抽油机用新型三功率高效节能三相异步电动机制造技术

本发明专利技术公开了一种抽油机用新型三功率高效节能三相异步电动机，它包括转子、定子绕组，所述定子绕组采用独特的复合串联３Ｙ接法和“去匝”新技术，定子绕组对应低、中、高三个功率档，每相串联线圈匝数逐渐减少，低档功率对应最多匝数，高档功率对应最少匝数，所述三个功率之间的转换通过三个接触器来完成。由于本发明专利技术具有可选择的高、中、低三种功率档，其中高功率档具有高起动转矩，用于抽油机的启动；起动过程完毕即自动转入低功率档或中功率档运行，并可根据油井工况变化实现运行功率的双向自动切换，起动转矩大，运行效率和功率因数高，控制方便，可靠性好，空载电流显著下降，因而具有更好的节能效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电动机
，特别涉及一种抽油机用新型三功率高效节能 三相异步电动机。
技术介绍
游梁式抽油机是我国石油开采中应用最普遍的机械装置。其拖动电机的负 载特点是要求有很大的起动转矩，而实际运行负载转矩却并不大。为适应这样的负载，选配电机时一般要求起动转矩为实际负载转矩的3到4倍以上。此外， 抽油机电机运行时的负载周期性波动，提升时电机加载，从电网吸收功率，下 行时电机则为轻载，甚至可能工作于发电状态，向电网送出电能。这样就造成 了实际中存在的两个问题 一是电机实际负载率小，效率和功率因数下降，严 重浪费电能；二是运行负载波动引起系统损耗增大。为解决上述问题，国内外曾提出很多技术方案，例如，高转差电机、永磁 电机、双定子电机、变极电机，也有采用晶闸管调降压运行、变频电源、无功 补偿装置、以及电机定子绕组采用Y-A接法等。Y-A接法转换绕组比较先进， 但是它只有两个功率档，且换接复杂，这两个档功率比值局限于固定数值V^， 不能进行调整，当然也就无法保证使电机按最佳工作状态运行。总的来说，这 些技术方案或性能改进不大，或成本高，或控制转换复杂、可靠性差，并不能 真正满足我国油田的需要，实际上也很难推广应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种起动转矩大，运行效率和功率因数高，控制方便，可 靠性好，空载电流显著下降，节能效果好的抽油机用新型三功率高效节能 三相异步电动机。一种抽油机用新型三功率高效节能三相异步电动机包括转子、定子绕组， 所述定子绕组采用复合串联3Y接线法和去匝技术，定子绕组对应低、中、高 三个功率档每相串联线圈匝数逐渐减少，低档功率对应最多匝数，高档功率对 应最少匝数，所述三个功率之伺的转换通过三个接触器来完成。所述去匝技术是减少相串联匝数，又使余下的线圈构成的绕组仍然保持了与标准60°相带绕组相近的良好性能。由于本专利技术抽油机用新型三功率高效节能三相异步电动机采用了独创的 复合绕组新技术，具有可选择的高、中、低三种功率档，其中高功率档具有高起动转矩，用于抽油机的启动；起动过程完毕即自动转入低功率档或中功率档 运行，并可根据油井工况变化实现运行功率的双向自动切换，该电机能很好地 匹配抽油机负载系统，与目前抽油机拖动系统中研究推广的其他改进技术方案 相比，起动转矩大，运行效率和功率因数高，控制方便，可靠性好，空载电流 显著下降，因而具有更好的节能效果。产品经中石化河南油田分公司节能检测 站评估测试，与原YQCH节能电机相比，节电率提高了31. 15%，负载率提高25. 95 个百分点，功率因数提高近0.2;与原Y普通电机相比，有功节电率达到35%， 无功节电率达到60.8%，综合节电率41.9%，节电效果非常显著。YCS抽油机 用新型三功率高效节能电动机主要是针对抽油机的重载启动及时变负载运行 特点，利用绕组新理论和"去匝"新技术，应用矢量分析法和计算机谐波分析 法，保证了绕组对三个功率档既有着各自的特点又具有良好的性能，完全能够 满足抽油机的工况需求。 附图说明下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的说明 图1是本专利技术定子绕组接线的结构示意图； 图2是本专利技术低功率档Y型连接的示意图；图3是本专利技术中功率档Y型连接的示意图； 图4是本专利技术高功率档Y型连接的示意图5是本专利技术实施例槽数Z=72，极数p=4的定子绕组槽号相位图6是标准60°相带绕组的三相槽号，即低功率档定子绕组示意图7是本专利技术实施例槽数Z=72，极数p=4的定子绕组每相去掉4个槽号的三相槽号分布图，即中功率档定子绕组示意图8是本专利技术实施例槽数Z=72，极数p=4的定子绕组每相去掉8个槽号的三相槽号分布图，即高功率档定子绕组示意图9是槽数Z:72，极数2p二8， 7=8三相绕组磁势谐波分析示意图。具体实施例方式如图1、 2、 3、 4所示， 一种抽油机用新型三功率高效节能三相异步电动 机包括转子、定子绕组，所述定子绕组采用复合串联3Y接线法和去匝技术， 定子绕组对应低、中、高三个功率档每相串联线圈匝数逐渐减少，低档功率对 应最多匝数，高档功率对应最少匝数，所述三个功率之间的转换通过三个接触 器来完成。所述去匝技术是减少相串联匝数，又使余下的线圈构成的绕组仍然保持了 与标准6(T相带绕组相近的良好性能。本专利技术抽油机用新型三功率高效节能三相异步电动机新型电机定子三相绕 组采用串联3Y接线方式，具有高、中、低三个功率等级，三个功率档均为Y接法，采用三个接触器即可简便可靠地进行换接，调整各档之间的绕组线圈匝数 则能方便地得到各档功率分配比值，即各档实际功率可按需设计，从而使电机 负载运行在最佳工作状态。新的串联3Y接线方式适宜于在电机定子绕组设计中采用"去匝"新技术使 电机容量增大的新设计理念，即按电机容量分配，由低到高对应三个功率档的电机绕组每相串联匝数逐渐减少，低档功率对应最多匝数，高档功率对应最少 匝数，也使每个功率档之间具备最简单也最为可靠的转换方式。 实施例一实施例以抽油机电机常用极数2pi，槽数Z:72的三相绕组为例具体说明。 如图5、 6、 7、 8所示，图5所示是极数印=8，槽数Z二72槽号相位图。图6所 示为标准60°相带绕组的三相槽号线圈分配方案，这对应本专利技术电机的低功率 档；在此方案的基础上，根据抽油机负载工况特点，选择每相去掉4个槽号， 得到如图7所示对应中功率档绕组方案，进一步，再选择每相去掉8个槽号， 得到如图8所示对应高功率的绕组方案。对于图5、 6、 7、 8的绕组方案，图9列出了其中高、中、低功率档绕组方 衆的分析到极数Z -p的谐波分析结果。从图9谐波分析结果可以看出，当取线 圈节距y=8时，图7和图8所示中功率档和高功率档两个绕组方案，对于8极 基波，绕组系数较高，分别为0.9373和0.9254，与标准60°相带绕组系数0. 9452 相比较来说，非常接近，且磁势反转分量为0，说明此时三相绕组对称，并保持 了较高的导体利用率。另外，考虑到高功率档多用于完成抽油机的起动过程，因此还必须限制与8 极基波同转向的正转高次谐波幅值。谐波分析结果表明，按图8和图7所示槽 兮分布的高功率档和中功率档方案，高次正转谐波的相对幅值分别为3.4290% (32极.)和4,0446% (56极)，均不超过5%。因此，根据这样的波分析结果， 以及根据绕组性能一般准则判断，可知适当"去匝"技术的每相绕组在丢掉了 一些线圈后，高功率档和中功率档对应绕组仍然保持了与标准60°相带绕组相 近的良好性能，可以满足应用要求。由于本专利技术抽油机用新型三功率高效节能三相异步电动机釆用了独创的 复合绕组新理论新技术，具有可选择的高、中、低三种功率档，其中高功率档具有高起动转矩，用于抽油机的启动；起动过程完毕即自动转入低功率档或中 功率档运行，并可根据油井工况变化实现运行功率的双向自动切换，该电机能 很好地匹配抽油机负载系统，与目前抽油机拖动系统中研究推广的其他改进技 术方案相比，起动转矩大，运行效率和功率因数高，控制方便，可靠性好，空 载电流显著下降，因而具有更好的节能效果。产品经中石化河南油田分公司节 能检测站评估测试，与原YQCH节能电机相比，节电率提高了 31.15%，负载 率提高25.95个百分点，功率因数提高近0.2，节电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽油机用新型三功率高效节能三相异步电动机，包括转子、定子绕组，其特征在于：所述定子绕组采用复合串联３Ｙ接线法和去匝技术，定子绕组对应低、中、高三个功率档每相串联线圈匝数逐渐减少，低档功率对应最多匝数，高档功率对应最少匝数，所述三个功率之间的转换通过三个接触器来完成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪帆，王德林，王晓星，刘盈长，李志远，
申请(专利权)人：南阳华大博元高科技研发中心，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]