книги / Электромонтер по обслуживанию буровых установок

Электроды соединяются с цоколем лампы, а лампа с сетью

через патрон.

Неоновые лампы выбираются по напряжению сети (127—— 220 В), по напряжению, при котором возникает электрический разряд (60—550 В), а также по наибольшему допустимому току (0,2—30 мА). Они могут включаться как в цепь переменного, так и постоянного тока. Неоновые лампы применяются как ин­ дикаторы, определяющие наличие постоянного или переменного напряжения.

На производстве неоновая лампа используется в приборах для определения частоты вращения осей и валов механизмов. Такие приборы называются стробоскопическими тахометрамиt

работа которых основана на стробоскопическом эффекте. Сущность этого эффекта заключается в том,, что деталь, ча­

стоту вращения которой хотят определить, освещается неоновой лампой, зажигающейся с определенной частотой. Когда частота вспышек равна или кратна частоте вращения детали, то она в свете вспышек кажется неподвижной.

Допустим, что надо определить частоту вращения вала. Для этого на его торец необходимо наклеить стробоскопический диск, разделенный на четыре сектора: два черных и два белых. Пустив в ход вал, включаем неоновую лампу, питаемую пере­ менным током определенной частоты, и освещаем ею стробо­ скопический диск. Если при этом диск, наклеенный на вал, будет перемещаться в сторону его вращения, то это укажет на его повышенную частоту вращения. Когда перемещение стробоско­ пического диска направлено в сторону, обратную вращению вала, то частота вращения его мала. Если диск будет казаться неподвижным, это будет означать, что частота вращения вала нормальная.

Таким образом, с помощью такого устройства можно бы­ стро определить скоростной режим того или иного механизма и принять меры для его регулирования.

Тиратрон представляет собой триод, наполненный смесью инертных газов. В стеклянном баллоне тиратрона помещаются анод, катод и управляющий электрод — сетка. Катод нагре­ вается электрическим током, на анод подается положительное напряжение. На сетку тиратрона подается отрицательное на­ пряжение, удерживающее (запирающее) электроны в проме­ жутке катод—сетка. Сетка тиратрона в отличие от сетки триода не позволяет изменять силу анодного тока.

Вследствие наличия газа в колбе тиратрона его с помощью сетки можно лишь отпереть — зажечь, но нельзя погасить.

После зажигания тиратрона сетка теряет свое управляющее свойство.

Допустим, что на сетку тиратрона (рис. 98, а) через потен­ циометр Пс подан большой отрицательный потенциал, а анод имеет по отношению к катоду положительный потенциал. Электрическое поле сетки будет препятствовать движению элек-

202

Разряд в тиратроне можно прекратить двумя способами:

1)уменьшением анодного напряжения; 2) обрывом цепи анода. Ртутный выпрямитель — прибор, действие которого основано

на использовании электронной эмиссии и ионизации газа (па­ ров ртути).

Ртутные выпрямители делятся на стеклянные и металличе­ ские.

Стеклянный однофазный ртутный выпрямитель (рис. 98, б) имеет колбу из молибденового стекла, из которой выкачан воз­ дух. В колбу впаяны два стальных или графитных электрода А\ и Ач, которые являются главными анодами выпрямителя. Нижняя часть колбы заполнена ртутью, которая служит като­ дом выпрямителя. В ртути помещается металлический стержень, впаянный в стекло. Рядом с ним в колбу впаян стеклянный от­ росток, в котором также находится ртуть. Здесь размещается анод зажигания А3.

Аноды А 1 и А2 соединены с концами вторичной обмотки ос­ новного трансформатора Тр0. К катоду К подключают на­ грузку. Второй провод, идущий от нагрузки, соединяют через дроссель Др со средней точкой О вторичной обмотки трансфор­ матора Тр0.

Чтобы ртутный выпрямитель выпрямлял переменный ток, его необходимо возбудить. Для этого включают рубильники Pi и Рч и подают переменное напряжение на основной Тра и вспо­ могательный Трв трансформаторы. Затем создают условия для того, чтобы ртуть катода соединилась с ртутью анода зажига­ ния А3. При этом под действием напряжения вторичной об­ мотки вспомогательного трансформатора Трв электрический ток проходит через рубильники Р2, сопротивление R, анод зажига­ ния А3 и катод К.

Когда колбу возвращают в первоначальное положение, кон­ такт между ртутью, окружающей катод К, и анодом зажигания А3 разрывается, и в этом месте образуется электрическая дуга, а на ртути катода появляется небольшое сильно нагретое свет­ лое катодное пятно. Это пятно является местом испарения ртути. Вместе с тем вблизи поверхности ртути создается элек­ трическое поле столь высокой напряженности, что оно вырывает свободные электроны из поверхности ртути. Это так называемая автоэлектронная (или электростатическая) эмиссия. Электроны, освобожденные на катоде, летят к тому из анодов, который в данный момент имеет положительный потенциал по отноше­ нию к катоду (рис. 98, в). На своем пути электроны сталки­ ваются с молекулами паров ртути и ионизируют их, т. е. от­ деляют от них электроны', превращая эти молекулы в положи­ тельные ионы. Ударяющие в катод положительные ионы под­ держивают температуру катодного пятна.

204

большой массы) положительных ионов ртути в обратном на­ правлении. Когда на аноде вследствие изменения напряжения на концах вторичной обмотки трансформатора изменяется по­ тенциал (вместо положительного создается отрицательный), дуга в колбе перебрасывается к тому из анодов, который в дан­ ный момент имеет положительный потенциал, и таким образом соединяет поочередно катод с каждым из анодов.

Дуга выполняет функцию практически безынерционного пе­ реключателя, создающего нагрузку то с одной, то с другой по­ ловиной обмотки трансформатора.

В настоящее время ртутные выпрямители практически везде заменяются полупроводниковыми выпрямителями.

Полупроводниковые приборы

Полупроводниковые приборы применяют в качестве выпря­ мителей— диодов, а также триодов. В технике используют кремниевые, селеновые, германиевые и другие полупроводнико­ вые диоды.

На рис. 99, а приведена принципиальная схема однополупериодного выпрямителя с применением полупроводникового диода. К первичной обмотке трансформатора подключен источ­ ник переменного тока. Последовательно со вторичной обмоткой включены полупроводниковый диод и приемник постоянного тока г.

Через первичную обмотку в течение одного полупериода протекает переменный ток в направлении от точки 1 к точке 2Л в течение второго полупериода — в обратном направлении, т. е* от точки 2 к точке 1.

Когда в точке 3 вторичной обмотки будет положительный потенциал относительно точки 4, через диод и приемник будет протекать ток в направлении, показанном на схеме стрелкой (от + к —).

В следующий полупериод, когда в точке 3 вторичной об­ мотки будет Отрицательный потенциал относительно точки 4, ток через приемник протекать не будет (поскольку диод обла­ дает односторонней проводимостью). В следующие полупериоды процесс повторится.

Схема двухполупериодного выпрямления показана на рис. 99, б. К первичной обмотке трансформатора подключен источник переменного тока. В цепь вторичной обмотки вклю­ чены два полупроводниковых диода. К средней точке этой об­ мотки присоединена нагрузка.

Допустим, Что в точке 3 вторичной обмотки в первый полупериод будет положительный потенциал относительно точки 5f а в точке 4 ^ отрицательный. Тогда ток пройдет через диод Ди дроссель Др и приемник в точку 5 трансформатора. В это время диод Дг тока не пропустит. В течение второго полупе-

205

риода потенциал на концах вторичной обмотки трансформатора изменится, в точке 3 будет отрицательный потенциал, а в точке 4 — положительный. Ток пройдет через диод Дг, дроссель Др и приемник в точку 5. В это время диод Д\ тока пропускать не будет. В следующие полупериоды процесс повторится. Таким образом, через приемник будет проходить ток в одном и том же направлении в течение каждого полупериода.

Двухполупериодное выпрямление часто осуществляется так­ же по мостовой схеме, приведенной на рис. 99, в. В этой схеме общее напряжение на зажимах вторичной обмотки трансфор­ матора равно половине общего напряжения на зажимах вто­ ричных обмоток (двух половин) обычной двухполупериодной схемы.

Полупроводниковые триоды, называемые транзисторами, служат для тех же целей, что и ламповые триоды, т. е. для уси­ ления и генерирования колебаний, но они по сравнению с элек­ тронными лампами обладают рядом преимуществ: большим сроком службы, малыми размерами, большой механической прочностью, отсутствием расхода энергии на накал, незначи­ тельным собственным потреблением энергии.

Полупроводниковый триод представляет собой пластинку из кремния или германия, состоящую из трех областей: две край­

проводимостью, сокращенно называются триодами типа р—п— р; триоды, у которых средняя область имеет дырочную прово­ димость,— триодами типа п—р—п. Каждая из трех областей полупроводникового триода имеет свое название: левая область, испускающая (эмиттирующая) электроны — носители зарядов, называется эмиттером Э; правая область, собирающая носители зарядов, — коллектором К, а средняя область — основанием или базой Б. По своему назначению эмиттер подобен катоду, кол-

206

Рис. 100. Примеры использования АВР:

§ ^Г" тРансФ°Рмат°ра; в — секционного выключателя; г —линии; B I ъ В 6 — выключатели; 77 -*-ТЗ *—трансформаторы

если от одной линии питается несколько п о д с т а н ц и й и отсут­ ствует АВР.

К устройствам АПВ предъявляются следующие требования: а) АПВ должно приводиться в действие во всех случаях ава­ рийного отключения выключателя, за исключением случая ава­ рийного отключения после оперативного включении выключа­

теля на КЗ; б) АПВ не должно приводиться в действие во всех случаях

оперативного отключения выключателя.

На рис. 102 приведена схема АПВ с использованием комплект­ ного реле типа РПА-58. Оно содержит: реле времени 1РВ, создающее необходимую выдержку времени после запуска АПВ перед посылкой импульса на повторное включение выключателя;

208

Рис. 101. Схема двустороннего АВР секционного выключателя:

В1 -г*ВЗ — выключатели масляные; PH — реле напряжения; РУ, РП — реле промежуточ­ ные; РВ — реле времени; РБ — реле блокировки; ПБ — переключатель

выходное промежуточное реле, осуществляющее подачу этого импульса, причем выходная цепь АПВ содержит токовую об­

К З

4 ^

КОГДа ИеОбХОДИМО блокиро-

вать АПВ при некоторых аварийных отключениях выключа­ теля, выполняется операция «запрет АПВ» путем создания цепи разряда конденсатора С.

Для предупреждения многократного включения выключа­ теля в случае приваривания контакта 1РП используется соот­ ветствующая электрическая цепь блокировки (реле РБ).

Контрольные вопросы

1. Дайте характеристику электронных, ионных и полупроводниковых приборов. В чем заключается принципиальная разница между ними?

2.Что такое «дырочная» проводимость?

3.Назовите требования, предъявляемые к устройствам АПВ и АВР.

Гл а в а IX

ЭЛЕКТРОПРИВОД И СИЛОВОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ БУРОВЫХ УСТАНОВОК

§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

Электрическим приводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для электрификации и автомати­ зации производственных процессов.

В состав электропривода входят: преобразователь (машин­ ный генератор или преобразователь частоты и т. п.), электро­ двигатель или группа электродвигателей передаточного меха­ низма (соединительная муфта, ременная передача, редуктор, коробка скоростей и т. п.), аппаратура управления электродви­

ническую и обеспечивает электрическое управление преобразо­ ванной энергией в соответствии с технологическими требова­ ниями к режимам работы механизма. Наиболее простым яв­ ляется ручное управление электродвигателями, осуществляемое при помощи рубильников, пакетных выключателей, пусковых и регулировочных реостатов и контроллеров.

приводит в движение с помощью трансмиссий или передач группу рабочих машин или рабочих органов одной машины. Примером группового электропривода может быть электропри­ вод лебедки и роторного стола буровой установки БУ80 БрЭ-1.

210