Регулируемые электроприводы ротора БУ (системы Г-Д, ТП-Д, электромагнитные муфты)

Во вновь разрабатываемых буровых установках обычно предусматривают индивидуальный ЭП ротора. В буровой установке Уралмаш -5000Э используется регулируемый индивидуальный привод ротора по системе «генератор-двигатель» (Г-Д). Трехмашинный преобразовательный агрегат состоит из генератора (400 кВт, 460 В), вращаемого синхронным двигателем (500 кВт, 6 кВ, 1000 об/мин) и двигателя постоянного тока привода ротора (250 кВт, 350 В). Обмотка возбуждения генератора питается от реверсивного однофазного тиристорного преобразователя, управляемого магнитным усилителем.

Система Г-Д позволяет регулировать скорость вращения ЭД, как вверх от номинальной (изменяя магнитный поток обмотки возбуждения двигателя), так и вниз от номинальной (изменяя магнитный поток обмотки возбуждения генератора).

В схеме управления предусмотрены защиты и блокировки от превышения тока в якорной цепи генератора и двигателя, исчезновения поля двигателя, отключения асинхронных электродвигателей вентиляторов охлаждения. Двигатель вращает ротор через двухскоростную механическую передачу, что обеспечивает работу и в рабочем и аварийном режимах при требуемых скоростях и моментах. Путем применения различных обратных связей в системе автоматического управления формируются требуемые статические и динамические характеристики привода.

В последнее время для питания двигателя ротора используют силовые тиристорные преобразователи (система ТП-Д), положенные в основу регулируемого привода постоянного тока.

Система управления электроприводом построена по принципу подчиненного управления и включает в себя контур регулирования ЭДС двигателя и подчиненный ему контур регулирования тока. Регулятор ЭДС – пропорциональный (П-регулятор), регулятор тока – пропорционально-интегральный (ПИ-регулятор).

Управление электроприводом осуществляется сельсинным командоаппаратом. Механическая характеристика такого привода мягкая и представлена на рис. 2 (АВ – рабочий участок).

 

 

Рис. 2.

 

 

2.Энергетические показатели работы электродвигателей СК (КПД и cosφ).

В паспорте двигателя СК энергетические показатели η; и cosφ (КПД и коэффициент мощности) указываются для номинального режима для длительной постоянной по величине номинальной нагрузки. Однако даже при идеальном уравновешивании станка-качалки график нагрузки двигателя остается неравномерным, так как не уничтожаются пульсации нагрузки, определяемые законом изменения скорости точки подвеса штанг. Из-за этого КПД и коэффициент мощности АД снижаются против номинальных значений. Это обусловлено тем, что при ухудшении уравновешивания СК увеличивается коэф-нт формы К_ф нагрузочного графика.

Коэффициент формы К_ф равен отношению эффективной мощности Р_э к средней мощности Р_ср:

.

КПД и коэффициент мощности зависят также от коэффициента загрузки двигателя К_з.

Снижение энергетических показателей двигателя приводит к росту непроизводительных потерь мощности и энергии.

Графики изменения КПД (h) и коэффициента мощности (cosj) в функции нагрузки на валу двигателя называют рабочими характеристиками двигателя станка-качалки. Средние значения параметров за цикл качания называют циклическим КПД (h_ц) и циклическим коэффициентом мощности cosj_ц. Для их вычисления существуют специальные формулы.

Степень снижения циклических (эксплуатационных) h и cosj при различных К_з и К_ф показана на рис. 24.

Рис. 24. Зависимость КПД и cosj от коэффициента формы К_ф и коэффициента загрузки двигателя К_з.

При плохом уравновешивании К_ф ≥ 4 и низкой загрузке (К_з ≤ 0,3) происходит резкое увеличение потерь электрической энергии в 3 и более раз.

Поэтому при эксплуатации СК очень важно обеспечение выравнивания графика нагрузки двигателя и правильный подбор его мощности

.