Молниезащита
Высоковольтная техника
Статьи / Высоковольтная техника / Резисторы и блоки резисторов. Типы, виды, конструкция и расчет резисторов.
  30.01.12  |  

Резисторы и блоки резисторов. Типы, виды, конструкция и расчет резисторов.

Резистор — самостоятельный элемент или узел электрического аппарата, предназначенный для поглощения электрической энергии путем превращения ее в тепловую, а также для ограничения тока в цепи. Выполняется из материала с высоким удельным сопротивлением.

В виде самостоятельных элементов резисторы могут изготовляться бескаркасными, на теплоемком каркасе, рамочными, чугунными литыми и стальными (или из другого материала) штампованными.

Несколько резисторов, электрически соединенных по заданной схеме и снабженных контактными зажимами для присоединения к электрической цепи, называются блоком резисторов.

Блоки резисторов предназначены для работы в качестве балластных, нагревательных, добавочных пусковых и пускорегулирующих, тормозных, разрядных и тому подобных сопротивлений и выполняются для работы в цепях переменного тока частотой 50 и 60 Гц на напряжение до 660 Вив цепях постоянного тока на напряжение до 440 В. Как сопротивление для заземления нейтрали синхронных генераторов и трансформаторов, а также как тормозные к синхронным двигателям они изготовляются на напряжение до 11 кВ относительно земли.

Резистор на теплоемком каркасе в виде цилиндра или трубки из нагревостойкого материала с достаточной диэлектрической прочностью (фарфор, стеатит, шамот и др.), а. Намотка на цилиндре обеспечивает жесткость конструкции и повышает общую теплоемкость элемента за счет теплоемкости цилиндра.

Цилиндр имеет винтообразный желобок, глубина и шаг его зависят от диаметра укладываемой проволоки. Применяется проволока диаметром 0,3—2 мм. Выводы от ступеней сопротивления выполняются при помощи хомутиков. Осевое отверстие служит для крепления в ящиках — цилиндр надевается на стержень. По условиям технологии цилиндры изготовляются небольших размеров, на малые мощности.

Для проволок малых диаметров применяются цилиндры без желобков. Для улучшения теплоотдачи и предохранения проволоки от сползания резисторы покрываются сверху слоем эмали или стекла. Они изготовляются на мощности 5—150 Вт и сопротивления 1 Ом — 50 кОм, с гибкими и жесткими выводами, нерегулируемые и регулируемые.

Рамочные резисторы показаны на рис. 7-1. Они состоят из стальной пластины 1 (рама, каркас), на боковых ребрах которой укреплены фарфоровые или стеатитовые изоляторы 2 (наездники). Изоляторы имеют углубления, в которые укладывается проволока или лента сопротивления 4. Лента укладывается либо плашмя (константан), либо на ребро (фехраль). Выводы ступеней сопротивления выполняются в виде хомутиков 3 или припаянных медных наконечников 5. Пластина имеет вырезы для крепления. Сборка в ящики осуществляется на изолированных стержнях. Нужные характеристики (сопротивление, ток) получаются соответствующим соединением отдельных элементов в параллельно-последовательные группы. Резисторы из константана выполняются на токи до 35 А (350 Вт), а из фехраля - на большие токи. Ящики из фехралевых резисторов изготовляются на большие мощности (для двигателей - от трех до нескольких тысяч киловатт).

Резисторы чугунные литые и стальные штампованные выполняются зигзагообразной формы (рис. 7-3) с ушками для крепления. Тонким пластинам придается жесткость при помощи изолированных ребер или путем изгибания краев пластины. Резисторы собираются в блоки (рис. 7-3,д) в виде пакетов на изолированных стержнях. Необходимая схема соединений получается соответствующим расположением изоляционных и металлических дистанционных шайб. Отдельные резисторы изготовляются на токи до 250—300 А, а ящики - на токи до 1000 А и более.

Материалы, применяемые для изготовления резисторов, должны обладать высоким электрическим сопротивлением, высокой температурой плавления, механической прочностью и коррозионной стойкостью, хорошей обрабатываемостью и малой стоимостью. Во многих случаях требуется, чтобы материал имел возможно меньший температурный коэффициент.

Чистые металлы имеют, как правило, низкое удельное сопротивление и для изготовления резисторов используются редко. Обычно применяют медно-никелевые, марганцово-медные, хромоникелевые, железохромовые сплавы, а также литой чугун и сталь. Графит, нефтяной кокс, карборунд и другие подобные материалы идут для изготовления специальных резисторов.

Резисторы могут выполняться для продолжительного (регулировочные, нагрузочные), повторно-кратковременного (пусковые, тормозные и т. п.) и кратковременного (разрядные, пусковые, тормозные и т. п.) режимов работы. Нагрузочная способность резисторов определяется в соответствии с режимом работы на основании тепловых расчетов.

Таблица 7-1

Элементы резисторов

Кт,

Вт/(см2·К)

Поверхность теплоотдачи F

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

0,002

Общая поверхность проволоки или ленты

Трубчатые эмалированные.

0,0021

Наружная поверхность трубки

Фарфоровые цилиндры с обмоткой из константановой или нихромовой проволоки, уложенной в желобки.

0,023

Наружная поверхность трубки

Рамочные с обмоткой из константановой или нихромовой проволоки или ленты.

0,001-0,0014

Полная поверхность проволоки

Чугунные спирали.

0,001-0,0013

Полная поверхность элемента

Нагрузочная способность резисторов при длительном режиме может быть определена из уравнения

    (7-1)

Значения коэффициента теплоотдачи fcr для некоторых резисторов приведены в табл. 7-1 [II].

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

Для проволоки

      (7-2)                            (7-3)

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

   (17-4)

   (7-5)

Рамочные резисторы

Рис. 7-1. Рамочные резисторы.

 

 

Блок резисторов, чугунные и стальные резисторы

 

Рис. 7-2. Блок резисторов, чугунные и стальные резисторы: а, в — чугунные; б, г — стальные с ребрами жесткости и толстые 1 — стойка; 2 — резисторы; 3 — изоляционные или металлические шайбы; 4 — присоединительные шины; 5 — изолятор, изолированный стержень.

 

Для ленты

    (7-6)                             (7-7)

Последнее допущение возможно ввиду того, что толщина ленты Ь мала по сравнению с ее шириной h. Аналогично предыдущему получим

    (7-8)                                 (7-9)

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

   (7-10)

где ск, Ок, — удельная теплоемкость и масса каркаса; Со, Go — удельная темплоемкость и масса проволоки (обмотки); βк, - коэффициент, учитывающий участие каркаса в теплоотводе от проволоки (βк =0,3... 0,4 при кратковременном режиме и βк = 0,8...0,9 - при длительном).




Другие статьи:

Контакторы электромагнитные. Типы, виды, устройство, принцип работы контакторов.
Предохранитель. Виды, типы, устройство и конструкция высоковольтных предохранителей.
Предохранители плавкие. Назначение и принцип работы плавких предохранителей.