книги / Электромонтер по обслуживанию буровых установок

ком, протекающим по обмотке подвижной катушки, и током, проходящим по неподвижной катушке.

На рис. 83 показано схематическое устройство электродина­ мического прибора. Основными частями измерительного меха­ низма являются: неподвижная катушка А, состоящая из двух половин, подвижная катушка В, ось С со спиральными пружи­ нами, стрелка S и демпферное устройство М.

В подвижную катушку измеряемый ток подводится через спиральные пружины, которые одновременно служат для соз­ дания противодействующего момента. При прохождении изме­ ряемого тока по обмоткам подвижной и неподвижной катушек вследствие взаимодействия возникающих при этом магнитных полей подвижная катушка будет стремиться занять такое по­ ложение, чтобы направление ее магнитного поля совпало с на­ правлением магнитного поля неподвижной катушки.

Для успокоения подвижной части прибора служит воздуш­ ный успокоитель, состоящий из пластинки М, укрепленной на подвижной части и перемещающейся в неподвижном закрытом кожухе. При движении подвижной части прибора пластинка тормозится сопротивлением воздуха.

Принцип действия электродинамических приборов мало от­ личается от принципа действия магнитоэлектрических прибо­ ров. Разница между ними состоит в том, что в электродинами­ ческом приборе основное магнитное поле создается током, про­ текающим по неподвижной катушке, а у магнитоэлектриче­ ского прибора — постоянным магнитом.

Индукционные приборы

Электроизмерительные приборы индукционной системы при­ годны для измерения только в цепях переменного тока одной определенной частоты. Главным образом индукционные изме­ рительные приборы получили применение в качестве ваттмет­ ров и счетчиков электроэнергии.

Принцип действия приборов индукционной системы сво­ дится к использованию вращающегося магнитного поля.

Основная часть счетчика или ваттметра (рис. 84) — магнит­

токи, протекающие, по каждой обмотке, возбуждают перемен­ ные магнитные потоки, которые образуют вращающееся маг­ нитное поле.

Эти потоки пронизывают алюминиевый диск 2 и индукти­ руют в нем вихревые токи. Воздействие вращающегося магнит­ ного поля, образованного потоками, на вихревые токи приводят

диск во вращение.

Воздействие магнитного поля на вихревые токи пропорци­ онально произведению мгновенных значений тока и напряже­ ния, т. е. пропорционально мощности Р.

тродвижущей силе, а последняя пропорциональна измеряемому току, измерительный прибор градуируется на значения перемен­ ного тока, протекающего через термопреобразователь.

Измерение силы тока

Для измерения силы тока в электрических цепях служат амперметры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно, и через прибор Проходит весь ток, протекающий в цепи.

При различных электрических измерениях весьма важно, Чтобы измерительный прибор как можно меньше изменял эле­ ктрический режим цепи, в которую его включают. По этой при­ чине амперметр должен обладать незначительным сопротив­ лением по сравнению с сопротивлением цепи. В связи с этим Присоединять амперметр к полюсам источника тока без на­ грузки нельзя, иначе по его обмотке будет протекать большой Ток и она может перегореть. По этой же причине нельзя вклю­ чать амперметр параллельно нагрузке.

Если амперметр необходимо приспособить для измерения

противление гш, присоединяемое параллельно измерительному Механизму. Схема включения амперметра с шунтом показана на рис. 86, а.

При таком включении шунта из п частей тока, протекаю­

тому, что сопротивление шунта меньше сопротивления ампер­ метра в (п — 1) раз. Число п показывает, во сколько раз ну­ жно увеличить предел измерения амперметра. Таким образом, шунт служит для расширения пределов измерения прибора.

а

I @

Л

Рис. 87. Схема измерения сопротивления:

а, б —метод амперметра—вольтметра; в — уравновешенный мост

Метод уравновешенного моста основан на принципе уравно­ вешивания его плеч, соединенных в замкнутый четырехуголь­ ник, в одну из диагоналей которого включен гальванометр, а в другую — источник тока.

Метод моста применяется главным образом при лаборатор­ ных измерениях, где требуется высокая точность. Сопротивле­ ния, входящие в схему, называются плечами моста. Сопротив­ ления плеч моста можно подобрать так, чтобы потенциалы то­ чек, в которые включен гальванометр, были одинаковы. В этом случае в цепи гальванометра тока не будет, и такое положение называется положением равновесия моста, а процесс подбора сопротивлений для достижения этого положения — уравнове­ шиванием моста или балансировкой.

Схема моста (рис. 87, в) выполнена так, что одно плечо составляет декадный магазин сопротивления R, два других плеча состоят из сопротивлений гх и г2, а четвертое плечо со­ ставляет измеряемое сопротивление гх.

Изменяя величины сопротивлений ги г2 и R, можно до­ биться такого положения, при котором стрелка гальванометра устанавливается в нулевом положении. Тогда

(108)

Измерение мощности и энергии

Мощность постоянного тока, потребляемая данным участ­ ком электрической цепи, определяется произведением напря­ жения на силу тока. Для определения мощности согласно при­ веденному определению необходимо включить в цепь вольт­ метр и амперметр и показания приборов перемножить.

Мощность постоянного и переменного тока можно также измерить ваттметром электродинамической системы (рис. 88, а). Неподвижная обмотка ваттметра, имеющая малое сопро­ тивление, включается в цепь последовательно (как амперметр), а подвижная обмотка, имеющая большое сопротивление — па­ раллельно нагрузке (как вольтметр).

стигается соответствующим выбором принципа действия за­ щиты и ее уставок.

Уставка — это величина тока или напряжения, при которых

вильно работать в нормальном, ненормальном и аварийном ре­ жимах.

Надежность аппаратуры зависит от качеств ее изготовле­ ния и уровня эксплуатации. Чем проще устройство, тем при прочих равных условиях выше его аппаратная надежность. По­ скольку в процессе эксплуатации аппаратная надежность сни­ жается, большое значение имеют периодические проверки, вы­ являющие неисправные элементы.

Независимо от принципа выполнения защиты схема ее ра­ боты выглядит следующим образом:

на вход устройства защиты подается информация о состоя­ нии защищаемого элемента; устройство защиты перерабаты­ вает полученную информацию и при повреждении в зоне дей­ ствия дает команду на исполнительный механизм (выключа­ тели, автоматы и т. п.) или сигнальные элементы;

отключает поврежденный элемент или сигнализирует о на­ личии повреждения;

после ликвидации повреждения или ненормального режима защита возвращается в исходное положение.

Враспределительных устройствах буровых установок основ­ ная часть устройств релейной защиты выполнена с примене­ нием электромеханических реле.

Реле защиты подразделяются на основные, непосредст­ венно реагирующие на повреждения, и вспомогательные, ра­ ботающие при воздействии на них основных реле.

Вкачестве основных на буровых установках применяют то­ ковые реле, реагирующие на силу тока, и реле напряжения, реагирующие на значение напряжения. Применяют и специаль­ ные реле, такие как реле мощности, частоты, тепловые реле, газовые и др.

Кчислу вспомогательных относятся: реле времени, исполь­ зуемые для искусственного замедления действия защиты; про­ межуточные реле, передающие действие основных реле на от­ ключение выключателей и осуществляющие связь между эле­ ментами защиты; указательные реле, сигнализирующие дейст­ вие защиты.

Вкаждом реле имеется воспринимающая часть, реагирую­ щая на изменение той электрической величины, на которую реле должно реагировать, и исполнительная часть, представ­ ляющая собой подвижную систему, выполняющую ту работу, которая возложена на данное реле (например, включение или отключение цепи).

У реле прямого действия исполнительная часть непосредст­ венно (механическим путем) воздействует на отключающий механизм выключателя. У реле косвенного действия исполни­ тельная часть замыкает или размыкает цепь источника тока, питающего отключающие катушки.

Воспринимающая часть электрических реле включается че­ рез измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Для питания вспомогательных реле в схемах защиты, от­ ключающих катушек выключателей, цепей автоматики и сигна­ лизации, дистанционного управления пользуются постоянным или переменным оперативным током. В качестве источника постоянного оперативного тока применяют аккумуляторные батареи с напряжением 24, 110, 220 В. Следует отметить, что в установках нефтяной промышленности аккумуляторные батареи в энергоустановках применяются редко, так как об­ служивание их требует квалифицированного персонала и стои­ мость их относительно велика.

В установках 6 , 10 и 35 кВ в СССР широко используется переменный оперативный ток, источником которого служат трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и транс­ форматор собственных нужд. Трансформаторы тока исполь­ зуют для питания защит от коротких замыканий и перегрузок, когда ток возрастает и соответственно увеличивается напряже­ ние на зажимах трансформаторов тока. Трансформаторы на­ пряжения и собственных нужд служат для питания защит от ненормальных режимов, при которых сохраняется близкое к нормальному напряжение. В качестве источника оператив­ ного тока применяют и конденсаторы, предварительно заря­ женные от сети переменного тока через выпрямительное уст­ ройство. Предварительно заряженные конденсаторы могут при­ меняться для питания защит от всех видов повреждений и не­ нормальных режимов.

Конструктивное исполнение реле защиты

Токовые реле используются в качестве основных реле за­ щит, реагирующих на увеличение тока при различных ненор­ мальных режимах (короткие замыкания, перегрузки).

Широкое применение в релейной защите получило токовое реле «мгновенного» действия серии РТ-40, конструктивная схема которого показана на рис. 89, а.

Магнитная система реле состоит из стального сердечника / и поворотного стального якоря 2, связанного с осью 3, на кото­ рой помещен подвижный контакт 4, замыкающий неподвижные контакты 5 при срабатывании реле.

Противодействующий момент создается пружиной 6, натя­ жение которой изменяется рукояткой 7, чем регулируется уста­ вка тока срабатывания. Две катушки реле 8 и 9 могут вклю­ чаться последовательно либо параллельно.