一种不锈钢分段可调电阻及可调制动电阻的制作方法

本发明属于电气技术领域，具体涉及一种用于大型电机降速过程中电机外接的分段可调电阻以及由其组成的制动电阻。

背景技术：

制动电阻目前主要应在在铁路机车动态制动和在变频器控制电机减速和制动的电路中。制动电阻应用的基本原理都是：正在旋转的电机励磁后产生输出电压，电机通过外接制动电阻或变流器与制动电阻组合形成回路，产生电流，在电机降速过程中电机的机械能转化为电能，并以热能的形式消耗在制动电阻上。

制动电阻按材料分类一般属于大功率绕线式电阻，目前具体应用多采用波纹电阻，它通常在圆柱形的瓷管上固定了两个引出端子，陶瓷管表面上缠绕了扁带波浪形状的合金电阻丝，并在其表面涂覆一层具有阻燃，耐高温特性的涂层，陶瓷管作为电阻丝骨架的同时，又具有散热器的功效。

随着越来越多大功率大容量电机及其控制变频器的快速发展，为了保证供电设备安全，需要通过制动电阻实现电机降速调节，把供电设备的内部能量转移到外接电阻上进行消耗，来保证供电设备安全，为了达到快速释能的目的，需要外接电阻具备特大功率(≥100mva)、大电流(≥5000a)、耐高压和吸收高能量等特点。然而，目前市场上同时具有特大功率、大电流、耐高压和吸收高能量特点的制动电阻产品还是空白。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种不锈钢分段可调电阻及可调制动电阻，能够实现大功率大容量电机快速降速，电流密度大和不易变形。

本发明的技术方案如下：

一种不锈钢分段可调电阻，包括由若干段分电阻首尾通过短接不锈钢带焊接连成的电阻本体，以及安装在电阻本体的分电阻之间的u形绝缘件，一侧的分电阻的首端和另一侧分电阻的尾端分别形成电阻输入端和电阻输出端，还包括设于电阻本体上的短接铜排，所述的u形绝缘件的截面为u形，其固定设于分电阻的不锈钢带之间，u形绝缘件长度方向与分电阻所在平面垂直。

所述的分电阻上焊接耳板，在耳板设有安装孔，该安装孔内安装螺栓从而固定u形绝缘件。

所述的分电阻采用矩形截面为50*10mm不锈钢带，经过冷折弯，焊接加工而成。

所述的u形绝缘件材料为乙烯基改性环氧增强模料。

所述的每个分电阻的上端弯折弧度选为r25mm～r50mm，分电阻之间的间距为40mm～500mm，不锈钢带的宽度为40mm～500mm。

所述的u形绝缘件在电阻本体上分两层安装，即上层的u形绝缘件位于同一水平高度，下层的u形绝缘件位于同一水平高度，且上层和下层的u形绝缘件相互交错。

所述的短接铜排的安装方式为，将于输入端所在的分电阻的首尾端连接和/或将输出端与输出端所在分电阻相邻的分电阻的端部连接。

一种不锈钢分段制动电阻，它包括绝缘箱体和设于绝缘箱体内的如权利要求～所述的分段可调电阻，绝缘箱体内放置一定高度的水，水能没过分段可调电阻，水面到分段可调电阻顶部为150～200mm，所述的绝缘箱体前面设有溢流管，底部设有放水阀。

还包括柜体，所述的柜体前侧设有可拆卸的前横梁，柜体内固定安装绝缘子与不锈钢竖梁，所述的制动电阻的绝缘箱体与上述绝缘子与不锈钢竖梁连接，所述的短接铜排通过绝缘子固于不锈钢竖梁上，柜顶安装电源输入端，柜体前侧面板上设有补水开关，柜体侧面上端设有风机罩与排气管道，柜体底部设有回水管。

所述的绝缘箱体底部铺设磁砖，分段可调电阻放于磁砖上面。

本发明的显著效果如下：

分电阻材质采取不锈钢0cr18ni19(国标)，能够满足大电流通过不变形且足够的散热面积，不锈钢截面选定为矩形，当额定电流为10000a，尺寸设计为50x10mm，即保证了在大电流左右不变形和足够的散热面积；

分段可调电阻只有一个输入端，一个端输出端，但电阻可输出多组阻值，主要是通过铜排短接不同的抽头，就能实现电阻输出不同的阻值；

不锈钢带采用0cr18ni19，并采用冷折弯工艺，即采用大弧度折弯模具与较慢的加工速度进行折弯，避免在折弯弧度上造成龟裂。所以不锈钢金相组织不会产生较大的变化，电阻变化非常小，只有0.5％～1％左右。

在电阻本体侧部焊接耳板，在耳板上钻孔，孔主要用于穿螺栓，该螺栓用于固定绝缘配件与电阻本体，该孔没有加工到电阻本体不锈钢带上，不会影响电阻截面电流与电阻值。

使用时，由于该分段可调电阻放于水中，其电阻与水共同确定制动电阻的阻值，分段可调电阻与水充分接触，由于其电阻导电率远远高于比水的导电率，制动电阻的电流绝大部分通过分段可调电阻，又由于水的比热很大，随着水的温度升高，吸收大量因电能转换的热量，从而确保分段可调电阻在电流密度很大时的安全性，利用水的导电率低、吸热比高和合金的导电率高、电流密度大和不易变形等特点，实现大功率大容量电机快速降速，该制动电阻具有特大大功率、大电流、耐高压和吸收高能量的特点。

附图说明

图1为特大功率大电流分段可调制动电阻示意图；

图2为特大功率大电流分段可调制动电阻正视图；

图3为特大功率大电流分段可调制动电阻侧视图；

图4a为利用短接铜排实现2a输出值时的示意图；

图4b为电阻输出2a时的电流流动的路径示意图；

图5a为利用短接铜排实现3a输出值时的示意图；

图5b为电阻输出3a时的电流流动的路径示意图；

图6a为利用短接铜排实现4a输出值时的示意图；

图6b为电阻输出4a时的电流流动的路径示意图；

图7a为利用短接铜排实现5a输出值时的示意图；

图7b为电阻输出5a时的电流流动的路径示意图；

图8为分段可调电阻构成制动电阻示意图；

图9为不锈钢分段制动电阻示意图；

图中；1.电阻输入端；2.电阻输出端；3.电阻安装梁；4.电阻本体；5.u形绝缘件；6.短接不锈钢带；7.短接铜排；8.耳板；9.分电阻；10.溢流管；11.放水阀；12.绝缘箱体；13.分段可调电阻；14.前横梁；15.绝缘子与不锈钢竖梁；16.补水开关；17.风机罩与排气管道；18.回水管；19.柜体。

具体实施方式

下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本专利中的分段可调电阻包括由5段分电阻9首尾通过短接不锈钢带6焊接连成的电阻本体4，以及安装在电阻本体4分电阻9之间的u形绝缘件5，为了便于安装在电阻本体4上设有电阻安装梁3。一侧的分电阻的首端和另一侧分电阻的尾端分别形成电阻输入端1和电阻输出端2。

如图2所示，u形绝缘件5的截面为u形，安装在分电阻的不锈钢带之间，通过螺栓固定，u形绝缘件5长度方向与分电阻所在平面垂。u形绝缘件5的作用是固定各个分电阻9，将分段电阻组成一个整体。

装配时，可分为上下两层安装，即上层的u形绝缘件5位于同一水平高度，下层的u形绝缘件5位于同一水平高度，且上层和下层的u形绝缘件5相互交错，如图1所示。

u形绝缘件5材料可选择乙烯基改性环氧增强模料，能耐高压(≥30kv)、耐高温(≥180℃)、耐候时间长、能承受较高的复合应力。

如图3所示，优选的可在分电阻9上焊接耳板8，在耳板8上打孔，安装时通过耳板8上的安装孔安装螺栓从而固定u形绝缘件5。由于采用了耳板8安装u形绝缘件5，没有直接在电阻本体4上打孔，因此不会影响电阻截面电流与电阻值。

如图2和图3所示，电阻本体4中的分电阻9采用矩形截面为50x10mm不锈钢带，经过冷折弯，焊接加工而成，在通过短接不锈钢带6将5段分电阻9的首尾焊接成整体，成为电阻本体4。每段分电阻9阻值相同，并且偏差值不得超过3％，选择时，可将偏差值为上分段电阻与偏差值为下的分段电阻搭配混用，就能很好的保证5段电阻加起来的总阻值偏差在3％之内。

每个分电阻的上端弯折弧度选为r25mm～r50mm，分电阻的间距为40～500mm，不锈钢带的宽度优选为50mm～300mm。

优选的，不锈钢带材料为0cr18ni19。在加工之前，将其进行冷折弯，防止不锈钢带在折弯部位产生龟裂，采用大弧度折弯(r30mm～200mm)。这是由于热折弯采用的是乙炔加热的方式，在折弯位置进行加热，该部位温度超过500℃以上，才能进行折弯加工，会造成不锈钢金相组织发生变化。通过回路电阻仪测试，热折弯会导致电阻率变小，电阻会减小3％～5％。基于以上原因，选择冷折弯的方式。

冷折弯是采用大弧度折弯模具与较慢的加工速度进行折弯，避免在折弯弧度上造成龟裂。所以不锈钢金相组织不会产生较大的变化，电阻变化非常小，只有0.5％～1％左右。

本申请的电阻搭配短接铜排就能够实现多种输出阻值的输出。设定每个分段电阻阻值为a，要求输出2a、3a、4a、5a共4个档位，具体方案如下。

如图4a所示，利用短接铜排实现2a输出值。

将输入端1所在的分电阻9的首尾利用短接铜排7搭接起来，并将输出端2与输出端2所在分电阻相邻的分电阻9的端部利用短接铜排7搭接起来，就能够实现2a输出值，其电流流动的路径如图4b所示。

如图5a所示，实现3a输出值。

只将输出端2与输出端2所在分电阻相邻的分电阻9的端部利用短接铜排7搭接起来，其电流流动的路径如图5b所示。

如图6a所示，实现4a输出值。

只将输入端1所在的分电阻9的首尾利用短接铜排7搭接起来，其电流流动的路径如图6b所示。

如图7a所示，实现5a输出值，只需要取掉所有短接铜排，其电流流动的路径如图7b所示。

由上述分段可调电阻还可以构成制动电阻，如图8所示，制动电阻包括绝缘箱体12、水和上述分段可调电阻13，绝缘箱体12底部铺设磁砖，可调电阻13放于磁砖上面。磁砖主要作用是隔热与支撑。分段可调电阻主体全部浸入水中，并保证水面到电阻顶部为150～200mm，能保证段调电阻与水充分接触，及时将热量从电阻传导到水里。绝缘箱体12前面焊接溢流管10，主要防止过量加水，水面超过规定值后，水会从溢流管导走，而不会发生水溢出水箱顶部，更不会影响到其它设备。绝缘箱体12底部焊接放水阀11，可以及时更换水箱内的水。

制动电阻可以放进柜体19内，如图9所示，柜内前端安装由前横梁14，拆掉前横梁，就可以将水箱推出柜外进行维修。柜体内固定安装绝缘子与不锈钢竖梁15，制动电阻的绝缘箱体13与上述绝缘子与不锈钢竖梁15连接，使得制动电阻固定在柜体内，保证电阻在通过大电流时，不产生滑动、位移抖动。短接铜排7通过绝缘子固于柜内侧梁上，柜顶安装电源输入端；输出端放于柜体前部，电阻输出端通过铜排短接在一起。补水开关16放于柜体前部，打开前门后，就可人工操作进行补水，便于人员操作。三相风机(图中未示意)装在柜体后部，通过风机罩与排气管道17，及时将柜内水蒸气抽出，防止水蒸气损坏柜内器件，加快水箱内的水冷却速度。回水管18安装在柜体底部侧边，及时将水箱内的清洗设备的水或高温水排走。