液体レオスタット

モーターの始動スイッチとして使用された液体レオスタット（1900年頃）

液体レオスタット、水レオスタット^{[ 1 ]}、あるいは塩水レオスタットは可変抵抗器の一種です。ダミー負荷として、あるいは大型スリップリングモータの始動抵抗として 使用できます。

最も単純な形態では、塩水またはその他の電解質溶液が入ったタンクに電極を浸漬して電気負荷を発生させます。電極を液体中に上昇または下降させることで、負荷の電気抵抗をそれぞれ増加または減少させることができます。負荷を安定させるため、混合物を沸騰させてはいけません。

現代の設計では、ステンレス鋼の電極と炭酸ナトリウムなどの塩が使用され、容器自体を一つの電極として使用することはありません。一部の設計では、電極は固定されており、液体は外部のシリンダーまたはポンプによって上下に動かされます。頻繁かつ急速な始動と再起動（レオスタットへの熱負荷が高い）に使用されるモーター始動システムでは、外部の熱交換器への水循環が含まれる場合があります。このような場合、抵抗値を変化させたり、藻類やバクテリアの増殖を助長したりしないよう、凍結防止剤や防錆剤を慎重に選択する必要があります。

塩水レオスタットは力率1で動作し、巻線型レオスタットと比較して直列インダクタンスが無視できる抵抗値を示すため、20年前までは発電機組立業者によって当然のように広く使用されていました。現在でも、遠隔地での大型ディーゼル発電機の試運転時に、廃棄された石油ドラム缶や足場の管を簡易タンクや電極として利用するため に、現場で組み立てられることがあります。

説明

典型的な従来の液体レオスタットは、絶縁体の上に設置された約5フィート（1.5メートル）の鋼製シリンダー（負極）で構成され、その中に中空の鋼製シリンダーが吊り下げられています。このシリンダーは正極として機能し、調整可能な滑車から鋼製ロープと絶縁体によって支えられています。水道管の接続部には絶縁部が含まれています。タンクには塩水が入っていますが、「塩水」と言えるほどの濃度ではありません。装置全体は安全のためフェンスで囲まれていました。

操作は非常に簡単で、塩や水を追加したり、中心電極の高さを変えたりすることで負荷を変化させることができました。^{[ 2 ]}負荷は非常に安定しており、水が温まってもわずかにしか変化せず、沸騰することはありませんでした。消費電力は約1メガワットで、電圧は約700ボルト 、電流は約1,500アンペアでした。

現代の設計では、ステンレス鋼の電極と炭酸ナトリウムなどの塩が使用され、容器が 1 つの電極として使用されません。

頻繁に起動するシステムでは、外部の熱交換器への水循環が行われる場合があります。このような場合、凍結防止剤や防錆剤の添加剤は、抵抗値の変化や藻類やバクテリアの増殖を助長しないよう、慎重に選定する必要があります。

長所と短所

長所は、 現在の抵抗グリッド設計のようなファンの騒音がなく、静かに動作することです

デメリットは次のとおりです。

• 銅の接続ケーブルとワイヤーロープの腐食
• 地面からの絶縁が不足しているため、地面検出システムが作動する可能性がある

用途

鉄道では1950年代、ディーゼル電気機関車の出力試験に塩水負荷バンクが一般的に使用されていました。^{[ 3 ]}その後、特別に設計された抵抗負荷バンクに置き換えられました。初期の三相交流電気機関車の中には、モーターの始動や複数の機関車間の負荷分散のために液体抵抗器を使用していたものもありました。^{[ 4 ]}

液体レオスタットは、大型（数千キロワット/馬力）の巻線型ローターモーター駆動装置において、ローター回路の抵抗を制御し、ひいてはモーターの速度を制御するために用いられることがありました。電極の位置は、小型の電動ウインチまたは空気圧シリンダーで調整できました。スリップエネルギーをプロセス水やその他の水系に放散するため、冷却ポンプと熱交換器が備えられていました。^{[ 5 ]}

巨大な可変抵抗器はかつて劇場の照明を調光するために使用されていましたが、ほとんどの高ワット数のアプリケーションではソリッドステート部品がその地位を占めるようになりました。^{[ 6 ]}

現在の使用

高電圧配電網では、中性線を接地するために固定電解質抵抗器が使用され、電流制限作用を発揮します。これにより、故障時の接地電圧は安全なレベルに維持されます。固体抵抗器とは異なり、液体抵抗器は過負荷時に自己修復します。通常、この抵抗器は試運転時に設置され、その後は固定されたままになります。^{[ 7 ]}

現代のモータースターター^{[ 8 ]}は完全に密閉されており、電極の動きはサーボモーターで制御されます。通常、1トンのタンクで1メガワットのスリップリング型モーターを始動できますが、始動時間は用途によって大きく異なります。

古い設計の安全性の問題

完全塩水負荷バンクは、規制や訴訟が少なかった初期の時代に遡ります。現在の安全法規制をクリアするには、より密閉性の高い設計が必要です。

適切な予防措置を講じれば、電極ヒーター（原理は同じだが水を使用する）や電気浸漬ヒーターと比べて危険性は高くありません。容器をアースと中性点の両方に接続し、接続された過電流遮断器ですべての極を遮断する必要があります。屋外に設置する場合は、安全バリアが必要です。

参照

• 液体抵抗器
• 電極ボイラー
• BS 7671

参考文献

1. 「無料オンライン百科事典における液体レオスタットの定義」 Encyclopedia2.thefreedictionary.com 。2013年4月9日閲覧
2. 「Liquid Rheostats」 . Chestofbooks.com . 2013年4月9日閲覧。
3. アメリカ陸軍、ディーゼル電気機関車の運用と保守 TM 55-202、965、240ページ
4. ポンテコルヴォ、G.（1915年3月6日）「イタリアにおける三相電化の成果」『エレクトリック・レールウェイ・ジャーナル』第45巻第10号、ニューヨーク：マグロウヒル（1915年6月発行）、  452～ 453頁。
5. Igor Karassik他編『ポンプハンドブック第4版』Mc Graw Hill 2008年、 ISBN 978-0-07-146044-69～113ページ～9～115ページ
6. プラット、チャールズ（2012年）。電子部品百科事典。第1巻、[電源と変換：抵抗器、コンデンサ、インダクタ、スイッチ、エンコーダ、リレー、トランジスタ]。カリフォルニア州セバストポール：O'Reilly/Make。89ページ。ISBN 978-1-4493-3387-4 OCLC  824752425
7. - 液体タイプ - 3.3KV～33KV」
8. 「高出力スリップリングモーター用電解スターター（LRS） - EPM - スリップリングモーター用電解スターター・AOIP」。