高轉差率電動機

目前在節能產品領域，高轉差率電動機最大的套用是油田的抽油機系統。 因此，就節能而言，抽油機匹配超高轉差電動機是合理的。 因此在匹配合理的情況下，超高轉差率電動機具有較好的節能效果。

高轉差率電動機概念
高轉差率電動機介紹
高轉差率電動機是指通過改變轉子槽形和導條材料提高電機轉差率，增加轉子電阻，從而使之具有堵轉轉矩較大，堵轉電流較小，轉差率較高和機械特性軟等特點。這樣，它在拖動衝擊性負載時，電機的轉速下降較多，因而能使被拖動設備的飛輪放出所儲存的功能。
高轉差率電機適合於傳動飛輪轉矩較大和不均勻衝擊負載，以及反轉次數多的工作場合。例如錘擊機、剪刀機、衝壓機和鍛壓機等機械設備。目前在節能產品領域，高轉差率電動機最大的套用是油田的抽油機系統。
節能原理
由於抽油機運行有著特殊要求，故所匹配的拖動裝置必須同時滿足三個最大的要求，即最大衝程，最大沖次，最大允許掛重。另外，還須具有足夠的堵轉轉矩，以克服抽油機啟動時嚴重的靜態不平衡。因此，往往抽油機在設計時確定的安裝容量裕度較大。對此，20世紀80年代中分別引進國外超高轉差電動機和超高轉差多極電動機技術，對抽油機拖動裝置進行了大量的科學實驗，測試和分析，證明抽油機匹配超高轉差率多速節能電動機拖動裝置具有一定的節能效果。
降低抽油機拖動裝置的安裝容量裕量就是一個節能體現。由於所匹配功率下降，其對應的額定電流相應下降。網路及電機繞組的銅耗與電流平方成正比，電流的下降自然帶來了損耗的降低而達到節能。拖動裝置軟的機械特性造就了抽油機運行過程中電動機功率的有功分量和無功分量的變化，促使輸入功率的降低。
抽油機固有的設計及運行特點與現場實際運行工況相比，不可避免地出現了大馬拉小車的不合理匹配。抽油機維持在PH點的負載，在現場從未出現過，絕大部分負載在電動機額定功率（指輸出功率）20％～30％左右。對普通電動機而言，如此運行，其效率和功率因數特低。對超高轉差率多速電動機來講，由於曲線平坦，η及cosψ在負載變化情況下，其值變化不大，從而相對來講其η及cosψ高於普通電動機，致使有功功率降低，功率因數提高。因此，就節能而言，抽油機匹配超高轉差電動機是合理的。當然，轉差率的高低，機械特性的軟硬是否越高越好、越軟越好？對於這一問題，我們認為新技術的成立與否是通過生產實踐驗證的。轉差率高低，機械特性軟硬均應適度，否則對其實用性、可靠性帶來不利影響。
超高轉差率多速電動機軟的機械特性造就了抽油機懸點最大負荷降低，抽油泵上行速度緩慢，抽油桿的彈性變形減小，從而使抽油泵的填充係數增加，吸液量增大，每沖次來油量增加，使單位液耗電能降低，具有一定的節能效果。
高轉差率電動機優點
1.電機的起動力矩大而起動電流小，可一次平穩的起動抽油機。
2.對供電容量的需求大為減少，比如一座油井計量站的變壓器原來供6口油井電動機用電，當採用超高轉差率電動機後可供7—8口油井電動機用電。這在新區塊投產設計供電設施時可以大大減少供電設備的容量，從而節約地面建設的投資；對老區可在不改造供電系統的情況下解決加密井的供電問題。
3.具有明顯的節電效果，超高轉差率電動機的節電原理，一是可以用較小容量的電動機取代目前較大容量的普通電動機做到合理的功率匹配，從而減少其固定損耗；二是可以大大減少乃至消除抽油機運行時的發電狀態，減少了能量因無益傳遞過程中的損耗；三是這種電動機具有平坦的效率特性曲線，在抽油機上運行比普通電機可獲得較高的平均效率。因此在匹配合理的情況下，超高轉差率電動機具有較好的節能效果。根據我們對我油田運行中的同容量超高轉差率電動機及普通電動機的現場測試：超高轉差率電動機的各項運行參數均優於普通電動機，其中電流下降約26％，無功損耗下降38％，功率因數提高40％，同時電動機起動時衝擊明顯減少，起動電流下降54％，平均節電在30％左右，同時提高了機采系統的運行效率和可靠性。
4.能夠減少減速箱中的最大淨扭矩值和扭矩變化範圍，減少減速箱打齒；減小抽油桿的最大應力和應力變化範圍，減少斷桿脫桿事故，從而減輕抽油機的疲勞破壞，延長抽油系統的壽命，減少停井時間等。
5.超高轉差率電動機可以很方便地接成四種轉矩形式輸出(即高轉矩、中轉矩、中低轉矩、低轉矩)，所以當抽油機因調參使負荷變化時，可通過簡單地改變電機的接線選擇輸出形式，在不需要更換電動機的情況下使抽油機一直工作在良好的功率匹配狀態。實踐證明，超高轉差率電動機用於拖動抽油機具有普通電動機不能比擬的優點，有十分良好的綜合經濟效益，是目前游梁式抽油機較為理想的驅動設備。
套用效果
據了解，目前超高轉差率電動機的生產已經形成了系列化，產品的規格也較為齊全。現生產的電動機額定容量小至3.87kW，大至44kW等，電動機的額定電壓等級有380V、415V、660V頻率均為工頻50Hz，從而能夠滿足用戶的不同使用要求。在我國多出油田現場調查顯示，目前這種超高轉差率電動機在中原油田的使用數量僅為抽油機油井電動機總使用數量的三分之一，還有大量的普通電機及其他能耗高的電動機在繼續使用。據有關資料表明，美國早在60年代就開始使用轉差率比較高的電動機拖動抽油機，從70年代開始研究推廣使用超高轉差率電動機。而現今國外的絕大多數油田也都在使用超高轉差率電動機來拖動抽油機。就目前我國乃至我油田的使用情況，這不能不說是一種落後。面對目前後備儲量不足，采儲失調，開發難度愈來愈大，經濟狀況十分嚴峻的中原油田來說，切實搞好油田電力節能，降低油田生產經營成本勢在必行。由於普通電機的價格近幾年來上漲較大，而超高轉差率電動機的價格與普通電動機的價格現今相差很小甚至持平，而其又比普通電動機有較多的優越性。隨著高轉差率電動機的使用普及，採油成本定會有所下降，經濟效益定會大幅度提高。