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

Основными деталями этих реле являются ярмо в виде угольника из толстой полосовой стали, круглый сердечник, прикрепленный к ярму, и якорь, представляющий собой пластину, качающуюся на призматической опоре. К якорю в месте расположения сердечника двумя винтами крепится немагнитная прокладка, которая предотвра- - щает прилипание якоря к сердечнику и обеспечивает стабильность уставок реле.

Якорь реле притягивается под действием магнитного потока, соз­ даваемого катушкой, насаженной на сердечник. При отключении катушки якорь отпадает с некоторой выдержкой времени вследствие замедленного спадания магнитного потока. Для увеличения выдержки времени на сердечник магнитной системы насаживается демпфер из медной гильзы или в виде короткозамкнутой катушки.

В новых конструкциях реле его алюминиевое основание выполняет функции демпфера. На якоре укреплены подвижные контакты мостикового типа, которые с неподвижными контактами образуют нор­ мально закрытый контакт реле. С помощью реле РЭВ-880 может быть получена выдержка времени до 12 с.

Напряжение втягивания реле регулируется изменением воздуш­ ного зазора с помощью упорного винта и натяжения возвратной' пружины путем навинчивания гайки. Реле напряжения или тока для регулирования на отпадание имеют достаточно толстую немагнитную прокладку, так как в противном случае из-за ее деформации уставка в эксплуатации быстро изменится. Грубая регулировка напряжения отпадания выполняется подбором латунных прокладок, тонкая — изменением натяжения пружины. За счет применения съемных допол­ нительных демпферов из меди или алюминия получаются различные диапазоны выдержек времени.

Реле МКУ-48 (малогабаритное многоко'нтактное) применяется в электрических схемах управления в качестве промежуточного. Напряжение втягивающих катушек реле 12, 24, 36, 48, 60, 110, 127 и 220 В переменного и постоянного тока. Длительный ток контак­ тов 5 А. Магнитная цепь реле состоит из сердечника Ш-образной формы и плоского якоря. Сердечник реле согнут из полосовой элек­ тротехнической стали. В средней части расположена катушка с пласт­ массовым каркасом. Свободный конец средней части сердечника раз­ делен пазом на два полюса. На правом полюсе помещен короткозамкнутый виток. Для реле постоянного тока короткозамкнутый виток изготовляется из стали и служит в качестве полюсного наконечника для увеличения магнитной проводимости, а также удержания катушки реле.

К левой части корпуса двумя винтами прикреплено основание с контактной группой и якорем, а к правой—ограничитель хода якоря.

Реле постоянного тока имеет на якоре пластину отлипания. Сверху к якорю прикреплена рамка, предназначенная для переключения контактных пружин. Реле постоянного тока надежно работает при изменениях напряжения (тока) от 0,8 до 1,1, а реле переменного тока — от 0,85 до 1,1 номинального значения.

ской связи (фрикционные), муфты электромеханической связи (ферропорошковые) с электромагнитным управлением и муфты со связью через магнитное поле (муфты скольжения).

Фрикционные электромагнитные муфты в нефтяной промышлен­ ности применения не нашли.

В приводе буровых установок электромагнитные муфты приме­ няются в качестве электротормоза буровой лебедки, для оперативного

Индуктор, на котором расположена обмотка возбуждения 3, изготовляется сплошным стальным и образует полюсную систему. Постоянный ток к обмотке возбуждения 3 подводят через контактные кольца 5.

Конструкции якорей различны, различны и конструкции полюс­ ной системы индуктора.

При вращении приводным двигателем ведущего вала 6 и отсутст­ вии тока в обмотке возбуждения 3 ведомый вал 1 остается неподвиж­ ным. При включении постоянного тока в обмотку возбуждения 3 возникает магнитный поток, который наводит в якоре 2 переменную

з.д. с. и в якоре возникает ток.

Врезультате взаимодействия тока якоря 2 с магнитным потоком полюсов индуктора 4 возникает электромагнитный момент, под дей­ ствием которого ведомый вал 1 начинает вращаться в ту же сторону, что' и ведущий. Величина вращающего момента зависит от частоты вращения якоря относительно индуктора и силы тока возбуждения

1В. Частота вращения ведомого вала п2 зависит от тока возбуждения муфты и момента сопротивления на этом валу. Механические харак­ теристики ЭМС показаны на рис. 4.14, б.

Так как только при скольжении имеют место токи в якоре муфты и возникает вращающий электромагнитный момент, то частота враще­ ния ведомого вала п% всегда меньше частоты вращения ведущего пх. Из-за наличия скольжения на всех этапах работы муфты называют электромагнитными муфтами скольжения или реже асинхронными. Механические характеристики ЭМС с массивным якорем в основном являются мягкими, однако с увеличением мощности ЭМС их жесткость увеличивается.

Для получения тормозных свойств достаточно закрепить непод­ вижно одну из частей муфты (обычно индуктор). Вторая часть (обычно якорь) связывается с валом, который следует тормозить. В момент торможения включается ток возбуждения. Так как скольжение при этом максимально, тормозной момент достигает двух-трехкратного номинального момента муфты. По мере снижения частоты вращения тормозной момент уменьшается и к концу торможения становится равным нулю (так как скольжение также равно нулю). Э н е р г и я т о р м о ж е н и я в ы д е л я е т с я в я к о р е , который следует интенсивно охлаждать.

Электромагнитные муфты и тормоза скольжения иногда называют индукционными.

Устройство электромагнитной порошковой муфты (ЭПМ) показано на рис. 4.15, а. Слой ферромагнитного порошка в зазоре 5 между ведущей 4 и ведомой 6 частями представляет собой пластичную среду с сопротивлением сдвигу, зависящим от магнитной индукции. Это свойство использовано в ЭПМ для передачи движения от ведущего элемента 4 к ведомому 6. Ферромагнитный порошок, заполняющий рабочий зазор 5, повышает магнитную проницаемость зазора в 2— 6 раз в зависимости от состава наполнителя и значения магнитной индукции в зазоре, создаваемой обмоткой возбуждения 1. При увели­ чении тока возбуждения увеличивается магнитная индукция в рабо­ чем зазоре (заполненном порошком), увеличивается тангенциальная сила, необходимая для сдвига ведущей части относительно ведомой,

и, следовательно, вращающий момент, передаваемый муфтой. Если момент сопротивления, приложенный к ведомой части, больше рабочего момента ЭПМ, происходит проскальзывание. При этом

величина допустимого скольжения и время, в течение которого сколь­ жение допустимо, определяются теплорассеивающей способностью муфты, нагревостойкостыо изоляции обмотки возбуждения, нагревостойкостью (окисляемостью) ферромагнитной смеси и допустимой температурой работы подшипников.

Для получения тормозных свойств достаточно закрепить непод­ вижно одну из частей ЭПМ, а вторую связать с валом, который необходимо тормозить. В момент торможения включается обмотка возбуждения, что вызывает затягивание ферромагнитной смеси в ра­ бочий зазор и появление тангенциальной силы, тормозящей ведущий

магнитной индукции.

вал. Энергия торможения выделяется в ферромагнитной смеси и на поверхностях рабочего зазора, которые необходимо интенсивно охлаждать.

Механическая характеристика ЭПМ (рис. 4.15, б) является устой­ чивой и момент, передаваемый ЭПМ при неизменном токе возбужде­ ния, практически не зависит от частоты вращения. Если же при не­ которой частоте вращения и токе возбуждения нагрузку на валу сцеп­ ленной ЭПМ увеличивать, то при превышении моментом сопротивле­ ния максимального момента ЭПМ произойдет стопорение ведомого вала. При уменьшении тока возбуждения до некоторого значения синхронное вращение ведущей и ведомой частей ЭПМ сохраняется; при дальнейшем уменьшении тока возбуждения частота вращения ведомой части резко падает до нуля. Зависимость момента ЭПМ от тока возбуждения показана на рис. 4.15, в.

Технические характеристики электромагнитных муфт и тормозов для буровых установок отечественного производства приведены в гл. 6.

§30. ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБЫ

ИХ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Схемы автоматического управления электроприводами выполняют следующие основные функции: пуск двигателей в ход, регулирование частоты вращения, реверсирование, торможение, защиту двигателей и приводимых механизмов от различных перегрузок и аварийных режимов, сигнализацию состояния рабочих частей машины, осуще­ ствление определенной последовательности операций, автоматиче­ ское поддержание постоянной частоты вращения или других парамет­ ров электропривода, синхронизацию движения отдельных органов производственных механизмов, слежение за определенными и слу­ чайными сигналами, подаваемыми на вход схемы.

Сочетание тех или иных функций в одной схеме зависит от техно­ логических требований, предъявляемых к исполнительному меха­ низму, от принятой системы электропривода и от степени автоматиза­ ции управления. Чем разнообразнее, сложнее требования, предъяв­ ляемые к системе, и чем выше степень автоматизации, тем сложнее, как правило, схемы автоматического управления.

Как и ко всякому устройству, к схемам управления электропри­ водами предъявляется ряд требований. Схема управления должна как можно более полно удовлетворять заданному технологическому режиму работы и обеспечивать выполнение всех технических требо­ ваний, предъявляемых к данному производственному механизму или объекту и его электроприводу. Так, большая часть автоматизирован­ ных схем управления должна обеспечить пуск, реверс, торможение двигателя и обязательную его защиту при аварийных режимах. В более сложных случаях предъявляются еще требования по обеспе­ чению взаимной координации движений отдельных узлов производ­ ственного механизма, дополнительной автоматизации, точного под­ держания регулируемых величин и др. Чтобы выполнить указанные требования, необходимо выбрать отдельные элементы и правильно составить схему управления.

Схема управления должна быть простой. Наиболее простой можно считать такую схему, которая позволяет выполнить технологическое задание при наименьшем количестве аппаратуры и других устройств.

Электрооборудование нефтяной промышленности работает в очень тяжелых условиях. Большая часть установок являются наружными и имеют лишь легкие укрытия. Частый демонтаж, монтаж и транспор­ тировка, во время которых электрооборудование подвергается уда­ рам и воздействию влаги, приводят к выходу из строя электрообору­ дования. Поэтому основное требование к схемам управления — их надежность, которая определяется надежностью работы применяемых машин, аппаратов и других элементов.

Надежность схемы в большой степени зависит от ее сложности. Чем проще схема управления и чем меньше в ней цепей, блокировок с большим количеством контактов, тем больше вероятность ее надеж­ ной работы.

В зависимости от назначения к устройствам управления могут предъявляться те или иные требования к их массе, габаритным раз­ мерам и стоимости. Однако стремление к снижению массы устройства

іуправления может противоречить требованиям надежности, поэтому в каждом конкретном случае рассматривают несколько вариантов схемы управления и выбирают вариант, обеспечивающий максималь­ ную производительность установки при минимуме затрат.

Электроустановки нефтяной промышленности являются источ­ никами повышенной опасности в отношении поражения обслужива­ ющего персонала током, они могут быть также причиной взрывов и пожаров. Поэтому обычно цепи управления питают от пониженного напряжения 24, 36, 110, 127 В; в схемах предусматривают примене­ ние аппаратов, обеспечивающих полное отключение электрических машин при остановках привода. Там, где это необходимо, предусма­ тривается световая или звуковая сигнализация, предупреждающая об опасности или сигнализирующая о состоянии работы отдельных узлов и механизмов схемы.

Обычно станции и пульты управления стремятся разместить вдали от устья скважин, резервуаров и других мест, где может обра­ зоваться опасное скопление горючих и взрывчатых газов. Если этого недостаточно, то аппаратуру управления монтируют в отдельных помещениях, продуваемых чистым воздухом.

В схемах автоматического управления электроприводами приме­ няются в различных сочетаниях электрические машины, контакторы и реле, резисторы, кнопочные станции, магнитные пускатели, командоконтроллеры, путевые и конечные выключатели, разнообразная аппаратура защиты и другие устройства. Все это оборудование носит название элементов электрических схем и изображается с помощью графических условных обозначений, которые регламентируются «Единой системой конструкторской документации». Некоторые из этих обозначений приведены в приложении в конце книги.

В схемах управления все обозначения элементов и аппаратов изображаются в их «нормальном» положении.

Отдельные машины и аппараты, входящие в автоматизированную систему, их части и элементы соединяются в схему управления, на­ чертание которой соответствует ее назначению. Схемы управления

к нему катушками, контактами, внутренними соединениями изобра­ жается в одном месте и обозначается одним символом. Элементы вычерчивают таком образом, что расположение аппаратов и проводки соответствует действительному расположению их на панелях и пультах.

Монтажные схемы являются рабочими чертежами, по которым выполняется монтаж, однако они неудобны для ознакомления с прин­ ципами действия системы управления.