Общие сведения. В зависимости от назначения ре­зисторы делят на следующие группы: пусковые, тормоз­ные, регулировочные, добавочные, экономические, разрядные, балластные, нагрузочные, нагревательные, заземляющие, установочные.

Пусковые, тормозные, разрядные, заземляющие рези­сторы в основном предназначены для работы в кратко­временном режиме и должны иметь возможно большую постоянную времени нагрева. Особых требований к ста­бильности резисторов не предъявляется. Все остальные резисторы работают в основном в длительном режиме, требуют развитой поверхности охлаждения. Сопротивле­ние резистора должно быть стабильным. В зависимости от материала про­водника различают резисторы металлические, жидкост­ные, угольные и керамические. В промышленном электро-

приводе наибольшее распространение получили металли­ческие резисторы. Керамические (нелинейные) резисторы широко применяются в высоковольтных аппаратах — разрядниках.

Материалы резисторов. С целью сокращения габаритов рези­сторов удельное сопротивление материала должно быть возможно выше. Рабочая температура материала резистора также должна быть возможно больше, что позволяет сократить массу материала и поверхность охлаждения реостата.

Для того чтобы сопротивление резистора не зависело от темпе­ратуры, температурный коэффициент сопротивления резистора дол­жен быть возможно меньше.

В элементах, предназначенных для работы на воздухе, материал не должен подвергаться коррозии при нагреве либо должен образо­вывать защитную пленку. В табл.1 приведены основные данные сплавов, широко применяемых для изготовления резисторов.

Таблица 1

Сталь имеет малое удельное сопротивление. На воздухе сталь интенсивно окисляется, поэтому может применяться только в масля­ных реостатах. Рабочая температура целиком определяется нагревом трансформаторного масла и не превышает 115°С. Температурный коэффициент велик, поэтому сталь нельзя применять для резисторов, сопротивление которых должно быть стабильным. Единственное до­стоинство этого материала — дешевизна.

В качестве материала для резисторов издавна применяется электротехнический чугун. Он имеет значительно боль­шее, чем у стали, удельное сопротивление, относительно небольшой температурный коэффициент сопротивления. Рабочая температура чугуна достигает 400°С. Элементы резистора изготавливаются из чу­гуна путем литья. Ввиду хрупкости чугуна для получения необходи­мой механической прочности сечение элемента должно быть доста­точно большим. Поэтому чугунные резисторы имеют большую пропускную способность по току и применяются при больших мощ­ностях.

Ввиду недостаточной стойкости чугунных элементов при вибра­циях и ударах этот материал используется для стационарных уста­новок, работающих в спокойном режиме. Листовая электро­техническая сталь Э11 используется также в качестве материала для резисторов. За счет присадки кремния удельное со­противление этой стали почти втрое выше, чем у обычной стали. Зигзагообразные элементы из листовой стали получают штамповкой. Температурный коэффициент сопротивления стали Э11 велик, поэто­му она применяется только для пусковых резисторов. Стальные элементы резисторов, как правило, работают в трансформаторном, масле.

Для реостатов, требующих сохранения постоянства сопротивле­ния, может применяться константан, который свое наименование получил благодаря малому температурному коэффициенту сопро­тивления. Материал не подвергается коррозии при работе на возду­хе и имеет максимальную рабочую температуру 500°С. Большое зна­чение удельного сопротивления позволяет создать элементы малого габарита. Материал широко применяется в виде проволоки и ленты. Нихромы, обладая высоким р и высокой рабочей температурой, употребляются в основном для изготовления нагревательных рези­сторов, где удается более полно использовать их рабочие харак­теристики.

В настоящее время для резисторов широко применяется более дешевый жаростойкий сплав 0Х23Ю5. Удельное сопротивление его более чем в 2 раза выше, чем у константана, а рабочая температура достигает 850″С.

Конструкция резисторов. Резисторы в виде свободной спира­ли из проволоки или ленты изготавливаются путем навивки прово­локи или ленты на цилиндрической оправке «виток к витку». Необ­ходимый зазор между витками получается при растяжении спирали в момент крепления ее к опорным изоляторам—роликам, изготов­ленным из фарфора. Такие элементы легко изготовить при наличии простейшего оборудования. Недостатком такой конструкции являет­ся малая жесткость, что заставляет снижать рабочую температуру материала (100°С для константановой спирали). Поскольку тепло­емкость такого резистора определяется только массой резистивного материала, постоянная времени таких резисторов мала.

Свободную спираль целесообразно использовать для длительно­го режима работы, так как в отдаче тепла участвует полностью вся поверхность проволоки или ленты

Рис.2. Резистор на керамическом каркасе.

Для увеличения жесткости спирали проволока может наматы­ваться на фарфоровый каркас в виде трубки. Спиральная канавка на поверхности предотвращает замыкание витков между собой. Такая конструкция позволяет повысить рабочую температуру резистора из константана до 500°С.

Даже при кратковременном режиме работы каркас более чем в 2 раза увеличивает постоянную нагрева за счет своей большой массы.

При диаметре провода, меньшем 0,3 мм, канавка на поверхности цилиндра не делается, изоляция между витками создается за счет окалины (пленки окислов), образующейся при нагреве проволоки. Для предохранения от механических повреждений провод сверху по­крывается стеклоэмалью. Такие трубчатые резисторы марки ПЭ ши­роко применяются для управления двигателями малой мощности, в качестве разрядных, экономических сопротивлений в цепях автома­тики и др. Эти резисторы имеют максимальную мощность до 150 Вт, а их постоянная времени 200—300 с.

Ввиду технологических затруднения при изготовлении каркасов больших габаритов при больших мощностях эти резисторы не применяются.

Для пуска двигателей мощностью до 10 кВт широко применяют­ся так называемые проволочные или ленточные поля (рис.3), иногда именуемые рамочными элементами.

Рис. 3. Рамочный резистор.

На стальной пластине 1 укреплены изоляторы 2 из фарфора или стеатита. Проволока резистора 3 наматывается в канавки 4, расположенные на поверхности изоляторов. Для больших токов используется лента.

Максимальная допустимая температура равна 300°С. Рассеивае­мая мощность резисторов этого типа доходит до 350 Вт. Обычно они компонуются по несколько штук в одном ящике. В качестве материала проволоки применяется константен.

Для мощностей двигателей от трех до нескольких тысяч кило­ватт применяются резисторы (рис 4), использующие в качестве материала жаростойкие сплавы типа 0Х23Ю5.

Рис. 4. Высокотемпературный резистор.

С целью уменьшения габаритов и получения необходимой жест­кости жаростойкая лента наматывается на ребро. Так же, как и в предыдущей конструкции, изоляторы имеют канавки, фиксирующие положение отдельных витков. В каждом ящике устанавливается пять резисторов мощностью 450 Вт. При больших токах элементы

соединяются параллельно. Отпайки резисторов привариваются к спи­рали и при монтаже не могут перестанавливаться.

Жаростойкие резисторы имеют малый температурный коэффи­циент сопротивления и большую механическую жесткость, благодаря чему находят самое широкое распространение в установках, под­верженных тряске, вибрациям. Они обладают высокой термической устойчивостью, допуская кратковременный нагрев до 850°С. Дли­тельная допустимая температура 300°С.

Чугунные резисторы, широко применяемые для двигателей мощ­ностью от трех до нескольких тысяч киловатт, имеют форму зигзага и изготовляются отливкой из электротехнического чугуна. Для боль­ших токов резисторы изготавливаются в 2 раза большей толщины, чем при малых (рис.5, а и б). Для соединения друг с другом рези­сторы на концах имеют ушки (бобышки) с отверстиями для крепления.

Рис. 5. Чугунные резисторы.

Максимальная рабочая температура равна 400°С. Однако нор­мальная мощность резисторов выбрана из расчета 300°С. Сопротив­ление чугунных резисторов в значительной степени зависит от тем­пературы, поэтому они применяются как пусковые. Их собирают в ящики с помощью стальных стержней 2, изолированных от бобы­шек миканитом (рис.6).

В месте последовательного соединения элементов_прокладывает-ся металлическая шайба. На противоположном конце между бобыш­ками кладется слюдяная шайба. Отводы делаются с помощью спе­циальных зажимов — башмаков (рис. 5,в, г), которые устанавли­ваются между бобышками соседних резисторов.

После сборки всех резисторов на стержень надевается стальная пружина, которая и затягивается гайкой. Наличие пружины позволя­ет создать необходимое нажатие между бобышками при рабочих температурах. Стержни укрепляются в стойках 1 с помощью про­ходных изоляторов. В ящиках резисторы комплектуются таким обра­зом, чтобы общая мощность ящика не превосходила 4,5 кВт. Все ящики резисторов ЯС имеют стандартные габариты. При монтаже реостатов ящики монтируются друг на друге. При этом воздух, на­гретый в нижних ящиках, омывает верхние, ухудшая охлаждение последних. В связи с этим число ящиков, смонтированных друг на друге, не должно превышать трех.

Рис. 6. Ящик чугунных резисторов.

Для ответственных электроприводов, требующих бесперебойной работы, целесообразно реостат собирать из стандартных ящиков (без отводов внутри ящика). При повреждении резистора в ящике рабо­тоспособность схемы быстро восстанавливается путем замены не­исправного ящика на новый.

Поскольку температура воздуха вблизи резисторов высока, подвод тока к ящикам или башмакам необходимо производить либо голым проводом или шиной, либо применяя нагревостойкую изоля­цию. В связи с малой механической прочностью в установках, подвер­женных ударам и вибрации, чугунные резисторы не применяются.