47) Передвижные эл/станции
энергетическая установка, предназначенная для оперативного электроснабжения объектов, временно нуждающихся в электроэнергии либо находящихся в местах, удалённых от линий электропередачи. Такими объектами могут быть буровые установки на разведываемых месторождениях, участки сооружения новых автомобильных и железных дорог, временные посёлки строителей и т. п. Оборудование передвижных электростанций размещается на различных транспортных средствах: автомобильных шасси, железнодорожных платформах, баржах и т. д. Различают передвижные электростанции малой (до 10 кВт), средней (10—150 кВт) и большой (св. 150 кВт) мощности. Электростанции небольшой мощности (до 1–2 кВт) могут быть и переносными. Наибольшее распространение получили передвижные дизельные электростанции, снабжённые дизель-генераторными агрегатами переменного тока.
48) Стационарные электростанции
Главное назначение стационарных генераторов — продолжительная работа как основной источник электроэнергии. Обслуживание двигателя генератора составляет 500 моточасов, что составляет 20 суток беспрерывной работы. Стационарные электрические генераторы необходимы там, где отсутствует подача электричества.
Различают электростанции дизельные и бензиновые, все зависит от того, на каком виде топлива работает двигатель генератора. Генераторы, которые работают на бензине у них имеется ряд преимуществ, а именно: компактность, малый вес, невысокий уровень шума. В случае неожиданного отключения электроэнергии, такие генераторы наиболее удобны для потребителя. Еще одно преимущество бензиновых генераторов-это «автозапуск», т.е. При пропадании электроэнергии происходит моментальное переподключение на генератор. Стационарные дизельные генераторы используются, когда требуется большая мощность. Такие генераторы надежны и безопаснее бензиновых.
Применяются стационарные генераторы при различных условиях и различаются по напряжению, мощности, производительности и видам топлива. Существует возможность использования стационарных генераторов, в больницах, и даже на военных объектах в качестве аварийного питания, на производствах непрерывного цикла и т.д. Стационарные генераторы могут быть закрытого и открытого типа. Открытые стационарные генераторы используются в помещениях с невысокой влажностью и являются наиболее дешевыми и простыми. Для эксплуатации стационарного генератора в уличных условиях необходимо закрыть его специальным термокожухом тем самым модернизировав его в генератор закрытого типа.
Электрооборудование буровых установок
Электротехнический комплекс современной буровой установки нефтегазового бурения с электрическим приводом главных механизмов представляет совокупность подсистем, обеспечивающих выработку (при отсутствии централизованного электроснабжения), распределение, преобразование и использование электрической энергии, а также управление всеми указанными подсистемами, и включает:
- распределительные устройства высокого напряжения;
- силовые и преобразовательные трансформаторы;
- электрические машины переменного и постоянного тока;
- комплектные тиристорные устройства;
- комплектные устройства управления, защиты и распределения электрической энергии низкого напряжения;
- кабели и провода;
- электрические источники света;
- передвижные электростанции.
Структуры электротехнических комплексов, несмотря на многообразие схем буровых установок, предопределенное широким спектром требований к глубинам бурения, назначению и условиям эксплуатации, могут быть сведены к двум типовым схемам, применение которых на установках различных исполнений сводится к количественному изменению параметров используемого электрооборудования.
Типовая структура электропривода переменного тока для установок с централизованным электроснабжением (рисунок) ориентирована на применение частично регулируемых электроприводов главных механизмов, позволяющих формировать пусковую характеристику и обеспечивать экономичное регулирование частоты вращения в ограниченном диапазоне.
Типовая однолинейная схема электротехнического комплекса буровой установки с электроприводом переменного тока:
КРУ - комплектное распределительное устройство высокого напряжения;
ТV - силовые понижающие трансформаторы;
МЛ, МН, МР, МП - электродвигатели соответственно лебедки, буровых насосов, ротора, регулятора подачи долота; ЭМТ - электромагнитный тормоз; АВК - асинхронный вентильный каскад;
ТРС - тиристорный регулятор скольжения; ТПР, ТПП - силовые тиристорные преобразователи соответственно ротора и регулятора подачи;
ТВ - тиристорные возбудители; А2 - шкафы управления электроприводами вспомогательных механизмов
Типовая структура электропривода постоянного тока для установок с централизованным и автономным электроснабжением (рисунок) ориентирована на применение глубоко регулируемых электроприводов главных механизмов на базе электродвигателей постоянного тока и силовых тиристорных преобразователей. Энергетический блок в неэлектрифицированных районах представляет набор дизель-электрических агрегатов переменного тока, а в электрифицированных - набор ячеек комплектного распределительного устройства и трансформаторов, понижающих напряжение сети до необходимого уровня.
Электрооборудование, входящее в состав электротехнического комплекса, является либо изделиями конкретного назначения, т. е. разработанными по индивидуальным техническим требованиям и имеющими один основной вариант применения, либо относится к продукции общепромышленного назначения. В каталоге, как правило, приводятся сведения только об электрооборудовании конкретного назначения.
Типовая однолинейная схема электротехнического комплекса буровой установки нефтегазового бурения с электроприводом постоянного тока:
Д - дизель; G - генератор переменного тока; ФКУ - фильтрокомпенсирующее устройство; ТП - силовые тиристорные преобразователи в прямоугольнике (топкие линии); А1 - комплектное устройство с силовыми переключателями постоянного тока. (Остальные обозначения см. предыдущий рисунок)
Набор электротехнических средств, используемых на установках с дизельным приводом главных механизмов, полностью входит в комплект установок соответствующего класса с электроприводом и обычно относится к изделиям общепромышленного назначения, поэтому сведения об этом электрооборудовании в каталоге не приводятся.
Для питания электроприводов вспомогательных механизмов буровой установки с дизельным приводом последняя обычно комплектуется двумя дизель-электрическими агрегатами мощностью по 200 кВт каждый. Принципиальная схема электрооборудования предусматривает возможность использования полной мощности каждого агрегата в отдельности для питания всех потребителей электроэнергии, а также предусматривает параллельную работу дизель-генераторов. Этим обеспечивается резервирование электроснабжения при необходимости остановки одного агрегата, а также распределение нагрузки на два дизель-генератора при подключении дополнительных потребителей. Для резервного электроснабжения установок с централизованным электроснабжением устанавливается один дизель-электрический агрегат.
Выработанная электроэнергия с генератора поступает на панель управления, а затем передается в шкафы управления электроприводами вспомогательных механизмов. Питание потребителей осуществляется через автоматические выключатели, расположенные в шкафах управления.
Номенклатура основного электрооборудования новых серийных буровых установок (ГОСТ 16293-82) с электрическим приводом главных механизмов представлена в табл. 34.
В каталоге не рассматривается электрооборудование установок индивидуального производства для специальных условий бурения (за исключением электрических машин для установок морского бурения), а также аппаратура, встраиваемая в комплектные устройства управления, и электрооборудование систем контроля процесса бурения.
Электротехнические изделия для установок наземного бурения выпускаются в климатических исполнениях У (для макроклиматических районов с умеренным климатом) и УХЛ (для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом) с температурой воздуха при эксплуатации (при категориях размещения 1, 2 и 3) от +40 до -45 ?С и от +40 до -60 ?С соответственно. Высота над уровнем моря - до 1000 м, относительная влажность воздуха 80% при температуре +20 ?С. Окружающая среда не должна содержать взрыво- и пожароопасных, а также значительного количества агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы, изоляцию, покрытия.
Категории размещения оборудования (ГОСТ 15150-69) предусматривают эксплуатацию на открытом воздухе, в помещениях, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе, или под навесом, или в закрытых помещениях, с естественней вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий.
Сведения о степени защиты, а также о некоторых других особенностях условий эксплуатации и конструктивного исполнения приведены в табл. 35.
Для обозначения степени защиты применяются латинские буквы 1Р и следующие за ними две цифры (ГОСТ 14254-80). Первая цифра обозначает степень защиты персонала от соприкосновения с находящимися под напряжением частями и с движущимися частями, находящимися внутри оболочки, а также степень защиты от попадания внутрь твердых посторонних тел. Вторая цифра обозначает степень защиты от попадания воды. "Прочерк" в табл. 35 означает, что данный параметр техническими условиями не регламентируется.
Разберем подробней одну из установок БУ 1600/100ЭУ
Приложение 1.
27.принцип действия электрической машины и трансформаторов.
1-2. Принцип действия электрической машины и трансформатора
Принцип действия электрической машины основан на физических законах электромагнитной индукции и электромагнитных сил. Согласно указанным законам, а также законам Ома, Джоуля—Ленца и магнитной цепи можно получить основные соотношения между величинами, характеризующими рабочий процесс машины. Обратимся для этого к рис. 1-2. Здесь показаны два полюса электромагнита, создающего магнитное поле. В магнитном поле между полюсами
Рис. 1-2. К объяснению принципа действия электрических машин.
Рис. 1-3. Правило правой руки.
помещен проводник, сечение которого изображено кружком. Если этот проводник передвигать, например, слева направо, то в нем согласно закону электромагнитной индукции возникнет э. д. с.
Направление наведенной э. д. с. определяется по правилу правой руки, причем следует иметь в виду, что это правило дается для определения направления э. д. с. в проводнике, перемещающемся относительно магнитного поля (рис. 1-3).
Если концы проводника замкнуты на внешнее сопротивление, то по нему пойдет ток, имеющий такое же направление, как и э. д. с. Это направление (от нас) указано крестиком на рис. 1-2.
В результате взаимодействия тока i в проводнике и поля возникнет электромагнитная сила
Отсюда видим, что механическая мощность Fv в нашем элементарном генераторе преобразуется в электрическую мощность ei. Мощность, отдаваемая во внешнюю цепь таким генератором, может быть найдена из уравнения напряжений
и = е — ir, (1-6)
где и — напряжение на зажимах внешнего сопротивления;
ir — падение напряжения в проводнике, имеющем сопротивление r.
Умножив это уравнение на i, получим:
ui = ei — fr, (1-7)
где иi — электрическая мощность, отдаваемая проводником во внешнюю цепь (она является частью полной электрической мощности ei, полученной в результате преобразования механической мощности);
i2r — электрические потери в проводнике.
Та же элементарная машина может работать двигателем, т. е. преобразовывать электрическую энергию в механическую. Подведем к проводнику напряжение и так, чтобы ток i в проводнике имел указанное на рис. 1-2 направление. При этом возникнет электромагнитная сила, которая согласно правилу левой руки заставит проводник передвигаться
Рис. 1-4. Правило левой руки.
влево. В проводнике появится э. д. с. e, направленная против тока i и против напряжения и,в чем можно убедиться при помощи правила правой руки. Следовательно, напряжение и должно уравновесить э. д. с. е и падение напряжения в проводнике ir, т. е.
u = e+ir. (1-8)
От уравнения напряжений (1-8), умножив его на i, перейдем к уравнению мощностей
ui = ei + i2r. (1-9)
В этом уравнении i2r — электрические потери в проводнике, ei — та часть подведенной электрической мощности ui, которая преобразуется в механическую мощность Fэмv, так как, учитывая (1-1) и (1-2), мы можем написать:
ei = Blvi = Fэмv. (1-10)
Приведенные соотношения показывают, что электрическая машина обратима, т. е. может работать и генератором и двигателем.
Принцип обратимости электрических машин был установлен русским академиком Э. X. Лен-цем в 1833 г. Он применим к любой электрической машине.
Таким образом, мы видим, что наличие магнитного поля и проводников, по которым проходит ток, является необходимым условием для работы любой электрической машины. Для усиления магнитного поля применяются ферромагнитные материалы в виде сталей.
При работе электрической машины происходит относительное перемеще-
ние проводников и магнитного поля. Такое перемещение в обычных машинах осуществляется путем вращательного движения (рис. 1-1).
В основе работы трансформатора лежит явление взаимоиндукции. Трансформатор состоит обычно из двух обмоток с разными числами витков. Между обмотками существует магнитная связь; для ее усиления обмотки помещаются на стальном замкнутом магнитопроводе, называемом сердечником трансформатора. Энергия из одной обмотки в другую передается через посредство магнитного поля. Благодаря различию чисел витков обмоток получается трансформирование тока одного напряжения в ток другого напряжения, повышенного или пониженного по сравнению с первым.
28.двигатель постоянного тока.
Электродвигатель постоянного тока (ДПТ) — электрическая машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.
Принципу работы электродвигателя постоянного тока может быть дано два описания:
1. подвижная рамка (два стержня с замкнутыми концами) с током в магнитном поле статора
или
2. взаимодействие магнитных полей статора и ротора.
Рамка
с током, в однородном магнитном поле
полюсов статора с индукцией
,
на два стержня рамки длиной 
,
и с током 
,
действует сила Ампера 
,
постоянной величины, равные:
и
направленные в противоположные стороны.
Эти
силы прикладываются к плечам 
,
равным:
,
где 
—
радиус рамки;
и
создают крутящий
момент 
,
равный:
.
Для двух стержней рамки, суммарный крутящий момент равен:
.
Практически
(из-за того, что угловая ширина
щётки 
(в радианах)
немного меньше угловой ширины зазора 
,
между пластинами (ламелями) коллектора,
чтобы источник питания не замыкался
накоротко) четыре небольших части под
кривой крутящего момента, равные:
,
где 
,
не участвуют в создании общего крутящего момента.
При
числе витков в обмотке равном 
,
крутящий момент будет равен:
.
Наибольший
крутящий момент будет при угле поворота
рамки равном: 
,
то есть при угле 90°.
При этом угле поворота рамки с током, вектора магнитных полей статора и ротора (рамки) будут перпендикулярны друг к другу, то есть под углом 90°. При угле поворота ротора (рамки) равном 180°, крутящий момент равен нулю (из-за нулевого плеча), но силы не равны нулю и это положение ротора (рамки), при отсутствии переключения тока, весьма устойчиво и подобно одному шагу в шаговом двигателе.
Без
учёта короткозамкнутых щётками частей
крутящего момента средний крутящий
момент за один оборот (период) равен
площади под интегральной кривой крутящего
момента, делённой на длину периода 
:
.
При витков в обмотке:
.
Две рамки с током в однородном магнитном поле полюсов статора[править | править вики-текст]
Если
на роторе машины установить вторую
рамку, сдвинутую относительно первой
на угол 
,
то получится четырёхполюсный ротор.
Момент второй рамки:
.
Суммарный момент обеих рамок:
.
Таким
образом получается, что крутящий момент
зависит от угла поворота ротора, но
неравномерность меньше, чем при одной
рамке. Кроме этого добавляется самозапуск
из любого положения ротора. При этом
для второй рамки потребуется второй
коллектор (щёточно-коллекторный узел).
Оба узла соединяются параллельно, при
этом переключение тока в рамках происходит
в интервалах с наименьшим током в рамках,
при последовательном соединении
переключение тока в одной из рамок
(разрыв цепи) происходит во время
максимального тока в другой рамке.
Практически, из-за того, что угловая
ширина щётки
(в радианах)
немного меньше угловой ширины
зазора 
(в радианах)
между пластинами коллектора (ламелями),
восемь небольших частей под кривой
крутящего момента, равных:
,
где 
,
не участвуют в создании общего крутящего момента.
Рамка с током в неоднородном магнитном поле полюсов статора[править | править вики-текст]
Если магнитное поле полюсов статора неоднородное и изменяется по отношению к стержням рамки по закону:
,
то крутящий момент для одного стержня будет равен:
,
для двух стержней:
,
для рамки из витков:
.
В создании крутящего момента не участвуют четыре части под кривой крутящего момента равные:
Без учёта короткозамкнутых щётками частей крутящего момента средний крутящий момент за один оборот (период) равен площади под интегральной кривой делённой на длину периода :
.
При витках в обмотке:
.
Две рамки с током в неоднородном магнитном поле полюсов статора[править | править вики-текст]
Для второй (косинусной) рамки:
;
крутящий момент от второй (косинусной) рамки будет равен:
,
суммарный крутящий момент от обеих рамок равен:
,
то есть постоянен, и от угла поворота ротора не зависит.
Практически из-за наличия зазора восемь небольших частей, под кривой крутящего момента, равные:
каждая,
в создании крутящего момента не участвуют.
Для вычисления момента инерции ротора его можно считать, в первом приближении, сплошным однородным цилиндром с моментом инерции:
,
где 
—
масса цилиндра (ротора), 
—
радиус цилиндра (ротора).
Взаимодействие магнитных полей[править | править вики-текст]
Необходимо отметить, что работа по вращению ротора (рамки с током) совершается не за счет энергии внешнего магнитного поля (поля статора), а за счет источника тока, поддерживающего неизменным ток в контуре рамки. При изменениях магнитного потока, пронизывающего контур (рамку с током) при вращении, в этом контуре возникает э.д.с. индукции, направленная противоположно э.д.с. источника тока. Следовательно, источник тока, кроме работы, затрачиваемой на выделение ленц-джоулева тепла, должен совершать дополнительную работу против э.д.с. индукции. Сам же процесс вращения происходит за счет силы Ампера, действующей на проводник с электрическим током, находящийся в магнитном поле. Правильное мнение, что ротор (рамка с током) приходит в движение за счет того, что его магнитное поле отталкивается от магнитного поля статора.
Классификация[править | править вики-текст]
ДПТ классифицируют по виду магнитной системы статора:
с постоянными магнитами;
с электромагнитами:
с независимым включением обмоток (независимое возбуждение);
с последовательным включением обмоток (последовательное возбуждение);
с параллельным включением обмоток (параллельное возбуждение);
со смешанным включением обмоток (смешанное возбуждение):
с преобладанием последовательной обмотки;
с преобладанием параллельной обмотки;
По некоторым мнениям этот двигатель можно еще назвать синхронной машиной постоянного тока с самосинхронизацией. Простейший двигатель (рис. 1), являющийся машиной постоянного тока, состоит из постоянного магнита на индукторе (статоре), одного электромагнита с явно выраженными полюсами на якоре (двухзубцового якоря с явно выраженными полюсами и с одной обмоткой), щёточноколлекторного узла с двумя пластинами (ламелями) и двумя щётками.
29.двигатель перменного тока.
Двигатель переменного тока-это электрический двигатель питание которого осуществляется током.
30.электрический вигатель . Принцип действия.
Принцип работы электродвигателя - основные функциональные элементы. Любой электрический двигатель состоит из двух основных элементов, один из которых является неподвижным, такой элемент называется статором. Второй элемент является подвижным, эта часть двигателя называется ротором. Ротор электрического двигателя может быть выполнен в двух вариантах, а именно может быть короткозамкнутым и с обмоткой. Хотя последний тип на сегодняшний день является достаточно большой редкостью, поскольку сейчас повсеместно используются такие устройства, как частотные преобразователи. Принцип действия электродвигателя основана на выполнении следующих этапов работы. Во время включения в сеть, в статоре начинает осуществлять вращение возникшее поле магнитного типа. Оно действует на обмотку статора, в которой при этом возникает ток индукционного типа. Согласно закону Ампера, ток начинает действовать на ротор, который под этим действием начинает свое вращение. Непосредственно частота вращения ротора напрямую зависит от того, какой силы действия возникает ток, а так же от того, какое количество полюсов при этом возникает.