Rezystory (opory) są to urządzenia elektryczne służące do ograniczania prądu w obwodach elektrycznych. Wykonany jest on zwykle z elementu przewodzącego o większej rezystywności niż przewody co powoduje ograniczanie płynącego w obwodzie prądu. Rezystor jest elementem biernym, a w czasie przepływu prądu następuje na nim zamiana energii elektrycznej na cieplną. Zwykłe rezystory mają charakterystykę liniową, co znaczy że ich rezystancja nie zmienia się w przypadku zmian napięcia na jego zaciskach. Natomiast w pewnych granicach może się ona zmieniać pod wpływem temperatury, im ona wyższa tym rezystancja nieco rośnie.
W pojazdach trakcyjnych stosuje się rezystory na prądy znamionowe dochodzące do 500 A, które pracują dorywczo i są chłodzone powietrzem. Chłodzenie rezystorów może odbywać się za pomocą wentylatorów lub naturalnie przez pęd powietrza przepływającego w czasie jazdy przez powierzchnie rezystorów.
Rezystory pracują zarówno w obwodach wysokiego napięcia jak i w obwodach niskiego napięcia. Do pierwszej grupy rezystorów należą przede wszystkim rezystory rozruchowe, które ograniczają prąd silników trakcyjnych w czasie rozruchu. Pracują one dorywczo i są chłodzone powietrzem. W lokomotywach elektrycznych, gdzie prądy rozruchowe dochodzą czasem do 700 A stosuje się wentylatory, które zasilane są spadkiem napięcia na poszczególnych grupach rezystorów, dzięki temu chłodzenie jest odpowiednie do potrzeb. W elektrycznych zespołach trakcyjnych prądy rozruchowe nie przekraczają 250 A i zwykle nie stosuje się chłodzenia poprzez wentylatory, natomiast rezystory umieszcza się pod pudłem wagonu i chłodzone one są w czasie jazdy pędem powietrza.
W obwodach wysokiego napięcia stosuje się też rezystory do ograniczania prądu rozruchu przetwornic wirujących oraz sprężarek, bocznikowania uzwojeń wzbudzenia silników trakcyjnych, a także służą one jako posobnik do woltomierza napięcia sieci trakcyjnej.
Rezystory niskiego napięcia mają zastosowanie do ograniczania prądów rozruchowych silników pomocniczych, w regulatorach napięcia, oraz wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba ograniczania prądu.
Budowa
Na powyższym rysunku pokazana jest jedna sekcja rezystorów rozruchowych. W zależności od stopnia rozbudowania układu rozruchowego w pojazdach trakcyjnych znajduje się od kilku do kilkunastu sekcji. Blok rezystrowy pokazany na rysunku stosowany jest w elektrycznych zespołach trakcyjnych serii EN57. Składa się on z konstrukcji wsporczych (3) połączonych sworzniami (5), za pomocą śrub (4). Na sworzniach za pomocą izolatorów (7) umieszczone są wsporniki (1) wykonane z materiału izolacyjnego, na które nawinięte są taśmy fechralowe tworzące segmenty (2). Izolowane wsporniki oraz izolatory stanowią pierwszy stopień izolacji i zapewniają izolację między segmentową. Takich segmentów w opisywanym bloku jest sześć. Segmenty te są z tyłu połączone ze sobą mostkami (6), natomiast z przodu umieszczone są zaciski. Blok ten podwiesza się do sworznia podwieszeniowego (8), który zawieszony jest w osiach izolatorów drugiego stopnia izolacji (9). Izolatory te zawieszone są do pudła wagonu.
Rezystory wykonane są najczęściej z taśm żeliwnych lub fechralowych (stop żelaza, chromu i aluminium) nawiniętych na izolowanych sworzniach (porcelana, mikanit, steatyt) w kształcie zygzaka.
Wszystkie bloki rezystorów rozruchowych połączone są odpowiednio ze sobą za pomocą przewodów. W lokomotywach elektrycznych umieszczone są one pod dachem, w pudle pojazdu w specjalnych szafach. W elektrycznych zespołach trakcyjnych bloki te umieszcza się pod pudłem wagonu silnikowego.
Jak już wspomniałem rezystory w czasie pracy się nagrzewają i wymagają chłodzenia. Ponieważ w lokomotywach elektrycznych prądy rozruchowe są duże większe wymaga to chłodzenia wymuszonego - przez wentylatory. Najczęściej wentylatory te zasilane są spadkiem napięcia na odpowiednich sekcjach. W elektrycznych zespołach trakcyjnych wystarczy chłodzenie naturalne, przez pęd powstającego w czasie jazdy wiatru. Wobec tego sekcje umieszcza się pod pudłem wagonu silnikowego. Niestety metoda ta w czasie zimy nie sprawdza się, ponieważ dochodzi często do dużych zanieczyszczeń śniegiem i lodem co powoduje częste awarie.
Zastosowanie rezystorów
Rezystory stosuje się do ograniczania prądu silników trakcyjnych w czasie rozruchu, w obwodzie silnika przetwornicy w elektrycznych pojazdach trakcyjnych, do bocznikowania uzwojeń wzbudzenia silników trakcyjnych, oraz w spalinowych pojazdach trakcyjnych z przekładnią elektryczną do regulacji wzbudzenia prądnicy głównej i wzbudnicy. Rezystory służą także do kompensacji odciążenia zestawów kołowych podczas rozruchu, gdy część zestawów kołowych jest bardziej obciążona. Polega to na tym, że rezystor osłabia pole wzbudzenia silnika, który napędza mniej obciążony zestaw kołowy. Dzięki temu maleje ryzyko poślizgu.
Oprócz wyżej opisanych najważniejszych przypadków zastosowania rezystorów stosuje się je wszędzie tam, gdzie jest potrzeba ograniczenia prądu lub napięcia. Praktycznie stosowane są w każdym obwodzie mniejsze lub większe rezystory.
Boczniki indukcyjne stosuje się w obwodach, w których istnieje konieczność w pewnych przypadkach ograniczania prądu. Do takich obwodów należy przede wszystkim obwód osłabienia pola silników trakcyjnych. Osłabienie pola stosuje się w celu zwiększenia prędkości obrotowej silników trakcyjnych poprzez włączenie równolegle do obwodu wzbudzenia rezystorów osłabienia pola. Jednak w czasie bocznikowania uzwojenia wzbudzenia zachodzą zjawiska, które zachwiałyby równowagę pracy obwodu głównego i dlatego istnieje konieczność stosowania bocznika indukcyjnego.
O stopniu osłabienia pola decyduje stosunek rezystancji czynnej obwodu bocznikowania do rezystancji obwodu wzbudzenia. Obwód wzbudzenia silnika posiada jednak pewną indukcyjność, która opóźnia ustalanie się w nim prądu. Jeśli obwód bocznikowania składałby się tylko z rezystorów, to czas ustalania się prądu w tym obwodzie byłby krótszy niż czas ustalania się prądu w obwodzie wzbudzenia. Spowodowałoby to, że chwilowo prąd w obwodzie wzbudzenia byłby dużo mniejszy niż w obwodzie bocznikującym co sprawiłoby, że osłabienie pola byłoby chwilowo zbyt duże, a przez obwód bocznikujący popłynąłby bardzo duży prąd mogący uszkodzić rezystory bocznikowania. Dochodziłoby również do zachwiania równowagi magnetycznej i pogorszenia komutacji, co objawiałoby się powstawaniem ognia okrężnego na komutatorze. W związku z tym w obwodzie bocznikowania stosuje się bocznik indukcyjny, który posiada pewną indukcyjność zbliżoną do indukcyjności obwodu wzbudzenia, co sprawia że stałe czasowe obu obwodów są podobne i prądy ustalają się podobnie.
Bocznik indukcyjny składa się z cienkich blach izolowanych, co zapobiega powstawaniu prądów wirowych w czasie ustalania się prądu, na które nawinięte jest uzwojenie miedziane. Blachy są ze sobą ściśnięte za pomocą śrub, a rdzeń posiada szczelinę powietrzną, co zapobiega szybkiemu nasyceniu. Blachy magnetyczne wykonywane są czasem z domieszką krzemu co zmniejsza straty magnetyczne.
Boczniki umieszcza się w izolowanych skrzyniach, najczęściej pod podwoziem pojazdu. Zwykle stosuje się jeden bocznik na jedną parę silników trakcyjnych.
O wpływie bocznikowania na pracę silników można poczytać tutaj.
Zastosowanie boczników indukcyjnych
Boczniki indukcyjne stosuje się w celu przeciwdziałania szybkim i szkodliwym zmianą prądu w czasie bocznikowania uzwojeń wzbudzenia. Bocznikowanie uzwojeń stosuje się do zwiększania prędkości obrotowej pojazdów oraz w celu kompensacji odciążenia osi.
![[Rozmiar: 28654 bajtów]](tla i obrazki/rezystor.jpg)