Главная » Книги и журналы

1 ... 19 20 21 22 23 24 25 ... 30

Значений коэффициента теплоотдачи кт для некоторых резисторов приведены в табл. 17-1.

Допустимую нагрузку проволоки или ленты сопротивления удобнее оценивать по допустимому току или плотности тока.

Для проволоки

F = lOndl.

(17-2) (17-3)

Так как здесь / - в метрах, - в миллиметрах, а F - в свадратных сантиметрах, то появился множитель 10. Подставив значения Р и F в уравнение (17-1), получим

I =nd\/2,5Kxd/o; (17-4) J = I/s = 4 /2,5fc,T/(prf). (17-5)

Для ленты

(17-6)

F = 2(b--)10/ 20W. (17-7)

Рис 17-3 Ящик резисторов, чугунные и стальные резисторы, а и в - чугунные большого и малого габарита, б и г - стальные с ребрами жесткости и толстые

1 - стойки, 2 - резисторы, i - изоляционные или металлические шайбы, 4 - присоединительные шины, 5 - изолятор , 6 - изолированный стержень

Таблица 17-1

Элементы резисторов

Вт/(см2 К)

Поверхность теплоотдачи F

Спирали из константановой, реота-новой проволоки или ленты либо из проволоки или ленты другого медно-никелевого сплава при вертикальном расположении

Трубчатые эмалированные

Фарфоровые цилиндры с обмоткой из константановой или нихро-мовой проволоки, уложенной в желобки

Рамочные с обмоткой из константановой или нихромовой проволоки или ленты

Чугунные спирали

0,002

0,0021 0,0023

0,001-0,0014 0,001-0,0013

Общая поверхность проволоки или ленты

Наружная поверхность

трубки Наружная поверхность

Полная поверхность проволоки

Полная поверхность элемента

Последнее допущение возможно ввиду того, что толщина ленты b мала по сравнению с ее шириной к Аналогично предьщущему получим

Ixh\/20k,xb/p; (17-8) J * ]/20к,х/{рЬ). (17-9)

При определении нагрузочной способности для повторно-кратковременных и кратковременных режимов следует учитывать теплоемкость каркасов. Постоянная времени нагрева для элементов на теплоемком каркасе

Т=Ь£!%±, (17-10)

где с - удельная теплоемкость и масса каркаса; € , Go - удельная теплоемкость и масса проволоки (обмотки); % - коэффициент, учитывающий участие каркаса в теплоотводе от проволоки (Р^ = 0,3 -г 0,4 при кратковременном режиме и 0,8 -г 0,9 - при длительном).

17-2. РЕОСТАТЫ

Реостатом называется аппарат, состоящий из набора резисторов и устройства, с помощью которого можно регулировать сопротивление включенных резисторов.

В зависимости от назначения различают следующие основные виды реостатов:

1) пусковые - для пуска электродвигателей постоянного или переменною тока;

2) пускорегулирующие - для пуска и регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока;

3) реостаты возбуждения - для регулирования тока в обмотках возбуждения электрических машин постоянного и переменного тока;

4) нагрузочные или балластные - для поглощения электроэнергии и регулирования нагрузки генераторов при испытании самих генераторов или их первичных двигателей.

Одним из основных элементов, определяющих общее конструктивное выполнение реостата, является материал, из которого изготовлены его резисторы. В зависимости от этого различают реостаты металлические, жидкостные, угольные и керамические. В резисторах электрическая энергия превращается в теплоту, которая должна от них отводиться. Различают реостаты с воздушным и жидкостным (масляным или водяным) охлаждением. Воздушное охлаждение может применяться для всех конструкций реостатов. Масляное и водяное охлаждение используется для металлических реостатов, резисторы могут либо погружаться в жидкость, либо обтекаться ею. При этом следует иметь в виду, что охлаждающая жидкость должна и может охлаждаться как воздухом, так и жидкостью.

Металлические реостаты.

Металлические реостаты с воздушным охлаждением получили наибольшее распространение. Их легче всего приспособить к различным условиям работы как в отношении электрических и тепловых характеристик, так и в отношении различных конструктивных параметров. Реостаты могут выполняться с непрерывным или со ступенчатым изменением сопротивления.

Пример реостата с практически непрерывным изменением сопротивления приведен на рис. 17-4. На каркасе 3 из нагревостойкого изоляционного материала (стеатит, фарфор) намотана проволока резистора 2. Для изоляции витков друг от друга

u=var

проволоку оксидируют. По резистору и направляющему токоведущему стержню или кольцу б скользит пружинящий контакт 5, соединенный с подвижным контактом 4 и перемещаемый при помощи изолированного стержня 8, иа конец которого надевается изолированная рукоятка (на рисунке рукоятка снята). Корпус / служит для сборки всех деталей и крепления реостата, а пластины 7 - для внешнего присоединения.

Реостаты могут включаться в схему как переменный резистор (рис. 17-4,а) или как потенциометр (рис. 17-4, б). Они обеспечивают плавное регулирование сопротивления, а следовательно, и тока или напряжения в цепи и находят широкое применение в лабораторных условиях в схемах автоматического управления.

Реостаты со ступенчатым изменением сопротивления (рис. 17-5 и 17-6) состоят из

набора резисторов I и ступенчатого переклю- дЛ £-

чающего устройства. -[ [-

Переключающее устройство состоит из 5) неподвижных контактов 2 и 3, подвижного u=const

скользящего контакта 4 и привода 5. К неподвижным контактам присоединены полюс сети Л1 и полюс якоря Я, отводы от элементов сопротивлений, пусковых -R и регулировочных Rp, согласно разбивке по ступеням и другие управляемые реостатом цепи (контакторы 6, реле РМ). Подвижный скользящий контакт производит замыкание и размыкание ступеней сопротивления, а также всех других управляемых реостатом цепей. Привод реостата может быть ручной (при помощи рукоятки) и двигательный.

Реостаты по типу приведенных иа рис. 17-5 и 17-6 нашли широкое распространение. Их конструкции обладают, однако, некоторыми недостатками, в частности большим числом крепежных деталей и монтажных проводов, что особенно проявляется в реостатах возбуждения, которые имеют большое число ступеней.

Переключатель ступеней в реостатах выполняется плоским.

В плоском переключателе подвижный контакт скользит по неподвижным контактам, перемещаясь при этом в одной плоскости.. Неподвижные контакты выполняются в виде болтов с плоскими цилиндрическими или полусферическими головками, пластин или, шин, располагаемых по дуге окружности в один или два ряда. Подвижный скользящий контакт, называемый обычно щеткой, может выполняться мостикового

или рычажного типа, самоустанавливающимся или несамоустанавливающимся.

Несамоустанавливающийся подвижный контакт проще по конструкции, но ненадежен в эксплуатации ввиду частого нарушения контакта. При самоустанавливающемся подвижном контакте всегда обеспечиваются требуемое контактное нажатие и высокая надежность в эксплуатации. Эти контакты получили преимущественное распространение.

Достоинствами плоского переключателя ступеней являются относительная простота конструкции, сравнительно небольшие габариты при большом числе

Рис. 17-4. Реостат с непрерывным изменением сопротивления

/7/ (j)/ Д? nj

т П2

Рис 17-5 Пускорегулирующий реостат а - общий вид (крышка снята), б - схема

включения

Дпк ~ резистор, шунтирующий катушку контактора в отключенном положении реостата, огр - резистор, ограничивающий ток в катушке, U11, Ш2 - параллельная обмотка возбуждения, С/, С2 - последовательная обмотка возбуждения

Рис 17-6 Реостат возбуждения а - общий вид (крышка снята), б - одна из схем

включения

R p - сопротивление предвключенное, О В - обмотка возбуждения

ступеней, малая стоимость, возможность установки на плите переключателя контакторов и реле для отключения и защиты управляемых цепей. Недостатки - сравнительно малая мощность переключения и небольшая разрывная мощность, большой износ щетки вследствие трения скольжения и оплавления, затруднительность применения для сложных схем соединения.

Металлические реостаты с масляным охлаждением обеспечивают увеличение теплоемкости и постоянной времени нагрева за счет большой теплоемкости и хорошей теплопроводности масла. Это позволяет при кратковременных режимах резко увеличивать нагрузку на резисторы, а следовательно, сокра-

Рис. 17-7. Принцип устройства жидкостного реостата

тить расход резистивного материала и габариты реостата. Погружаемые в масло элементы должны иметь как можно большую поверхность, чтобы обеспечить хорошую теплоотдачу. Закрытые резисторы погружать в масло нецелесообразно. Погружение в масло защищает резисторы и контакты от вредного действия окружающей среды в .химических и других производствах. Погружать в масло можно только резисторы или резисторы и контакты.

Отключающая способность контактов в масле повышается, что является достоинством этих реостатов. Переходное сопротивление контактов в масле возрастает, но одновременно улучшаются условия охлаждения. Кроме того, за счет смазки можно допустить большие контактные нажатия. Наличие смазки обеспечивает малый механический износ.

Для длительных и повторно-кратковременных режимов работы реостаты с масляным охлаждением не пригодны ввиду малой теплоотдачи с поверхнбсти бака и большой постоянной времени охлаждения. Они применяются в качестве пусковых реостатов для асинхронных электродвигателей с фазным ротором мощностью до 500 кВт при редких пусках.

Наличие масла создает и ряд недостатков: расход масла, загрязнение помещения, повышение пожарной опасности.

Металлические реостаты с водяным охлаждением имеют резко увеличенную теплоотдачу с поверхности сопротивления. Нагрузка на элемент может быть увеличена в 4-5 раз по сравнению с реостатом с масляным охлаждением. Размеры реостата должны при этом существенно сокращаться. Однако про-мьппленного освоения такие реостаты не получили по следующим причинам:

1) для надежной длительной эксплуатации реостата требуется вода с незначительными примесями солей, т. е. требуется очистка воды;

2) контактные соеданения отводов ступеней сопротивления работают в воде ненадежно.

Металлические реостаты с водяным охлаждением находят применение в лабораториях и на испытательных стендах как нагрузочные и балластные реостаты.

Жидкостные реостаты. Для пуска и регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей с фазным ротором мощностью свыше 2000 кВт необходимы реостаты на большую, длительно рассеиваемую мощность (500 кВт и выше). Металлические реостаты с воздушным охлаждением получаются очень громоздкими. Усложняется отвод теплоты, выделяемой в элементах. Для переключения резисторов требуется сложная система управления с применением мощных контакторов. Здесь целесообразно применять жидкостные реостаты.

Схема устройства жидкостного реостата приведена на рис. 17-7. Резистив-ным материалом здесь служит электролит 2 (например, водный раствор соды 8-10%-ной концентрации). Значение сопротивления обратно пропорционально концентрации раствора и прямо пропорционально расстоянию между электродами 1. Электроды изолированы друг от друга, и каждый из них соединен с фазой ротора электродвигателя (сети). Регулирование сопротивления - плавное за счет изменения глубины погружения электродов или уровня электролита. Охлаждение электролита - жидкостное или воздушное через теплообменник (радаатор).

17-3. КОНТРОЛЛЕРЫ

Контроллером называется аппарат, при помощи которого осуществляется ручное управление электродвигателями (пуск, регулирование частоты вращения, реверсирование, остановка). Контроллеры применяются для управления двигателями постоянного и перемен-

5 6 7 6 9

Г(£>-

ного тока, в частности, подьем-но-транспортных установок. Получение различных схем соеда-нений двигателя с сетью напряжением [/ резистором пусковым R , регулировочным и т. п. достигается поворотом рукоятки на определенный угол (рис. 17-8).

Конструктивно контроллер представляет собой многоступенчатое контактное переключающее устройство, не связанное в одно целое с резистором. Отделение переключающего устройства от резистора вызвано либо большими габаритами последнего, либо условиями эксплуатации и размещением оборудования. Например, контроллер располагается в кабине оператора, а резистор выносится за пределы этой кабины. Контроллеры строятся трех типов: плоские, барабанные и кулачковые. Плоские контроллеры могут конструктивно выполняться на большее число ступеней по сравнению с барабанными и кулачковыми, но переключающая способность их меньше, чем у последних. Они применяются в случаях, когда требуется большое число ступеней, а также для одновременного управле-

Рис. 17-8. Схема контроллера для пуска и регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока

ния и регулирования в нескольких электрических цепях при малых токах и редких переключениях. Неподвижные контакты размещаются на плоской панели. Подвижные контакты укреплены на траверсе, перемещаемой ходовым винтом. Привод может быть ручной или двигательный (для дистанционного управления). Для. повышения переключающей способности контроллеров применяются вспомогательные контакторы, управление которыми сблокировано с ходом траверсы. При переходе щетки с контакта на контакт контактор отключает цепь, переход происходит без тока. После установки траверсы на новом контакте контактор снова включает цепь.

Барабанные контроллеры применяются для управления двигателями мощностью до 45 кВт постоянного тока и 75 кВт переменного тока. Переключающая способность их невелика. Они допускают 120 (максимум 240)

Ш1- J

Рис. 17-9. Схема работы (а), контактные элементы постоянного (б) и переменного (в) тока и общий вид (г) кулачковых контроллеров 1 - неподвижный контакт; 2 - подвижный контакт; 3 - контактная пружина; 4 - контактный рычаг; 5 - приводной вал; б - кулачок; 7 - ролнк; 8 - возвратная пружина; 9 - дугогасительная камера (поднята); 10 - магнитопровод дугогашения; 77 - дугогасительная катушка; 72 - дугогасительный рог; li - гибкая связь; 14 - токоподводы; 15 - корпус со съемной

крышкой 16

переключений з час. Невысокая переключающая способность, большой износ трущихся прверхностей контактов ограничивают их применение. Барабанные контроллеры заменяются на более совершенные кулачковые.

Кулачковые контроллеры (рис. 17-9) допускают до 600 включений в час. Они могут выполняться на большие токи по сравнению с барабанными. Контактное устройство их работает аналогично контактному устройству контакторов, т. е. каждый коммутационный элемент снабжается дугогасительной системой. Поэтому они обладают высокой отключающей способностью. Управление контактами осуществляется фигурным кулачком. Передача движения через вращающийся ролик обеспечивает малый износ. Возможные выполнения.

1) контакты замыкаются кулачком, а размыкаются пружиной;

2) контакты замыкаются пружиной, а размыкаются кулачком;

3) контакты замыкаются и размыкаются кулачком.

Размыкание пружиной обеспечивает более высокую отключающую способность, а размыкание кулачком - разрыв контактов в случае кх приваривания, что не всегда достигается при отключении пружиной, т. е. размыкание кулачком более надежно.

Замыкание и размыкание контактов кулачком требуют установки двух кулачков, а следовательно, усложнения конструкции и увеличения габаритов. Более широкое распространение получил вариант, в котором контакты замыкаются пружиной, а размыкаются кулачком.

ГЛАВА 18

Командоаппараты

Командоаппараты - устройства преимущественно ручного управления, предназначенные для переключений в цепях управления электрическими аппаратами постоянного и переменного тока. Замыкая и размыкая при помощи

Рис. 18-1. Кнопочный пост

командоаппарата те или иные цепи, оператор может дистанционно -подать команду на запуск и!ли остановку электрической машины или на изменение режима ее работы.

Командоаппараты выполняются как контактными, так и бесконтактными. Контактные командоаппараты можно разделить на следующие основные группы: 1) кнопки управления; 2) универсальные переключатели и пакетные ключи; 3) командоконтроллеры; 4) путевые и конечные выключатели и пе-реключатели.

Командоаппараты могут приводиться в действие ручным или ножным приводом (кнопки управления, универсальные переключатели и пакетные ключи, командоконтроллеры), двигательным приводом (командоконтроллеры), рабочей машиной (путевые и конечные выключатели и переключатели). Они могут выполняться с фиксированным положением, когда после снятия воздействия коммутационное положение аппарата остается неизменным, и с само-

возвратом, когда после прекращения воздействия его контакты возвращаются в исходное (нулевое) положение.

Кнопки управления применяются главным образом для дистанционного управления электромагниттцдми аппаратами постоянного и переменного тока напряжением до 500 В. Несколько кнопок 1 (рис. 18-1, а), установленных на общей панели или вмонтированных в общем кожухе (основание 5, крышка 2), образуют кнопочный пост.

Рис. 18-2. Универсальный переключатель серии УП-5000

Кнопка может иметь размыкающие, замыкающие или те и другие контакты. На рис. 18-1, б представлена кнопка с одним замыкающим 10 и одним размыкающим 8 контактами с общим мостиковым контактом 9. Контакты медные, серебрёные. При нажатии на головку 4. мостиковый контакт, связанный с ней через стержень 7 и контактную пружину 6, размыкает одну цепь и замыкает другую. При снятии нажатия подвижная часть (головка со стержнем и мостиковым контактом) возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины 5. Все детали элемента монтируются на пластмассовой колодке И.

Отключающая способность кнопочных элементов до 8С-100 Вт постоянного тока и до 1500 В-А переменного тока. Коммутационная износостойкость не менее 200000 отключений, механическая износостойкость не менее 1000000 циклов.

Универсальные переключатели (рис. 18-2) предназначены для ручного переключения цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В. Они применяются для редких переключений цепей управления, как переключатели для вольтметров и амперметров и как коммутаторы для управления серводвигателями и различными электроустановками с неавтомати-

1 ... 19 20 21 22 23 24 25 ... 30