Типы, характеристики и особенности пускорегулирующих сопротивлений

Пускорегулирующее сопротивление предназначено для регулирования скорости вращения электродвигателя путем его подключения в цепь ротора. В самом начале запуска двигателя с фазным ротором в работу, он испытывает большие перегрузки, вследствие воздействия пусковых токов. Они могут превышать номинальное значение тока в 5-8 раз, что негативно сказывается на рабочем ресурсе электрической машины и питающей электрической сети. Для исключения возможных перегрузок в цепь ротора подключают пускорегулирующее сопротивление, которое эффективно снижает наводимое ЭДС и соответственно значение пускового тока. За счет ступенчатого регулирования тока возбуждения значительно:

• снижается нагрев двигателя;
• сокращается потребление электрической энергии;
• снижается механическая нагрузка на элементы привода.

Подобные схемы запуска электродвигателей получили широкое распространение в сфере грузоподъемного оборудования, где предъявляют повышенные требования к запуску и динамическому торможению электропривода.

Конструктивные особенности

Пускорегулирующие сопротивления представляют собой реостаты, которые необходимы для ступенчатого регулирования активного сопротивления фазного ротора. В настоящее время их изготавливают в виде отдельных секций, с выводом концов на сборку зажимов. В процессе регулирования параметров электродвигателя величину активного сопротивления изменяют при помощи контактов контроллера путем переключения секций в различные схемы. Общее значение пускорегулирующего сопротивления подбирают с учетом превышения сопротивления обмотки. В качестве сырья для изготовления пускорегулирующего сопротивления используют материалы с большим электрическим сопротивлением: фехраль, константан и их сплавы. Даже при нагревании этих материалов до температуры 300⁰С, они не теряют своих эксплуатационных качеств.

Константан представляет собой сплав никеля, меди и марганца, взятых в определенных пропорциях. Константан характеризуется высоким электрическим сопротивлением при хорошей пластичности. Благодаря этому он хорошо подходит для технологической обработки и изготовления различного рода элементов сопротивления. Кроме хорошей пластичности, константан устойчив к влиянию влаги и агрессивных химических веществ. Это обеспечивает отсутствие окисления контактных соединений и более суровые условия эксплуатации.

Фехраль представляет собой сплав меди, кремния, алюминия, марганца, хрома и железа в четких пропорциях. Фехраль характеризуется высоким электрическим сопротивлением и устойчивостью к агрессивным средам и влаге. Главный недостаток фехрали — это высокая хрупкость, что создает дополнительные трудности при технологической обработке и во время эксплуатации. В недалеком прошлом для изготовления пускорегулирующих сопротивлений широко использовали чугун, но за счет высокой хрупкости этот материал больше не используют.

Для удобства монтажа и последующей эксплуатации пускорегулирующие сопротивления выпускают в форме ящиков, которые могут иметь защищенное или открытое исполнение. При размещении на кране, их монтируют непосредственно вблизи электродвигателя или в кабине управления. При этом уделяют должное внимание оптимизации длины соединительных проводов, эффективному отводу тепла и воздействию на другую аппаратуру, которая расположена поблизости. При монтаже ящиков сопротивлений допускается их установка в вертикальной плоскости в количестве не более трех. Выводы сопротивлений при этом должны располагаться с одной стороны ящиков, что позволит сделать ошиновку максимально короткой.

В настоящее время широкое использование в грузоподъемных механизмах нашли пускорегулирующие сопротивления двух типов: проволочные и ленточные. При этом проволочные типы сопротивлений используют для электродвигателей мощностью до 1600 Вт, а ленточные для электропривода 16 кВт и более. Конструкция ящиков сопротивлений проволочного типа представляет собой специальные металлические держатели, с одетыми на гранях фарфоровыми изоляторами и намотанной проволокой. Требуемое количество подобных компонентов собирают в пакет и стягивают между собой изолированными шпильками. Ящики сопротивлений ленточного типа изготавливают из фехралевой ленты шириной 0,8-1,5 см и толщиной от 0,8 мм до 1,5 мм. Ленту при намотке укладывают на ребро и закрепляют на держателе из стали, который оснащен фарфоровым изолятором. Для сборки фехралевых сопротивлений в ящик также используют изолированные шпильки.

В некоторых типах блоков пускорегулирующих сопротивлений возможно использование комбинированной конструкции, когда несколько типов различных по материалу сопротивлений подключаются в параллельную или последовательную схему. Благодаря подобным новаторским решениям удается получить преимущества различных типов материалов в одном ящике сопротивлений.

Основные характеристики пускорегулирующих сопротивлений

Все пускорегулирующие сопротивления различаются между собой определенными эксплуатационными характеристиками:

• Активное сопротивление элементов по отдельности и ящика в целом.
• Тепловыделение в номинальном режиме работы за одну секунду.
• Тип рабочего напряжения и его допустимая величина.
• Тепловой режим работы при различных циклах включения.
• Тип климатического исполнения в соответствии с ГОСТ 15150 — 69.
• Допустимое значение рабочего тока.
• Допустимый диапазон значений температуры окружающего воздуха.
• Степень защиты корпуса от воздействия влаги и пыли по IP.
• Тип материала сопротивления: константан, фехраль или комбинация этих материалов.
• Допустимая высота установки над уровнем моря.
• Форм-фактор сопротивления: лента или проволока.
• Частота питающей сети.

Особенности эксплуатации

Пускорегулирующие резисторы рассчитывают на кратковременное включение в цепь ротора. По этой причине длительная работа электрического двигателя с включенным в цепь ротора пускорегулирующим резистором запрещена. В противном случае возможен перегрев элементов сопротивлений и их выход из строя. Пускорегулирующие сопротивления необходимо регулярно осматривать, подтягивать контактные сопротивления и проверять на отсутствие коротких замыканий на корпус. Электрические провода в местах подключения к ящику сопротивления должны располагаться с учетом отсутствия постороннего нагрева и воздействия механических усилий. Большинство ящиков сопротивлений в стандартном исполнении рассчитаны на эксплуатацию при следующих условиях:

1. Высота установки над уровнем моря не должна превышать значения 1000 метров. В противном случае необходимо снижать допустимую нагрузку на пускорегулирующее сопротивление в связи с ухудшением условий теплообмена.
2. Температура окружающего воздуха должна находиться в пределах от — 50⁰С до +40⁰С, что обязывает использовать дополнительные меры климатического контроля при эксплуатации в крайних пределах температурного диапазона.
3. Допустимая относительная влажность окружающего воздуха должна составлять не более 85%, иначе возможны короткие замыкания на корпус устройства.
4. Место для установки ящика резисторов должно обладать высокими показателями естественной вентиляции, что значительно увеличит эффективность отвода тепла от рабочих элементов.
5. Окружающая среда не должна содержать токопроводящей пыли, агрессивных паров и газов в предельных концентрациях, которые разрушают электрическую изоляцию и металл, снижают их рабочий ресурс.
6. Блоки для внутренней установки не допускается эксплуатировать в условиях улицы, даже при наличии навеса предохраняющего от воздействия атмосферных осадков.
7. При установке пускорегулирующих сопротивлений в местах, доступных для неквалифицированного персонала. Необходимо использовать ограждение из металлической сетки, которое заземляют совместно с корпусом ящиков сопротивлений.

Как выбрать пускорегулирующее сопротивление?

Главный критерий, который влияет на выбор пускорегулирующего сопротивления — это величина его активного сопротивления. Оно подбирается с учетом ограничения бросков пускового тока, которые будут безопасны для электрического двигателя и питающей его электрической сети. Но, с другой стороны величина сопротивления должна обеспечить ток, достаточный для запуска электропривода в определенный промежуток времени. С этой целью проводят технико-экономический расчет, где учитывают все возможные факторы влияния на пускорегулирующее сопротивление и электрический двигатель в процессе запуска и последующей работы.

После расчета величины сопротивления пускорегулирующего резистора выполняют его выбор по величине допустимого нагрева. Тепловой расчет представляет собой набор сложных эмпирических формул, которые дают результат в первом приближении. Для типовых схем подключения электропривода пускорегулирующие сопротивления подбирают по справочным таблицам в зависимости от параметров электродвигателя.

ЗАО «КранЭэлектроМаш» предлагает квалифицированную помощь специалистов, которые быстро и профессионально рассчитают все параметры пускорегулирующего резистора и подберут стандартный вариант изделия из линейки нашей продукции. Мы комплексно подходим к решению задачи по подбору пускорегулирующих сопротивлений в зависимости от параметров электрического двигателя и условий эксплуатации. Это обеспечит оптимальное соотношение технико-экономических показателей в сочетании с длительным сроком службы выбранного изделия.

Типы пускорегулирующих сопротивлений

Пускорегулирующие сопротивления изготавливают путем соединения в различной комбинации стандартных наборов блоков резисторов и ящиков сопротивлений, которые разделяют на следующие виды:

• Ящик сопротивлений (ЯС). Он предназначен для плавного пуска, регулирования количества оборотов в минуту и торможения электродвигателей, которые предназначены для грузоподъемных механизмов. В качестве активного сопротивления выступает константановая проволока.
• Блоки резисторов типа БФК. Широко используют в сфере управления работой электрического привода с фазным ротором. В качестве элемента сопротивления здесь выступает фехралевая лента или константановая проволока.
• Блоки резисторов типа БРФ. Правильная компоновка блоков БРФ позволяет осуществлять точное регулирование скорости вращения ротора электродвигателей, выполнять их безопасную остановку и запуск в работу. Резистивный компонент изготовлен из фехралевой ленты, а сам блок предназначен для питания от сети 660 В переменного тока промышленной частоты 50 Гц.
• Блоки резисторов типа БРП. Совокупность этих блоков, соединенных в одну цепь, позволяет осуществлять торможение, запуск и регулирование скорости крановых электрических двигателей. Резистивное сопротивление блоков БРП изготовлено на основе фехралевой проволоки, что во многом определяет сферу использования этих изделий.
• Блок резисторов типа БРПФ. Эти блоки резисторов обеспечивают качественное регулирование скорости вращения, запуска в работу и торможение электрических двигателей крановых механизмов при режиме работы ПВ=40%. В качестве резистивного сопротивления здесь используют фехралевую ленту или фехралевую проволоку, что обеспечивает выпуск этих блоков в климатических исполнениях У2, УХЛ2 и Т2.
• Блоки резисторов типа Б6. Они оптимально подходят для создания схемы регулирования скорости оборотов кранового электропривода, его остановки и пуска в работу. В качестве активного сопротивления в этих блоках выступает фехралевая лента в количестве элементов до шести штук. Наличие медных луженых выводов позволяет устанавливать эти сопротивления в местах со сложными условиями эксплуатации.