CN101814812A

CN101814812A - 双速四功率节能三相异步电动机

Info

Publication number: CN101814812A
Application number: CN 201010145663
Authority: CN
Inventors: 房华; 黄坚
Original assignee: JINGDEZHEN JINGDE MOTOR Co Ltd
Current assignee: JINGDEZHEN JINGDE MOTOR Co Ltd
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2030-04-13
Also published as: CN101814812B

Abstract

本发明涉及一种双速四功率节能三相异步电动机，其电磁方案设计结合多功率电磁绕组技术和多速电机新型换相变极电磁绕组技术形成一套新的电动机绕组3Y+Y/3Y接法技术方案，通过控制柜转换，在一台电动机上实现两种转速四种功率，满足了抽油机不同负载及调参(改变冲次)的特殊使用要求。在一台电动机产品上实现了两种转速四种功率技术，既解决了油田抽油机用一台电动机抽油的“大马拉小车”问题，又实现了抽油机冲次改变的技术难题。本发明产品广泛适用于油田游梁式、皮带式抽油机的动力传动。

Description

双速四功率节能三相异步电动机

技术领域

本发明属于电动机技术领域，具体涉及一种面向工业设备的高性能特种电动机及其控制技术。

背景技术

油田抽油机工况特点是重负荷起动，轻负荷运行，为了满足抽油机起动功率的需要，电动机按起动时的负载来选用，起动后往往形成“大马拉小车”的状况，造成电动机效率、功率因数低下，浪费电能，降低电网运行质量。目前抽油机使用的电动机多为Y系列电动机、YCT电磁调速电动机、高滑差电动机、永磁同步电动机等，其中大多为“大马拉小车”状态，抽油机起动后，电动机效率一般在25-35％，功率因数在0.2-0.4，既浪费了大量电能，又降低了电网运行质量。当油井渗油量发生变化时抽油机需要调整工作参数(比如改变冲次)，这就需要改变抽油机转速，目前油田采用的办法是：1)、采用多速电动机、电磁调速电动机以及改变抽油机配套电动机上的皮带轮直径，其中多速电动机虽然能改变转速，但其效率、功率因数比同功率Y系列三相异步电动机还要低；电磁调速电动机为恒转矩电机，通过改变励磁电流，调节负载转速，虽然能改变抽油机冲次，但电磁调速电动机与拖动它的电动机转速有一个滑差率，因此这种电动机效率也低，且体积笨重、不易安装、操作不方便。2)、采用高滑差电动机，虽然在一定程度上解决了过安装容量问题，但因转子电阻大，增大了电动机自身损耗，大大降低了电动机效率。采用永磁同步电动机，虽然其效率、功率因数较高，但因永磁材料的稳定性受多种因素影响(比如：磁场、温度、时间等)，致使工作一段时间以后造成失磁，不仅不节能反而耗能。另外，由于永磁电动机其机械特性硬，致使在负载波动时造成传动部件中皮带的频繁损坏，迫使抽油机停机，降低了产量，增加了运行成本。

鉴于上述情况，油田抽油机急需一种既能改变功率(解决抽油机电动机“大马拉小车”问题)，又能很方便改变转速的(达到改变抽油机冲次的目的)电动机。

我国学者经过几十年持续不断的潜心研究，已经形成一整套行之有效的变极绕组设计方法(姑且称为“槽号相位图法”)，它对变极绕组的研究所取得的突破在于：能保证设计出各种常用极数比下三相对称的双速绕组，不仅适用于设计反向变极绕组，且能迅速准确地设计出换相变极绕组，所设计的双速电动机的换相变极绕组既保持了基波分布系数高等优点又解决了其“引出线多”和“变速切换开关结构复杂”的技术难题”[参考《异步电动机设计手册》傅丰礼、唐孝镐主编：第一版第二章多速异步电动机设计]。例如双速电动机3Y+Y/3Y接法的换相变极绕组接线法，此种绕组设计与绕组接法实现了一台电动机两种转速且使变速切换的可靠性得到提高，但是未满足方便地输出多种功率要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在一台电动机上很方便地实现四种功率、二种转速的技术解决方案。

本发明提供的一种双速四功率节能三相异步电动机，由一台节能电动机和一台控制柜组成为一体，其电磁绕组设计方案包括采用由三组基本绕组和三组调整绕组串联而成3Y+Y/3Y接法的换相变极绕组，其特征为：所述的三组基本绕组都由二个绕组基I、基II组成，二个绕组基I、基II之间设有接触器(CJ6，CJ8，CJ10)，端头(a1～a3，b1～b3，c1～c3)分别从基II尾端引出，端头(a4～a6，b4～b6，c4～c6)分别从基I头端引出；端头(a，b，c)与端头(a4～a6，b4～b6，c4～c6)之间设有接触器(CJ5，CJ7，CJ9)；所述的三组调整绕组都由二个绕组调I、调II组成，端头(A，B，C)从二个绕组调I、调II之间引出；端头(a，b，c)、端头(④，⑤，⑥)、端头(①，②，③)、端头(A，B，C)分别通过接触器(CJ1，CJ3，CJ4)接三相电源。

上述的接触器可以为各种类型，优选真空接触器。

本发明将两种具有不同功能的产品组合成一种新的节能电机产品。具体来说就是将油田用高可靠性多功率节能电动机(本公司实用新型专利，专利号：ZL200620159036.5)中通过改变每相串联导体数实现电动机输出功率改变及消除同槽电位差的方法应用到新型换相变极绕组中来，使新型换相变极绕组(见图2)中的每一极下的每相串联导体数得以改变，从而改变其输出功率，得到一种新的多功率变极绕组(见图3)双速四功率电动机，这种电动机产品具有两种产品功能，例如：DSGJ280M-12/8{18(24)/22(32)kW；}电动机产品，电动机机座号为280M，两种转速，低速12级(500r/min)，高速8级(750r/min)，当油田抽油机需用电动机低速12级工作时，24kW起动，抽油机起动后，控制柜智能监控仪自动检测运行工作电流，而后自动转换到18kW节能运行。当油田抽油机需用电动机高速8级工作时，32kW起动、22kW节能运行(见图4)。本发明突破了传统的单绕组双速电动机只能有两种输出功率的模式。在同一台电动机产品上实现两种转速四种功率的特殊要求，即解决了抽油机用一台电动机抽油的“大马拉小车”问题，又实现了抽油机冲次改变的技术难题。这是本公司工程技术人员经过多年来对多家油田的实地调研、测试、技术攻关后，按各油井地质构造的负载特性和抽油泵冲次工况的不同状态，研制开发了“DSGJ型双速四功率节能三相异步电动机”产品。这种电动机进一步提高了抽油机系统节电率，经国家权威检测部门检测，综合节电率达24.31％，形成了具有市场竞争力的特色产品，在石油工业有广阔的市场前景。本产品在2009年9月10日江西省重点新产品鉴定会议上，专家鉴定意见为“该产品达到国际同类产品的先进水品，填补了国内空白”。

附图说明

图1为本发明的DSGJ双速四功率电动机产品外观图；

图2为双速电动机3Y+Y/3Y接法的换相变极绕组接线图；

图3为本发明的DSGJ双速四功率电动机绕组3Y+Y/3Y接法的接线原理图；

图4为本发明的DSGJ双速四功率电动机控制柜电气原理图。

具体实施方式

图1为本发明的DSGJ双速四功率电动机产品外观图：由一台节能电动机和一台控制柜组成为一体。抽油机使用时，只需把电动机底脚板用螺栓牢固安装在基础上，接通电源，按使用说明书操作即可。

图2为现有技术当中双速电动机3Y+Y/3Y接法的换相变极绕组接线图：该绕组由9个线圈U₁、V₁、W₁、U₂、V₂、W₂、U₃，V₃、W₃组成3Y/3Y接法的“基本绕组”和3个线圈组u₁、v₁、w₁组成的“调整绕组”串联而成，6根引出线分别为④、⑤、⑥、①、②、③，三相电源开关S₁与S₂互锁，当S₂合闸④、⑤、⑥接三相电源时为2p₁＝8级，3Y接法(此时S₁断开)；当S₁合闸①、②、③接三相电源时为2p₂＝12级、3Y+Y接法(此时S₂断开)，此种绕组设计与绕组接法实现了一台电动机两种转速且使变速切换的可靠性得到提高。

图3为本产品申报发明专利技术的多功率绕组与换相变极绕组有机结合为一体技术的电动机绕组3Y+Y/3Y接法的接线原理图：

12极小功率档电流走向：三相电源从①，②，③进入，由调II尾至调II头→调I尾至调I头→基I尾至基I头→CJ6，CJ8，CJ10→基II尾至基II头→④，⑤，⑥端分别汇接成三星点。(CJ6，CJ8，CJ10触头闭合，CJ5，CJ7，CJ9触头断开)

12极大功率档电流走向：三相电源从A，B，C进入，由调I尾至调I头→基I尾至基I头→a，b，c端分别汇接成三星点。(CJ6，CJ8，CJ10触头断开，CJ5，CJ7，CJ9触头闭合)

8极小功率档电流走向：三相电源从④，⑤，⑥进入→基II头至基II尾→CJ6，CJ8，CJ10→基I头至基I尾→d，e，f端分别汇接成三星点。(CJ6，CJ8，CJ10触头闭合，CJ5，CJ7，CJ9触头断开)

8极大功率档电流走向：三相电源从a，b，c进入→基I头至基I尾→d，e，f端分别汇接成三星点。(CJ6，CJ8，CJ10触头断开，CJ5，CJ7，CJ9触头闭合)

图4为本产品申报发明专利技术的DSGJ双速四功率电动机控制柜电气原理图：

8极启动运行：CJ1闭合，三相电源从a，b，c进入，CJ5，CJ7，CJ9闭合，CJ2，CJ3，CJ4，CJ6，CJ8，CJ10断开。

8极节能运行：CJ2闭合，三相电源从④，⑤，⑥进入，CJ6，CJ8，CJ10闭合，CJ1，CJ3，CJ4，CJ5，CJ7，CJ9断开。

12极启动运行：CJ3闭合，三相电源从A，B，C进入，CJ5，CJ7，CJ9闭合，CJ1，CJ2，CJ4，CJ6，CJ8，CJ10断开。

12极节能运行：CJ4闭合，三相电源从①，②，③进入，CJ6，CJ8，CJ10闭合，CJ1，CJ2，CJ3，CJ5，CJ7，CJ9断开。

端头a1～a3，b1～b3，c1～c3分别与三组基本绕组II尾端引出线连接。

端头a4～a6，b4～b6，c4～c6分别与三组基本绕组I头端引出线连接。

所述DSGJ双速四功率电动机有两种电压，即：1140V(380V)(具体按用户定)，电动机每种转速有两个功率等级，即：低速12极{500r/min，18(24)kW}，其中24kW为启动功率，18kW为节能运行功率；高速8极{750r/min，22(32)kW}，其中32kW为启动功率，22kW为节能运行功率。电动机自备控制柜可实施自动(手动)控制转换。手动拨动转速转换开关指向1时为高速(8极)，转速转换开关指向2时为低速(12极)；自动控制电动机额定运行和节能运行功能，其转换是由控制柜内的智能监控仪来监测完成。电动机首先以额定功率启动抽油机、运行一段时间后、自动切换到小功率运行，即节能运行状态，相应的指示灯亮显示电动机运行状态，转换是通过智能监控仪设定电流大小来确定。

所述控制柜由智能监控仪、真空接触器、变压器、转换开关等零部件组成，在对抽油机负载自动切换、冲次手动转换的同时，亦可实施对电动机过载、断相、堵转、漏电等故障有可靠保护。

Claims

1.一种双速四功率节能三相异步电动机，由一台节能电动机和一台控制柜组成为一体，其电磁绕组设计方案包括采用由三组基本绕组和三组调整绕组串联而成3Y+Y/3Y接法的换相变极绕组，其特征为：所述的三组基本绕组都由二个绕组基I、基II组成，二个绕组基I、基II之间设有接触器(CJ6，CJ8，CJ10)，端头(a1～a3，b1～b3，c1～c3)分别从基II尾端引出，端头(a4～a6，b4～b6，c4～c6)分别从基I头端引出；端头(a，b，c)与端头(a4～a6，b4～b6，c4～c6)之间设有接触器(CJ5，CJ7，CJ9)；所述的三组调整绕组都由二个绕组调I、调II组成，端头(A，B，C)从二个绕组调I、调II之间引出；端头(a，b，c)、端头(④，⑤，⑥)、端头(①，②，③)、端头(A，B，C)分别通过接触器(CJ1，CJ3，CJ4)接三相电源。

2.根据权利要求1所述的双速四功率节能三相异步电动机，其特征在于所述的接触器为真空接触器。