Характеристика двигуна електробура

Основними характеристиками електробурів є:

1 Величина обертового моменту, який створює електробур на вихідному кінці вала;

2 Швидкість обертання вихідного кінця вала, при тих чи інших значеннях крутного моменту;

3 Величина осьового навантаження, яке допускається передавати на долото через корпус електробура і осьові підшипники шпинделя;

4 Перевантажувальна здатність, тобто відношення максимального моменту до мінімального;

5 Температура навколишнього середовища, в якій допускається робота електробура при тому чи іншому завантаженні;

6 Кількість промивальної рідини, яку необхідно прокачувати через електробур для його охолодження;

7 Величина гідравлічних втрат в проточному каналі електробура;

8 Кут викривлення механізму викривлення та співвідношення довжини електробура і віддалі від торця долота до місця перекосу корпусів.

Крім того, величина напруги і струму, , маса і довжина електробура, опір ізоляції обмотки та ряд інших даних також є характеристиками електробура.

Зменшувати швидкість обертання електробура можна здійснювати:

1 Зменшенням частоти струму.

2 Збільшенням кількості пар полюсів, або застосуванням редукторної передачі.

Швидкість обертання вала електробура визначають за формулою:

(1.42)

де () – швидкість (частота) обертання вала двигуна (ротора);

- передаточне число редуктора.

Швидкість обертання вала двигуна обумовлена швидкістю обертання магнітного поля його статора.

(1.43)

де () – швидкість (частота) обертання магнітного поля;

- ковзання ротора відносно поля статора.

Швидкість обертання магнітного поля статора двигуна електробура визначають за формулою:

(1.44)

де – частота струму;

– кількість пар полюсів.

Обертовий момент на валу електробура визначають за формулою:

, (1.45)

де – крутний момент, який розвиває вал двигуна;

– коефіцієнт корисної дії шпинделя;

– коефіцієнт корисної дії редуктора.

В двигунах електробурів величина ковзання при номінальному завантаженні складає . При збільшенні або зменшенні завантаження двигуна ковзання також змінюється. Зміна ковзання для різних двигунів дещо відрізняється за величиною, але закономірність зберігається для всіх двигунів електробурів.

Типова крива зміни обертового моменту двигуна електробура залежно від ковзання при незмінній напрузі на затискачах двигуна має такий вигляд (рисунок 1.40):

Рисунок 1.40 – Графік залежності обертового моменту двигуна електробура від ковзання ротора відносно статора (при постійній напрузі на клемах двигуна)

 

При пуску двигун розвиває обертовий момент (при та ), який зменшується до мінімального значення , потім з підвищенням швидкості обертання обертовий момент досягає максимального значення і далі знижується до значення, рівного моменту опору на валу. Права частина кривої від називається робочою зоною, а ліва частина – пусковою зоною характеристики.

Двигун розраховують для роботи при номінальному моменті , що відповідає номінальній потужності двигуна, яка вказана в його паспортних даних.

При тривалій роботі двигуна на номінальній потужності, як правило, нагрів обмотки статора близький до граничного, допустимий для застосовуваної ізоляції.

При порушенні рівноваги моменту опору на валу і обертового моменту, який розвиває двигун, внаслідок збільшення моменту опору двигун розвине обертовий момент при деякому незначному зниженні швидкості обертання і настане інша рівновага при більшій потужності, яку розвиває двигун.

Якщо момент опору зросте до величини більшої за , то двигун зупиниться. При зниженні моменту опору на валу швидкість обертання електробура збільшується і наближається до синхронної швидкості обертання , проте ніколи її не досягає, оскільки в двигуні і шпинделі завжди є механічні втрати, які обумовлені деяким рівнем «внутрішнього» моменту опору. Таким чином, при коливанні моменту опору вала електробура в межах від нуля до швидкість обертання його буде також змінюватися в межах від близької до синхронної до деякої величини, обумовленої величиною ковзання . Ця частина кривої моменту називається робочою. Нахил робочої частини кривої незначний. Він визначається величинами ковзання при номінальному навантаженні і максимальному моменті . Практично ця зміна обертового моменту у вузькому діапазоні зміни швидкості обертання визначає жорстку характеристику електробура. У сучасних електродвигунах електробурів кратність обертових моментів складає 1,8-2,2.

За даними випробувань в деяких двигунах електробурів:

.

Незважаючи на це, електробури легко набирають оберти. Це пояснюється тим, що запуск електробура відбувається без прикладання осьового навантаження, а сумарний обертовий момент ротора, шпинделя і долота дуже малий.

Двигун електробура володіє достатньо високою перевантажувальною здатністю за потужністю (до 50 %) і особливо за моментом. Це дозволяє без зупинок обертання долати різкі зміни навантаження на долото (осьові і моментні) при чергуванні порід за твердістю і нерівномірній подачі долота.

У відповідності до регулювання засобів захисту електробур відключається тільки при перевищенні наперед встановленої максимальної величини струму живлення. Оскільки потужність в колі живлення змінюється у міру збільшення або зменшення навантаження і моменту на долоті, то при бурінні електробуром зручно контролювати відробку доліт, проводити різноманітні дослідження нових бурових доліт і режимів буріння, оперативно встановлювати оптимальний режим.