Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности - Блантер С.Г.
Скачать (прямая ссылка):
В зависимости от характера связи между входным и выходным элементами электромагнитные муфты разделяются на: муфты механической связи (фрикционные), муфты электромеханической связи (ферропорошковые) с электромагнитным управлением и муфты со связью через магнитное поле (муфты скольжения).
Фрикционные электромагнитные муфты в нефтяной и газовой промышленности применения не нашли.
В приводе буровых установок электромагнитные муфты применяются в качестве электротормоза буровой лебедки, для оперативного соединения приводного вала лебедки двигателем, сочленения двигателей (в первую очередь, внутреннего сгорания) с групповой трансмиссией, в качестве пусковой муфты в приводе лебедки от постоянно вращающихся двигателей (синхронных или асинхронных с короткозамкнутым ротором), для оперативного соединения бурового насоса с приводом, ограничения момента, передаваемого на ротор, регулирования частоты вращения ротора и числа двойных ходов бурового насоса, для автоматизации подачи долота в процессе бурения.
Электромагнитная муфта скольжения (ЭМС) (рис. 3.15) содержит две концентрически расположенные вращающиеся
а
1,5 MjM1
'н
165
части — якорь 2 и индуктор 4, механически не связанные между собой. Одна из частей ЭМС закреплена на ведущем валу 6, а другая — на ведомом /. Якорь обычно выполняется цилиндрическим, сплошным стальным или шихтованным. В последнем случае он всегда имеет трех- или многофазную обмотку.
Индуктор, на котором расположена обмотка возбуждения 3, изготовляется сплошным стальным, он образует полюсную систему. Постоянный ток к обмотке возбуждения 3 подводят через контактные кольца 5. Конструкции якорей различны так же, как различны и конструкции полюсной системы индуктора.
При вращении приводным двигателем ведущего вала 6 и отсутствии тока в обмотке возбуждения 3 ведомый вал / остается неподвижным. При включении постоянного тока в обмотку возбуждения 3 возникает магнитный поток, который наводит в якоре 2 переменную э. д. с, и в якоре 2 возникает ток.
В результате взаимодействия тока якоря 2 с магнитным потоком полюсов индуктора 4 возникает электромагнитный момент, под действием которого ведомый вал 1 начинает вращаться в ту же сторону, что и ведущий. Величина вращающего момента зависит от частоты вращения якоря относительно индуктора и значения тока возбуждения /п. Частота вращения ведомого вала п2 зависит от тока возбуждения муфты и момента сопротивления па этом валу.
Так как только при скольжении имеются токи в якоре муфты и возникает вращающий электромагнитный момент, то частота вращения ведомого вала п2 всегда меньше, чем ведущего tt\. Из-за наличия скольжения во всех режимах работы такие муфты назыЕ:ают электромагнитными муфтами скольжения или, реже, асинхронными. Механические характеристики ЭМС с массивным якорем в основном мягкие, однако с увеличением мощности ЭМС их жесткость увеличивается.
Для получения тормозных свойств достаточно закрепить неподвижно одну из частей муфты (обычно индуктор). Вторая часть (обычно якорь) связывается с валом, который следует тормозить. В момент торможения включается ток возбуждения. Так как скольжение при этом максимально, тормозной момент достигает двух-, трехкратного номинального момента муфты. По мере снижения частоты вращения тормозной момент снижается и к концу торможения становится равным нулю (скольжение также равно нулю). Энергия торможения выделяется в якоре, который следует интенсивно охлаждать.
Электромагнитные муфты и тормоза скольжения иногда называют индукционными.
В электромагнитной порошковой муфте (ЭПМ) (рис. 3.16, а) слой ферромагнитного порошка в зазоре 5 между ведущей 4 и ведомой 6 частями представляет собой пластичную среду с сопротивлением сдвигу, зависящим от магнитной индукции. Это свойство использовано в ЭПМ для передачи движения от ве-
166
дущего элемента 4 к ведомому 6. Ферромагнитный порошок, заполняющий рабочий зазор 5, повышает магнитную проницаемость зазора в 4—8 раз в зависимости от состава наполнителя и значения магнитной индукции в зазоре, создаваемой обмоткой возбуждения /. При повышении тока возбуждения увеличиваются магнитная индукция в рабочем зазоре (заполненном порошком), тангенциальная сила, необходимая для сдвига ведущей части относительно ведомой, и, следовательно, вращающий момент, передаваемый муфтой. Если момент сопротивления, приложенный к ведомой части, превосходит рабочий момент ЭПМ, происходит проскальзывание. При этом скольжение и
ав в
Рис. 3.16. Электромагнитная порошковая муфта с неподвижной обмоткой возбуждения:
а — устройство; б — механическая характеристика; а — зависимость момента от тока возбуждения; / — обмотка возбуждения; 2 — неподвижный магнитопровод; 3 — воздушный зазор; 4— ведущая часть; 5 — рабочий зазор, заполненный порошком; 6 — ведомая часть; 7 — линия магнитной индукции
время, в течение которого скольжение допустимо, определяются теплорассеивающей способностью муфты, нагревостойкостыо изоляции обмотки возбуждения и окисляемостью ферромагнитной смеси, а также допустимой температурой работы подшипников.
