Кранові резистори
Резистор - це елемент електричного ланцюга, призначений для використання електричного опору. Резистор виготовляють із матеріалів з високим питомим опором і з'єднують за наперед визначеною схемою.
Резистори бувають регульованими та нерегульованими. Регульовані резистори називаються реостатами. У схемах керування крановими електродвигунами використовують нерегульовані резистори.
Реостати застосовують на магнітних кранах у разі живлення вантажного електромагніта двигуна-генератора.
У кранових схемах нерегульовані резистори мають таке призначення: пускові служать для обмеження струму при пуску електродвигуна; регулюючі призначені для регулювання частоти обертання електродвигуна; додаткові поглинають частину напруги мережі; гальмівні обмежують струм при гальмуванні електродвигунів; розрядні захищають котушки електричних апаратів та обмотки збудження електричних машин, що мають велику індуктивність, від перенапруг, що виникають при відключенні цих апаратів та обмоток; економічні сприяють зменшенню втрат енергії в обмотці електромагнітного апарату або в ланцюзі збудження електричної машини; Настановні використовують для налагодження схем.
У схемах управління крановими електродвигунами найбільшого поширення набули пускові та регулюючі резистори, які називаються пускорегулюючими на відміну від чисто пускових резисторів, розрахованих на короткочасне перебування під струмом і призначених тільки для обмеження пускових струмів електродвигунів. Резистори включаються до ланцюга електродвигуна за допомогою контролерів того чи іншого типу. Опори резисторів комплектуються з окремих елементів, що виготовляються із сплавів високого опору (фехралю, константану) у виглядістрічки або дроту, а також шляхом виливки із чавуну.
Мал. 5.10. Дріт резистора
На рис. 5.10 показано пристрій дротяного елемента з константану. До бічних ребрів сталевої пластини-тримача кріпляться на гіпсі два ряди фарфорових регуляторів, що мають борозенки на зовнішній поверхні, глибина та крок яких відповідають діаметру дроту, що намотується на елемент. Початок і кінець дроту закріплюють скруткою, що утворює петлю на початку та в кінці елемента; вона служить висновком і закріплюється затискачем.
Стрічковий елемент резистора (рис. 5.11) має таку ж конструкцію тримача, як і дротяний, але іншу форму ізоляторів, що відповідає формі стрічки.
Чавунні елементи є литими зигзагоподібними пластинами, на кінцях яких передбачені бобишки з отворами для кріплення. Елементи виготовляють двох типів: типу СБ та типу СМ (рис. 5.12). Бобишки у елементів СБ вдвічі товщі, ніж у СМ, тому два складені разом елементи СМ займають стільки ж місця, скільки один елемент СБ. Усі елементи мають однакову відстань між центрами отворів. Для забезпечення гарного контакту та, щоб уникнути утворення іржі, чавунні елементи оцинковують. Всього випускають 10 номерів елементів СБ і 6 номерів елементів СМ з опором і тривалим струмом. Номер елемента вказує його опір тисячних частках ома. Наприклад, елемент СБ-5 має опір 0,005 Ом, СБ-7 - 0,007 Ом, СБ-14 - 0,014 Ом. Окремі елементи комплектують у спеціальні ящики (рис. 5.13), які називаються ящиками резисторів та виготовляються трьох видів: 1) типу Н, які комплектуються з чавунних елементів, але допускається також встановлення константанових елементів; 2) типу СА; 3) стандартні ящики.
Мал.5.11. Стрічковий елемент резистора
Мал. 5.12. Чавунні елементи резисторів типів СБ(а) та СМ(б)
Ящики типу СА набирають із константанових або фехралевих елементів та застосовують для двигунів потужністю до 6 кВт. Ящики типу Н та стандартні розраховані на середні та великі потужності. Ящики виготовляють відкритими, що складаються із двох сталевих боковин, пов'язаних ізольованими мікафолієм шпильками, на яких збираються елементи. У відповідних місцях між бобишками ставлять шайби слюдяні, тим самим послідовно з'єднуючи елементи в ящику. Між певними бобишками встановлюють контактні черевики для зовнішніх з'єднань.
Зібрані на шпильках елементи затягують гайками. Для того, щоб контакт між елементами не порушувався від механічних поштовхів і внаслідок усихання слюдяних шайб, створюється постійне натяг на елементи компенсаційними пружинами, які надіті на шпильки між пакетами елементів і гайками, що затягують.
Мал. 5.13. Скринька резисторів 1 — чавунні елементи; 2 - ізоляційні шайби; 3 - ізольовані шпильки; 4 - боковина
Ящики типу Н (рис. 5.14) та стандартні мають однакові розміри боковин та відстані між ними, а також однаковий діаметр отворів для кріплення та допускають встановлення один на інший без будь-яких проміжних кріплень.
Ящики розміщують на горизонтальній площині, а елементи обов'язково мають бути розташовані у вертикальній площині. За умовами нагріву не рекомендується ставити один на одного більше трьох ящиків, оскільки верхні сильно перегріваються; крім того, у разі аварії утруднюється заміна нижньої та середньої скриньок. З'єднання між ящиками та в межах одного ящика здійснюються голим мідним дротом або шинами. Зовнішні до ящиківдроти бажано робити з теплостійкою ізоляцією.
Стандартні ящики резисторів за конструкцією та розмірами відповідають ящикам типу Н, але їх особливість полягає в тому, що кожна стандартна шухляда складається з постійної кількості елементів будь-якого одного номера зі стандартним розташуванням висновків.
Стандартні ящики набирають із елементів СБ по 20 штук у ящику та з елементів СМ по 40 штук у ящику, з'єднаних послідовно.
Номер скриньки збігається з номером елемента, вмонтованого в нього; наприклад, ящик № 20 має 20 елементів СБ-20. Повний опір ящика відповідає його номеру і дорівнює кількості елементів, помноженому на опір одного елемента. У цьому випадку опір ящика становитиме 20 X 0,002 = 0,4 Ом, а опір ящика № 105, що складається з 40 елементів СМ-105, 40 X 0,105 = 4,2 Ом.
Стандартні ящики однакових номерів ідентичні, і тому, маючи на складі запасні ящики, можна швидко замінити ящик, що вийшов з ладу. Можливість їх швидкої заміни є великою перевагою, коли необхідна безперебійна робота електрооббрудування. Стандартні ящики резисторів широко застосовують для кранів, що напружено працюють. Для великих електродвигунів, за умовами нагрівання яких потрібна велика кількість ящиків з паралельними сполуками, використовують виключно стандартні ящики, оскільки комбінування елементів у ящику не дає ефекту.
Ящики типів Н і СА зручніші та економічніші при невеликих потужностях двигунів, так як можна комбінувати різні елементи в одному ящику.
Резистори, що застосовуються на кранах, ділять на пускорегулюючі, що включаються в силові (роторні) ланцюги електродвигунів, та резистори управління, що використовуються в ланцюгах управління та сигналізації.
Кранові пускорегулюючірезистори включають в ланцюг ротора асинхронного двигуна і контролером керують ними для плавного розгону, регулювання частоти обертання та електричного гальмування ротора, при цьому значна частина електричної енергії перетворюється на теплову. Ст залежно від потужності електродвигуна, ступеня плавності розгону і гальмування ротора резистори мають різну потужність, величину і число ступенів.
Резистори виготовляють із сплавів: фехраль, ніхром і рідше константан у вигляді дроту або стрічки.
Дротові резистори навивають на трубчасті порцелянові циліндри (ізолятори), встановлені на сталеві тримачі. Після навивки циліндри покривають нагрівальностійкою склоподібною емаллю. Декілька таких резисторів, зібраних у пакет, стягнутий болтами, та закріплених за допомогою ізоляторів на плоских металевих тримачах, складають ящик резисторів. Окремі резистори перемичками (мідними оголеними проводами) збирають за певною схемою реостат. Залежно від призначення, реостат може складатися з одного і більше ящиків.
Для економії ізоляторів та покращення умов охолодження дротяні резистори навивають безпосередньо на плоскі тримачі, на ребрах яких встановлені дугоподібні порцелянові ізолятори (рис. 95, а).
Стрічкові резистори навивають із фехралевої стрічки, поставленої на ребро і закріпленої аналогічним чином на порцелянових трубчастих ізоляторах (рис. 95 б). Висновки (кінцеві та проміжні) від активного матеріалу резисторів виконують у вигляді петель самого матеріалу або паянням тугоплавким активним припоєм.
Так як резистори при роботі виділяють значну кількість тепла, ящики з повітряним проміжком між ними 70-100 мм встановлюють один на одного на мосту крана в горизонтальному положенні. При цьому захиснікожухи повинні мати жалюзі чи вікна, які забезпечують вільну циркуляцію повітря між елементами резисторів.
Розглянуті пускорегулюючі резистори прості по конструкції, технологічні у виготовленні та ремонті, оскільки дозволяють легко знайти та швидко замінити непридатний елемент. Резистори управління застосовують обмеження напруги чи сили струму в ланцюгах управління. Ці резистори намотують з константанового або ніхромового дроту на керамічну трубку і покривають склоподібною емаллю. На відміну від кранових резисторів, що пускорегулюють, вони розраховані на тривалий режим роботи, встановлюють їх на панелях магнітних контролерів' або в ящиках випрямлячів.
Мал. 95. Ящики резисторів: а — з дротяними резисторами, б — зі стрічковими резисторами;
За призначенням кранові резистори поділяють на: пускорегулюючі, що включаються в ланцюг ротора електродвигуна і працюють у повторно-короткочасному режимі, а також резистори, що працюють у тривалому режимі в ланцюгах керування та сигналізації. Резистор (від однойменного англійського слова - чинити опір) - елемент електричного ланцюга, що чинить опір електричному струму і застосовується для регулювання сили струму або напруги.
Пускорегулюючі резистори змінюють силу струму ланцюга ротора електродвигуна в процесі плавного розгону (регулювання частоти його обертання) і гальмування. Для значної зміни сили струму в ланцюгу резистор повинен мати великий питомий опір матеріалу, тому їх виконують зі спеціальних матеріалів: фехралю (жароупорний сплав заліза, хрому та алюмінію), питомий опір якого в 75 разів вищий, ніж уміді та константану (сплав міді, нікелю та марганцю) — питомий опір у 25 разів вищий, ніж у міді.
При проходженні електричного струму через резистор останній нагрівається і виділяє теплоту в навколишній простір (розсіює частину енергії), тому резистори повинні витримувати високу температуру і слід встановлювати на металоконструкції крана, а не в кабіні управління. Обидва сплави витримують дію високих температур - до 300 ... 350 ° С, практично не змінюючи свої електричні властивості.
Для виготовлення резисторів застосовують дріт з фехралю або константана діаметром 0,5...1,6 мм, навитий з певним кроком на дугоподібні порцелянові ізолятори з борозенками на зовнішній поверхні, надіті на пластини-тримачі (рис. 90, а). В окремих випадках застосовують фехралеву стрічку перетином від 0,8X6 мм до 1,6X15 мм, навиту з установкою на ребро на циліндричний ізолятор з канавками (рис. 90,6). Тому по виду каркаса, на який навивають дріт або стрічку, підрозділяють пластинчасті та трубчасті резистори. Початок і кінець дроту (стрічки) кріплять, скручуючи в петлю, до гвинтових затискачів.
Для збільшення загального опору окремі резистори збирають у стандартні ящики типу НК-1, що містять до одинадцяти плоских елементів (рис. 90, а), і типу НФ-1, що містять до п'яти трубчастих елементів (рис. 90,6). Скринька резисторів складається з двох металевих боковин У, з'єднаних між собою шпильками, на яких на ізоляторах встановлені резистори. Через перемичок окремі резистори з'єднують між собою за необхідною схемою і включають в ланцюг ротора електродвигуна.
Мал. 90. Ящики резисторів: а – типу НК-1, б – типу НФ-1
Залежно від призначення електродвигуна та його потужності пускорегулюючі резисторипідбирають за каталогом із стандартних комплектів і вони можуть складатися з одного або декількох ящиків резисторів, які, у свою чергу, можуть бути комбінованими, тобто складатися з ящиків типу ПК та НФ.
Пускорегулюючі резистори включають у ланцюг ротора електродвигуна і ступінчасто вимикають (закорочують) у процесі збільшення частоти обертання ротора за допомогою контролера. При встановленні рукоятки контролера в 1 позицію всі резистори включені в ланцюг ротора (рис. 91, а, 1) і частота його обертання збільшується по кривій (рис. 91,6). Зменшення частоти обертання ротора електродвигуна роблять у зворотному порядку. Пускорегулюючі резистори розраховані на короткочасне включення, тому тривала робота електродвигуна з включеними в ланцюг ротора резисторами, коли ручка контролера встановлена в проміжні позиції (I ... IV), заборонена, так як при цьому резистори значно перегріваються.
Мал. 91. Схема включення пускорегулюючих резисторів у ланцюг ротора електродвигуна (а) та механічні характеристики електродвигуна (б)
Резистори ланцюгів управління (сигналізації) призначені обмеження напруги чи сили струму в ланцюгах. Ці резистори навивають з константанової або ніхромової (хромонікелевий сплав) на керамічні трубки з покриттям захисним шаром склоподібної емалі або на порцелянові трубчасті ізолятори без покриття. На відміну від пускорегулюючих резисторів, вони розраховані на тривалий режим роботи.