油田抽油机用异步起动永磁同步电动机的研究
异步电动机控制中软启动技术的应用研究
异步电动机控制中软启动技术的应用研究摘要：电力拖动技术以其简便、高效、经济的控制方式、出色的调节性能以及相对容易实现远程和自动化控制的优点，在机械、石油和冶金等多个行业中得到了广泛的应用。
在工业领域中，中小型电动机是其主要构成部分之一，也是整个系统运行过程中负载变化最频繁的部件。
中小规模的电动机种类繁多，其覆盖范围也相当广泛。
近年来，随着科学技术的快速发展和人们生活水平的提高，对于电动机运行的要求也越来越高。
我国已经崭露头角，成为全球在中小型电动机的生产和使用上数量最多的国家。
随着科学技术的快速进步和社会生产力水平的不断提高，各行各业对电能质量提出更高的要求，这也推动着电动机技术向着更加高效节能方向迈进。
然而，在我国目前的电动机能效标准中，大多数仍然是低效率的IE1，而高效率的IE2和超高效率的IE3电动机正在被广泛采用，电动机的更新换代对我国的经济发展和节能降耗起到了推动作用。
关键词：电动机控制，软启动技术，应用，研究引言如今，异步电动机已经变成了电力设备中广泛使用的动力系统，它触及了人们的日常生活和社会进步的各个领域。
在使用过程当中，交流异步电动机作为一种常见的电力拖动设备，其性能稳定可靠、运行成本低等优势受到广泛关注与青睐。
由于换向问题，传统的直流异步电动机在启动时可能会对电力系统的各个部分产生较大的冲击，甚至可能导致电网电压突然下降，这对电网中的其他电气设备构成了威胁。
因此，需要在原有交流系统上进行改造以实现电动机软启动，并提高电机运行效率，避免产生更大的经济损失。
因此，为了降低传统直流异步电动机对电网中其他电力设备的损害，并确保电力设施的正常使用寿命，软启动技术被广泛应用于更多的异步电动机控制中。
软启动技术是指在电动机起动时通过一定频率、幅值或相位变化来实现电机转速缓慢下降，从而达到降低系统负荷的目的。
与传统的降压启动方法相比，软启动技术具有更广的应用领域和更大的优势，可以使异步电动机平稳地进入运行阶段。
油田抽油机电机节能方式探讨
油田抽油机电机节能方式探讨游梁式抽油机是目前油田主要的机采设备，由于抽油机具有自身的机械平衡装置和周期脉动的负载特性，所以要求电机具有高启动扭矩，才能保证抽油机在静止状态下启动起来，这樣就要求配置的电机启动转矩要大，当抽油机启动以后正常运行时负载下降，电机在轻载下工作，功率因数和效率急剧下降，造成“大马拉小车”现象，测试数据显示抽油机电机效率多在40%-60% 功率因数在0.2〜0.5之间，造成损耗严重的不良现象。
1 通过电机的经济运行来达到节电的目的三相异步电动机运行在额定负载时其效率最佳，但游梁式抽油机电机负载率很低，而且处于不断变化状态，电机的运行效率和功率因数一般都很低，对一般的三相异步电动机提高经济运行性能可采取的措施有降压运行节电法和星角变换节电法。
1.1 降压运行节电法降压运行能提高功率因数，还能降低损耗，提高效率，在我厂的油井现场进行了试验，降低了励磁电流损耗，有一定的节电效果。
原理：一般情况下，异步电动机运行时，线路电压全部施加于定子绕组上，异步电动机的励磁电流总是基本不变的，而励磁电流几乎为纯电感性，功率因数接近0。
从空载到满载，由于电压基本不变，所以励磁电流分量基本不变，铁损也基本不变，并一直为最大值，这个电流在电机绕组内部也造成定子铜损，消耗电能。
所以，如果当电动机空载或轻载时，如能自动降低电压运行（维持转速基本不变），则铁损和铜耗会减少，电网的功率因数亦提高。
异步电动机降压运行的控制原理，就是以定子电压和电流间的相位角为控制量，去触发串接在电动机上的双向可控硅或自藕变压器的档位，使施加于电动机的电压和电流的相角基本保持不变，自动调整电动机的输入电压。
其缺点是，降低电压需要配置调压设备，增加投资和维护工作量，现场适应性较差。
1.2 异步电动机的星角变换△形接线的异步电动机，空载或轻载时，由△形接线换接为Y形接线可以达到节电的目的。
电动机的相电压只有原有的1/，这时的铁损只是原来铁损的（1/3），输出功率相应下降为原来的1/3，如果电动机△形接线时的负载率B为33%贝U在电源电压及负荷未变的情况下，改为Y形接线时，负载率变为100%，功率因数和定子电流将明显得到改善。
一种适用于抽油机的永磁同步电动机的研发
（ １ ． 东北电力大学 电气工程学院 ， 吉林 吉林 １ ３ ２ ０ １ ２ ； ２ ． 山东大学 电气＿ ３ ２ 程学院 ，山东 济南 ２ ５ ０ ０ ６ １ ）
摘
要： 针对 目前 油田抽 油机正 常运行 时 ， 负载只有额 定 负载 的 ２ ０ ％一 ３ ０ ％， 此 时感应 电动机 的效 率
第 １ ７卷
第 ２期
电 机 与 控 制 学 报
ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＭＡＣＨＩ ＮＥＳ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ
Ｖｏ １ ． １ ７ Ｎｏ ． ２ Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ２月
一
种 适 用 于抽 油 机 的永磁 同步 电动 机 的研 机 ；高起 动转 矩 ；经济 运行
中图分类号 ： Ｔ Ｐ２ ４ ２ ， Ｔ Ｐ２ ７ ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ４ ４ ９ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ９ ８ —０ ５
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ
和功率 因数都很低 ， 造 成 电能 大量浪 费的 问题 ， 研 究 了提 高永磁 同步 电动机 的起 动转 矩、 效 率 以及 扩
大经济运行 范围的措施 ， 制定 了高效 高起动 转矩永磁 同步 电动机设 计准则 ， 研发 了 １台 ２ ２ ｋ Ｗ、 ６极 高
效高起 动转矩永磁 同步 电动 机样 机 。试 验 结果 表 明 ， 该 永磁 同步 电动机 完全 可以替 代抽 油机 用 ３ ７ ｋ Ｗ、 ６极 感应 电动机 。研发 的 电机性能 高 ， 已经在 油田推广使 用 ， 大大减 少用 电量 ， 节 能效果显著。
抽油机匹配节能电机应用分析
抽油机匹配节能电机应用分析摘要：通过对萨北油田不同节能电动机的工作原理和机械特性进行阐述。
并结合抽油机负载特性和电机实际应用情况，对节能电机的适应性进行了研究。
通过统计不同类型电机现场应用效果，探究抽油机适用节能电机类型，为保证抽油机的经济运行和今后节能电机的匹配提供依据。
关键词：节能电机适应性节能优化0 前言高转差电机、双功率电机以及永磁电机三种节能型电机在油田抽油机井广泛应用。
截止到2020年8月底，萨北油田抽油机井高转差电机1624台，双功率电机1180台，永磁电机290台，三种电机应用比例高达77.5%。
这些节能电机在现场应用中存在匹配不合理现象，如同一种电机在不同油井节能效果大不相同。
因此为了优化节能设备运行，针对这三种应用最广泛节能电机，开展现场应用效果分析和适应性分析。
1 节能电机原理及机械特性介绍1.1高转差节能电机高转差电机通过增加转子电阻增加电极的转差率，从而使电机在重负荷期间的速度降低，并增加了扭矩；使轻负荷期间速度增加，并减小了扭矩。
在运行周期内，其速度变化超过了12%。
这一特性减小了启动电流，增加了启动扭矩，装机容量降低了近40%。
1.2双功率节能电机双功率电机是在普通Y系列电机的基础上改造而成，成本低廉，双功率电机有2套串联的绕组，即大功率的启动绕组和小功率的工作绕组，电机启动时，电流较大，使用大功率绕组，转正常运行后，自动切换为小功率绕组，具有很好的节能效果。
1.3永磁节能电机永磁同步电机（包括无刷直流电机、永磁半直驱电机）与异步电机在结构方面相似，采用永久磁铁代替励磁绕组，定子和转子与普通Y系列电动机相似，电动机在转子上装有鼠笼条和稀土永磁钢，启动时笼条与旋转磁场相互作用产生异步启动力矩，牵入同步后笼条失去作用，永磁磁场与旋转磁场相互作用带动负载工作，运行时定子边励磁电流减少，铁损降低，大大提高了功率因数，降低了电机的温升与配电设备的容量，提高了低负载区（50%）以下电动机效率，实现节能的目的。
抽油机电机匹配和选型研究
试论抽油机电机匹配和选型研究[摘要]做好抽油机与拖动电机的匹配工作对于细化节能而言至关重要。
本文首先介绍了抽油机运行特性，然后分析了拖动电动机的匹配特性，最后针对几种常用的电动机的运行特点进行了阐述。
[关键词]抽油机；电机；匹配选型中图分类号：te933.1 文献标识码：b... 文章编号：1009-914x （2013）22-0242-01一、引言改革开放以来，伴随着中国经济的高速增长，对石油的需求量越来越多，这便需要更多的抽油机来进行采油工作。
但是由于抽油机的负载经常性的呈周期性变化，并且在拖动动、静负载时显现的差异较大，拖动电机的起动力矩往往过大，电机的功率经常大于负载所需功率，造成耗能严重。
因此，如何有效做好抽油机在电机匹配工作便显得尤为重要，这便要求我们需要了解抽油机运行时的特性，并且通过对电动机匹配特性的分析，能够合理匹配电机容量。
二、抽油机运行特性与电动机匹配特性分析1、抽油机运行特性作为石油挖掘开采中的动力来源，抽油机的工作过程主要分为四个阶段，分别为向上提拉抽油杆、向上提拉抽油杆与向下放落抽油杆的过渡过程、向下放落抽油杆、向下放落抽油杆与向上提拉抽油杆过渡过程。
抽油机的负载经常性的呈周期性变化，且具有很大的运动惯量，且抽油机在向上提拉和向下放落的冲程中，具有两个“死点”，这也通过峰值体现在负荷曲线上，而抽油机往往从死点处进行停车再启动，致使需要更大的起动力矩，但是起动力矩相对负载严重过剩的情况下无疑会增加无功抽取时间，使电机的功率经常大于负载所需功率，致使增大能耗。
因此，在进行抽油机的匹配电机选型时，应着重针对启动性能和过载能力进行考虑。
同时再根据工况变化在现场采用实测光杆功率法重新进行计算匹配。
2、电动机匹配特性分析电动机的机械特性硬度是考察其机械特性好坏的重要标准之一，它可以体现电动机的扭矩t与转速n两者之间的关联，通常用β来表示。
公式为：β=dm/dn，通过公式可知β是转矩在机械特性曲线上对该点转速的微分值。
永磁电动机在抽油机上应用分析
永磁同步电机在抽油机上应用分析技术检测中心2005——11永磁同步电机在抽油机上应用分析引言近几年永磁同步电动机在抽油机上的试用和分析研究证明，永磁同步电动机在抽油机上使用具有启动转矩大、效率高、功率因数高等优点，这些优点已被大家所公认。
然而，由于特殊的抽油机工况，永磁同步电动机在抽油机上的应用有其特殊性，如果不掌握这些特性，在实际使用中永磁同步电动机的优点就不能充分发挥出来，就不能达到最佳节电效果。
近几年永磁同步电动机在胜利油田的抽油机已有一定规模的推广应用，显示出许多独有的特性，掌握这些特性对用好永磁同步电动机十分必要。
应用情况分析1.应用情况2000年在抽油机上试用永磁同步电机，2001年做小规模先导试验，2002年开始一定规模的推广应用，到2005年6月我们胜利油田已在4个采油厂推广应用永磁同步电机2024台，累计节约电量5500多万kW.h，平均功率因数大于0.9且大部分呈容性。
节电测试统计数据（见表1）。
表1 2024台永磁同步电机与Y系列电动机节电参数比对表2.故障率调查统计2004年底，对在用2年以上的1356台永磁同步电动机作了跟踪调查和统计，有1189台一直运行良好，167台先后出现故障，其中断轴32起，轴承损坏113起，退磁2起，年故障率6.16%，低于10家采油厂Y系列电动机的年平均故障率8%。
在故障电机中：机械故障约占90%，电气故障约占10%。
3.关于退磁问题永磁同步电动机机在抽油机上的应用，人们最耽心的是退磁问题。
为此，笔者从正在抽油机井场运行2年以上的永磁同步电机随机抽取5台进行解剖，拆出所有永磁体，从每台中随机抽取4——5块，共抽取23块永磁体型号为（NTP33SH）。
用中国计量科学院生产的NIM——10000H大块稀土永磁无损测量装置测试23块永磁体的剩磁、磁感矫顽力、内禀矫顽力、最大磁能积，测试结果见表3。
从测试结果可以看出，随机抽取的5台电机23块永磁体，所有磁性参数都达到国家标准。
抽油机电机高耗低效探因及节能降耗措施
抽油机电机高耗低效探因及节能降耗措施摘要：油田生产过程中存在较大的节电潜力，大量电机处于”大马拉小车”的状态，效率低。
中小型三相异步电动机耗电约占35%，是耗能大户。
引言在胜利油田各采油厂，电机是原油生产的主要动力，被广泛应用在油田生产生活的各个领域，机械采油、注水、油气集输三大系统的电力驱动装备几乎是电机，可以电机是油田的主要用电设备，占总耗电量的80%。
然而，在生产实际中，由于管理技术水平等问题，很多电机处于轻载、低效、高耗能的运行状态，电能浪费严重。
因此，电机节能降耗是油田节电降耗、降低开采成本的主要探索方向。
1 电机高耗低效运行的原因胜利油田使用电机的机采系统、输油（气）系统、注水系统、水泵系统，其电机的运行状况均不乐观，离经济运行有一定的差距，造成电机效率低下，能耗过大。
其原因主要有以下几个方面：1.1老旧电机数量仍然较多部分电机使用时间过长，内部材料老化严重，有些电机的使用时间在20-30年以上；而另一部分电机制造工艺已属落后淘汰技术，各类技术性能参数远差于新型电机。
无论是电机过旧还是制造工艺过时，均会造成电机运行负担加重，电机效率低下，电机损耗也远远高于新装或新型电机。
1.2电机匹配不当，运行设置不科学机械设备与电机配套不合理，包括形式选用不合理、容量选用不合理、转矩和转速选用，不合理等现象比较普遍，而机动设备的用户也由于对设备的选用不合理，运行方式不合理，造成大量的电机处于低效率运行状态。
很多电机在选配时没有认真规划，导致真正投入使用后电机额定功率对匹配功率过大（大马拉小车）或过小（小马拉大车）的问题。
其中“大马拉小车”使电机多损耗了一部分空载损耗；而“小马拉大车”则使电机超负荷运行，电机负担过重，电机温升过高，严重影响电机使用寿命。
1.3特殊工艺或生产发展需要是电机高耗低效运行的重要因素。
（1）采油系统。
抽油机由于其特殊的运行要求，所匹配的电机必须同时满足最大冲程，最大冲次，最大允许挂重的三个要求，还须具有足够的堵转转矩，以克服抽油机启动时严重的静态不平衡。
稀土永磁同步电动机异步软起动研究
０ 引 言
近年 来 ， 内电力 资源 紧缺 ， 能 降耗刻 不 容 国 节
组 中感 生 附加 电 流 ， 电流 与永 磁 体 建 立 的磁 场 此 相互 作 用产 生发 电机 转 矩 ， 凸极 效 应 相 当 于磁 阻
电机 ， 有负 序分 量转 矩 ， 异步起 动 转矩 曲线 与异步
缓 。异步起动稀土永磁 同步 电动机作为高效节能 产 品发 展 非常 迅猛 ， 并率 先在 纺 织 、 田 、 山 、 油 矿 化 工行业得到广泛应用 ， 在某些使用场合有望成为 普通异步 电动机更新换代的理想产品。其不足之
处在 于起 动 电流 大 ， 路 压降 亦大 ， 变压 器容 量 线 在 及传 输导 线 受 到 限制 的 场 合 有 可 能 造 成 起 动 困 难 。针对 这一 现象 ，０４年 闽东 电机 （ 团 ） 份 ２０ 集 股 有 限公 司组 织技 术攻 关 ， 取得 了 突破性 进 展 。
ｔｅ ｎ ｓａ ｉｇ，ｅｃ． ｗｈｉｈ ｅ ｉｔｉ ｈ ｓ ｆｔ ｅ ｏ ｄ ｎ ｒ ｓ ｎｃ ｏ ｏ ｓ ｓａｔｎｇ ｏ ａ ｅ ｅ ｒｈ ｐｅ ａ ｅ ｔｍａ ｅ ｙ － ｉｓ ｉ ｔｒ ｎ ｔ ｔ ｃ ｘｓ ｎ ｔ ｅ ｕ ｅ ｏ ｈ ｒ ｉ ａ ｙ ａ ｙ ｈｒ ｎ ｕ ｔ ｒｉ ｆｒ ｒ ａ ｒ ｎ ｎ ｎ ｔｓ ｎ ｔ ｍ
维普资讯
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研 究与设 计 ＥＩＡ ｌ Ｉ Ｉ ｃ
稀 土 永磁 同步 电动 机 异 步 软起 动研 究
刘 立恩 ， 何代 光 （ 东电机 （ 团） 闽 集 股份 有 限公 司 ， 建 福 州 ３ ０ ０ ） 福 ５ ０ ３
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