Каскадные схемы асинхронного регулируемого электропривода БН

В небольших пределах регулирование скорости ЭД БН можно осуществлять при применении АД с фазным ротором при помощи вкл в цепь ротора регулировочных реостатов. Однако такое регулирование сопровождается значительными потерями мощности ΔP_s в регулировочных реостатах. Эту мощность потерь называют мощностью скольжения, так как ее величина пропорциональна величине скольжения S, а именно ΔP_s = S·Р_ном. При снижении скорости на 20…30% скольжение становится равным 0,2…0,3 и потеря мощности в пусковых реостатах достигнет также 20…30%. Поэтому в настоящее время реостатный способ регулирования скорости АД не применяется.

В новых БУ вместо регулировочных реостатов в цепь ротора АД включают вспомогательные аппараты. В этих аппаратах энергия скольжения используется для питания каких-либо потребителей электрической энергии, включенных в цепь ротора. Такие схемы включения АД называют каскадными.

Рис. 12. Каскадные схемы ЭП БН.

В БУ Уралмаш 5000Э применен вентильно-машинный каскад (рис. 12, а). В цепь ротора приводного асинхронного двигателя АД включен выпрямитель В и двигатель постоянного тока ДПТ. Энергия скольжения ΔP_s в выпрямителе В преобразуется в энергию постоянного тока и используется для питания двигателя постоянного тока, который в свою очередь в БУ-5000Э используется для привода роторного стола. Скорость вращения приводного АД регулируется реостатом R в цепи обмотки возбуждения ДПТ. При перемещении движка реостата R изменяются ток возбуждения I_в, магнитное поле возбуждения, а также противо-ЭДС Е, наводимая в обмотке якоря ДПТ. При изменении противо-ЭДС Е будет изменяться и ток, протекающий под действием энергии скольжения по обмотке ротора АД через выпрямитель и якорь двигателя постоянного тока.

Схема обеспечивает изменение скорости вращения АД на 40% выше от номинальной.

Для новых (БУ-3200, ЭУК-2М) разработано комплектное устройство ШДГ-6704, которое предназначено для пуска и регулирования скорости АД типа АКСБ по схеме асинхронного вентильного каскада (рис. 12, б). Такой каскад отличается от предыдущего тем, что вместо ДПТ установлен ТП (инвертор UZ₂). От управляемого выпрямителя UZ₁ к инвертору подводится постоянный ток, который преобразуется в переменный ток с частотой 50 Гц. Этот переменный ток может использоваться для питания любого потребителя электрической энергии, в том числе и для питания самого приводного АД. Скорость вращения АД зависит от выходного тока выпрямителя UZ₁, который в свою очередь изменяется с помощью сельсинного командоаппарата СКАР, установленного на пульте бурильщика и подключенного через систему управления СУ к управляющим выходам тиристоров инвертора. Регулирование скорости двигателя осуществляется изменением противо-ЭДС инвертора UZ₂.

Рассмотренный асинхронно-вентильный каскад позволяет изменять скорость двигателя бурового насоса на 50 % вниз от номинальной.

Рис. 13. Электромеханические характеристики электропривода БН по системе АВК.

Сплошной линией показаны регулировочные характеристики, пунктиром – пусковые; β; – угол отпирания тиристоров; I_d – выпрямленный ток в цепи преобразователя

.