Тормозной резистор – это устройство системы электродвигательной установки или электрогенераторной установки с большой инерционной массой. При торможении электродвигатель фактически работает в генераторном режиме и отдает энергию назад в преобразователь частоты вследствие чего напряжение в звене постоянного тока повышается. Интенсивность торможения в этом случае зависит от потерь мощности в преобразователе и двигателе. Если требуется произвести быстрое торможение, необходимо использовать тормозной ключ и резистор. При торможении электропривода тормозной резистор подключается к шине постоянного тока внутри преобразователя частоты, и на нем рассеивается образуемая при торможении энергия от электродвигателя. Тормозные резисторы предохраняет электропривод от коротких замыканий, выхода из строя и блокировки по причине перенапряжения в звене постоянного тока и, соответственно, от остановки. Использование судовых и наземных тормозных резисторов в составе мощных электродвигательных и электрогенераторных установок значительно повышает надежность и срок эксплуатации энергетической системы в целом, следует отметить, что чем выше мощность двигателя (генератора) тем существеннее роль и важность такого элемента как тормозной резистор. Судовые тормозные резисторы на мощных электродвигательных установках в своей основе жидкостные, где перенос тепла от резистивных элементов чаще всего осуществляется посредством масла или воды. До последнего времени на мощных системах электроприводов чаще всего использовались жидкостные тормозные резисторы с масляным охлаждением, но с появлением новых разработок резисторов большой и средней мощности серий РБМВ и РСМК водного охлаждения (для охлаждения может быть использована обычная техническая вода, в том числе из судовой системы технического водоснабжения), производства Лира-С, мы ожидаем изменения тенденции в сторону использования тормозных резисторов водного охлаждения. Тормозные резисторы нашей разработки по мощности и другим характеристикам сопоставимые или превосходящие все существующие тормозные резисторы с масляным охлаждением в мире при этом - как минимум в 2-5 раза легче, в 2-6 раза меньше в объеме, неприхотливы, более надежны, дешевле в приобретении и кратно дешевле в эксплуатации. Рабочее напряжение резисторов серий РБМВ и РСМК до 10 кВ, прочность изоляции – до 35 кВ, что позволяет использовать их в составе почти любых используемых в настоящее время электроустановок. Стоит отметить, что серия резисторов жидкостного охлаждения РСМК разрабатывалась как аналог на замену резисторов серий CBW, HVS, WHHB, WHB, WHBSA компании Danotherm, Дания. Серия резисторов жидкостного (водного) охлаждения РБМВ способна в полной мере заменить и является более мощным и надежным аналогом резисторов серий WHDN, WHBS компании Danotherm, Дания. При этом в резисторах компании Danotherm в качестве охлаждающей жидкости может использована только деионизированная вода и гликоли. В резисторах серий РБМВ и РСМК, производства Лира-С в качестве охлаждающей жидкости может быть использована техническая вода, деионизированная вода и различные виды гликолей.

Применение в качестве разрядного резистора

Резисторы серий РСМК и РБМВ являются в полной мере пассивными устройствами с внушительной собственной теплоёмкостью и способны поглотить значительную мощность даже без активной циркуляции воды. Поэтому весьма оправдано их использование в качестве аварийного или защитного устройства, в которое в любой момент времени, даже еще до запуска циркуляции воды, возможно разрядить большую емкость или обеспечить гашение тока в электросетях (линиях) с большой индуктивностью. 

Применение качестве нагрузочного резистора

В настоящее время большинство крупных военных и граждан судов являются электроходами – это означает что на борту каждого из таких судов имеется своя электростанция (газотурбинная, дизельная, мазутная, атомная), а гребные винты крутят электродвигатели, мощности, зачатую, достигают десятков мегаватт. В случаях резкого сброса нагрузки, создаваемой электродвигателями, и по причине крайней массивности и высокой инерции генерирующей установки происходит резкое повышение частоты вращения ротора генератора и в судовой сети резко повышается частота тока (иногда до 70 Гц), что приводит к срабатыванию защит и обесточиванию всего судна. Чтобы этого избежать достаточно на 3-5 секунд нагрузить генератор на нагрузочное устройство, в качестве которого может выступать резисторы серии РБМВ, чтобы регулирующая автоматика успела сработать – мощность такого нагрузочного устройства должна быть сопоставима с мощностью выпадающей нагрузки и самого генератора. Также такого типа нагрузочное устройство может оказаться крайне полезным при проведении пуско-наладочных, проведении проверок и ремонтных работ электрогенерирующей установки при невозможность давать нагрузку на электродвигатели.

Эксплуатация транспортных средств предусматривает периодическое диагностирование трансмиссии и двигателя для определения таких параметров, как мощность двигателя, коэффициент полезного действия трансмиссии, тормозное усилие, которые определяют на специализированных стендах – нагрузочных и тормозных.

Конструкция стенда предусматривает наличие различных нагрузочных устройств. Чаще всего применяются гидродинамические (гидравлическая муфта) или нагрузочные устройства с применением электропривода. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.

Нагрузочный стенд для ДВС или турбоагрегата с электроприводным нагрузочным устройством мощностью на сотни киловатт или несколько мегаватт с имитацией нагрузки различного профиля, от плавного увеличения и уменьшения, резкого сброса и наброса нагрузки, а также имитации авторотации и иных применений.

Балластный резистор - резистор, включенный в электрическую цепь, поглощающий излишнее напряжение, а также выравнивающий напряжение или токи в отдельных ветвях цепи. 

В качестве зарядного при пуске мощного трансформатора или электроустановки (например преобразователь частоты) с большой емкостью на входе.

При включении в сеть мощных трансформаторов и заряде больших ёмкостей (например, в преобразователя частоты) происходит значительный бросок тока, который зачастую приводит к срабатыванию защиты сети или аварии включаемого устройства.

Для плавного включения мощных сетевых трансформаторов на напряжение 6/10 кВ часто используют схему с токоограничивающим реактором (громоздкая и тяжелая конструкция) или тиристорное устройство плавного пуска (сложное и дорогое устройство). Для первичного заряда конденсатора(ов) большой емкости при напряжении до 1000 В часто применяют схему с полностью или частично управляемым тиристорным регулятором напряжения. При рабочем напряжении от 3500 до 10 000 В для первичного заряда емкости чаще применяют схему с маломощным повышающим трансформатором и выпрямителем (повышающий трансформатор мощностью от нескольких десятков до сотен кВА тяжелый, дорогой и требует особого размещения).

Все описанные задачи решаются просто - применением схемы с высоковольтным изолированным резистора РСМК в качестве токоограничивающего устройства дугогашения.

При пуске индукционных электродвигателей таких как асинхронный и синхронный напрямую от сети происходит значительный «бросок» тока (как правило 5-6 кратный от номинального). Длится прямой пуск несколько секунд в зависимости от условий пуска и самого двигателя, но за эти секунды как правило и происходят различные неисправности. Негативные последствия от прямого пуска тем значительнее чем крупнее машина. Устройства плавного пуска это сложные и дорогие устройства решают проблему перегрузки по току, но значительно снижают пусковой момент. Что делать, если нет возможности разгрузить вал двигателя на момент пуска (конвейеры, буровые станки, цементные печи, мельницы, насосы для пульпы и иные устройства. Тогда на помощь приходит очень сложное, "нежное" и дорогое устройство - преобразователь частоты или асинхронный двигатель с фазным ротором. Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет значительный пусковой момент при простом ограничении тока в обмотке ротора. Ограничить ток можно при помощи асинхро-вентильного каскада (АВК) см. рис 2 , а можно очень просто, но предельно дешево и надежно - применить резисторы РСМК или РБМВ рис 3. В отличие от воздушных резисторов, РСМК и РБМВ кратно компактнее и не требуют периодической чистки не имеют открытых сильно нагретых частей, то есть фактически не эксплуатируемы. Охлаждать их можно любой доступной жидкостью либо от централизованной системы водоснабжения, либо при помощи автономной системы с активно обдуваемым радиатором охлаждения (систему готовы разработать и изготовить под Ваши условия эксплуатации в соответствии с предоставленным техническим заданием).

В схемах гашения поля генераторов и мощных двигателей, а так же, как шунтирующее сопротивление в активных делителях напряжения высоковольтных выключателей в схемах с многократным разрывом тока.

Шунтирующие сопротивления уменьшают скорость нарастания восстанавливающегося напряжения, что облегчает гашение дуги.

Наличие шунта, кроме того:
а) уменьшает скорость восстановления напряжения на дуговом промежутке, что также способствует более легкому гашению дуги;

б) уменьшает величину коммутационных перенапряжений, возникающих при включении и отключении холостых линий электропередачи и при некоторых других режимах работы выключателя.

ГК-главный контакт с резистором РСМК гашения дуги (может быть от 1 до 12 шт. на фазу и больше)

ВК - вспомогательный контакт.

В настоящее время мы разрабатываем на основе ноу-хау испытанной конструкции резисторов серий РСМК и РБМВ безопасный и долговечный высоковольтный модульных электронагревателей жидких сред (нефтепродукты, вода, гликоли, растворы солей, щелочи, кислоты, эмульсии и взвеси) - ВМНЖ-Лира - единичной мощностью модуля от 2 до 30 МВт с нулевыми выбросами в окружающую среду для технологических нужд промышленности и отопления:

• для нагрева широкого перечня жидкостей включая непроводящие электрический ток -нефтепродукты, дистиллированная вода, гликоли, а также электролиты (включая агрессивные среды) - растворы солей, щелочи, кислоты, кроме того, нагревать можно и загрязненные жидкие среды;
• для нагрева воды, гликолей и их растворов для нужд отопления и (или) горячего водоснабжения. 

При выборе источника энергии для отопления, нагрева воды или для нагрева различных технологических жидкостей наиболее приемлемым, а иногда и единственным вариантом является использование электроэнергии. Использовать жидкое топливо дорого: дорогое оборудование, а организация безопасного хранения запаса топлива - вопрос совсем непростой; газ зачастую недоступен; твердое топливо (уголь, торф, топливные пеллеты) требует дорогостоящей системы очистки выбросов, накладывает серьезные ограничения по местам размещения и скорее является уделом малого жилищного строительства или отдельных мест, где в избытке этого ресурса. Кроме того, при строительстве энергоустановки по сжиганию любого вида топлива необходимо соблюдать множество градостроительных, нормативов по промышленной и технологической безопасности, санитарных и экологических норм, что резко увеличивает капитальные затраты, срок согласования и строительства и накладывает ряд ограничений по размещению подобного рода объектов. 

Самое простое решение - конвекционный резистивный электрический проточный нагреватель на основе классических трубчатых ТЭНов. Решение довольно универсальное, но имеет определенные ограничения: рабочее напряжение не более 500 В, в большинстве случаев - 220/380 В, единичная мощность устройства как правило не более 24 кВт, максимум - 350 кВт. Когда требуется нагреватель на несколько сотен кВт, то сооружается модульная котельная для обеспечения такой котельной при напряжении 380 В уже требуется крайне дорогостоящая трансформаторная подстанция с распределительным устройством. Например, для работы электрической модульной котельной на 1600 кВт, мощность трансформатора должна быть не менее 2000 кВА, а распределительное устройство на напряжение 380 В на силу тока до 3000 А - весомая добавка к стоимости решения вопроса. Поэтому, когда мощность оборудования начинается от 250 кВт до десятков мегаватт, то разумным является применение оборудования с номинальным напряжением 6кВ или 10 кВ, а высоковольтные модульные электронагреватели жидких сред - ВМНЖ-Лира, - созданные нами на основе технологии резисторов серии РБМВ и РСМК, способны стать основой технологического нагревателя или электрокотельной.

Конкуренцию конвекционным резистивным водонагревателям составляют электродные водонагреватели. Электродные нагреватели осуществляют прямой нагрев воды - сама вода является нагревательным элементом, они компактные и недорогие, но имеют известные недостатки: 1) могут работать только с ограниченно проводящей средой, практически это только водопроводная вода; 2) Могут работать только на переменном токе, как правило это только 50 Гц; 3) Технология имеет поражающий фактор – электрический ток, передаваемый через воду на трубопроводы, и предъявляет крайне высокие требования к заземлению и обеспечению безопасности, электроды такой установки требуют крайне частой замены и контроля состояния при каждом включении. Использование такой технологии для нагрева нефтепродуктов, гликоли, насыщенных растворов солей, щелочи, кислоты, эмульсий и взвеси, и большинства иных жидкостей недопустимо. Нагрев технологических жидкостей, как правило, возможен только косвенный, что не всегда возможно или затратно. Вода при прямом электролизном разложении разделяется на водород, кислород, кислоты и газы, что провоцирует сильнейшую коррозию чугуна и стали во всей системе теплоснабжения и такая система требует постоянного ремонта. При высокой мощности даже на переменном токе частотой 50 Гц запускается процесс электролиза воды с выделением большого количества свободного водорода и кислорода, что крайне взрывоопасно. Физический принцип у всех электродных водонагревателей одинаковый, может различаться лишь способ управления установкой электродного нагрева воды. Строгое и обязательное требование к установкам электродного нагрева- организация хорошего заземления, контроль состояния электродов и образования взрывоопасных газов. 

Но как быть, если требуемая мощность нагрева от 250 кВт до 30 МВт, но нагревать нужно не только чистую воду, а также техническую воду (в том числе загрязнённые воды), нефтепродукты или электролиты? На сегодняшний день вариантов решения этой задачи два: индукционный нагрев или высоковольтные модульные электронагреватели жидких сред - ВМНЖ-Лира, производства Лира-С.

Далее рассмотрим оба этих варианта подробнее. 

Индукционный нагреватель работает за счет нагрева вихревыми токами самой емкости, изготовленной из магнитного материала, как правило речь идет о стали. В качестве емкости может выступать трубопровод, по котором у движется нагреваемая среда, или емкость (бочка) для хранения чего-либо. Весьма универсальное решение и относительно безопасное решение с диапазоном номинального напряжения от 0,4 до 6 кВ и диапазоном мощностей от 100 кВт до 6 МВт. Индукционный нагрев, где в соответствии с принципами нагрева электромагнитным полем материал емкости обязательно должен быть магнитный - сталь, что накладывает ограничения на агрессивность нагреваемой жидкости и конструкцию индукционного нагревателя, включая невозможность увеличения площади теплопередачи. Основой индукционного нагревателя является индуктор, для его работы необходим преобразователь частоты и чем он мощнее, тем он дороже. На высокие мощности и напряжение стоимость преобразователя частоты, обеспечивающего работу индуктора, является заоблачной и составляет десятки миллионов рублей. Стоимость установок индукционного нагрева жидкостей высокой мощности (более 1 МВт) крайне высока, ввиду необходимости использования для осуществления индукционного нагрева мощных преобразователей частоты полностью на импортной компонентной базе, так как современная зарубежная силовая электроника крайне дорогая, а производство мощной силовой электроники высокого класса – транзисторов - отечественной промышленностью пока не освоено. Цена же как правило имеет значение, поэтому индукционный нагрев нужен только там, где без него не обойтись практически никак. 

Высоковольтные электронагреватели резистивного типа – высоковольтные модульные электронагреватели жидких сред - ВМНЖ-Лира, созданные на основе технологии и ноу-хау резисторов серий РСМК и РБМВ Лира-С изначально разрабатывались и конструировались как технологические резисторы для применения в качестве разрядных, тормозных, нагрузочных и балластных устройств в составе судовых электроприводов и энергосистем, в том числе для применения в составе энергоустановок крупнейших и самых мощных в мире атомных ледоколов серий Лидер и Арктика. Отличительной особенностью РБМВ является: прочность изоляции 35 кВ, что позволяет эксплуатировать их в составе электроустановок с напряжением до 10 кВ даже по нормам Морского Регистра, назначенный срок службы не менее 30 лет, стойкость к коррозии, вибрации и ударам и сверхтяжелым условиям эксплуатации, способны выдержать многократные пиковые перегрузки. Созданные на основе закритических судовых и арктических требований резисторы серий РСМК и РБМВ способны бесперебойно десятилетиями обеспечивать надежный нагрев жидкостей и быть ядром технологической высоковольтной электронагревательной системы или высоковольтной электрокотельной. Возможность работы таких высоковольтных нагревательных систем на напряжении до 10 кВ позволит более чем существенно сэкономить на покупке дорогостоящих трансформаторов и вводно-распределительных устройств. Стоимость таких электронагревателей более чем конкурентоспособна. Аналогов планируемым нами к разработке и производству высоковольтным универсальным модульным электронагревателям жидких сред (нефтепродукты, вода, гликоли, растворы солей, щелочи, кислоты, эмульсии и взвеси) единичной мощностью модуля от 2 до 30 МВт серии ВМНЖ-Лира в России не производится.

За рубежом есть аналог такого типа нагревателей, производимых компанией из недружественной страны - CETAL (Франция). Производимая CETAL продукция способна работать на напряжении до 1000 Вольт, то есть не является высоковольтной, что сужает сферы применения, требует дорогостоящих понизительных трансформаторов и накладывает ограничения на максимальную мощность.