Starten und Regeln von Rheostaten: Schaltkreise

Als Rheostat bezeichnet man ein Gerät, das aus einer Reihe von Widerständen und einem Gerät besteht, mit dem man den Widerstand der enthaltenen Widerstände einstellen und so Wechsel- und Gleichstrom und -spannung regulieren kann.

Unterscheiden Sie zwischen luftgekühlten und flüssigkeitsgekühlten (Öl oder Wasser) Rheostaten. Luftkühlung kann für alle Rheostatausführungen verwendet werden. Bei Metall-Rheostaten kommt eine Öl- und Wasserkühlung zum Einsatz, die Widerstände können entweder in die Flüssigkeit eintauchen oder diese umströmen. Es ist zu beachten, dass das Kühlmittel sowohl mit Luft als auch mit Flüssigkeit gekühlt werden muss und kann.

Am weitesten verbreitet waren luftgekühlte Metall-Rheostaten. Sie lassen sich am einfachsten an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassen, sowohl hinsichtlich der elektrischen und thermischen Eigenschaften als auch hinsichtlich unterschiedlicher Konstruktionsparameter. Rheostate können mit kontinuierlicher oder schrittweiser Widerstandsänderung hergestellt werden.

Drahtwiderstand

Der Stufenschalter in Rheostaten ist flach.Bei einem Flachschalter gleitet der bewegliche Kontakt über die festen Kontakte und bewegt sich dabei in derselben Ebene. Feste Kontakte werden in Form von Bolzen mit flachen zylindrischen oder halbkugelförmigen Köpfen, Platten oder Reifen hergestellt, die entlang eines Kreisbogens in einer oder zwei Reihen angeordnet sind. Ein beweglicher Schleifkontakt, allgemein Bürste genannt, kann vom Brücken- oder Hebeltyp sein, selbstausrichtend oder nicht ausrichtend.

Der nicht ausrichtende bewegliche Kontakt ist einfacher aufgebaut, aber aufgrund häufiger Kontaktausfälle im Betrieb unzuverlässig. Mit einem selbstregulierenden beweglichen Kontakt sind stets der erforderliche Anpressdruck und eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet. Diese Kontakte weiteten sich aus.

Die Vorteile des Flachstufen-Rheostatschalters sind eine relativ einfache Konstruktion, relativ kleine Abmessungen mit einer großen Anzahl von Stufen, niedrige Kosten und die Möglichkeit, Schütze und Relais auf der Schalttafel zu montieren, um gesteuerte Stromkreise auszuschalten und zu schützen. Nachteile – relativ geringe Schaltleistung und geringe Bremsleistung, hoher Bürstenverschleiß aufgrund von Gleitreibung und Schmelzen, schwierige Verwendung für komplexe Verbindungsschemata.

Ölgekühlte Metallrheostaten sorgen aufgrund der hohen Wärmekapazität und der guten Wärmeleitfähigkeit des Öls für eine erhöhte Wärmekapazität und eine konstante Aufheizzeit. Dies ermöglicht im Kurzzeitbetrieb eine starke Erhöhung der Belastung der Widerstände und damit eine Reduzierung des Widerstandsmaterialverbrauchs und der Abmessungen des Rheostaten. Ölgefüllte Elemente sollten eine möglichst große Oberfläche haben, um eine gute Wärmeableitung zu gewährleisten.Es wird nicht empfohlen, geschlossene Widerstände in Öl einzutauchen. Die Ölimmersion schützt Widerstände und Kontakte vor schädlichen Umwelteinflüssen in der chemischen und anderen Industrie. Nur Widerstände bzw. Widerstände und Kontakte dürfen in Öl getaucht werden.

Das Ausschaltvermögen von Kontakten in Öl wird erhöht, was ein Vorteil dieser Rheostate ist. Der Übergangswiderstand der Kontakte im Öl erhöht sich, gleichzeitig werden aber die Kühlbedingungen verbessert. Darüber hinaus können aufgrund der Schmierung große Kontaktpressungen toleriert werden. Durch die Anwesenheit von Schmiermittel ist ein geringer mechanischer Verschleiß gewährleistet.

Für langfristige und intermittierende Betriebsweisen sind ölgekühlte Rheostate aufgrund der geringen Wärmeübertragung von der Tankoberfläche und der langen Abkühlzeit ungeeignet. Sie werden als Anlaufwiderstand für Asynchron-Elektromotoren mit gewickeltem Rotor bis 1000 kW und seltenen Anläufen eingesetzt.

Das Vorhandensein von Öl bringt auch eine Reihe von Nachteilen mit sich: Verschmutzung der Räumlichkeiten, erhöhte Brandgefahr.

Reis. 1. Rheostat mit kontinuierlich wechselndem Widerstand

Ein Beispiel für einen Rheostat mit nahezu kontinuierlicher Widerstandsänderung ist in Abb. dargestellt. 1. Auf den Rahmen 3 aus hitzebeständigem Isoliermaterial (Steatit, Porzellan) ist ein Widerstandsdraht gewickelt. Um die Windungen voneinander zu isolieren, wird der Draht oxidiert. Ein Federkontakt 5 gleitet über einen Widerstand und einen leitenden stromführenden Stab oder Ring 6, der mit dem beweglichen Kontakt 4 verbunden ist und mittels eines isolierten Stabs 8 bewegt wird, an dessen Ende ein isolierter Griff angebracht ist (der Griff ist entfernt). in der Figur). Das Gehäuse 1 dient zur Montage aller Teile und zur Befestigung des Rheostaten und die Platten 7 zum externen Anschluss.

Rheostate können als variabler Widerstand (Abb. 1, a) oder als in den Stromkreis einbezogen werden Potentiometer(Abb. 1.6). Rheostate ermöglichen eine reibungslose Steuerung des Widerstands und damit des Stroms oder der Spannung in einem Stromkreis und werden häufig in Laborumgebungen in automatischen Steuerkreisen eingesetzt.

Schemata zur Einbeziehung des Starts und der Regelung von Rheostaten

Bild 2 zeigt einen Schaltkreis mit einem Rheostat für einen Gleichstrommotor mit geringer Leistung.

Reis. 2… Rheostat-Schaltkreis: L – Klemme mit dem Netzwerk verbunden, I – Klemme mit dem Anker verbunden; M – an den Erregerkreis angeschlossene Klemme, O – Leerkontakt, 1 – Lichtbogen, 2 – Hebel, 3 – Arbeitskontakt.

Stellen Sie vor dem Einschalten des Motors sicher, dass der Hebel 2 des Rheostats auf dem Leerkontakt 0 steht. Dann schaltet der Schalter ein und der Rheostathebel wird auf den ersten Zwischenkontakt umgestellt. In diesem Fall wird der Motor erregt und im Ankerkreis entsteht ein Anlaufstrom, dessen Wert durch die vier Abschnitte des Widerstands Rp begrenzt wird. Wenn die Drehfrequenz des Ankers zunimmt, nimmt der Einschaltstrom ab und der Rheostathebel wird auf den zweiten, dritten Kontakt usw. übertragen, bis er nicht mehr am Arbeitskontakt ist.

Start-Rheostaten sind für den Kurzzeitbetrieb ausgelegt, daher kann der Rheostat-Hebel nicht über längere Zeit an Zwischenkontakten verzögert werden: In diesem Fall überhitzen die Rheostat-Widerstände und können durchbrennen.

Bevor Sie den Motor vom Netz trennen, müssen Sie den Griff des Rheostaten ganz nach links bewegen. In diesem Fall wird der Motor vom Netz getrennt, der Feldwicklungskreis bleibt jedoch zum Widerstand des Rheostaten geschlossen.Andernfalls kann es beim Öffnen des Stromkreises zu großen Überspannungen in der Erregerspule kommen.

Beim Starten von Gleichstrommotoren muss der Steuerwiderstand im Feldwicklungskreis vollständig herausgezogen werden, um den Feldfluss zu erhöhen.

Um Motoren mit Reihenerregung zu starten, werden Doppelklemmen-Startrheostaten verwendet, die sich von drei Klemmen dadurch unterscheiden, dass kein Kupferlichtbogen vorhanden ist und nur zwei Klemmen vorhanden sind – L und Ya.

Rheostate mit stufenweiser Widerstandsänderung (Oriz. 3 und 4) bestehen aus einem Satz Widerstände 1 und einer Vorrichtung zur Stufenschaltung.

Das Schaltgerät besteht aus festen Kontakten und einem beweglichen Schleifkontakt und Antrieb. Im Vorschaltgerät-Rheostat (Abb. 3) sind der L1-Pol und der Ankerpol I mit den festen Kontakten, den Abgriffen der Widerstandselemente, die entsprechend der Stufenunterteilung starten und regeln, und anderen vom Rheostat gesteuerten Stromkreisen verbunden. Der bewegliche Schleifkontakt schließt und öffnet die Widerstandsstufen sowie alle anderen vom Rheostat gesteuerten Stromkreise. Der Antrieb des Rheostaten kann manuell (mit dem Griff) und motorisch erfolgen.

Reis. 3... Anschlussdiagramm des Rheostats beim Start: Rpc – Widerstand, der die Schützspule in der Aus-Position des Rheostats überbrückt, Rogr – Widerstand, der den Strom in der Spule begrenzt, Ш1, Ш2 – parallele Erregerwicklung des Gleichstrommotors, C1, C2 - Reihenerregerwicklung eines Gleichstrommotors.

Reis. 4… Erregungssteuer-Rheostat-Anschlussdiagramm: Rpr – Vorgeschalteter Widerstand, OB – Gleichstrommotor-Erregerspule.

Rheostate des in Abb. gezeigten Typs. 2 und 3 sind weit verbreitet.Ihre Konstruktion weist jedoch einige Nachteile auf, insbesondere eine große Anzahl von Befestigungselementen und Verkabelungen, insbesondere bei Erregerwiderstandswiderständen mit einer großen Anzahl von Stufen.

Ein Schaltplan eines ölgefüllten Rheostaten der RM-Serie, der zum Starten von Induktionsmotoren mit gewickeltem Rotor ausgelegt ist, ist in Abb. dargestellt. 5. Spannung im Rotorkreis bis 1200 V, Strom 750 A. Schaltdauer 10.000 Schaltspiele, mechanisch – 45.000. Der Rheostat ermöglicht 2 – 3 Starts in einer Reihe.

Reis. 5 Schaltplan eines ölgefüllten Regelrheostaten

Der Rheostat besteht aus Widerstandspaketen und einem in den Tank eingebauten und in Öl getauchten Schaltgerät. Widerstandspakete werden aus aus Elektroblech gestanzten Elementen zusammengesetzt und am Tankdeckel befestigt. Das Schaltgerät ist vom Trommeltyp, es handelt sich um eine Achse mit darauf befestigten Segmenten einer zylindrischen Oberfläche, die nach einem bestimmten Stromkreis verbunden sind. Die mit den Widerstandselementen verbundenen Festkontakte sind auf einer festen Stromschiene befestigt. Bei Drehung der Trommelachse (durch Schwungrad oder Motorantrieb) überwinden die Segmente als bewegliche Schleifkontakte bestimmte Festkontakte und verändern so den Widerstandswert im Rotorkreis.