CN207664907U - 电动机调压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动机调压装置，包括：检测单元、控制单元、电压调节单元以及电机，检测单元与调压节能拖动装置的电机连接，用于检测电机的工作电流和工作电压；控制单元与检测单元连接，用于根据检测单元检测的电机的工作电流和工作电压生成相应的电压调节指令；电压调节单元与控制单元连接，用于根据控制单元发送的电压调节指令将电机的工作电压调节至预设电压范围的正弦波；电机与电压调节单元相连接，用于根据电压调节单元的调节后的正玄波电压进行运转以控制调压节能拖动装置的运转。从而能够根据电机的运转效率灵活调节电压的工作电压，解决了现有技术中采用可控硅交流调压技术提高能效不佳的问题。

Description

电动机调压装置

技术领域

本实用新型涉及油田设备领域，具体而言，涉及一种电动机调压装置。

背景技术

目前油田上应用的抽油机绝大部分是游梁式抽油机，并且都配有平衡配重块。为了能顺利起动和完成抽油工作，在选配拖动装置时，必须按最大载荷选配，否则不能正常起抽。起动后正常运行时，由于游梁式抽油机载荷的特殊性，导致负载率大大降低，负载率低至10％～30％，产生“大马拉小车”现象，且这种现象普遍存在。

由于负载率低，使电机综合效率低，损耗大，且功率因数低，这样还要增大线损。

目前一般采用可控硅交流调压来解决“大马拉小车”的拖动装置。但因可控硅交流调压的输出电压调整是靠改变导通角，电压越低输出波形缺角越大。产生严重的波形畸变，因而不是正波弦，严重降低电机的输出。检测到电压虽有大幅度降低，但对比节能效果却不明显，而且会产生大量谐波注入电网，造成严重的谐波污染。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电动机调压装置，以至少解决现有技术中采用可控硅交流调压技术提高能效不佳的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型，提供了一种电动机调压装置，包括：检测单元，与调压节能拖动装置的电机连接，用于检测电机的工作电流和工作电压；控制单元，与检测单元连接，用于根据检测单元检测的电机的工作电流和工作电压生成相应的电压调节指令；电压调节单元，与控制单元连接，用于根据控制单元发送的电压调节指令将电机的工作电压调节至预设电压范围的正弦波；电机，与电压调节单元相连接，用于根据电压调节单元的调节后的正玄波电压进行运转以控制调压节能拖动装置的运转。

进一步地，电动机调压装置还包括：人机交互单元，用于对检测单元检测到电机的工作电流和工作电压进行显示，以及用于对控制单元进行控制命令的输入。

进一步地，电压调节单元包括：三相变压器，三相变压器的初级绕组具有多个抽头，多个抽头进行相应的动作以调节电机的工作电压。

进一步地，电压调节单元包括：电磁执行机构，与三相变压器连接，用于根据控制单元发送的电压调节指令控制三相变压器的多个抽头分别接入三相电源以调节电机的工作电压。

进一步地，电磁执行机构通过接触器控制三相变压器的多个抽头分别接入三相电源。

进一步地，三相变压器的次级绕组线圈串接在电机的绕组回路内。

进一步地，三相变压器是采用同名端和异名端不同的连接法调节电机的工作电压的相位。

进一步地，三相变压器初级绕组的抽头个数为2个，每个抽头引出2个引出线。

进一步地，电机为Y系列电机。

进一步地，电压调节单元将电机的工作电压调节至380V～167.5V的正弦波。

应用本实用新型技术方案的电动机调压装置，包括：检测单元、控制单元、电压调节单元以及电机，检测单元与调压节能拖动装置的电机连接，用于检测电机的工作电流和工作电压；控制单元与检测单元连接，用于根据检测单元检测的电机的工作电流和工作电压生成相应的电压调节指令；电压调节单元与控制单元连接，用于根据控制单元发送的电压调节指令将电机的工作电压调节至预设电压范围的正弦波；电机与电压调节单元相连接，用于根据电压调节单元的调节后的正玄波电压进行运转以控制调压节能拖动装置的运转。从而能够根据电机的运转效率灵活调节电压的工作电压，解决了现有技术中采用可控硅交流调压技术提高能效不佳的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例可选的一种电动机调压装置的结构框图；以及

图2是根据本实用新型实施例可选的一种电动机调压装置的主回路电气原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、控制单元；2、检测单元；3、电压调节单元；31、电磁执行机构；32、三相变压器；4、电机；5、人机交互单元；6、电源单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型实施例的电动机调压装置，如图1所示，包括：检测单元2、控制单元1、电压调节单元3和电机4，检测单元2与调压节能拖动装置的电机4连接，用于检测电机4的工作电流和工作电压；控制单元1与检测单元2连接，用于根据检测单元2检测的电机4的工作电流和工作电压生成相应的电压调节指令；电压调节单元3与控制单元1连接，用于根据控制单元1发送的电压调节指令将电机4的工作电压调节至预设电压范围的正弦波；电机4与电压调节单元3相连接，用于根据电压调节单元3的调节后的正玄波电压进行运转以控制调压节能拖动装置的运转。

应用本实用新型实施例的电动机调压装置，包括：检测单元2、控制单元1、电压调节单元3以及电机4，检测单元2与调压节能拖动装置的电机4连接，用于检测电机4的工作电流和工作电压；控制单元1与检测单元2连接，用于根据检测单元2检测的电机4的工作电流和工作电压生成相应的电压调节指令；电压调节单元3与控制单元1连接，用于根据控制单元1发送的电压调节指令将电机4的工作电压调节至预设电压范围的正弦波；电机4与电压调节单元3相连接，用于根据电压调节单元3的调节后的正玄波电压进行运转以控制调压节能拖动装置的运转。从而能够根据电机4的运转效率灵活调节电压的工作电压，解决了现有技术中采用可控硅交流调压技术提高能效不佳的问题。

检测单元2实时检测调压节能拖动装置中的电机4的工作电流和电压并发送至控制单元1，控制单元1计算电机4的工作电流和电压，用来发送拖动装置起停的控制指令和电机4工作电压的调整指令；从而对电机4的工作电流和工作电压进行调节；电压调节单元3与控制单元1连接，用于将电机4的绕组的工作电压调节至380V～167.5V的正弦波；电机4与电压调节单元3相连接，用于控制拖动装置的起停；人机交互单元5用于对检测单元2检测到的电流值和电压值进行可视化显示，以及用于对控制单元1进行控制命令的输入；电压调节单元3包括三相变压器32和电磁执行机构31，三相变压器32的初级绕组具有多个抽头，用于改变电机4的工作电压；电磁执行机构31根据控制单元1发出的控制指令，控制三相变压器32的初级绕组的不同抽头分别接入三相电源及首末端接入三相电源或N线，并控制电机4的绕组接成角型接线或星形接线，并同时控制电机4的接通与断开。

其中，三相变压器32的次级低压大电流绕组串接在电机4的电源回路里，通过控制初级绕组的不同接线方式，即可降压也可升压，还可以保持输出电压和输入电压相同，即零压降；同时根据不同需要而改变电机4三相绕组的接线方式，可以是角形接线，也可以是星形接线；从而使电机4的绕组得到的工作电压可从380V～167.5V之间有11种不同的电压，保证Y系列电机工作在最高综合效率区，同时保证电机4得到的工作电压是纯正弦波。

进一步地，通过人机交互单元5可根据具体工况设置保护值等参数，控制单元1还具有缺相、过载、三相不平衡等常规保护功能；还可设置检测单元2中电流互感器的不同变比，可适配不同功率的拖动装置，小到几千瓦，大至几百千瓦；三相变压器32输出电压的升或降，电机4的起停和绕组接线方式的改变，都是由控制单元1进行控制的，具体来说，控制单元1根据人工指令或者工作中检测单元2检测到电流电压值的变化，经运算后，发出相应指令，控制电磁执行机构31中接触器的闭合达到控制拖动装置的起停和调整电机4的工作电压的目的。

电源单元6通过控制单元1和电压调节单元3为电机4的运转进行供电。

如图2所示，并结合图1进行说明，TM1、TM2和TM3为3个三相变压器32；U，V，W为电源单元6的3个相线，N为中性线；主空气开关QF1是变压器二次级大电流以及KMY和KMΔ的开关，二次空气开关QF2是KM1～KM6的开关；接触器KM1三相触点的一侧分别接1a、1b、1c，另一侧接电源单元6的N线；接触器KM2的一侧接1a、1b、1c，另一侧分别接电源单元6的U、V、W；接触器KM3一侧分别接2a、2b、2c，另一侧接电源单元6的U、V、W；接触器KM4一侧分别接3a、3b、3c，另一侧接电源单元6的U、V、W；接触器KM5三相触点一侧分别接4a、4b、4c，对侧分别接电源单元6的U，V，W；接触器KM6三相触点分别接4a、4b、4c，对侧接电源单元6的N线；电机M绕组和接触器KMΔ的具体连接是a接y，b接z，c接x；而接触器KMY一侧分别接x、y、z，而对侧接点用短路线短接；电机M也就是图1中的电机4，电机M为Y系列电机。

三相变压器TM1、三相变压器TM2和三相变压器TM3升压或降压输出是由接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、接触器KM4、接触器KM5和接触器KM6的不同开闭组合来完成的。在任何状态下连接变压器部分的6台接触器都有2台而且必须有2台接触器同时工作；并且在每次启动时接触器KM1和接触器KM6必须同时闭合，即电压不升不降保证电机M全压启动。

改变电机M绕组接线方式是由接触器KM△和接触器KMY两台接触器和电机M三相绕组构成，但针对抽油机的特殊工况，每次开机时必须保证电机绕组接成角形接线，保证电机M全压启动。

进一步地，电机绕组得到的工作电压380V～167.5V的11种改变是通过以下过程做到的。送电时，接触器KM1和接触器KM6闭合，此时变压器次级输出为零，类似于电流互感器二次短接；如此时按启动按钮使接触器KMΔ闭合，电机M绕组按角形接线全压启动并工作(380±0V)；运行平稳后，控制单元1根据检测单元2中的电流互感器检测到的电流信号和电机M实际电压判断需降低电压，使接触器KM1断开，接触器KM△、接触器KM6和接触器KM2闭合；这时电机M每相绕组工作电压约为350V(380－17.5V)(以下简称电机电压)；接触器KM△、接触器KM6、接触器KM3闭合电机电压约为320V(380－2*17.5V)；接触器KM△、接触器KM6和接触器KM4闭合，电机电压约290V(380－3*17.5)；当接触器KM△断开和接触器KM6断开，接触器KMY、接触器KM1和接触器KM3闭合时，电机电压272.5V(220+3*17.5V)；接触器KMY、接触器KM1、接触器KM4闭合，电机电压255V(220+2*17.5V)；接触器KMY、接触器KM1和接触器KM5闭合时，电机电压237.5V(220+17.5V)；当接触器KMY、接触器KM1和接触器KM6闭合时，电机电压220V(220±0V)；接触器KMY、接触器KM6和接触器KM2闭合电机电压202.5V(220-17.5V)；当接触器KMY、接触器KM6和接触器KM3闭合，电机电压185V(220-2*17.5V)；当接触器KMY、接触器KM6和接触器KM4闭合时，电机电压167.5V(220-3*17.5V)。控制单元1在工作中自动根据检测到的电流值和电压值，经运算根据负载情况自动在以上11种电压之间选择最佳工作电压，保证电机M工作在最佳节能状态。

更进一步地，根据三相变压器TM1、三相变压器TM2和三相变压器TM3同名端，异名端不同的连接法可改变电压相位，进而改变电机M的工作电压。具体的说，因变三相变压器32次级低压大电流绕组线圈串接在电机M绕组回路里，如初级和次级同名端都经开关设备和电源的相线相接，那么输出电压较电源电压降低了三相变压器32次级电压输出值；反之输出电压较输入电源电压升高了三相变压器32次级电压输出电压值。本发明中在电机M角形接法时，电机M电压可是电源电压(380±0V)，即变压器次级输出为零；也可以降低17.5V、2*17.5V、3*17.5V，即350V、320V、290V。若仍需降压，电机M绕组需改为星形接线，但单纯星形接法电机M每相绕组的工作电压为380/V即220V，但此时接触器KMY、接触器KM1和接触器KM3闭合，电机M绕组电压为272.5V(220+3*17.5V)；同理接触器KMY、接触器KM1和接触器KM4闭合，电机M绕组电压255V(220+2*17.5V)；接触器KMY、接触器KM1和KM5闭合，电机M绕组电压为237.5V(220+17.5V)；接触器KMY、接触器KM6和接触器KM1闭合，电机M绕组电压为220V(220±0V)；依同理接触器KMY、接触器KM6和接触器KM2闭合，电机M绕组电压202.5V(220-17.5V)；接触器KMY、接触器KM6和接触器KM3闭合，电机M绕组电压185V(220-2*17.5)；接触器KMY、接触器KM6和接触器KM4闭合，电机M绕组电压167.5V(220-3*17.5V)，共计11个调压档位。

调压基础级差电压值Vjc和变压器抽头数Cts，调压档位数Dws可根据以下方法计算：Dws＝3*(Cts+1)+2；(注Dws，Cts应为正整数)，即变压器1个抽头8个档位；2个抽头11个档位；3个抽头时14个档位。基础电压级差值Vjc＝(380-220)/[Cts+2+(Cts+1)*]；具体数值为变压器绕制方便可考虑适当四舍五入，如基础电压级差值为17.5V，两个抽头，即Cts＝2，Vjc＝17.5V，而电机M在角形接法时具体降压值应为*17.5＝30V。

所需变压器额定容量的计算如下，基础级差电压值除以相电压(220V)再乘以所控电机M功率数。若电机M功率37KW，基础电压级差17.5V，故所需变压器容量S＝17.5/220*37＝3KW，变压器容量S/电机功率＝3/37＝0.081，因此所需变压器的容量只是所控制电机功率的8％。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动机调压装置，其特征在于，包括：

检测单元(2)，与调压节能拖动装置的电机(4)连接，用于检测所述电机(4)的工作电流和工作电压；

控制单元(1)，与所述检测单元(2)连接，用于根据所述检测单元(2)检测的所述电机(4)的工作电流和工作电压生成相应的电压调节指令；

电压调节单元(3)，与所述控制单元(1)连接，用于根据所述控制单元(1)发送的所述电压调节指令将所述电机(4)的工作电压调节至预设电压范围的正弦波；

电机(4)，与所述电压调节单元(3)相连接，用于根据所述电压调节单元(3)的调节后的正玄波电压进行运转以控制调压节能拖动装置的运转。

2.根据权利要求1所述的电动机调压装置，其特征在于，所述电动机调压装置还包括：

人机交互单元(5)，用于对所述检测单元(2)检测到所述电机(4)的工作电流和工作电压进行显示，以及用于对所述控制单元(1)进行控制命令的输入。

3.根据权利要求1所述的电动机调压装置，其特征在于，所述电压调节单元(3)包括：

三相变压器(32)，所述三相变压器(32)的初级绕组具有多个抽头，多个所述抽头进行相应的动作以调节所述电机(4)的工作电压。

4.根据权利要求3所述的电动机调压装置，其特征在于，所述电压调节单元(3)包括：

电磁执行机构(31)，与所述三相变压器(32)连接，用于根据所述控制单元(1)发送的所述电压调节指令控制所述三相变压器(32)的多个所述抽头分别接入三相电源以调节所述电机(4)的工作电压。

5.根据权利要求4所述的电动机调压装置，其特征在于，所述电磁执行机构(31)通过接触器控制所述三相变压器(32)的多个所述抽头分别接入三相电源。

6.根据权利要求3所述的电动机调压装置，其特征在于，所述三相变压器(32)的次级绕组线圈串接在所述电机(4)的绕组回路内。

7.根据权利要求3所述的电动机调压装置，其特征在于，所述三相变压器(32)是采用同名端和异名端不同的连接法调节所述电机(4)的工作电压的相位。

8.根据权利要求3所述的电动机调压装置，其特征在于，所述三相变压器(32)初级绕组的抽头个数为2个，每个所述抽头引出2个引出线。

9.根据权利要求1所述的电动机调压装置，其特征在于，所述电机(4)为Y系列电机(4)。

10.根据权利要求1所述的电动机调压装置，其特征在于，所述电压调节单元(3)将所述电机(4)的工作电压调节至380V～167.5V的正弦波。