книги из ГПНТБ / Блантер С.Г. Электрооборудование для нефтяной промышленности учебник

где К — коэффициент. При небольшой частоте пусков и малой дли­ тельности разгона (до 5 с) К = 2,5; при большой частоте пусков и длительном времени разгона К = 1,6 ~ 2.

Для нечастых неавтоматических включений и отключений элек­ трических цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В и защиты от недопустимых токов перегрузки и токов короткого замыкания служат блоки предохранитель — выключатель серии ВВП. Блоки служат для установки в комплектных распределитель­ ных устройствах низкого напряжения или в отдельных ящиках за­ крытого исполнения и выпускаются на номинальный ток 100, 200 и 350 А, который аппарат может коммутировать.

Рис. 4.3. Блок предохранитель — выключатель.

В блоках ВВП применены предохранители серии ПР-2 с закры­ тыми разборными патронами, в которые могут быть установлены плавкие вставки на различные номинальные токи.

На стальном основании 1 блока (рис. 4.3) помещается подвижная траверса 2, на которой закреплены два или три (в зависимости от количества полюсов аппарата) патрона 3 трубчатых предохраните­ лей. Конструкция привода обеспечивает прямолинейное поступатель­ ное движение траверсы с закрепленными на ней предохранителями, а также двойной разрыв коммутируемой цепи путем одновременного отключения контактных ножей предохранителей из контактных стоек 4, установленных на пластмассовых рейках 5.

Подвижные части аппарата надежно фиксируются в отключенном положении, что обеспечивает безопасность работ, связанных с заме­ ной перегоревших плавких вставок предохранителей. Боковая рукоятка 7 съемная. Для повышения коммутационной способности аппараты снабжены дугогасительными камерами.

Съем патрона предохранителя для замены перегоревших плавких вставок возможен только в отключенном положении аппарата. Для этого достаточно откинуть защелку 6 верхнего замка, несколько наклонить патрон в сторону оператора и поднять его.

У с т а н о в о ч н ы е а в т о м а т ы серии А3100 применяют в цепях постоянного и переменного тока для защиты от перегрузок, коротких замыканий и нечастых переключений в силовых цепях и цепях управления. Установочные автоматы различают по номиналь­ ному току (50—660 А), числу полюсов (1, 2 и 3), роду встраиваемых расцепителей максимального тока, номинальному току расцепителя. роду тока, виду присоединения внешних проводов.

Автоматы серии А3100 применяются на промыслах в блоках упра­ вления станками-качалками, на буровых магнитных станциях и др.

Зависимость времени срабатывания автомата от тока называют время-токовой характеристикой. Она аналогична характеристике индукционного токового реле (см. рис. 2.28). Уставку автомата сле­ дует выбирать из следующих условий:

номинальный ток расцепителя не должен быть менее номинального тока электроприемника;

уставка теплового расцепителя должна быть проверена по времятоковой характеристике на время срабатывания в зоне перегрузки; ток уставки электромагнитного расцепителя должен быть на 35— 65% больше пускового тока двигателя или максимального тока элек­

троприемника.

Уставки автоматов должны быть проверены по время-токовым характеристикам на избирательность отключения.

В схемах управления часто применяются к о н т а к т о р ы п е ­ р е м е н н о г о и п о с т о я н н о г о т о к а . Контактором назы­ вается аппарат дистанционного действия, предназначенный для час­ тых включений и отключений (до 1500 раз в час) в силовых электри­ ческих цепях при номинальном режиме их работы и приводимый обычно в действие с помощью электромагнита.

Контакторы классифицируются: по роду тока — контакторы по­ стоянного и переменного тока; по числу полюсов — одно-, двух-, трехполюсные и более; по исполнению контактов — с замыкающими и размыкающими контактами.

За нормальное положение электромагнитного аппарата прини­ мается такое положение, когда в катушке электромагнита не прохо­ дит ток (контактор не возбужден), отсутствует внешнее механиче­ ское воздействие на него и когда аппарат находится «в нормальном рабочем положении (например, вертикальном).

Контактор постоянного тока (рис. 4.4) состоит из втягивающей катушки 4, неподвижной магнитной системы 3, подвижного якоря 2, неподвижных контактов 6, подвижных контактов 10, дугогасительной камеры 9 (внутри камеры расположена дугогасительная катушка 5), стальных щек 7 и двух групп блок-контактов: замыкающих 8 и раз­ мыкающих 1. На рис. 4.4 асбестоцементный кожух левой дугогаси­ тельной камеры не показан. Главные контакты 6 и 10 производят

переключения в силовой цепи и рассчитаны на включение и отключе­ ние значительных токов. Блокировочные контакты используются для различных переключений в цепях управления и рассчитаны на небольшие по величине токи 5—10 А.

Для включения контактора необходимо его втягивающую катушку 4 подключить к сети постоянного тока. При этом катушка создает магнитное поле, якорь контактора притягивается к сердечнику и за­ мыкает главные контакты 6 и 10. Одновременно с этим закрываются замыкающие и разрываются размыкающие блокировоч­ ные контакты. После отклю­ чения втягивающей катушки от сети контакты размыка­ ются под действием соб­ ственного веса подвижной части контактора. Одинако­ вое давление между силовыми контактами (контактное на­ жатие) достигается путем регулирования нажимных пружин 11.

нижними точками (рис. 4.5, в).

При отключении контакты размыкаются в обратном порядке. Элек­ трическая дуга, возникающая в момент замыкания и размыкания, действует на нерабочую часть поверхности контактов.

Дугогасительная катушка 5 (см. рис. 4.4), предназначенная для улучшения условий гашения дуги, состоит из нескольких витков проволоки большого сечения; включается катушка последовательно в цепь главных контактов 6 и 10. По обе стороны дугогаСительной катушки расположены стальные щеки 7, сосредоточивающие почти весь магнитный поток в пространстве между контактами. Сила Fr действующая на дугу вследствие взаимодействия тока дуги с магнит­ ным потоком Ф (рис. 4.6), удлиняет дугу, что способствует быстрому ее гашению.

Магнитная система контактора переменного тока (рис. 4.7) состо­ ит из катушки 5, неподвижного сердечника 4 и якоря 7, укрепленного

на валике 10. При включении катушки контактора в сеть пере­ менного тока под действием созданного катушкой потока магнитная система замыкается; при этом валик контактора, на котором укреп­ лены подвижные силовые контакты 8, поворачивается и происходит замыкание главных контактов 8 и 3. Одновременно с силовыми кон­ тактами закрываются замыкающие блок-контакты 1 и разрываются размыкающие блок-контакты 12, так как траверса 11 блокировочных контактов, укрепленная на валике 10, поворачивается. Ток к подвиж­ ным контактам 8 подводится по гибким проводникам 9, состоящим из тонкой медной фольги.

Для уменьшения потерь в сердечнике и якоре магнитной системы контактора, вызванных переменным магнитным потоком, они изго­ товляются не из монолитной стали, как это сделано в контакторах постоянного тока (где Ф == const), а набираются из тонкой листовой трансформаторной стали. Листы изолированы друг от друга. Чтобы уменьшить вибрации и гудение контактора, обусловленные перемен­ ным значением магнитного потока, на торцовой поверхности сердеч­ ника или якоря устанавливается короткозамкнутый виток 6, в кото­ ром под действием наведенной э. д. с. появляется ток. Магнитный поток, создаваемый этим током, не совпадает по фазе с главным пото­ ком. Когда главный магнитный поток проходит через нулевое значе­ ние, поток короткозамкнутого витка не равен нулю. Таким образом, в магнитной системе всегда имеется магнитный поток, удерживающий якорь во втянутом состоянии, и поэтому вибрация и гудение резко уменьшаются.

Для улучшения условий гашения дуги контакторы переменного тока снабжаются дугогасительными камерами 2, состоящими из асбе­ стоцементаого или фибрового кожуха и встроенных внутри его ме­ таллических пластин. При расхождении контактов возникшая дуга под действием силы F, обусловленной смещением магнитного потока Ф дуги, переходит на металлические пластины (рис. 4.6, б), делится на части и вследствие охлаждения и быстрой деионизации дугового промежутка в моменты времени, когда ток проходит через нулевое значение, быстро гаснет.

Так же, как и контакторы с поворотным якорем, широко распро­ странены прямоходные контакторы, в которых применяется магнит­ ная система броневого типа с якорем, втягивающимся при включении внутрь катушки. Связанные с якорем подвижные контакты при вклю­ чении контактора перемещаются снизу вверх. Эти контакторы отли­ чаются большой компактностью.

Время включения контактора постоянного тока (0,13—0,4 с)

'значительно больше, чем контактора переменного тока (0,035—0,05 с). Контакторы постоянного тока выпускаются на номинальные токи до 2500 А, переменного тока — до 600 А.

Аппараты, на которые непосредственно воздействует оператор при управлении электроприводов, называются командными. К их числу принадлежат командоконтроллеры, универсальные переклю­ чатели и кнопочные станции.

К о м а н д о к о н т р о л л е р представляет собой многоступен­ чатый переключающий аппарат, позволяющий изменять схемы соеди­ нений цепи управления (а не силовой цепи). В электроустановках промыслов наиболее распространены кулачковые командоконтроллеры серии КА-5000 (рис. 4.8).

При повороте рукоятки командоконтроллера поворачивается горизонтальный квадратный вал 2, на котором закреплена кулачко­ вая шайба 7, состоящая из отдельных кулачков. Под действием пру­ жины 6 подвижный рычаг 5 стремится занять положение, показанное с правой стороны рисунка, при котором контактный мостик 4 замы­ кает неподвижные контакты 3. При повороте вала 2 против часовой стрелки выступающая часть кулачка нажмет на ролик 1 и отведет рычаг 5 вправо. Контакт разомкнётся и займет положение, показан­ ное на схеме слева.

Командоконтроллеры серии КА-5000 на номинальный ток до 15 А имеют до 12 рабочих цепей и кроме нулевого положения по 7 по­ ложений рукоятки в каждую сторону. Рукоятка может фиксироваться в каждом положении, либо иметь самовозврат в нулевое поло­ жение.

У н и в е р с а л ь н ы е п е р е к л ю ч а т е л и (УП) приме­ няются для работы в маломощных цепях при небольшой частоте опе­ раций (не более 100 вкл/ч). УП (рис. 4.9) состоит из набора кулачко­ вых шайб, укрепленных на изолированном валу с револьверной или овальной рукояткой. При повороте вала кулачковые шайбы переклю­ чают контакты. Число шайб может достигать 16, а число положе­ ний — 8.

К н о п к и у п р а в л е н и я являются командными аппара­ тами для относительно простых и нечастых переключений в цепях управления. Они выполняются обычно с мостиковыми замыкающими, размыкающими или теми и другими контактами. Контакты могут быть с самовозвратом, осуществляемым пружиной, либо без самовозврата. Комплект из нескольких кнопок, смонтированных в одном корпусе, называется кнопочной станцией.

На промыслах наиболее распространены кнопки нормального исполнения серий К и КУ и взрывозащищенные кнопки серии КУВ. Номинальный ток этих кнопок до 20 А.

Автоматическое управление в функции пути или положения от­

чивается также безопасность обслуживания установок и предотвра­ щение аварий с отдельными узлами оборудования. В буровых уста­ новках, например, конечный выключатель отключает подъемный двигатель, если по недосмотру бурильщика крюк будет поднят выше 26 м над уровнем пола буровой.

Конструктивные исполнения этих выключателей разнообразны. Одно из них показано на рис. 4.10. При воздействии упора переме­ щающейся части механизма на рычаг 1 контактный мостик 2, укре­ пленный шарнирно на одной оси с рычагом 1, поворачивается вниз и

открывает размыкающие контакты 3. Рычаг возвращается в исходное положение под действием двух пружин 4 после отхода упора.

Для переключения контактов в цепях управления буровых уста­ новок в зависимости от пройденного крюком пути применяют путевой командоаппарат типа КА-4658-5. Вал этого командоаппарата кинема­ тически связан с барабаном лебедки. На валу укреплены переключа­ ющие шайбы с кулачками. Контактная рейка с подвижными рычагами (несущими контактные мостики) и защелками, а также гетинаксовая плита с неподвижными контактами вместе с валом встроены в водо­ защищенный пыленепроницаемый корпус, закрываемый крышкой.

На каждой переключающей шайбе устанавливаются один вклю­ чающий и один отключающий кулачки. Поэтому время, в течение

Рис. 4.10. Конечный выключатель рычажного типа.

которого контакт разомкнут или замкнут, определяется расстоянием между включающим и отключающим кулачками. Это расстояние можно регулировать.

К аппаратам управления, с помощью которых ограничивают пусковые токи, регулируют ток возбуждения и пр., относятся р е о ­ с т а т ы ( р е з и с т о р ы).

Наиболее распространенные металлические реостаты состоят из элементов сопротивлений и устройств для их переключения. При про­ должительном режиме работы применяют бескаркасные спирали из круглой проволоки или ленты (рис. 4.11, а), закрепленные на раме и обладающие хорошей теплоотдачей в окружающую среду.

Для кратковременного режима работы применяют резисторы на теплоемком каркасе из жаропрочного керамического материала (рис. 4.11, б). Если проволока тонкая, ее после намотки на цилиндр покрывают слоем стекловидной эмали для защиты от повреждений. Трубчатые резисторы выпускаются с номинальной рассеиваемой мощностью 2,5—150 Вт.

Более мощные резисторы выполняются в виде рамочных элементов из константана (рис. 4.11, в). Они состоят из стальной пластинки

с надетыми на нее фарфоровыми полуцилиндрами, 'на которые нама­ тывается проволока или лента. Отводы от проволочных элементов выполняются с помощью зажимных винтов. Длительный ток рамоч­ ных элементов 1,2—42 А.

Резисторы к мощным двигателям выполняются в виде ленточных фехралевых элементов (рис. 4.11, г). Элемент состоит из стального каркаса, на котором укреплено нагревостойкое основание (фарфоро­ вое). Фехралевая лента в виде спирали намотана на ребро на этом

Рис. 4.11. Резисторы:

основании. Элементы из фехраля комплектуются в ящики на ток 24—215 А. В каждом ящике размещается пять элементов.

Пусковые резисторы на значительные токи выполняются из литых зигзагообразных чугунных пластин с отверстиями на обоих концах (рис. 4.11, д). Чугунные элементы собирают на изолированных стерж­ нях в ящики. Длительный ток ящиков ЯС 24—215 А. Чугунные ре­ зисторы постепенно заменяются фехралевыми.

По способу охлаждения различают реостаты с воздушным и с мас­ ляным охлаждением. Последние обладают более высокой теплоем­ костью и большей тепловой инерцией.

Р е л е у п р а в л е н и я п о с т о я н н о г о т о к а типа РН-50, РЭ-5000, РЭВ-800 и РЭВ-880 применяются в электрических схемах нефтепромысловых установок в качестве промежуточных реле, реле напряжения и реле времени.