電動(dòng)鉆機(jī)培訓(xùn)課程

1、石油鉆機(jī)電力驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)電力驅(qū)動(dòng)講授：周秋沙講授：周秋沙 第一章第一章 鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)第二章第二章 電力驅(qū)動(dòng)電力驅(qū)動(dòng)第三章第三章 典型鉆機(jī)的電力驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)典型鉆機(jī)的電力驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)2 第一章第一章 鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 一、石油鉆機(jī)的三大工作機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求一、石油鉆機(jī)的三大工作機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求 二、機(jī)械鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式二、機(jī)械鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式 三、電動(dòng)鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式三、電動(dòng)鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式 四、電動(dòng)鉆機(jī)在驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式上與機(jī)械鉆機(jī)的四、電動(dòng)鉆機(jī)在驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式上與機(jī)械鉆機(jī)的 區(qū)別及特點(diǎn)區(qū)別及特點(diǎn) 3一、石油鉆機(jī)的三大工作

2、機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求一、石油鉆機(jī)的三大工作機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求1 1、絞車對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求、絞車對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求絞車在工作工作過程中的載荷是變化的，每起升一根鉆柱，載荷就變化一次。為了提高起鉆速度，必須充分利用絞車所配備的功率。因此，絞車的理想起升曲線是一條雙曲線。（見圖） 為了使實(shí)際起升曲線盡量接近理想曲線，絞車對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)設(shè)備的要求是：1 1）要有高度的柔特性，能實(shí)現(xiàn)）要有高度的柔特性，能實(shí)現(xiàn) 無級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍寬；無級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍寬；2 2）動(dòng)力機(jī)短期過載能力強(qiáng)。）動(dòng)力機(jī)短期過載能力強(qiáng)。42 2、轉(zhuǎn)盤對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求、轉(zhuǎn)盤對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求在鉆井過程中，為適應(yīng)不同的巖層，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速需要較大

3、范圍的調(diào)節(jié)。在處理井下事故時(shí)，還要求微調(diào)轉(zhuǎn)速，并且能夠倒轉(zhuǎn)。當(dāng)偶然卡鉆時(shí)，具有過載保護(hù)能力。為滿足鉆井工藝的上述需要，轉(zhuǎn)盤對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求是：1 1）要有一定的柔特性，調(diào)速范圍較寬；）要有一定的柔特性，調(diào)速范圍較寬；2 2）要設(shè)一定的機(jī)械檔（包括倒檔）；）要設(shè)一定的機(jī)械檔（包括倒檔）；3）能夠無幾級(jí)微調(diào)轉(zhuǎn)速。）能夠無幾級(jí)微調(diào)轉(zhuǎn)速。53 3、泥漿泵對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求、泥漿泵對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求正常工作時(shí)，在不會(huì)造成井壁沖蝕的前提下，為了提高鉆進(jìn)速度，要充分利用所配泵的功率。在理想情況下，泵的排量與泵壓的關(guān)系曲線為一雙曲線。在實(shí)際操作中，為使泵不至于超載，通常采用換缸套的辦法。該辦法對(duì)泵的功率利用率較低

4、。 在處理井噴事故時(shí)，有時(shí)要求微調(diào)泵的排量。 為滿足上述要求，泵對(duì)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的要求是： 1）動(dòng)力機(jī)要有足夠）動(dòng)力機(jī)要有足夠的過載能力；的過載能力； 2）動(dòng)力機(jī)具有一定）動(dòng)力機(jī)具有一定的柔特性。的柔特性。6二、機(jī)械鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式二、機(jī)械鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式機(jī)械鉆機(jī)采用統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)的方式，要點(diǎn)如下：1、利用機(jī)械零件利用機(jī)械零件將幾臺(tái)柴油機(jī)的動(dòng)力合并起來并車；2、利用機(jī)械零件利用機(jī)械零件將并車后的動(dòng)力分配、傳遞到各工作機(jī)傳動(dòng)；3、利用機(jī)械零件利用機(jī)械零件實(shí)現(xiàn)工作機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)調(diào)速及控制。注：注：1、改變柴油機(jī)的噴油量，增加了調(diào)速的范圍和速度變化的連續(xù)性；2、利用機(jī)械零件鏈條、皮帶、齒輪、萬向軸等

5、。3、并車方式：帶有液力傳動(dòng)裝置（變矩器、偶合器）的，采用鏈條并車；不帶液力傳動(dòng)裝置的，采用皮帶并車。見傳動(dòng)圖見傳動(dòng)圖7F3203DH鉆機(jī)傳動(dòng)圖8ZJ45J 鉆機(jī)傳動(dòng)圖9三、電動(dòng)鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式三、電動(dòng)鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式電動(dòng)鉆機(jī)大都采用單獨(dú)驅(qū)動(dòng)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或分組驅(qū)動(dòng)分組驅(qū)動(dòng)的方式，要點(diǎn)如下：1、采用電力并車并車由柴油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)交流電，通過電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力并車，集中供電。2、采用電力傳動(dòng)傳動(dòng)并網(wǎng)后的動(dòng)力（電能形式）通過電纜分配、傳輸?shù)津?qū)動(dòng)各工作機(jī)的電動(dòng)機(jī)；3、采用電子控制調(diào)速調(diào)速改變電動(dòng)機(jī)的輸入?yún)?shù)實(shí)現(xiàn)工作機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)。注：注：1、柴油機(jī)工作狀態(tài)穩(wěn)定在最佳范圍；2、減少了大量的機(jī)械零

6、件；3、對(duì)ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)、 ACCFAC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，調(diào)速方式不同。101112四、電動(dòng)鉆機(jī)在驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式上與機(jī)械鉆機(jī)四、電動(dòng)鉆機(jī)在驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式上與機(jī)械鉆機(jī)的區(qū)別及特點(diǎn)的區(qū)別及特點(diǎn)1、區(qū)別區(qū)別機(jī)械鉆機(jī)與電動(dòng)鉆機(jī)在驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式上的區(qū)別主要體現(xiàn)在并車、傳動(dòng)、調(diào)速并車、傳動(dòng)、調(diào)速三個(gè)方面，前面已經(jīng)敘述。13 2 2、特點(diǎn)、特點(diǎn)（1）具有人為的柔特性，調(diào)速范圍寬，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，絞車、鉆盤只需設(shè)少量的機(jī)械檔；（2）簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)效率大大提高，總傳動(dòng)效率可提高10%以上；（3）采用電子調(diào)速，可使柴油機(jī)穩(wěn)定在最佳運(yùn)轉(zhuǎn)工況，壽命延長(zhǎng)（大修周期延長(zhǎng)80%），燃油消耗降低（降低1820%

7、）；（4）鉆機(jī)體積、重量大大減小，搬遷、安裝更為簡(jiǎn)單；用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)能力強(qiáng)。（5）機(jī)械傳動(dòng)副減少，維護(hù)、保養(yǎng)量大大減少，設(shè)備的故障率下降，可靠性提高；（6）一次性投資成本高于機(jī)械鉆機(jī)。14第二章第二章 電力驅(qū)動(dòng)電力驅(qū)動(dòng)一、直流電驅(qū)動(dòng)二、交流電驅(qū)動(dòng) 15一、直流電驅(qū)動(dòng)一、直流電驅(qū)動(dòng) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1、直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 2、直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 3、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法及人為機(jī)械特性 4、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制 5、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制 6、直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制 161、直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、類型及工作原理、直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、類型及工作原理1) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 定子部分： 主磁極

8、鐵芯；主磁極繞組； 換向極鐵芯；換向極繞組； 機(jī)座：殼體、端蓋、底座 電刷裝置：刷座、刷桿、刷握、電刷、彈簧、 引線。 轉(zhuǎn)子部分： 電樞鐵芯；電樞繞組； 換向器： 轉(zhuǎn)軸；171819202122 2) 類型：類型： 1）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 2）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 3）串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 4）復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)2324253) 工作原理：工作原理： 利用 “通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用” 這一原理工作。（見下圖）（見下圖）磁場(chǎng)：磁場(chǎng)：大中型直流電動(dòng)機(jī)采用電磁場(chǎng)給主磁極繞組(定子繞組)通以直流電，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。通電導(dǎo)體：通電導(dǎo)體：電樞繞組經(jīng)過換向器導(dǎo)入直流電流。電磁力矩：電磁力矩：通電導(dǎo)體分布在圓形轉(zhuǎn)子

9、周圍，相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸心有一半徑，通電導(dǎo)體受到的電磁力，產(chǎn)生相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的力矩。力矩方向恒定：力矩方向恒定：由于換向器的存在，使得電樞繞組旋轉(zhuǎn)到某位置時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的電流方向恒定，從而電磁力方向恒定，電磁力矩方向也就恒定了。2627 2、直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性、直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)在電樞電壓、磁場(chǎng)磁通為額定值時(shí)，其轉(zhuǎn)速 n 隨轉(zhuǎn)矩 M 而自動(dòng)變化的關(guān)系。用曲線表示，則稱固有機(jī)械特性曲線。 按轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩M變化的程度不同，機(jī)械特性可分為三類： 1、當(dāng) 時(shí)，為特硬特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條水平線。 2、當(dāng) 時(shí)，為硬特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條略向下傾斜的直

10、線。 3、當(dāng) 時(shí)，為柔特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條近似的雙曲線。 1040nMnM10nM28直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速方便；啟動(dòng)力矩大。 缺點(diǎn)：價(jià)格高、維護(hù)困難。 1 1）并勵(lì)、它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)）并勵(lì)、它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性的固有機(jī)械特性 并勵(lì)、它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性均為硬特性。 固有機(jī)械特性見右圖。292 2）串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)）串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性的固有機(jī)械特性 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性為 柔特性。該特性很好，滿足鉆機(jī)的絞車和轉(zhuǎn)盤的要求。但是，當(dāng)載荷很小時(shí)，轉(zhuǎn)速過高，有“飛車”危險(xiǎn)，通常不適合用鏈條、皮帶傳動(dòng)。但是，現(xiàn)在自動(dòng)控制技術(shù)水平的提高，該類電動(dòng)機(jī)也在電動(dòng)鉆機(jī)上開

11、始使用。303、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法及人為機(jī)械特性、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法及人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性：人為地改變直流電動(dòng)機(jī)某些參數(shù)而獲得的機(jī)械特性。通常也稱：調(diào)速特性。直流電動(dòng)機(jī)的基本調(diào)速方式有：（以他勵(lì)直流電機(jī)為例）1 1）在電樞電路中串電阻調(diào)速）在電樞電路中串電阻調(diào)速（見曲線） 特點(diǎn)：空載轉(zhuǎn)速不變；轉(zhuǎn)速只能下調(diào)；轉(zhuǎn)速越低，特性越軟； 調(diào)速方便；調(diào)節(jié)電阻長(zhǎng)期耗電，不經(jīng)濟(jì)。 適用場(chǎng)合：中小功率電機(jī)。石油鉆機(jī)不適用。2 2）降低電樞電壓調(diào)速）降低電樞電壓調(diào)速（見曲線） 特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速只能下調(diào)；硬特性不變（固有特性曲線平移）； 調(diào)速方便；調(diào)速范圍大；經(jīng)濟(jì)性好。 可適用場(chǎng)合：石油鉆機(jī)。3 3）在勵(lì)磁電路中

12、串電阻調(diào)速）在勵(lì)磁電路中串電阻調(diào)速（見曲線） 特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速只能上調(diào)；隨所串電阻增大，特性變軟； 調(diào)速方便；經(jīng)濟(jì)性較好。轉(zhuǎn)速不得超過額定值的20%。 可適用場(chǎng)合：石油鉆機(jī)。31324、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制1）直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制的目的）直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制的目的電動(dòng)機(jī)由靜止到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)這一過程叫“啟動(dòng)”。從直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線可以看到：當(dāng)轉(zhuǎn)速 n = 0時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁力矩 很大，從電磁力矩公式aTICTT可以看出，力矩大，電流就大，可能導(dǎo)致以下后果： 燒壞換向器或電樞繞組； 造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)過大； 對(duì)機(jī)械裝置造成過大沖擊。電樞繞組電流每極磁通量；轉(zhuǎn)矩常數(shù)；aTIC因此

13、，必須控制啟動(dòng)電流。返回57332）直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法）直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法主要有兩種：A）電樞串電阻啟動(dòng)：）電樞串電阻啟動(dòng)：在輸入電壓不變的情況下，在電樞電路中串入電阻，通常采用25級(jí)電阻。開始，讓全部電阻投入工作，隨轉(zhuǎn)速的升高，逐級(jí)切除電阻，直到電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。B）降低電樞輸入電壓：）降低電樞輸入電壓：在直流電源電壓可調(diào)的情況下，調(diào)低輸入電壓，讓電機(jī)在低電流下啟動(dòng)，再逐漸增大輸入電壓，轉(zhuǎn)速也隨之增加，直至達(dá)到額定值。343）直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制電路）直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制電路A）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)控制電路）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)控制電路（見下頁(yè)圖）繼電器：繼電器：過流繼電器KOC

14、當(dāng)穿過線圈的電流超過超過調(diào)定電流值時(shí)，繼電器動(dòng)作；當(dāng)穿過線圈的電流低于低于調(diào)定電流值時(shí)，繼電器回復(fù)。欠流繼電器KUC當(dāng)穿過線圈的電流低于低于調(diào)定電流值的一定比例時(shí)，繼電器線圈產(chǎn)生的吸引力不足以克服彈簧 力，繼電器回復(fù)。時(shí)間繼電器KT線圈通電時(shí)，瞬間斷開；線圈斷電時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間后才閉合。接觸器：接觸器：KM1控制電樞電源；KM2控制電機(jī)啟動(dòng)。35要點(diǎn)：要點(diǎn)：1、合Q，勵(lì)磁線圈、KUC線圈得電， KUC常開觸頭閉合；同時(shí)，KT線圈得電， 延時(shí)繼電器觸頭KT斷開。 2、點(diǎn)按SB2，線圈KM1得電，常開KM1觸頭閉合，常閉KM1觸頭斷開。使得電機(jī)電樞線圈通電，電機(jī)在串入電阻情況下啟動(dòng)。 3、因KT線

15、圈失電，延時(shí)繼電器觸頭KT延時(shí)一段時(shí)間后閉合，線圈KM2得電，使KM2觸頭閉合，電阻R被短接，電機(jī)在全壓下運(yùn)轉(zhuǎn)。36B）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)控制電路）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)控制電路（見下頁(yè)圖）繼電器：繼電器：時(shí)間繼電器KT1、KT2線圈通電時(shí)，瞬間斷開；線圈 斷電時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間后才閉合。接觸器：接觸器：KM1、KM2、KM3375、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制前面已經(jīng)談到，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有三種。1）電樞電路中串電阻）電樞電路中串電阻該方法一般用于中小功率場(chǎng)合。若串入有級(jí)電阻，則可以實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速；若串入可變電阻，則可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。注：注：該方法通常與啟動(dòng)控制電路同時(shí)考

16、慮。382）改變電樞電路的輸入電壓）改變電樞電路的輸入電壓該方法需要可調(diào)直流電源。獲得可調(diào)直流電源的方法有兩種： 一是靠直流發(fā)電機(jī)； 二是利用晶閘管將交流電轉(zhuǎn)化為可調(diào)直流電：通過觸發(fā)電路控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而改變直流電壓。（在變流技術(shù)一課中講）。目前大都采用后者。石油鉆機(jī)就是這樣。393）降低主磁通調(diào)速）降低主磁通調(diào)速（a）對(duì)于并勵(lì)和他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，通常在勵(lì)磁電路中串入電阻；（b）對(duì)于串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，通常在勵(lì)磁線圈旁并電阻。 若要得到無級(jí)調(diào)速特性，則采用可調(diào)電阻； 若要得到有級(jí)調(diào)速特性，則采用有級(jí)電阻。406、直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制、直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)過程有兩種情況：直流電

17、動(dòng)機(jī)的制動(dòng)過程有兩種情況： A）使電機(jī)由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)盡快盡快停止； B）使電動(dòng)機(jī)由快速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)盡快盡快轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式主要兩種有：直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式主要兩種有： A）能耗制動(dòng)； B）反接制動(dòng)。41 1）能耗制動(dòng)）能耗制動(dòng) 基本原理：基本原理：將正在運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)的電樞電源切斷，同時(shí)在電樞電路中接入制動(dòng)電阻，構(gòu)成閉合回路；而勵(lì)磁電路則不變，主磁場(chǎng)仍然存在。此時(shí)，由于轉(zhuǎn)子憑借慣性在旋轉(zhuǎn)，電樞線圈在磁場(chǎng)中切割磁力線，產(chǎn)生電流，該電流方向與原來電樞電源的電流方向正好相反，從而產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁力矩，阻止轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。42控制電路控制電路 這里以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行能耗

18、制動(dòng)控制電路為例。電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：串二級(jí)電阻啟動(dòng)；能耗制動(dòng)串二級(jí)電阻啟動(dòng)；能耗制動(dòng)電路中的主要控制元件介紹如下：繼電器：繼電器：過電流繼電器KOC當(dāng)穿過線圈的電流超過超過調(diào)定電流值時(shí)，繼電器動(dòng)作；當(dāng)穿過線圈的電流低于低于調(diào)定電流值時(shí)，繼電器回復(fù)。欠電流繼電器KUC當(dāng)穿過線圈的電流低于低于調(diào)定電流值的一定比例時(shí)，繼電器線圈產(chǎn)生的吸引力不足以克服彈簧力，繼電器回復(fù)。電壓繼電器KV感受并聯(lián)兩端電壓而動(dòng)作，當(dāng)電壓過低時(shí)，回復(fù)。時(shí)間繼電器KT1、KT2線圈通電時(shí)，瞬間斷開；線圈斷電時(shí)，延時(shí) 一段時(shí)間后才閉合。接觸器：接觸器： KM1控制電樞電源； KM2、 KM3控制電機(jī)啟動(dòng)； KM4控制能耗制動(dòng)。

19、4344 2）反接制動(dòng)）反接制動(dòng) 反接制動(dòng)分為兩種：反接制動(dòng)分為兩種： （1）倒拉反接制動(dòng)）倒拉反接制動(dòng)保持電樞輸入電壓不變，在電樞電路中串入保持電樞輸入電壓不變，在電樞電路中串入電阻，得到較低的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到使電阻，得到較低的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到使位能性負(fù)載位能性負(fù)載低速下放的目的。低速下放的目的。 注：由于此時(shí)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度低于由負(fù)載自重下拉可能達(dá)到注：由于此時(shí)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度低于由負(fù)載自重下拉可能達(dá)到的速度，所以稱的速度，所以稱 “倒拉反接制動(dòng)倒拉反接制動(dòng)” （2）電源反接制動(dòng)）電源反接制動(dòng)將電樞電壓反接，同時(shí)在電樞電路中串入較將電樞電壓反接，同時(shí)在電樞電路中串入較大的電阻，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子

20、的迅速停止，直至反轉(zhuǎn)。大的電阻，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的迅速停止，直至反轉(zhuǎn)。 反接制動(dòng)的控制電路反接制動(dòng)的控制電路（略）（略）45二、交流電驅(qū)動(dòng)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1、交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 2、交流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 3、交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速特性 4、交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制 5、交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制 6、交流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制461 1、交流電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)及工作原理、交流電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)及工作原理 在大功率變頻技術(shù)未出現(xiàn)以前，在鉆機(jī)上，交流電動(dòng)機(jī)主要用來驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備。 現(xiàn)在，數(shù)字變頻鉆機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)了，使得鉆機(jī)發(fā)展到了一個(gè)新的時(shí)代，大功率交流電動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力機(jī)用于驅(qū)動(dòng)三大工作機(jī)。 1 1）類型）類型

21、 A、同步交流電動(dòng)機(jī) B、異步交流電動(dòng)機(jī) 饒線式、鼠籠式47 A A、同步交流電動(dòng)機(jī)、同步交流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度完全相同，即：注：注：i、轉(zhuǎn)子是直流電磁鐵，轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)必須與定子相同，工 作時(shí)，從外部向轉(zhuǎn)子線圈輸入直流勵(lì)磁電流； ii、自身的啟動(dòng)力矩為0，必須采用異步啟動(dòng)或其他方法啟動(dòng)； iii、不屬于感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)。pfn60定子繞組的磁極對(duì)數(shù)；交流電源的頻率；pf（轉(zhuǎn)/分）48B B、異步交流電動(dòng)機(jī)、異步交流電動(dòng)機(jī)屬于感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）。異步交流電動(dòng)機(jī)又有兩大類： 饒線式饒線式轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌有線圈繞組，通過滑環(huán)和電刷與外界相通，可以在外部

22、給轉(zhuǎn)子繞組串入電阻，實(shí)現(xiàn)各種調(diào)節(jié)。 鼠籠式鼠籠式轉(zhuǎn)子為銅制的或鑄鋁的金屬短路環(huán)。注：注：i、屬于感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)，有滑差率是其工作的基本條件； ii、對(duì)于饒線式，正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子線圈被短接，電刷被抬起； iii、對(duì)于鼠籠式，轉(zhuǎn)子是固定的短路環(huán)，不能像饒線式那樣實(shí)現(xiàn) 各種調(diào)節(jié)。492 2）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)饒線式：饒線式：5051鼠籠式：鼠籠式：52532 2、交流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性、交流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 a a、同步交流電動(dòng)機(jī)、同步交流電動(dòng)機(jī) 同步交流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性為 特硬特性。 特點(diǎn)：具有較高的功率因數(shù)，效率高； 啟動(dòng)性能很差； 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壽命相對(duì)較短，價(jià)格較高。 適用于：不經(jīng)常啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速恒定

23、的中、大功率場(chǎng)合。 石油鉆機(jī)沒有采用。 54 b b、異步交流電動(dòng)機(jī)、異步交流電動(dòng)機(jī) 異步交流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性為 硬特性。 特點(diǎn)：過載能力較大；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、便宜。 適用于：不需要調(diào)速的各種場(chǎng)合。 交流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性曲線見下圖。55563 3、交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速特性、交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速特性 通過可控硅變頻器，可以改變交流電的頻率。 基本原理：基本原理： 在可控硅變頻器的內(nèi)部，經(jīng)歷兩次電流性質(zhì)的改變： 首先用晶閘管整流電路將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)電壓的直流電，再用逆變器將可調(diào)直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)頻率的交流電。（變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的電力驅(qū)動(dòng)原理見下圖）57 通過改變交流電的頻率，從而使交

24、流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性發(fā)生改變。584 4、交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制、交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制 1）交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制的目的）交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制的目的 （與直流電動(dòng)機(jī)相同。） 2）交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法）交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法 交流電動(dòng)機(jī)分鼠籠式和饒線式兩種。 對(duì)于鼠籠式電機(jī)的啟動(dòng)：對(duì)于鼠籠式電機(jī)的啟動(dòng)： （ 1）在定子繞組電路中傳電阻或電抗，從而降低線圈電壓，減小啟動(dòng)電流；（該方法能量損耗太大，很少采用） （2）用自藕變壓器降低定子繞組線圈電壓，減小啟動(dòng)電流； （3）對(duì)于采用三角形接法的電機(jī)，采用“星三角”降壓?jiǎn)?dòng)。59 對(duì)于饒線式電機(jī)的啟動(dòng)：對(duì)于饒線式電機(jī)的啟動(dòng)： （1）在轉(zhuǎn)子繞組電路中串變阻器，從而

25、降低啟動(dòng)電流，還可以提高啟動(dòng)力矩；所串電阻值越大，啟動(dòng)電流越小。 （2）在轉(zhuǎn)子繞組電路中串電抗器，從而降低啟動(dòng)電流，還可以提高啟動(dòng)力矩；所串電抗值越大，啟動(dòng)電流越小。注：注：電抗器是一個(gè)帶鐵心的線圈，鐵心不是由很薄的硅鋼片疊成，而是整塊的厚鋼板。通電后，鐵心內(nèi)產(chǎn)生很大的鐵耗。605 5、交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制、交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法：交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法： （1 1）變頻調(diào)速）變頻調(diào)速改變交流電的頻率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。改變交流電的頻率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。 （2 2）對(duì)于饒線轉(zhuǎn)子電機(jī)，在轉(zhuǎn)子電路中串多級(jí)電阻，實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)）對(duì)于饒線轉(zhuǎn)子電機(jī)，在轉(zhuǎn)子電路中串多級(jí)電阻，實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)

26、速。速。 （3 3）變極調(diào)速）變極調(diào)速通常采用改變定子繞組的接法來改變電機(jī)的極通常采用改變定子繞組的接法來改變電機(jī)的極數(shù)。極數(shù)增多，轉(zhuǎn)速越低。數(shù)。極數(shù)增多，轉(zhuǎn)速越低。（此法只適用于特制的多速電動(dòng)機(jī)）（此法只適用于特制的多速電動(dòng)機(jī)） 616 6、交流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制、交流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制 交流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)與直流電動(dòng)機(jī)相類似： 交流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)過程有兩種情況：交流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)過程有兩種情況： A）使電機(jī)由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)盡快盡快停止（沒有位能性負(fù)載）； B）使電動(dòng)機(jī)由快速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)盡快盡快轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 交流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式：交流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式： A）能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)使定子繞組脫離交流電網(wǎng)，同時(shí)輸入直

27、流電，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子憑借慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；帶電導(dǎo)體在恒定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁力矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速迅速下降。62 B）反接制動(dòng)）反接制動(dòng) 反接制動(dòng)分為兩種：反接制動(dòng)分為兩種： （1）倒拉反接制動(dòng)）倒拉反接制動(dòng)保持定子輸入電壓不變，在轉(zhuǎn)子繞組中串入保持定子輸入電壓不變，在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻，得到較低的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到使電阻，得到較低的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到使位能性負(fù)載位能性負(fù)載低速下放的目的。低速下放的目的。（只適用于饒線式交流電動(dòng)機(jī)） 注：由于此時(shí)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度低于由負(fù)載自重下拉可能達(dá)到注：由于此時(shí)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度

28、低于由負(fù)載自重下拉可能達(dá)到的速度，所以稱的速度，所以稱 “倒拉反接制動(dòng)倒拉反接制動(dòng)” （2）電源兩相反接制動(dòng)）電源兩相反接制動(dòng)將定子線圈輸入交流電源的兩相反接，將定子線圈輸入交流電源的兩相反接，同時(shí)在電樞電路中串入較大的電阻，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的迅速停止，直至反同時(shí)在電樞電路中串入較大的電阻，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的迅速停止，直至反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 63第三章第三章 典型鉆機(jī)電力驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)典型鉆機(jī)電力驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)一、直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)一、直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)目前最廣泛使用的直流電驅(qū)動(dòng)的鉆機(jī)是ACSCRDC電動(dòng)鉆機(jī)。1 1、動(dòng)力分配、動(dòng)力分配 由柴油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)交流電，通過電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力并車，集中供電。再經(jīng)可控硅整流裝置將交流電變?yōu)橹绷麟姡?qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，從而帶動(dòng)工作機(jī)工作。 典型的動(dòng)力分配圖如下。64652 2、動(dòng)力傳遞、動(dòng)力傳遞由于采用了電力并車，省去了機(jī)械并車