12.10 Електромагнітні гальма

Електромагнітні гальма, що використовуються в бурових лебідках, діляться на індукційні та порошкові.

Індукційне гальмо (рис. 12.12) складається з корпусу 1, на внутрішній циліндричній поверхні якого розміщується обмотка збудження 2. В корпусі на підшипниках 6 обертається якір 4, вал 5 якого за допомогою фланцевої муфти 7 з'єднується з підйомним валом лебідки. Якір 4 представляє собою циліндричне тіло з кільцевою проточкою 3 для циркуляції охолоджуючої води. При включенні постійного струму в обмотку збудження виникає магнітне поле, яке наводить електрорушійну силу в якорі. В результаті взаємодії струму якоря з магнітним полем виникає гальмівний момент, протидіючий обертанню підйомного валу лебідки під дією опущеної колони труб. Кінетична енергія опущеного вантажу поглинається якорем і викликає його нагрів. Для зниження температури нагріву та забезпечення нормальної роботи обмоток збудження і підшипників електромагнітні гальма оснащуються повітряним і водяним охолодженням.

Порошкові гальма відрізняються від індукційних тим, що повітряний проміжок між станиною та якорем заповнений феромагнітним порошком, який підвищує магнітну проникливість проміжку і в результаті цього величину створюваного гальмівного моменту. Крім того, з допомогою порошку утворюється механічний зв'язок між станиною та якорем гальма і завдяки цьому частота обертання не впливає на величину гальмівного моменту.

Механічні характеристики електромагнітних гальм виражають залежність гальмівного моменту від частоти обертання при заданому струмі збудження. На рис. 12.13 прямі 1 і 2 виражають характеристику порошкових (ТЭП-7500 і ТЭП-4500), а крива 3 — індукційного (ЭМТ-4500) гальм. На відміну від порошкового гальмівний момент індукційного гальма залежить від частоти обертання. Для порівняння на рис. 12.13 зображена крива 4, яка характеризує зміну моменту гідродинамічного гальма. Як видно з рисунку, при =0 гальмівні моменти індукційного та гідродинамічного гальм рівні нулю. Тому на відміну від порошкового гальма вони не можуть бути використані для повної зупинки та підтримання вантажу підвішеним. Зі збільшенням частоти обертання гальмівний момент індукційного гальма зростає швидше, ніж гідродинамічного.

Рисунок 12.12 — Електромагнітне гальмо бурової лебідки

Рисунок 12.13 — Механічні характеристики електромагнітних гальм

Розглядувані криві відповідають зміні гальмівних моментів при певному рівні струму в обмотці збудження індукційного та порошкового гальм. І якщо в гідродинамічного гальма момент може змінюватись за рахунок рівня наповнення рідиною, в електромагнітних це досягається за рахунок зміни струму збудження. При відсутності струму в обмотці збудження пропорційно зростає момент. Вказана особливість електромагнітних гальм забезпечує їх керування і створює можливість автоматизації процесу опускання інструменту.

Технічна характеристика індукційних (ЭМТ) і порошкових (ТЭП) гальм вітчизняних лебідок приведена нижче.

Тип гальма	ЭМТ-4500	ЭМТ-7500	ЭМТ-10000	ТЭП-4500	ТЭП-4500
Гальмівний момент, кНм: номінальний пусковий залишковий	45 60 —	75 95 —	100 120 —	45 60 0,45	75 80 —
Номінальна частота обертання, об/хв	500	500	200	500	500
Напруга збудження, В	120	120	127	127	127
Потужність збудження, кВт	10,2	17,0	29,0	3,0	3,5
Опір обмотки збудження,Ом	0,695	3,05	—	18,2	9,0
Струм збудження номінальний, А	135	72	—	10	12,0
Момент інерції ротора, кгм2	26	58	58,0	3,75	15,0
Маса, кг	5300	9100	8600	4200	6500

Гальмівний момент електромагнітних гальм вибирається відповідно наступним умовам:

для індукційних гальм ;

для порошкових гальм ,

де — номінальний гальмівний момент вибраного гальма;

— статичний момент обертання від ваги найбільш важкої колони труб;

— обертовий момент від дії інерційних сил при найбільшій масі колони труб і кутовому сповільненні .

275