Rhéostats de démarrage et de régulation : circuits de commutation

Un rhéostat est appelé un appareil composé d'un ensemble de résistances et d'un dispositif avec lequel vous pouvez régler la résistance des résistances incluses et ainsi réguler le courant et la tension alternatifs et continus.

Différenciez les rhéostats refroidis par air et refroidis par liquide (huile ou eau)… Le refroidissement par air peut être utilisé pour toutes les conceptions de rhéostats. Le refroidissement à l'huile et à l'eau est utilisé pour les rhéostats métalliques, les résistances peuvent soit être immergées dans le liquide, soit circuler autour de celui-ci. Il convient de garder à l'esprit que le liquide de refroidissement doit et peut être refroidi à la fois avec de l'air et du liquide.

Les rhéostats métalliques refroidis par air ont obtenu la plus grande distribution. Ils sont les plus faciles à adapter aux différentes conditions de fonctionnement, tant en termes de caractéristiques électriques et thermiques, qu'en termes de différents paramètres de conception. Les rhéostats peuvent être fabriqués avec un changement de résistance continu ou progressif.

Fil rhéostat

L'interrupteur à pas des rhéostats est plat.Dans un interrupteur plat, le contact mobile glisse sur les contacts fixes tout en se déplaçant dans le même plan. Les contacts fixes sont réalisés sous forme de boulons à têtes plates cylindriques ou hémisphériques, de plaques ou de bandages disposés en arc de cercle sur une ou deux rangées. Un contact glissant mobile, communément appelé balai, peut être du type pont ou levier, auto-aligné ou non-aligné.

Le contact mobile non aligné est de conception plus simple mais son fonctionnement n'est pas fiable en raison d'une défaillance de contact fréquente. Avec un contact mobile autorégulateur, la pression de contact requise et une grande sécurité de fonctionnement sont toujours garanties. Ces contacts se généralisent.

Les avantages du rhéostat à pas plat sont une relative simplicité de construction, des dimensions relativement petites avec un grand nombre de pas, un faible coût, la possibilité de monter des contacteurs et des relais sur le tableau pour éteindre et protéger les circuits commandés. Inconvénients - puissance de commutation relativement faible et faible pouvoir de coupure, usure élevée des balais due au frottement par glissement et à la fusion, difficulté d'utilisation pour les schémas de connexion complexes.

Les rhéostats métalliques refroidis à l'huile offrent une capacité thermique accrue et un temps de chauffage constant en raison de la capacité thermique élevée et de la bonne conductivité thermique de l'huile. Cela permet dans les modes à court terme d'augmenter fortement la charge sur les résistances et, par conséquent, de réduire la consommation de matériau résistif et les dimensions du rhéostat. Les éléments immergés dans l'huile doivent avoir une surface aussi grande que possible pour assurer une bonne dissipation de la chaleur.Il n'est pas recommandé d'immerger les résistances fermées dans l'huile. L'immersion dans l'huile protège les résistances et les contacts des influences environnementales nocives dans les industries chimiques et autres. Seules les résistances ou les résistances et les contacts peuvent être immergés dans l'huile.

Le pouvoir de coupure des contacts dans l'huile est augmenté, ce qui est un avantage de ces rhéostats. La résistance transitoire des contacts dans l'huile augmente, mais en même temps les conditions de refroidissement sont améliorées. De plus, de grandes presses à contact peuvent être tolérées du fait de la lubrification.La présence de lubrifiant assure une faible usure mécanique.

Pour les modes de fonctionnement à long terme et intermittents, les rhéostats refroidis à l'huile ne conviennent pas en raison du faible transfert de chaleur de la surface du réservoir et du long temps de refroidissement. Ils sont utilisés comme rhéostats de démarrage pour les moteurs électriques asynchrones à rotor bobiné jusqu'à 1000 kW avec des démarrages peu fréquents.

La présence d'huile crée également un certain nombre d'inconvénients : contamination des locaux, risque accru d'incendie.

Riz. 1. Rhéostat à résistance changeante en continu

Un exemple de rhéostat avec un changement presque continu de résistance est illustré à la fig. 1. Sur le cadre 3 en matériau isolant résistant à la chaleur (stéatite, porcelaine), un fil résistif est enroulé. Pour isoler les spires les unes des autres, le fil est oxydé. Un contact à ressort 5 coulisse sur une résistance et guide une tige ou un anneau porteur de courant 6, relié au contact mobile 4 et déplacé au moyen d'une tige isolée 8, au bout de laquelle est placée une poignée isolée (la poignée est retirée dans la figure). Le boîtier 1 sert à assembler toutes les pièces et à fixer le rhéostat, et les plaques 7 pour le raccordement externe.

Les rhéostats peuvent être inclus dans le circuit en tant que résistance variable (Fig. 1, a) ou en tant que potentiomètre(Fig. 1.6). Les rhéostats permettent un contrôle en douceur de la résistance et, par conséquent, du courant ou de la tension dans un circuit et sont largement utilisés en laboratoire dans les circuits de contrôle automatique.

Schémas d'inclusion du démarrage et de la régulation des rhéostats

L'image 2 montre un circuit de commutation utilisant un rhéostat pour un moteur à courant continu de faible puissance.

Riz. 2… Circuit de commutation du rhéostat : L - pince connectée au réseau, I - pince connectée à l'induit ; M - pince connectée au circuit d'excitation, O - contact vide, 1 - arc, 2 - levier, 3 - contact de travail.

Avant d'allumer le moteur, assurez-vous que le levier 2 du rhéostat est au contact vide 0. Ensuite, l'interrupteur s'allume et le levier du rhéostat est transféré au premier contact intermédiaire. Dans ce cas, le moteur est excité et un courant de démarrage apparaît dans le circuit d'induit dont la valeur est limitée par les quatre sections de la résistance Rp. Au fur et à mesure que la fréquence de rotation de l'armature augmente, le courant d'appel diminue et le levier du rhéostat est transféré au deuxième, troisième contact, etc., jusqu'à ce qu'il ne soit plus au contact de travail.

Les rhéostats de démarrage sont conçus pour un fonctionnement de courte durée, et donc le levier du rhéostat ne peut pas être retardé longtemps sur les contacts intermédiaires : dans ce cas, les résistances du rhéostat surchauffent et peuvent griller.

Avant de débrancher le moteur du secteur, il est nécessaire de déplacer la poignée du rhéostat en position extrême gauche. Dans ce cas, le moteur est déconnecté du secteur, mais le circuit inducteur reste fermé à la résistance du rhéostat.Sinon, des surtensions importantes peuvent se produire dans la bobine d'excitation au moment de l'ouverture du circuit.

Lors du démarrage de moteurs à courant continu, le rhéostat de commande dans le circuit d'enroulement de champ doit être complètement retiré pour augmenter le flux de champ.

Pour démarrer les moteurs avec excitation en série, utilisez des rhéostats de démarrage à double pince, différents de trois pinces en l'absence d'arc de cuivre et la présence de seulement deux pinces - L et Ya.

Les rhéostats à changement de résistance par paliers (oriz. 3 et 4) se composent d'un ensemble de résistances 1 et d'un dispositif de commutation par paliers.

Le dispositif de commutation se compose de contacts fixes et d'un contact glissant mobile et d'un entraînement. Dans le rhéostat de ballast (Fig. 3), le pôle L1 et le pôle d'induit I sont connectés aux contacts fixes, aux prises des éléments de résistance, de démarrage et de régulation, en fonction de la panne de l'étage, et d'autres circuits contrôlés par le rhéostat. Le contact glissant mobile ferme et ouvre les étages de résistance ainsi que tous les autres circuits commandés par le rhéostat. L'entraînement du rhéostat peut être manuel (à l'aide de la poignée) et motorisé.

Riz. 3... Schéma de connexion du rhéostat au démarrage : Rpc - résistance shuntant la bobine du contacteur en position d'arrêt du rhéostat, Rogr - résistance limitant le courant dans la bobine, Ш1, Ш2 - enroulement d'excitation du moteur à courant continu parallèle, C1, C2 - bobinage d'excitation série d'un moteur à courant continu.

Riz. 4… Schéma de connexion du rhéostat de contrôle d'excitation : Rpr - Résistance en amont, OB - Bobine d'excitation du moteur à courant continu.

Les rhéostats du type illustré à la fig. 2 et 3 sont répandus.Cependant, leurs conceptions présentent certains inconvénients, notamment un grand nombre de fixations et de câblage, notamment dans les rhéostats d'excitation qui comportent un grand nombre d'étages.

Un schéma de circuit d'un rhéostat rempli d'huile de la série RM, conçu pour démarrer des moteurs à induction à rotor bobiné, est illustré à la Fig. 5. Tension dans le circuit du rotor jusqu'à 1200 V, courant 750 A. Durabilité de commutation 10 000 opérations, mécanique - 45 000. Le rhéostat permet 2 à 3 démarrages d'affilée.

Riz. 5 Schéma de circuit d'un rhéostat de régulation rempli d'huile

Le rhéostat est constitué de packs de résistances et d'un dispositif de commutation intégrés dans le réservoir et immergés dans l'huile. Les packs de résistances sont assemblés à partir d'éléments emboutis en acier électrique et fixés au couvercle du réservoir. Le dispositif de commutation est du type à tambour, c'est un axe avec des segments d'une surface cylindrique fixés dessus, connectés selon un certain circuit électrique. Les contacts fixes connectés aux éléments résistifs sont fixés sur un jeu de barres fixe. Lors de la rotation de l'axe du tambour (par volant d'inertie ou entraînement par moteur), les segments en tant que contacts glissants mobiles surmontent certains contacts fixes et modifient ainsi la valeur de résistance dans le circuit du rotor.