Приводных двигателей

В учебнике изложены основы теории электрических аппаратов как единого электромеханического комплекса, включая токовсдущие элементы, контакты, изоляционные конструкции, дугогасительные устройства, приводные устройства и электромагнитные механизмы; дано математическое описание физических процессов, сопровождающих работу электрических аппаратов при эксплуатации. Учебник написан на основе многолетнего опыта преподавания курса «Электрические аппараты» и выполнения научных исследований по всем его разделам коллективом кафедры электрических аппаратов.

Ручные приводные устройства ( 7.1, б). В этих устройствах мускульная сила человека передается электрическому аппарату посредством рукоятки, штурвала, кнопки. Они широко применяются в неавтоматических выключателях, командоаппаратах низкого на пряжения. Реакция и мускульная сила человека ограничены, поэтому ограничены и возможности таких приводных устройств.

Электродвигательные приводные устройства (ЭУ). Такие устройства используются в тяговой электроаппаратуре и в некоторых высоковольтных аппаратах, где нет жестких требований к времени срабатывания. Существенный недостаток ЭУ постоянного тока—большие габариты и масса по сравнению с электромагнитными приводными устройствами для выполнения одинаковой работы (примерно в 1,5 раза). ЭУ состоит из электродвигателя, который через редуктор или специальную передачу приводит в движение контактную систему аппарата. Анализ и расчет механических характеристик приводных электродвигателей излагаются в учебниках по электроприводу.

Электромагнитные приводные устройства — ЭМУ ( 7.1, в). ЭМУ — основной тип приводных механизмов электрических аппаратов низкого напряжения (контакторов, пускателей, реле и т. п.). ЭМУ используются в качестве силовых механизмов в высоковольтных маломасляных и вакуумных выключателях. ЭМУ широко применяются

как приводные устройства защелок, расцепителей, а также пусковых клапанов пневмо- и гидроустройств электрических аппаратов.

§ 7.2. ПРУЖИННЫЕ ПРИВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА

Пружинные приводные устройства (ППУ) широко используются в электрических аппаратах. ППУ имеют высокое быстродействие, ручной (электромагнитный или электродвигательный) взвод аккумуля-рующих пружин, стабильность динамических характеристик и незави-мость их от внешних условий. Недостатками ППУ являются падающая характеристика активного момента (силы) в динамике, значительные габариты, сложная регулировка отдельных узлов. В пружинных аккумуляторах используются пружины сжатия или растяжения ( 7.1, г), тарельчатые, спиральные, кручения.

§ 7.3. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПРИВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА

В выключателях, разъединителях, заземлителях высокого напряжения широко применяются пневматические приводные устройства (ПУ). ПУ имеют простую конструкцию и высокое быстродействие. Из любой полости ПУ можно обеспечить истечение сжатого воздуха в атмосферу. Возможна передача пневмосигнала (силового импульса) на значительное расстояние без существенных потерь. Недостатки ПУ непосредственно связаны со сжимаемостью газа как рабочей среды, определяющей сложности обеспечения эффективного торможения, регулирования динамических, характеристик.

§ 7.4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА

Гидравлические приводные устройства (ГУ) применяются в конструкциях воздушных, масляных, элегазовых, вакуумных высоковольтных выключателей. Они обладают высокой механической жесткостью относительно нагрузки благодаря несжимаемости жидкости как рабочей среды. В конструкциях ГУ удается обеспечить высокое быстродействие и эффективное торможение поршня ГУ в конце пути. Источниками энергии в ГУ служат пневмогидравлические аккумуляторы, которые имеют номинальное давление р0 = 15-^35 МПа и, следовательно, большую энергоемкость. В момент срабатывания ГУ пневмо-гидравлический аккумулятор обеспечивает значительный объемный расход жидкости 1/ж = dVm/dt, что способствует их быстродействию. В отечественной технической литературе ГУ с пневмогидравлическим аккумулятором для электрических аппаратов обычно называют пневмогидравлическим приводным устройством.

Буровые установки комплектуются автоматическим регулятором подачи долота, исполнительный двигатель 16 которого кинематически связан с валом буровой лебедки. При эксплуатации бывают случаи, когда из-за отсутствия электроэнергии, поломки приводных двигателей и других причин для предотвращения прихвата инструмент поднимают аварийным приводом, функции которого выполняет двигатель 16. Он получает питание от двигатель-генератора 15, который в свою очередь питается от аварийной дизель-электростанции 8.

Поскольку буровая лебедка установки «Уралмаш-4Э» имеет двухдвигательный привод низкого напряжения, осуществляемый двигателями на напряжение 500 В, в этой установке применены понижающие трансформаторы, монтируемые на трансформаторной подстанции буровой установки вблизи от распределительного устройства напряжением 6 кВ. Трансформаторы (табл. 7.2) подключают к ячейке № 6 распределительного устройства КРНБ-6У и к пусковому устройству ПБГ-6 вместо приводных двигателей лебедки.

Применение электромагнитных муфт, устраняя скачкообразное изменение момента в процессе разгона, обеспечивает плавный и интенсивный разгон привода, значительно упрощает систему привода и открывает широкие возможности внедрения в электропривод лебедки синхронных и асинхронных с коротко-замкнутым ротором двигателей. Относительная простота конструкции этих двигателей (особенно синхронных), их повышенные надежность и энергетические показатели приводят к заметному повышению технико-экономических показателей электропривода лебедок. Электропривод лебедки с электромагнитными муфтами позволяет значительно повысить надежность электрооборудования, улучшить условия его эксплуатации, максимально использовать установленную мощность приводных двигателей и соответственно увеличить производительность, уменьшить износ механического оборудования, а также уменьшить силу тока и, следовательно, потерю напряжения в питающих линиях. Последнее особенно важно для мощных приводов лебедки буровых установок тяжелого типа.

Привод с электромагнитными муфтами обеспечивает непрерывный переход от натяжки талевой системы к подъему инструмента, остановку колонны бурильных труб на заданной высоте, полную загрузку приводных двигателей и равномерное распределение нагрузки между ними.

Поскольку достаточно простой, надежный и экономичный мощный регулируемый электропривод переменного тока отсутствует, для буровых насосов в большинстве случаев применяют нерегулируемый электропривод переменного тока. В качестве приводных двигателей используются синхронные двигатели, являющиеся одновременно источниками реактивной энергии. Изменение подачи насосов осуществляется сменой цилиндровых втулок, а уменьшение подачи на время восстановления циркуляции — открыванием задвижки на сливе из насоса.

Как мощности приводных двигателей, так и диапазоны плавного регулирования частоты вращения у приводов центробежных нагнетателей КС и мощных насосных агрегатов перекачивающих насосных близки друг к другу.

На нефтяных промыслах реактивная мощность потребляется в основном асинхронными двигателями. Особенно низок коэффициент мощности у двигателей, работающих со значительной недогрузкой, а также при пульсирующем характере нагрузки или переменном графике нагрузок. Поэтому у приводных двигателей станков-качалок, буровой лебедки и ротора чрезвычайно низок коэффициент мощности (0,5—0,6). Асинхронные двигатели компрессорных и насосных уста-

В процессе совершенствования электропривода серийных лебедок буровых установок в связи с ростом глубин и скоростей бурения суммарная мощность приводных двигателей возросла со 150 до 900 кВт, осуществлен переход от напряжений 380 и 500 В к напряжению 6 кВ, а сложные многоконтакторные станции управления асинхронными двигателями заменяются полупроводниковыми схемами управления цепью ротора двигателя, позволившими повысить надежность и уменьшить габаритные размеры станций управления.

Буровые установки комплектуются автоматическим регулятором подачи долота, исполнительный двигатель 3 которого кинематически связан с валом буровой лебедки. При эксплуатации бывают случаи, когда вследствие отсутствия электроэнергии, поломки приводных двигателей и других причин для предотвращения прихвата инструмент поднимают аварийным приводом, функции которого выполняет двигатель 3. Он получает питание от двигатель-генератора 4, получающего в свою очередь питание от аварийной дизель-электростанции //.

Матерной <подстанц.йй 'буровой установки вблизи от рас-предустройства 6 кВ. Трансформаторы подключают к шестой ячейке распределительного устройства КРНБ-6У и пусковому устройству ПБГ-6 вместо приводных двигателей лебедки.

Основные преимущества регулируемого электропривода основных механизмов буровой установки: упрощение кинематической схемы установки и сокращение числа трансмиссий; возможность использования приводных двигателей буровой лебедки для торможения; возможность регулирования производительности механизмов по оптимальным законам; улучшение пусковых характеристик; повышение к. п. д. в режимах nycjca и регулировании скорости; удобство управления; возможность удаления первичных двигателей от рабочего места бурильщика; возможность реализации наиболее выгодных режимов работы первичных двигателей.