Вибір силових резисторів і апаратів керування
Для обмеження пускових і гальмівних струмів та регулювання моменту двигунів часто застосовують реостати. Комутація секцій реостатів здійснюється вручну або автоматично дистанційно. При автоматичному виведенні зовнішніх опорів двигунів використовують контактори, які шунтують секції силових резисторів (ящиків опорів).
Вибір резисторів. Силові резистори вибирають по опору окремих секцій і допустимому струму. Знання опорів (див. тему 5) — первісна необхідна умова для вибору резистора. Щоб правильно вибрати резистор, необхідно визначити розрахунковий струм, який протікає по ньому, і потужність, що він повинен розсіяти без перевищення допустимої температури. При цьому витрати активного матеріалу повинні бути мінімальними.
Якщо через резистор протікає струм тривало, то перевищення температури t струмопровідного матеріалу з часом стає усталеним t у. При цьому закон зміни t залишається таким же, як і при нагріві двигуна [див. (8.1), (8.2), рис. 8.1]. Інтенсивність охолодження резисторів залежить від навколишнього середовища (повітря, масло) і відбувається відповідно до (8.3), як показано на рис. 8.2. Сталі часу нагріву Тнагр і охолодження Тохл резисторів можна визначити за тими же правилами, що зазначені для двигунів у лекції 15.
У залежності від тривалості проходження по резистору струму та характеру (графіку) зміни його значення розрізняють наступні основні режими роботи резисторів:
1) тривалий режим, при якому робочий період протікання струму I ¥ настільки великий, що перевищення температури t практично досягає усталеного значення (рис. 9.17, а);
2) короткочасний режим, при якому робочий період протікання струму It малий і t не встигає досягти практично усталеного значення, а пауза (коли струм не протікає через резистор) настільки велика, що значення t стає рівним нулю, тобто температура резистора стає рівній температурі навколишнього середовища (рис 9.17, б). Для резисторів, які працюють у цьому режимі, практикою та діючими нормативами встановлені наступні тривалості вмикання 10, 20 і 30 с; 1, 3 і 5 хв.;
3) повторно-короткочасний режим, при якому робочі періоди протікання струму It e чергуються з паузами таким чином, щоб в жодному з робочих періодів або пауз значення t не досягає усталеного. Іншими словами, у робочий період температура резистора не досягає усталеного значення, а під час паузи вона не досягає температури навколишнього середовища (рис. 9.17, в). Цей режим характеризується відносною тривалістю вмикання
де tроб — час роботи (перебування під струмом) резистора за цикл;
t0 – час паузи (час відсутності струму в резисторі); Тц = tроб + t0 — час циклу.
Найбільш часто відносна тривалість вмикання виражається у відсотках:
Тривалості вмикання (%) для повторно-короткочасного режиму при тривалості циклу 60 с стандартизовані: 6,25; 8,8; 12,5; 17,7; 25; 35; 50 і 70.
За струмом резистори вибираються виходячи з даних каталогів, у яких наводяться значення тривало допустимого струму резистора Iном при максимально допустимій температурі струмопровідного матеріалу. Якщо розрахунковий еквівалентний, струм у різних режимах не перевищує номінального струму резистора, то температура знаходиться в допустимих межах і резистор працює скільки завгодно довго.
Для тривалого режиму роботи з незмінним навантаженням значення тривалого робочого струму I¥ = Iек не повинно перевищувати Iном резистора.
Для короткочасного та повторно-короткочасного режимів роботи резистори вибираються за допомогою коефіцієнтів перевантаження за струмом kt і kt e. Для цих режимів у каталогах є залежності зазначених коефіцієнтів від сталої часу нагріву Tнагр при різних значеннях часу роботи в короткочасному режимі (рис. 9.18, а) і при різних значеннях відносної тривалості вмикання e у повторно-короткочасному режимі (рис. 9.18, б).
Допустимий розрахунковий струм при обраному струмі резистора Iном і його сталої часу нагріву Tнагр у короткочасному і повторно–короткочасному режимах визначиться відповідно за формулами
It = kt Iном; It e = kt e Iном
де kt і kt e знаходяться виходячи з рис. 9.18 для відомого часу роботи або відомій відносній тривалості вмикання.
Резистор за струмом можна вибирати також на підставі розрахункових струмів стандартизованих режимів, дані для яких наводяться в каталогах на резистори.
Резистори виконують з матеріалів з досить високим питомим опором у виді окремих елементів: чавунного (рис. 9.19, а), фехралевого (рис. 9.19, б) і константанового (рис. 9.19, в). Окремі елементи конструктивно поєднуються в набори резисторів (рис. 9.20).
Необхідний опір секцій (в омах) отримують послідовним, паралельним і послідовно-паралельним з'єднанням секцій або елементів резисторів.
Загальний опір секцій при послідовному (рис. 9.21, а), паралельному (рис. 9.21, б) і змішаному (рис. 9.21, в) з'єднанні ступіней реостата дорівнює відповідно
(9.1)
; (9.2)
(9.3)
Рисунок 9.20 – Загальний вигляд ящика резисторів з чавунними елементами
При встановленні наборів резисторів необхідно забезпечити надійний природний тепловідвід.
Вибір апаратів керування. Апарати повинні відповідати напрузі мережі живлення, а також розрахунковому номінальному або струмам навантаження. Вимикачі та запобіжники за комутаційною здатністю повинні також надійно відключати струми короткого замикання. Для цього визначається розрахункове значення струму короткого замикання, яке порівнюється з каталожними даними цих апаратів. Контактори та магнітні пускачі при наявності довідникових даних можуть вибиратися не тільки за струмом, але і безпосередньо за потужністю двигунів. Уставки реле захисту (теплових, струмових, напруги) повинні відповідати розрахунковим значенням відповідних величин (див. лекцію 18).
Різноманітні реле, а також командоапарати за комутаційною здатністю контактів повинні надійно працювати при вмиканнях і відключеннях декількох апаратів. Для цього при роботі схеми керування електроприводом визначається сумарна потужність котушок апаратів, які вмикаються або відключаються. Знайдені найбільші значення струмів вмикання або відключення порівнюються з відповідними паспортними значеннями апарата При виборі апаратів за умовою комутаційної здатності контактів необхідно враховувати індуктивність електричних кіл тому, що в колах з індуктивним навантаженням комутаційна здатність контактів різко знижується.