеней реостатов.

Мощность, поглощаемая реостатом при пуске, равна:

Напряжение на кольцах и номинальный ток ротора указываются в каталогах на электродвигатели. При отсутствии данных значение тока I2 может быть определено по следующим приближенным формулам:

1. трехфазный ротор

где Рном — номинальная мощность электродвигателя, квт, ηном —номинальный к. п. д. электродвигателя, cosφном — коэффициент мощности (номинальное значение),

2. двухфазный ротор, ток в двух крайних кольцах:

3. то же, но ток в среднем кольце:

Как указывалось выше, пусковые реостаты нормальной конструкции выпускаются для следующих режимов:

• пуск с половинной нагрузкой (или вхолостую) — при половинном моменте,
• пуск с полной нагрузкой — при полном моменте,
• пуск с перегрузкой — при двойном моменте.

Пусковой (пиковый) ток реостата по отношению к номинальному составляет:

В табл. 1 приведены примерные практические данные для подбора пусковых реостатов для асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Для приближенного определения необходимых ступеней реостата можно пользоваться табл. 2.

Таблица 1 Определение величины сопротивления реостата

Отношение U2/I2	Сопротивление реостата, ом (на фазу)	Допустимый ток, A
0,42-0,75	0,734	280—140
0,75—1,3	1,11	180—87,4
1,3—2,4	2,00	136-64
2,4—4,2	2,88	100-150
4,2-7,5	4,50	76-47

Таблица 2 Рекомендуемое число ступеней пусковых сопротивлений

Мощность, квт	Количество ступеней пусковых сопротивлений на фазу
	при ручном управлении	при контакторном управлении
		полная нагрузка	половинная нагрузка	вентиляторы или центробежные насосы
0,75—2,5	2	1	1	1
3,5—7,8	2	2	2	2
10-20	2	2	1	2
22—35	3	2	2	2
35—55	3	3	2	3
60—95	4	4	3	3
100—200	4	5	3	4
220-370	4	6	4	5

При большой частоте пусков и при необходимости дистанционного управления двигателем обычные реостаты ручного ого управления непригодны. В этом случае используются контакторные реостаты.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Для чего используют реостат в фазном роторе

Преобразователи частоты Библиотека Что дает дополнительное сопротивление в цепи ротора электродвигателя?

Ротор асинхронного двигателя обладает скоростью, определяемой выражением:
n=no(1-S)=(F1*60)(1-s)/р, из чего можно сделать вывод, что скорость асинхронного двигателя возможно регулировать путем изменения какой-либо величины: частоты f1 тока питающей сети, числа пар полюсов р либо скольжения S.

При использовании первых двух способов регулировки скорости вращения асинхронного двигателя, требуется специальная модификация двигателя, либо наличие специального преобразователя частоты, поэтому они не получили достаточного распространения. Сущность третьего способа заключается в том, что в период работы двигателя в цепь обмотки ротора вводится сопротивление регулировочного реостата. Наряду с увеличением активного сопротивления роторной цепи, растет и величина скольжения S, которая соответствует заданным параметрам вращающего момента М (при этом, величина развиваемого двигателем вращающего момента, равняется моменту сопротивления на валу двигателя). Следовательно, если мы введем в цепь фазного ротора дополнительное активное сопротивление, то сможем увеличить показатели скольжения S, и, значит, сможет снизить скорость вращения ротора n. Этот метод регулирования можно использовать только при работе асинхронных двигателей, имеющих фазный ротор.
Регулировочный реостат включается в цепь ротора аналогично пусковому реостату., а разница между этими двумя типами реостатов заключается в том, что регулировочный реостат функционирует при длительном прохождении тока. Двигатели, скорость вращения которых происходит вследствие изменения сопротивления в цепи ротора, позволяют объединение регулировочного и пускового реостатов в один, пускорегулировочный реостат. Недостаток данного способа регулирования состоит в том, что чем шире регулировка скорости вращения двигателя, тем большая потеря мощности происходит в регулировочном реостате.

Главное меню

Теория

Практика

Для чего нужен реостат, принцип его работы в цепи

Прибор, способный справляться с изменением сопротивления, принято называть реостатом. Структурно он представлен набором резисторов, которые подключены между собой ступенчато, и может обеспечивать непрерывное изменение сопротивления. В отдельную категорию выделяются устройства, осуществляющие плавное регулирование без разрыва сети. Чтобы определиться, для чего нужен реостат, нужно детальнее рассмотреть его особенности и принцип работы.

Основное назначение прибора

Описываемые приспособления универсальны в применении. В зависимости от непосредственного назначения их принято разделять на такие виды:

1. Пускорегулирующие — чаще всего используются для обустройства двигателей постоянного тока. Такие модели уместны для асинхронных электродвигателей при переменном напряжении, оснащенных фазным ротором.
2. Пусковые — их основное назначение заключается в понижении пускового тока, проявляющегося во время запуска электродвигателя.
3. Балластные — они обеспечивают быстрое поглощение лишней энергии, которая возникает при резком торможении двигателя.
4. Нагрузочные — такие изделия создают необходимое сопротивление внутри электрической цепи.

Важно! Реостаты применяются в качестве ограничителей тока в обмотках возбуждения электромашин с постоянным током.

Таким способом выравниваются сильные перепады электрического тока, а также динамические перегрузки, влекущие повреждение привода и всего механизма, подведенного к нему. Обеспечение подходящего сопротивления в момент запуска продлевает эксплуатационный срок коллектора и щеток.

В отдельную группу выделяются потенциометры. Они представляют собой делители напряжения, в основу которых заложены переменные резисторы. Такие приборы дают возможность применять в электронных схемах разное напряжение без дополнительных блоков питания, трансформаторов. Регулирование силы тока посредством реостата часто задействуется в радиотехнической сфере. Ярким тому примером выступает изменение громкости в динамиках.

Принцип действия

Описываемые приспособления похожи по своему функциональному назначению. Конструктивно и визуально самым простым считается реостат ползункового типа. Он подсоединяется к цепи с помощью верхней и нижней клеммы. Прибор сконструирован таким способом, что ток поступает по всей длине провода, а не в поперечном направлении витков. Это осуществляется благодаря надежной изоляции проводников.

Важно! Большинство положений бегунка используют только часть реостата. При изменении длины проводника осуществляется регулировка силы электротока в рабочей цепи. С целью предупреждения преждевременного износа витков ползунок оснащается скользящим контактом (колесико или стержень из графита).

Часто реостат применяют для регулирования в цепи вместо потенциометра. В таком случае выполняется его подключение с помощью трех клемм. В нижней части две из них являются входом, соединяются с источником напряжения. Одна нижняя клемма и верхняя свободная используются в качестве выхода. Когда происходит передвижение ползунка, напряжение без труда регулируется.

Реостат имеет свойство функционировать в балластном режиме, в чем может возникнуть необходимость при создании активной нагрузки во время потребления энергии. В такой ситуации рекомендуется учитывать рассеивающие способности используемого агрегата. Если есть избыточное тепло, прибор выходит из строя. При подключении в электросеть нужно правильно рассчитать рассеиваемую мощность реостата, если требуется, создать достаточное и правильное охлаждение.

Разновидности агрегатов

Большой популярностью пользуются реостаты, имеющие внешнее оформление в виде тора. Основная сфера их применения — электротранспорт (трамваи), промышленная отрасль. Регулирование осуществляется путем перемещения ползунка по кругу. Передвижение такой детали выполняется по обмоткам, которые расположены тороидально.

Устройство, выполненное по принципу тора, видоизменяет сопротивление практически без разрыва цепи. Его противоположностью является агрегат рычажного типа. Принцип работы такого реостата основан на том, что резисторы закреплены на специальной раме, они выбираются посредством специального рычага. При любой коммутации происходит разрыв контура.

Схемы, в которых задействуется рычажный прибор, лишены плавной регулировки сопротивления. Какие-либо переключения влекут за собой поступательное изменение показателей в сети. Что касается дискретности шагов, она зависит от диапазона регулировки и численности резисторов, присутствующих на раме.

Еще одной разновидностью выступают штепсельные реостаты, с помощью которых осуществляется ступенчатая регулировка сопротивления. Основное отличие — изменение параметров внутри сети без предварительного разрыва цепи. Когда штепсель поступает на перемычку, основная доля тока идет без сопротивления. Перенаправление тока на резистор осуществляется путем вытаскивания штепселя.

Жидкостные и ламповые приспособления относятся к специфическим видам реостатов. Ввиду наличия определенных недостатков они имеют узкую, специализированную сферу применения:

1. Приборы жидкостного типа задействуются во взрывоопасной сфере в качестве управляющих деталей двигателя.
2. Ламповые изделия характеризуются малой точностью и надежностью. Часто используются в учебных заведениях на уроках физики, в лабораториях, исследовательских центрах.

Конструкция и ее особенности

Определив, для чего предназначены реостаты, следует подробнее рассмотреть их составляющую сторону. В зависимости от материала, используемого на производстве, выделяются следующие установки:

• керамические — особенность заключается в применении при небольших мощностях;
• металлические — нашли широкое потребление в разных направлениях деятельности человека;
• угольные — их основное использование в промышленности.

Важно! Тепло отводится масляным, водяным или воздушным путем. Если нет возможности рассеивания тепла с рабочей поверхности, задействуется жидкостное охлаждение. Теплоотдача может повышаться за счет применения вентилятора и радиатора.

Датчики, изготовленные на основе реостатов

Напряжение, сила тока в рабочей цепи, положение ползунка в реостате и оказываемое им сопротивление находятся в непосредственной зависимости. Такая особенность положена в основу датчика угла поворота. В подобном приборе конкретная электрическая величина соответствует определенному положению ротора.

В настоящее время подобные датчики заменяются усовершенствованными оптическими и магнитными аналогами. Причиной тому выступает неустойчивость зависимости сопротивления и угла по отношению к температурному действию. Постепенное вытеснение датчиков реостатного типа еще обусловлено переходом на цифровые, более удобные системы. Сегодня резистивные измерители задействуются в схемах, где присутствуют аналоговые сигналы.

Зная, для чего нужны реостаты электрического типа, легко можно объяснить их широкое использование в автомобилестроении, технике, промышленности. Сопротивление необходимо для работы радиотехники, при запуске электродвигателей, они применимы в виде активной нагрузки. Выход из строя небольшого прибора может повлечь сбой работы всей системы. В этом и заключается важность реостатов