Электрооборудование нефтяной промышленности

Рис. 3.20. График продолжи­ тельного режима работы элект­ родвигателя с переменной на­ грузкой

и сравнивают их с номинальными. Если ДРн> Д Р Ср на 10— 15% v то выбранный по каталогу двигатель подходит для работы. Он будет нагреваться так же или немного меньше, чем при номи­ нальной нагрузке. Если же ДРн< Д Р Ср, то выбирают другой дви­ гатель, больший по мощности.

мощности). Формула эквивалентного тока основана на замене изменяющегося по значению тока эквивалентным неизменяющимтоком /эк, который за рабочий цикл выделяет в двигателе ту же теплоту, что и изменяющийся ток. Формулу эквивалентного-

тока можно получить из выражения (3.45)

110

В ы б о р м о щ н о с т и д в и г а т е л я д л я п о в т о р н о ­

относительной продолжительностью включения ПВ %. Каждому стандартному значению ПВ % соответствует значение номиналь­ ной мощности, с которой в этом режиме двигатель может дол­ го работать, не перегреваясь. Таким образом, при повторнократковременной работе электропривода один и тот же двига­ тель при различных значениях ПВ % допускает различные нагрузки. Чем больше ПВ %, т. е. чем больше длительность рабочего периода, тем меньше должна быть нагрузка двигателя.

П о р я д о к р а с ч е т а :

1.По нагрузочной диаграмме производственного механизма предварительно выбирают двигатель мощностью Рср.

2.Строят нагрузочную диаграмму электропривода.

3.Если фактический график работы многоступенчатый, то методом эквивалентных величин его приводят к одноступенча­ тому, при этом время паузы в расчете не учитывают.

4.По нагрузочной диаграмме определяют фактическое зна­ чение ПВ % и по формуле (3.47) или (3.46) (для рабочей части цикла) определяют Мэк или /эк.

5. Эквивалентное значение момента МЭ1< или тока /Э1< пере­ считывают до ближайшего стандартного значения ПВп % по формуле

6. По каталогу выбирают двигатель с номинальным момен­ том Мн или током / н при ПВНтаким образом, чтобы МН> М пли /„ > /

Двигатель для перемежающегося режима работы выбирает­ ся так же, как и двигатель для повторно-кратковременного режима. Если же для перемежающегося режима работы пред­ полагается применить двигатель, предназначенный для продол­ жительного режима работы, то следует определить эквивалент­ ный продолжительный ток по формуле (3.46). Условия охлаж­ дения во время паузы не ухудшаются, так как двигатель про­ должает вращаться. Выбранный двигатель подлежит обязатель­ ной проверке по перегрузочной способности и пусковому мо­ менту.

Для успешного пуска двигателя в заданное время необхо­ димо, чтобы его пусковой момент превышал момент статическо­ го сопротивления. Это особенно важно для рабочих машин с большими моментами инерции и в тех случаях, когда момент статического сопротивления при пуске больше момента сопро­ тивления установившегося режима.

Может оказаться, что двигатель обычного исполнения, выб­ ранный по условиям пускового режима, в установившемся режи-

iMe окажется недогруженным. Поэтому при выборе двигателя по условиям пуска применяют двигатели с повышенным пусковым моментом по отношению к номинальному ( М щ г с к / ,8).

Для улучшения условий пуска применяют также асинхрон­ ный двигатель с фазным ротором, в цепь ротора которого вклю­ чают пусковой реостат. Это позволяет повысить пусковой мо­ мент двигателя. При тяжелых условиях пуска применяют также -пуск двигателей вхолостую с последующим соединением его с механизмом специальной муфтой.

Контрольные вопросы

1.Из каких устройств состоит электропривод?

2.Напишите основное уравнение движения электропривода.

3.Что называется естественной механической характеристикой электро­ двигателя?

4.Нарисуйте механические характеристики двигателя постоянного тока

но го тока независимого возбуждения.

7.Какова последовательность пуска синхронного двигателя?

8.Перечислите основные показатели способов регулирования частоты вра­ щения электродвигателей.

9.Назовите основные способы торможения электродвигателей.

10.В чем состоит физический смысл выбора двигателя по мощности?

11.Какие методы поверочного расчета, применяемые при выборе двигате­ ля по мощности, вам известны?

12.Что такое повторно-кратковременный режим работы двигателя?

13.Что такое кратковременный режим работы двигателя?

14.Какими показателями характеризуются эксплуатационные свойства

электродвигателей?

15. Укажите основные конструктивные исполнения электродвигателей.

Глава 4 АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

4.1. Общие сведения и классификация электрических аппаратов

Электрическим аппаратом называется устройство, выполняю­ щее функции управления потоком электрической энергии.

Включение н отключение потребителей электрической энер­ гии. а также устройств управления осуществляются замыканием и размыканием электрических цепей. Процесс замыкания и раз­ мыкания электрической цепи, при котором скачкообразно изме­ няется ее сопротивление, называется коммутацией, а аппараты,

Ш

предназначенные для этой цели, — коммутационными электри­ ческими аппаратами.

В коммутационных аппаратах различают главную цепь, со­ держащую токоведущие части, включенные в электрическую цепь, которую этот аппарат должен коммутировать в соответ­ ствии со своим основным назначением; вспомогательные цепи, к которым относится цепь управления аппарата.

Электрические аппараты классифицируют по различным признакам:

по способу коммутации — контактные, в которых замыкание и размыкание электрической цепи осуществляются перемещени­

на две группы:

аппараты управления, предназначенные для включения и от­ ключения различных электрических цепей, для пуска, регулиро­ вания частоты вращения, реверсирования и торможения элект­ родвигателей;

аппараты защиты, служащие для предотвращения выхода из строя электрических установок и защиты обслуживающего пер­ сонала от поражения электрическим током в случае нарушений нормального режима работы. Выпускаются электрические ап­ параты, выполняющие несколько функций.

По числу коммутируемых независимых электрических цепей

ручным приводом, в которых для включения и отключения ис­ пользуется 'мускульная сила оператора, и с двигательным при­

водом. В качестве двигателя в последних обычно применяют электромагниты и реже — электродвигатели.

По характеру действия аппараты делятся на аппараты с самовозвратом и без самовозврата.

Аппараты с самовозвратом автоматически возвращаются в начальное положение (фиксированное положение его частей при отсутствии воздействия привода на подвижные части) послеснятия внешнего воздействия.

Контакты, которые при начальном положении аппарата на­ ходятся в разомкнутом и замкнутом состояниях, называют соот­ ветственно замыкающими и размыкающими.

В аппаратах без самовозврата для изменения фиксированно­ го положения необходимо внешнее воздействие.

По назначению электрическую аппаратуру разделяют на ком­ мутационную, пускорегулирующую, контролирующую и ограни­ чивающую.

Как правило, аппаратуру устанавливают в панелях управ­ ления, распределительных устройствах и пультах управления, монтируемых в шкафы.

Важными элементами коммутационных аппаратов являются контакты. Размыкание электрической дуги при больших напря­ жениях и токах может сопровождаться электрической дугой, которая способствует разрушению контактов и снижает быстро­ действие аппарата. Произведение предельных значений напря­ жения и тока цепи, при которых электрическая дуга не возни­ кает при минимальном расстоянии между контактами, называ­ ется разрытой мощностью контактов. Разрывная мощность контактов при разрыве цепи переменного тока во много раз выше, чем при разрыве цепи постоянного тока. Восприпятствовать появлению дуги при размыкании контактов можно приме­ нением специальных мер дугогашения.

Наиболее эффективный способ гашения дуги — охлаждение за счет перемещения в воздухе, соприкосновения с изоляцион­ ными стыками специальных камер, которые отбирают тепло дуги. В современных аппаратах широкое распространение полу­ чили дугогасительные камеры с узкой щелью и магнитным дутьем.

На контактах маломощных электрических аппаратов элект­ рическая дуга появляется редко, но часто наблюдается искре­ ние— пробой изоляционного промежутка, образованного при быстром размыкании контактов в слаботочных цепях. Это осо­ бенно опасно в чувствительных и быстродействующих аппара­ тах (реле). Искрение сокращает срок службы контактов, может привести к ложным срабатываниям. Для уменьшения искрения на контактах применяют специальные устройства жкрогаттлш . Чтобы уменьшить искренне на маломощных контактах постоян­ ного тока, применяют включение диода параллельно нагрузоч­ ному устройству. При этом цепь после отключения источника замыкается через диод, снижая энергию нскрообразованмя. Подроби© методы дугогашения будут рассмотрены при изучении электрических аппаратов.

Аппаратура ручного управления

К; аппаратам ручного управления относят рубильники, пакет­ ные выключатели и переключатели, комащдоаннараты, кнопки и др. Р ф ш т т т — аппараты, предназначенные для включения и отключения электрических пеней.

т

Рубильники бывают одно-, двухили трехполюсными. Они характеризуются номинальным током, т. е. длительно допусти­ мым током в замкнутом состоянии контактов. Рубильник, не имеющий дугогасительного устройства, служит только для дуб­ лирования размыкания уже обесточенной цепи. Отключать им потребитель нельзя; он играет роль разъединителя, т. е. делает разрыв цепи видимым, что обеспечивает большую безопасность обслуживания. Рубильники, снабженные дугогасительными уст­ ройствами, могут разрывать номинальный ток. Их изготовляют на напряжение до 660 В и ток до 2500 А. Устанавливают их на изоляционной панели так, чтобы при движении рукоятки вниз размыкались электрические цепи. Некоторые рубильники имеют ресурс 5— 10 тыс. циклов «включено — отключено». Не­ достатком рубильников являются их большие габариты.

Пакетные выключатели и переключатели применяются для включения и отключения цепей постоянного и переменного тока от 10 до 400 А в сетях с напряжением до 660 В. Их применяют также в качестве ручных пускателей электродвигателей неболь­ шой мощности, переключателей обмоток статора асинхронных

и неподвижный 4 контакты. Подвижный контакт 5 закреплен на оси 2, вращающейся с помощью рукоятки 1 и имеющей ряд фиксированных положений, в которых замыкаются неподвиж­ ные контакты одного из пакетов. Выводы 6 неподвижных кон­ тактов закреплены в корпусе выключателя.

I

117

Пакетный выключатель более удобен, чем рубильник, зани­ мает меньше места, безопасен в эксплуатации, позволяет осу­ ществить сложную коммутацию, обладает лучшими дугогаси­ тельными свойствами. Последнее достигается выделением хлора

иионов цинка из фибры, а также повышенным давлением газов

вполости выключателя, образовавшимися под действием дуги. Командоконтроллеры представляют собой многопозиционные

переключающие аппараты, предназначенные для переключений в маломощных цепях управления. Их выпускают с ручным и ножным приводом, при этом число коммутируемых цепей может достигать 12.

В настоящее время наибольшее распространение получили кулачковые контроллеры, имеющие нескользящие контакты, на которые воздействуют фасонные кулачки. Устройство одной из секций кулачкового контроллера показано на рис. 4.2. При повороте кулачка 3 ролик 2 находится на кулачке, либо попа­ дает в его вырез. Когда ролик катится по кулачку, контакты 1 и 6 разведены и находятся в разомкнутом состоянии. При попа­ дании ролика в вырез, контакты под воздействием пружин 4

и5 замыкаются.

Вбуровых установках применяют кулачковые командоконт­

роллеры серии КА-5000.

Кнопки управления предназначены для управления различными электромагнитными аппаратами. Изготовляют кноп­ ки различной конструкции (с разным набором замыкающих и размыкающих контактов): с самовозвратом в исходное поло­ жение, с защелками, фиксирующими положение после нажатия, включаемые специальным ключом и др. Их применяют в цепях постоянного и переменного тока напряжением до 660 В; отклю­ чающая способность кнопок — от 100 Вт постоянного и до 1500 В-А переменного тока.

Несколько кнопочных элементов, объединенных в один кор­ пус, образуют кнопочный пост управления.

В буровых установках наиболее распространены кнопки нор­ мального исполнения серии К и КУ и взрывозащищенные кноп­ ки серии КУВ.

4.3.Пускорегулирующие и защитные аппараты

Всистемах управления электроприводами широко применя­ ют электромагнитные аппараты (контакторы, магнитные пус­ катели, автоматические выключатели), позволяющие автомати­ чески и дистанционно коммутировать силовые цепи.

Контакторы — двухпозиционные аппараты с самовозвратом^

предназначенные для частых коммутаций токов, не превышаю­ щих токи перегрузки, и приводимые в действие двигательным;

118