Источники электроэнергии и особенности её распределения на предприятиях нефтяной и газовой промышленности

Рис. 19.  Расположение главных контактов в процессе включения и отключения

Рис. 20. Принцип действия дугогасительной катушки (а) и дугогасительной решетки (б)

Рис. 21. Трехполюсный контактор переменного тока с поворотным якорем 

     Для уменьшения в сердечнике и якоре магнитной системы контактора потерь, вызванных переменным магнитным потоком, их изготовляют не из монолитной стали, как в контакторах постоянного тока (где Ф = const), а набирают из листовой электротехнической стали. Листы изолированы друг от друга. С целью уменьшения вибраций контактора, обусловленных переменным значением магнитного потока, на торцовой Поверхности сердечника или якоря устанавливается короткозамкнутый виток 6, в котором под действием наведенной э. д. с. появляется ток. Магнитный поток, создаваемый этим током, не совпадает по фазе с главным потоком. Когда главный магнитный поток проходит через нулевое значение, поток короткозамкнутого витка не равен нулю. Таким образом, в магнитной системе всегда имеется магнитный поток, удерживающий якорь во втянутом состоянии, и поэтому вибрации резко уменьшаются.

     Для улучшения условий гашения дуги контакторы переменного тока снабжаются дугогасительными камерами 2, состоящими из асбестоцементного или фибрового кожуха _и встроенных внутри его металлических пластин. При расхождении контактов возникшая дуга под действием силы F, обусловленной смещением магнитного потока Ф дуги, переходит на металлические пластины (см. рис. 20,б), делится на части и вследствие охлаждения и быстрой деионизации дугового промежутка в моменты, когда ток проходит через нулевое значение, быстро гаснет.

     Наряду  с контакторами с поворотным якорем широко распространены прямоходовые контакторы, у которых применяется магнитная система броневого типа с якорем, втягивающимся внутрь катушки при включении. Связанные с якорем подвижные контакты при включении контактора перемещаются снизу вверх. Эти контакторы отличаются большой компактностью.

     Сила  тока в катушке контактора переменного  тока зависит от зазора между якорем 7 и сердечником 4.

     Если  поверхности соприкосновения этих деталей покрыты грязью, то сила тока в катушке превышает допустимое значение, что вызывает ее чрезмерный нагрев. Поэтому контакторы переменного тока часто изготовляют со сплошным магнитопроводом и катушкой, питаемой от сети постоянного тока. Это повышает надежность контактов.

     Время включения контактора постоянного  тока (0,13—0,4 с) значительно больше, чем  время включения контактора переменного тока (0,035—0,05 с). Контакторы постоянного тока выпускаются на номинальную силу тока до 2500 А, переменного тока — до 600 А. 

     Программное управление электроприводами. 

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

     Командоконтроллер представляет собой многоступенчатый переключающий аппарат, позволяющий  изменить схему соединений цепи управления (а не силовой цепи). В электроустановках промыслов наиболее распространены кулачковые командоконтроллеры серии КА-5000.

     При повороте рукоятки командоконтроллера поворачивается горизонтальный квадратный вал, на котором закреплена кулачковая шайба, состоящая из отдельных кулачков. Под действием пружины подвижной рычаг стремится занять такое положение, при котором контактный мостик замыкает неподвижные контакты. При повороте вала против часовой стрелки выступающая часть кулачка нажимает на ролик и отводит рычаг, вследствие чего контакт размыкается.

     Командоконтроллеры серии КА-5000 на номинальную силу тока до 15 А имеют до 12 рабочих цепей и кроме нулевого положения по семь положений рукоятки в каждую сторону. Рукоятка может фиксироваться в каждом положении либо иметь самовозврат в нулевое положение.

     Универсальные переключатели (УП) применяются для работы в маломощных цепях в случае небольшой части операций. УП состоит из набора кулачковых шайб, укрепленных на изолированном валу, снабженном револьверной или овальной рукояткой. При повороте вала кулачковой шайбы переключают контакты. Число шайб может достигать 16, а число положений—8, что позволяет производить переключения в сложных схемах.

     Кнопки  управления являются командными аппаратами для относительно простых и нечастый 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 него. Комплект из нескольких кнопок смонтированных в одном корпусе, называется кнопочной станцией. 

Рис. 22. Конечный выключатель рычажного типа. 

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

     Автоматическое  управление в функции пути или положения отдельных узлов механизма осуществляется посредством конечных (путевых) выключателей. С их помощью обеспечиваются также безопасность обслуживание установок и предотвращение аварий. В буровых установках, Например, конечный выключатель отключает подъемный двигатель, если по недосмотру бурильщика крюк будет поднят выше 26 м над уровнем пола буровой.

     Конструктивные  исполнения конечных выключателей разнообразны. Одно из них показано на рис. 22. При воздействии упора перемещающейся части механизма на рычаг 1 контактный мостик 2, укрепленный шарнирно на одной оси с рычагом 1, поворачивается вниз и открывает размыкающие контакты 3. Рычаг приходит в исходное положение под действием двух пружин 4 после отхода упора.

     Для переключения контактов целях управления буровых установок в зависимости от пройденного крюком пути применяют путевой командоаппарат КА-4658-5. Вал этого командоаппарата кинематически связан с барабаном лебедки. На валу укреплены переключающие 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 водозащищенный пыленепроницаемый корпус, закрываемый крышкой.

     На  каждой   переключающей  шайбе  устанавливаются  один выключающий и один отключающий кулачки.  Поэтому время, в течение которого контакт разомкнут или замкнут, определяется расстоянием между включающим и отключающим кулачками. Это расстояние можно регулировать.

     К аппаратам управления, при помощи которых ограничивают пусковые точки и регулируют силу тока возбуждения, относятся реостаты (резисторы). 

Рис. 23. Резисторы 

     Наиболее  распространенные металлические реостаты состоят из элементов сопротивлений и устройств для их переключения. При продолжительном режиме работы применяют бескаркасные спирали из круглой проволоки или ленты (рис. 23, 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. 23,б), в которых тонкая проволока после намотки на цилиндр покрыта слоем стекловидной эмали для защиты от повреждений. Эти резисторы выпускаются с номинальной рассеиваемой мощностью 2,5—150 Вт.

     Более мощные резисторы выполняют в  виде рамочных элементов из константана (рис. 23, в). Они состоят из стальной пластинки с надетыми на нее фарфоровыми полуцилиндрами, на которые намотана проволока или лента. Для присоединения к электрической цепи служат зажимные винты. Длительная сила тока рамочных элементов 1,2—42 А.

     Резисторы к мощным двигателям представляют собой ленточные фехралевые элементы (рис. 23, г), состоящие каждый из стального каркаса, на котором укреплено нагревостойкое основание (фарфоровое), фехралевая лента в виде спирали намотана на ребро на этом основании. Элементы из фехраля комплектуются в ящики на силу тока 24—215 А. В каждом ящике размещаются пять элементов.

     Пусковые  резисторы на значительную силу тока выполняют из литых зигзагообразных  чугунных пластин с отверстиями  на обоих концах (рис. 23, д). Чугунные элементы собирают на изолированных стержнях в ящики. Длительная сила тока ящиков ЯС24 равна 215 А.

     По  способу охлаждения различают реостаты с воздушным и с масляным охлаждением. Последние обладают более высокой  теплоемкостью и большей тепловой инерцией.

     Реле  управления постоянного тока РН-50, РЭ-5000, РЭВ-800 и РЭВ-880 применяются в электрических схемах нефтепромысловых установок в качестве промежуточных реле, реле напряжения и реле времени. Основными деталями этих реле являются, ярмо в виде угольника из толстой полосовой стали, круглый сердечник, приклепанный к ярму, и якорь, представляющий собой пластину, качающуюся на призматической опоре. К якорю, в месте расположения сердечника, двумя винтами крепится немагнитная прокладка, которая предотвращает «прилипание» якоря к сердечнику и обеспечивает стабильность уставок реле.

     Якорь реле притягивается под действием  магнитного потока, создаваемого 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 образуют с неподвижными контактами нормально закрытый контакт реле. При  помощи   реле  РЭВ-880  может  быть  получена   выдержка времени до 12 с.

     Напряжение  втягивания реле регулируют изменением воздушного зазора при помощи упорного винта и натяжением возвратной пружины при навинчивании гайки. Для регулирования отпадания реле напряжения или тока имеют достаточно толе-тую 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. Применяя съемные дополнительные демпферы из меди или алюминия, получают различные диапазоны выдержек времени.

     Реле  МК.У-48 (малогабаритное многоконтактное) применяется в электрических схемах управления в качестве промежуточного. Напряжение втягивающих катушек реле 12, 24, 36, 48, 60, ПО, 127 и 220 В переменного и постоянного тока. Длительная сила тока контактов 5 А. Магнитная цепь реле состоит из сердечника Ш-образной формы и плоского якоря. Сердечник реле согнут из полосовой электротехнической стали. В средней части расположена катушка с пластмассовым каркасом. Свободный конец средней части сердечника разделен 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 для 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.

     В схемах управления регуляторов подачи долота и других механизмов буровых  установок находят применение бесконтактные сельсины, схема конструкции которых показана на рис. 24. 

Рис. 24. Бесконтактный сельсин 
 
 

     На  статоре расположен пакет основного  магнитопровода 1, в пазах которого уложена обмотка синхронизации 2. Обмотка возбуждения 3, состоящая из двух катушек, также расположена на статоре. Два тороидальных магнитопровода 4, которые магнитно замыкаются между собой пакетами внешнего магнитопровода 5, запрессованы в цилиндрический корпус сельсина 6.

     Основной  и тороидальный магнитопроводы 1 и 4 набраны из изолированных листов электротехнической стали, шихтованных по поперечной оси сельсина. Для того чтобы каждый лист не представлял собой короткозамкнутый виток, пронизываемый пульсирующим потоком возбуждения, он имеет в одном месте радиальный разрез. Веерная сборка листов в пакет обеспечивает одинаковую магнитную проводимость по любой оси. Пакеты внешнего магнитопровода 5 шихтованы по продольной оси сельсина.

       Ротор сельсина 7 состоит из двух  пакетов, разделенных немагнитным слоем 8. Каждый пакет собран из изолированных листов электротехнической стали, причем плоскости листов ротора параллельны продольной оси сельсина. Немагнитный промежуток — обычно пластмасса, в которую запрессованы оба пакета ротора.