для чего нужен пусковой реостат
Пусковые реостаты
Пусковые реостаты и пусковая часть пускорегулирующего реостата для уменьшения габаритов должны иметь большую постоянную времени. Эти реостаты предназначены для работы в кратковременном режиме, и требования повышенной стабильности сопротивления к ним не предъявляются. Согласно существующим нормам пусковой реостат нагревается до предельной температуры после трех пусков с интервалами между пусками, равными двойному времени пуска.
Ко всем остальным реостатам предъявляются требования стабильности сопротивления и они рассчитаны на работу в длительном режиме. В электроприводе наиболее распространены реостаты с переключаемыми металлическими резисторами. Для переключения используются плоские, барабанные и кулачковые контроллеры (при больших мощностях).
По виду теплоотвода реостаты могут быть с естественным воздушным или масляным охлаждением, с принудительным воздушным, масляным или водяным охлаждением.
Конструкция реостатов с естественным воздушным охлаждением
В реостатах с естественным воздушным охлаждением переключающее устройство и резисторы располагаются так, чтобы конвективные потоки воздуха, перемещаясь снизу вверх, охлаждали резисторы. Кожухи, закрывающие реостат, не должны препятствовать циркуляции охлаждающего воздуха. Максимальная температура кожуха не должна превышать 160 ° С. Температура контактов переключающего устройства должна быть не выше 110°С.
В таких реостатах применяются резисторы всех типов. При небольшой мощности резисторы и контроллер компонуются в один аппарат. При больших мощностях контроллер является самостоятельным аппаратом.
Для пуска электродвигателей постоянного тока с шунтовым и компаундным возбуждением при мощности до 42 кВт применяются реостаты серий РП и РЗП. Эти реостаты помимо резисторов и контроллера содержат включающий контактор, используемый для защиты от понижения напряжения, и максимальное реле для зашиты от перегрузок по току.
Резисторы выполняются на фарфоровых каркасах или в виде рамочных элементов. Переключающее устройство выполнено в виде плоского контроллера с самоустанавливающимся мостиковым контактом. Контроллер, малогабаритный контактор КМ и максимальное реле мгновенного действия КА установлены на обшей панели. Узлы реостата смонтированы на стальном основании. Кожух защищает реостат от попадания капель воды, но не препятствует свободному протоку воздуха.
Схема включения пускового реостата
В положении 0 контакта 16 обмотка контактора КМ закорочена, контактор отключен и напряжение с двигателя снято. В положении 3 на обмотку КМ подается напряжение источника питания, контактор срабатывает и замыкает свои контакты. При этом на обмотку возбуждения подается полное напряжение, а в цепь якоря включены все пусковые резисторы реостата.
Для отключения двигателя контакт 16 устанавливается в 0. При снижении напряжения сети до напряжения отпускания контактора его якорь отпадает и происходит отключение двигателя от сети. Таким образом, осуществляется минимальная защита двигателя. Контакты 1, 2, 4, 5 не используются, что предохраняет контроллер от возникновения между контактами электрической дуги с большим током. Описанная схема обеспечивает дистанционное отключение двигателя с помощью кнопки «Стоп» с размыкающим контактом.
Для выбора пускового реостата необходимо знать мощность электродвигателя, условия пуска и характер изменения нагрузки при пуске, а также напряжение питания двигателя.
В масляных реостатах металлические элементы резисторов и контроллер располагаются в трансформаторном масле, которое обладает значительно большей теплопроводностью и теплоемкостью, чем воздух. Благодаря этому масло более эффективно отводит тепло от нагретых металлических деталей. За счет большого количества масла, участвующего в нагреве, постоянная времени нагрева реостата резко возрастает, что позволяет создать пусковые реостаты малых габаритов на большую мощность нагрузки.
Для предотвращения местных перегревов в резисторах и улучшения их теплового контакта с маслом в реостатах применяются резисторы в виде свободной спирали, проволочные и ленточные поля, зигзагообразные из электротехнической стали и чугуна.
При температурах ниже 0 °С охлаждающая способность масла из-за повышения его вязкости резко ухудшается. Поэтому масляные реостаты не применяются при отрицательных температурах окружающей среды. Поверхность охлаждения масляного реостата определяется в основном цилиндрической поверхностью кожуха. Эта поверхность меньше поверхности охлаждения проволоки резисторов, поэтому применение масляных реостатов в длительном режиме нецелесообразно. Малая допустимая температура нагрева масла также ограничивает мощность, которую может рассеять реостат.
После трехкратного пуска электродвигателя пусковой реостат должен охладиться до температуры окружающей среды. Так как этот процесс длится около 1 ч, масляные пусковые реостаты используются для редких пусков.
Наличие масла резко уменьшает коэффициент трения между контактами переключающего контроллера. При этом уменьшаются износ контактов и необходимый момент на рукоятке управления.
Контакты рассчитываются так, чтобы температура их не превышала 125 °С. Продукты разложения масла осаждаются и на поверхности резисторов, ухудшая тепловой контакт проводников с маслом. Поэтому максимально допустимая температура трансформаторного масла не превышает 115 °С.
Масляные реостаты широко применяются для пуска трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором. При мощностях двигателей до 50 кВт используются плоские контроллеры с круговым движением подвижного контакта. При больших мощностях применяется барабанный контроллер.
Реостаты могут иметь блокировочные контакты для сигнализации о состоянии аппарата и блокировки с контактором в цепи обмотки статора электродвигателя. Если максимальное сопротивление реостата еще не включено, обмотка включающего контактора разомкнута и напряжение на обмотку статора не поступает.
В конце пуска электродвигателя реостат должен быть полностью выведен, а ротор закорочен, так как элементы рассчитаны на кратковременный режим работы. Чем больше мощность двигателя, тем дольше время его разгона и тем большее число ступеней должен иметь реостат.
Для выбора реостата необходимо знать номинальную мощность двигателя, напряжение на заторможенном роторе при номинальном напряжении на статоре, номинальный ток ротора и уровень нагрузки двигателя при пуске. По этим параметрам можно выбрать пусковой реостат с помощью справочников.
Недостатками масляного реостата являются малая допустимая частота пусков из-за медленного охлаждения масла, загрязнение помещения брызгами и парами масла, возможность воспламенения масла.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Онлайн журнал электрика
Статьи по электроремонту и электромонтажу
Пусковые реостаты
Пусковые реостаты и пусковая часть пускорегулирующего реостата для уменьшения габаритов обязаны иметь огромную постоянную времени. Эти реостаты предусмотрены для работы в краткосрочном режиме, и требования завышенной стабильности сопротивления к ним не предъявляются. Согласно имеющимся нормам пусковой реостат греется до предельной температуры после 3-х пусков
с интервалами меж запусками, равными двойному времени запуска.
Ко всем остальным реостатам предъявляются требования стабильности сопротивления и они рассчитаны на работу в продолжительном режиме. В электроприводе более всераспространены реостаты с переключаемыми металлическими резисторами. Для переключения употребляются плоские, барабанные и кулачковые контроллеры (при огромных мощностях).
По виду теплоотвода реостаты могут быть с естественным воздушным либо масляным остыванием, с принудительным воздушным, масляным либо водяным остыванием.
Конструкция реостатов с естественным воздушным остыванием
В реостатах с естественным воздушным остыванием переключающее устройство и резисторы размещаются так, чтоб конвективные потоки воздуха, перемещаясь снизу ввысь, охлаждали резисторы. Кожухи, закрывающие реостат, не должны препятствовать циркуляции охлаждающего воздуха. Наибольшая температура кожуха не должна превосходить 160 ° С. Температура контактов переключающего устройства должна быть не выше 110°С.
В таких реостатах используются резисторы всех типов. При маленький мощности резисторы и контроллер компонуются в один аппарат. При огромных мощностях контроллер является самостоятельным аппаратом.
Для запуска электродвигателей неизменного тока с шунтовым и компаундным возбуждением при мощности до 42 кВт используются реостаты серий РП и РЗП. Эти реостаты кроме резисторов и контроллера содержат включающий контактор, применяемый для защиты от снижения напряжения, и наибольшее реле для зашиты от перегрузок по току.
Резисторы производятся на фарфоровых каркасах либо в виде рамочных частей. Переключающее устройство выполнено в виде плоского контроллера с самоустанавливающимся мостиковым контактом. Контроллер, компактный контактор КМ и наибольшее реле моментального деяния КА установлены на обшей панели. Узлы реостата смонтированы на железном основании. Кожух защищает реостат от попадания капель воды, но не препятствует свободному протоку воздуха.
Электронная схема включения 1-го из таких типов реостата показана на рисунке. При пуске мотора шунтовая обмотка возбуждения Ш1, Ш2 присоединяется к сети, а в цепь якоря вводится пусковой резистор, сопротивление которого при помощи контроллера миниатюризируется по мере роста частоты вращения мотора. Подвижный мостиковый контакт 16 замыкает недвижные контакты 0 — 13 с токосъемными шинами 14, 15, соединенными с цепями обмоток мотора.
Схема включения пускового реостата
В положении 0 контакта 16 обмотка контактора КМ закорочена,
контактор отключен и напряжение с мотора снято. В положении 3 на обмотку КМ подается напряжение источника питания, контактор срабатывает и замыкает свои контакты. При всем этом на обмотку возбуждения подается полное напряжение, а в цепь якоря включены все пусковые резисторы реостата.
В положении 13 пусковое сопротивление стопроцентно выведено. В положении 5 подвижного контакта 16 питание обмотки контактора КМ происходит через резистор Rдоб и замкнутый контакт КМ. При всем этом миниатюризируется мощность, потребляемая КМ, и увеличивается напряжение отпускания. В случае понижения напряжения на 20
— 25 % ниже номинального контактор КМ отпадает и отключает движок от сети, осуществляя защиту от недопустимого падения напряжения на движке.
В случае токовой перегрузки мотора (1,5
— 3) I ном срабатывает наибольшее реле КА, которое разрывает цепь обмотки КМ. При всем этом контактор КМ отключается и обесточивает движок. После отключения мотора контакты КА опять замкнутся, но контактор КМ не включится, потому что после отключения КМ цепь его обмотки осталась разомкнутой. Для повторного запуска нужно установить контакт 16 контроллера в положение 0 либо хотя бы во 2-ое положение.
Для отключения мотора контакт 16 устанавливается в 0. При понижении напряжения сети до напряжения отпускания контактора его якорь отпадает и происходит отключение мотора от сети. Таким макаром, осуществляется малая защита мотора. Контакты 1, 2, 4, 5 не употребляются, что защищает контроллер от появления меж контактами электронной дуги с огромным током. Описанная схема обеспечивает дистанционное отключение мотора при помощи кнопки «Стоп» с размыкающим контактом.
Для выбора пускового реостата следует знать мощность электродвигателя, условия запуска и нрав конфигурации нагрузки при пуске, также напряжение питания мотора.
В масляных реостатах железные элементы резисторов и контроллер размещаются в трансформаторном масле, которое обладает существенно большей теплопроводимостью и теплоемкостью, чем воздух. Благодаря этому масло более отлично отводит тепло от нагретых железных деталей. За счет огромного количества масла, участвующего в нагреве, неизменная времени нагрева реостата резко растет, что позволяет сделать пусковые реостаты малых габаритов на огромную мощность нагрузки.
Для предотвращения местных перегревов в резисторах и улучшения их термического контакта с маслом в реостатах используются резисторы в виде свободной спирали, проволочные и ленточные поля, извилистые из электротехнической стали и чугуна.
При температурах ниже 0 °С охлаждающая способность масла из-за увеличения его вязкости резко усугубляется. Потому масляные реостаты не используются при отрицательных температурах среды. Поверхность остывания масляного реостата определяется в главном цилиндрической поверхностью кожуха. Эта поверхность меньше поверхности остывания проволоки резисторов, потому применение масляных реостатов в продолжительном режиме нецелесообразно. Малая допустимая температура нагрева масла также ограничивает мощность, которую может рассеять реостат.
После трехкратного запуска электродвигателя пусковой реостат должен охладиться до температуры среды. Потому что этот процесс продолжается около 1 ч, масляные пусковые реостаты употребляются для редчайших пусков.
Наличие масла резко уменьшает коэффициент трения меж контактами переключающего контроллера. При всем этом уменьшаются износ контактов и нужный момент на ручке управления.
Малые силы трения позволяют прирастить контактное нажатие и в 3
— 4 раза прирастить токовую нагрузку контактов. Это дает возможность резко понизить габариты переключающего устройства и всего реостата в целом. Не считая того, наличие масла улучшает условия гашения дуги меж контактами переключающего устройства. Но масло играет и отрицательную роль в работе контактов. Продукты разложения масла, оседая на поверхности контактов, наращивают переходное сопротивление и, как следует, температуру самих контактов. В итоге процесс разложения масла будет идти более активно.
Контакты рассчитываются так, чтоб температура их не превосходила 125 °С. Продукты разложения масла осаждаются и на поверхности резисторов, ухудшая термический контакт проводников с маслом. Потому очень допустимая температура трансформаторного масла не превосходит 115 °С.
Масляные реостаты обширно используются для запуска трехфазных асинхронных движков с фазным ротором. При мощностях движков до 50 кВт употребляются плоские контроллеры с радиальным движением подвижного контакта. При огромных мощностях применяется барабанный контроллер.
Реостаты могут иметь блокировочные контакты для сигнализации о состоянии аппарата и блокировки с контактором в цепи обмотки статора электродвигателя. Если наибольшее сопротивление реостата еще не включено, обмотка включающего контактора разомкнута и напряжение на обмотку статора не поступает.
В конце запуска электродвигателя реостат должен быть стопроцентно выведен, а ротор закорочен, потому что элементы рассчитаны на краткосрочный режим работы. Чем больше мощность мотора, тем подольше время его разгона и тем большее число ступеней обязан иметь реостат.
Для выбора реостата следует знать номинальную мощность мотора, напряжение на заторможенном роторе при номинальном напряжении на статоре, номинальный ток ротора и уровень нагрузки мотора при пуске. По этим характеристикам можно избрать пусковой реостат при помощи справочников.
Недочетами масляного реостата являются малая допустимая частота пусков из-за неспешного остывания масла, загрязнение помещения брызгами и парами масла, возможность воспламенения масла.
БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Блог судового электромеханика. Электроника, электромеханика и автоматика на судне. Обучение и практика. В помощь студентам и специалистам
25.10.2014
Реостатное управление электродвигателем
Реостатное управление является простейшим способом управления двигателем. При этом способе обычно осуществляется пуск, остановка и в некоторых случаях регулирование скорости вращения (для электродвигателей постоянного тока).
При постоянном токе пусковой реостат включается последовательно с обмоткой якоря электродвигателя. Сопротивление обмотки якоря очень незначительно (оно измеряется сотыми или десятыми долями ома), и если бы в момент пуска электродвигателя в ход подключить ее непосредственно к сети на полное напряжение последней, то по обмотке пройдет очень большой ток, который может сжечь изоляцию обмотки. Вводя последовательно обмотке якоря пусковой реостат, мы увеличиваем сопротивление цепи и, следовательно, уменьшаем проходящий в обмотке ток.
Когда якорь вследствие взаимодействия между проходящим по его обмотке током и магнитным полем приходит во вращение, то в обмотке якоря, последовательно с которой в первый момент бывает включено все сопротивление пускового реостата, возникает противоэлектродвижущая сила. Ток в обмотке якоря определяется разностью напряжения на зажимах двигателя и противоэлектродвижущей силы (U — Е): чем меньше эта разность, тем меньше ток в цепи якоря; с увеличением скорости вращения ротора двигателя растет и противоэлектродвижущая сила, поэтому разность U — Е уменьшается. Вследствие этого возрастание тока в обмотке и увеличение скорости вращения якоря прекращаются.
Якорь вращается со скоростью, меньшей нормальной. Тогда передвижением рукоятки пускового реостата выводят часть (секцию или ступень) его сопротивления из цепи якоря. Вследствие этого ток в якоре возрастает, увеличивается скорость вращения якоря и растет противоэлектродвижущая сила, уменьшается ток и устанавливается новая (большая чем первая) скорость вращения ротора. Затем выводят из цепи якоря следующую ступень реостата и т. д., пока все сопротивление реостата не будет выведено из цепи якоря. При полностью выведенном сопротивлении реостата электродвигатель развивает полное (нормальное) число оборотов, противоэлектродвижущая сила достигает наибольшего значения, и ток в якоре, даже при выведенном сопротивлении, не достигает значений, угрожающих изоляции обмотки.
Таким образом, в начале пуска электродвигателя в ход пусковой реостат должен быть полностью введен в цепь якоря, а к концу пуска — полностью выведен. Пуск электродвигателя занимает лишь несколько секунд. Пусковой реостат не рассчитан на длительное прохождение по нему тока, поэтому оставлять долго ту или иную ступень (секцию) его под током нельзя. Однако и слишком быстрое выведение реостата из цепи якоря также недопустимо, так как изоляция обмотки якоря может при этом сгореть. Передвигать рукоятку реостата следует не слишком быстро, плавно, без рывков.
При реостатном управлении регулирование скорости электродвигателя осуществляется путем изменения его магнитного потока.
Рассмотрим соединение регулировочного реостата с двигателем параллельного возбуждения, изображенное на рис. 1.
В показанном на рисунке положении ток от одного зажима Я1 электродвигателя идет по обмотке возбуждения Ш2 — Ш1, поступает в клемму реостата Ш, а отсюда через рукоятку реостата, плоское контактное кольцо и клемму Л возвращается ко второму полюсу Я2 двигателя. При этом ток не проходит по спиралям реостаа сопротивление реостата, как говорят, выведено. Поэтому по обмотке возбуждения Ш1 — Ш2 будет протекать полный намагничивающий ток. Если же передвинуть рукоятку реостата по часовой стрелке, то в цепь возбуждения окажется включенной часть сопротивления реостата. Тогда сила тока возбуждения и магнитный поток уменьшатся, скорость вращения якоря возрастет.
В тех случаях, когда необходимо во время работы увеличивать и уменьшать скорость вращения приводимого механизма, применяется электродвигатель с номинальным числом оборотов, несколько меньшим, чем требуется для нормальной работы машины (станка, насоса и т. д.). Так, если показанный на рис. 1 электродвигатель имеет номинальное число оборотов, меньшее, чем требуется для нормальной работы приводимого механизма, то, поставив рукоятку регулировочного реостата вертикально (заштрихованным концом вверх), т. е. введя в цепь обмотки возбуждения половину сопротивления реостата, мы тем самым увеличим скорость двигателя до нормальной. А когда потребуется изменить эту скорость, то мы можем: а) двигая рукоятку реостата влево, уменьшить скорость двигателя, так как при этом мы уменьшаем сопротивление цепи возбуждения, т. е. увеличиваем ток возбуждения и, следовательно, создаваемый последним магнитный поток, б) двигая рукоятку реостата вправо, увеличить число оборотов, так как при этом мы увеличиваем сопротивление цепи возбуждения, т. е. уменьшаем ток возбуждения и, следовательно, магнитный поток.
Для регулирования скорости вращения двигателя последовательного возбуждения путем изменения магнитного потока регулировочный реостат соединяется с электродвигателем так, как показано на рис. 2. Регулировочный реостат R включается параллельно обмотке возбуждения Rдв. Ток сети I, пройдя через якорь Я, разветвляется: часть его Iдв проходит в обмотке возбуждения и часть Iд — в сопротивлении реостата. При уменьшении сопротивления реостата ток в обмотке возбуждения уменьшится и скорость двигателя увеличится. Надо заметить, что регулирование этим способом скорости вращения двигателя последовательного возбуждения сопровождается гораздо большей потерей электроэнергии, чем регулирование скорости двигателя параллельного возбуждения, т.к. величина тока, проходящего в регулировочном реостате двигателя последовательного возбуждения, достигает сравнительно большой величины. Сам реостат получается при этом громоздким и более дорогим, чем регулировочный реостат двигателя параллельного возбуждения.
Регулировочные реостаты применяются не всегда, так как в целом ряде случаев регулирования скорости двигателей не требуется.
На рис.3 приведена упрощенная принципиальная схема присоединения к сети двигателя параллельного возбуждения. Двигатель присоединяется к сети через двухполюсный рубильник и следующий за рубильником двухполюсный предохранитель (для того чтобы в случае перегорания плавкой вставки предохранителя можно было разомкнуть рубильник и заменить перегоревшую вставку новой, не подвергаясь опасности поражения электрическим током). Включенный последовательно с обмоткой якоря пусковой реостат имеет холостой контакт а. При подготовке двигателя к пуску в ход рукоятка пускового реостата обязательно должна быть установлена на холостом контакте, при этом цепь реостата (и, следовательно, цепь якоря) разомкнута. При пуске двигателя в ход сначала замыкают двухполюсный рубильник, а затем рукоятку реостата переводят с холостого контакта на ближайший к нему рабочий контакт, замыкая цепь якоря.
Одновременно с этим обмотка возбуждения оказывается подключенной на полное напряжение сети через изогнутую планку реостата в.
Перемещая затем рукоятку пускового реостата вправо не слишком быстрым, плавным движением, устанавливают ее на последнем рабочем контакте б, т. е. постепенно выводят все сопротивление реостата из цепи якоря, вследствие чего скорость двигателя достигает номинальной величины.
При остановке двигателя рекомендуется отключить его от сети пусковым реостатом, для чего переводят рукоятку его быстрым движением на холостой контакт и тем самым разрывают цепь якоря, после чего размыкают рубильник. Если соединить проводником л контактную планку с первым рабочим контактом, то при переводе рукоятки реостата на холостой контакт мы не разрываем цепь обмотки возбуждения: она оказывается при этом замкнутой через реостат на обмотку якоря. Вследствие этого электродвижущая сила самоиндукции не может достигнуть значительной величины, и следовательно, опасность пробоя изоляции обмотки возбуждения устраняется.
Очень часто при остановке двигателя размыкают сначала рубильник, а затем уже переводят рукоятку реостата на холостой контакт.
При любом из этих двух способов рукоятка пускового реостата после остановки двигателя обязательно должна оставаться на холостом контакте для того, чтобы при новом пуске двигателя в ход не могло быть произведено ошибочного включения его в сеть при выведенном из цепи якоря реостате. Существуют пусковые реостаты, снабженные автоматическим устройством, переводящим рукоятку на холостой контакт, когда двигатель останавливается или исчезает напряжение в сети.
Реостатный пуск у электродвигателей переменного тока применяется для асинхронных двигателей с фазным ротором (рис. 4). При пуске такого двигателя сначала замыкается рубильник, включающий в сеть обмотки статора, затем постепенно выводят сопротивление реостата. В конечном его положении обмотки ротора замыкаются накоротко, а электродвигатель развивает номинальное число оборотов.