Resistori per l'avviamento e il controllo dei reostati

A seconda dello scopo, i resistori sono suddivisi nei seguenti gruppi:

• resistori di avviamento per limitare la corrente al momento del collegamento di un motore fermo alla rete e per mantenere la corrente a un certo livello durante la sua accelerazione;
• resistenze di frenatura per limitare la corrente del motore in frenata;
• resistori di regolazione per regolare la corrente o la tensione in un circuito elettrico;
• resistenze aggiuntive collegate in serie nel circuito elettrodomestici al fine di ridurre lo stress su di esso;
• resistenze di scarica collegate in parallelo agli avvolgimenti di elettromagneti o altre induttanze per limitare le sovratensioni di intervento o ritardare lo sgancio di relè e teleruttori, tali resistenze sono utilizzate anche per scaricare dispositivi di memorizzazione capacitivi;
• resistenze di zavorra collegate in serie al circuito per assorbire parte dell'energia o in parallelo alla sorgente per proteggerlo dalle sovratensioni quando il carico è spento;
• resistori di carico per creare un carico artificiale da generatori e altre fonti; sono utilizzati per testare apparecchiature elettriche;
• resistenze di riscaldamento per riscaldare ambienti o apparecchi a basse temperature;
• resistenze di terra collegate tra terra e il punto neutro del generatore o trasformatore per limitare le correnti di cortocircuito verso terra ed eventuali sovratensioni durante la messa a terra;
• impostazione delle resistenze per impostare un determinato valore di corrente o tensione nei ricevitori di energia.

I resistori di avvio, arresto, scarica e terra sono progettati principalmente per il funzionamento a breve termine e dovrebbero avere un tempo di riscaldamento il più lungo possibile.

Non ci sono requisiti speciali per la stabilità di questi resistori. Tutti gli altri resistori funzionano principalmente in funzionamento continuo e richiedono la necessaria superficie di raffreddamento. La resistenza di questi resistori deve essere stabile entro i limiti specificati.

A seconda del materiale del filo, si distinguono resistori metallici, liquidi, al carbonio e ceramici. V azionamento elettrico industriale resistori metallici più comuni. I resistori ceramici (con resistenza non lineare) sono ampiamente utilizzati negli scaricatori ad alta tensione.

Materiale sorgente del resistore

Per ridurre l'ingombro delle resistenze di avviamento, la resistenza specifica del materiale utilizzato per la sua fabbricazione dovrebbe essere la più elevata possibile. Temperatura di esercizio ammissibile del materiale, dovrebbe anche essere il più grande possibile per ridurre il peso del materiale e la superficie di raffreddamento richiesta.

Affinché la resistenza del resistore dipenda il meno possibile dalla temperatura, coefficiente di temperatura della resistenza (TCS) dovrebbe essere il più piccolo possibile. Il materiale del resistore destinato al funzionamento in aria non deve corrodersi o deve formare una pellicola protettiva opposta.

C'è poco acciaio resistenza elettrica… Nell'aria, l'acciaio si ossida intensamente e quindi viene utilizzato solo nei reostati riempiti con olio per trasformatori, in questo caso la temperatura di lavoro dell'acciaio è determinata dal riscaldamento dell'olio per trasformatori e non supera i 115 ° C.

A causa dell'elevato valore TCR, l'acciaio non è applicabile per resistori di resistenza stabili. L'unico vantaggio dell'acciaio è la sua economicità.

La ghisa elettrica ha una resistività elettrica significativamente più elevata e un TCR significativo rispetto all'acciaio. La temperatura di lavoro della ghisa raggiunge i 400 ° C... I resistori in ghisa hanno solitamente una forma a zigzag. A causa della fragilità della ghisa, la necessaria resistenza meccanica degli elementi resistivi di avviamento si ottiene aumentandone la sezione. Pertanto, i resistori in ghisa sono adatti per il funzionamento a correnti e potenze elevate.

A causa dell'insufficiente resistenza alle influenze meccaniche (vibrazioni, urti), i resistori in ghisa vengono utilizzati solo in installazioni fisse.

La resistenza elettrica specifica della lamiera di acciaio elettrico, grazie all'aggiunta di silicio, è quasi tre volte superiore a quella dell'acciaio ordinario. Le resistenze in acciaio hanno una forma a zigzag e sono ottenute da lamiera per stampaggio. A causa del grande TCR, la lamiera d'acciaio viene utilizzata solo per i resistori di avviamento, solitamente montati olio per trasformatori.

Per i resistori con resistenza aumentata si può utilizzare la costantana, che non si corrode all'aria e ha una temperatura massima di esercizio di 500 ° C. L'elevata resistenza consente di realizzare piccoli resistori a base di costantana. La costantana è ampiamente usata sotto forma di filo e nastro.

Per la produzione di resistenze di riscaldamento viene utilizzato principalmente il nicromo, che ha un'elevata resistenza elettrica e temperatura di esercizio.

Per resistori ad alta resistenza, manganina con una temperatura di esercizio non superiore a 60 gr. S.

Come funzionano le resistenze di avviamento

Le resistenze a spirale in filo o nastro sono realizzate mediante avvolgimento su un mandrino cilindrico «giro per giro». Lo spazio richiesto tra le spire viene stabilito allungando la spirale e fissandola agli isolatori di supporto sotto forma di rulli di porcellana.

Lo svantaggio di questo design è la bassa rigidità, grazie alla quale è possibile il contatto di spire adiacenti, che richiede una riduzione della temperatura operativa del materiale (100 ° C per una bobina di costantana). Poiché la capacità termica di un tale resistore è determinata solo dalla massa del materiale resistivo, il tempo di riscaldamento di tali resistori è ridotto.

Si consiglia di utilizzare resistori a forma di spirale per il funzionamento a lungo termine, poiché il calore viene dissipato dall'intera superficie del filo o della striscia.

Per aumentare la rigidità della spirale, il filo può essere avvolto su un telaio tubolare in ceramica con una scanalatura a spirale sulla superficie, evitando che le spire si richiudano su se stesse. Questo design consente di aumentare la temperatura operativa del resistore da costantana a 500 ° C.Anche nel funzionamento a breve termine, il telaio, grazie alla sua grande massa, raddoppia la costante di riscaldamento.

A d <0,3 mm, le scanalature sulla superficie del telaio non vengono realizzate e l'isolamento tra le spire viene creato a causa della scaglia (pellicola di ossido) che si forma quando il filo viene riscaldato. Per proteggersi da danni meccanici, il filo è ricoperto di smalto di vetro resistente al calore. Tali resistori a tubo sono ampiamente utilizzati per controllare motori a bassa potenza, come scariche, resistenze aggiuntive nei circuiti di automazione, ecc. La potenza massima alla quale la loro temperatura non supera il massimo consentito è di 150 W e la costante di riscaldamento è di 200 - 300 P. A causa della complessità tecnologica della produzione di telai di grandi dimensioni, questi resistori non vengono utilizzati a potenze elevate.

Per l'avviamento di motori fino a 10 kW i cosiddetti campi a filo o a nastro, a volte chiamati resistori ad anello. Gli isolatori in porcellana o pietra ollare sono montati su una piastra di acciaio. Il filo di costantana è avvolto in scanalature sulla superficie degli isolanti. Per resistori ad alta corrente, viene utilizzato il nastro.

Il coefficiente di trasmissione del calore rispetto alla superficie del conduttore è di soli 10-14 W / (m2- ° C). Pertanto, le condizioni di raffreddamento per un tale resistore sono peggiori che per un'elica libera. A causa della massa ridotta degli isolanti e del debole contatto termico del conduttore con la piastra metallica, la costante di riscaldamento del resistore del telaio è approssimativamente uguale a quella in assenza del telaio. La temperatura massima consentita è di 300 °C.

La dissipazione di potenza raggiunge i 350 watt. Di solito diversi resistori di questo tipo sono assemblati in un blocco.

Per i motori con una potenza da tre a diverse migliaia di kilowatt, vengono utilizzati resistori ad alta temperatura basati su leghe resistenti al calore 0X23Yu5. Per ridurre gli ingombri e ottenere la rigidità necessaria, il nastro termoresistente viene avvolto attorno alla costola e posizionato nelle scanalature che fissano la posizione delle singole pieghe. Cinque resistori da 450 W sono installati in un blocco, che possono essere collegati in parallelo a correnti elevate.

Le resistenze termiche hanno un basso TCR e un'elevata rigidità meccanica, motivo per cui sono ampiamente utilizzate in dispositivi esposti ad elevate sollecitazioni meccaniche. Questi resistori hanno un'elevata stabilità termica. È consentito il riscaldamento a breve termine fino a 850 ° C con una temperatura consentita a lungo termine di 300 ° C.

I resistori in ghisa sono ampiamente utilizzati per motori con potenza da tre a diverse migliaia di kilowatt.

Alla temperatura massima di esercizio della ghisa di 400 ° C, la potenza nominale dei resistori viene presa sulla base di una temperatura di 300 ° C. La resistenza dei resistori in ghisa dipende in gran parte dalla temperatura, quindi vengono utilizzati solo come uscite.

Una serie di resistenze in ghisa sono assemblate in scatole standard utilizzando tondini di acciaio isolati dalla ghisa con micanite. Se è necessario realizzare prese per un resistore, vengono realizzate utilizzando speciali morsetti installati tra resistori adiacenti collegati in serie.

La potenza totale delle resistenze installate in una scatola non deve superare i 4,5 kW. Durante l'installazione, le scatole di resistenza sono montate una sopra l'altra. In questo caso, l'aria riscaldata nelle scatole inferiori lava quelle superiori, compromettendo il raffreddamento di queste ultime.

Per azionamenti elettrici critici, si consiglia di assemblare il reostato da scatole standard (senza rubinetti all'interno della scatola). Se la resistenza nella scatola è danneggiata, il circuito viene rapidamente ripristinato sostituendo la scatola difettosa con una nuova.

Poiché la temperatura dell'aria vicino al resistore è elevata, i cavi e le sbarre devono essere sufficientemente resistenti al calore o non essere affatto isolati.

Selezione dei resistori

La resistenza della resistenza di avviamento è stata scelta in modo che la corrente di avviamento fosse limitata e non risultasse pericolosa per il motore (trasformatore) e la rete elettrica. D'altra parte, il valore di questa resistenza dovrebbe garantire l'avviamento del motore per il tempo richiesto.

Dopo aver calcolato la resistenza, viene eseguito il calcolo e la selezione della resistenza di riscaldamento. La temperatura del resistore in qualsiasi modalità non deve superare quella consentita per questo progetto.