抽油機用稀土永磁同步電動機的研制
薄保中，蘇彥民，謝力華，侯立軍
(西安交通大學，陜西 西安 710049)
摘 要：抽油機常常由三相異步電動機驅動，由于抽油機電機負荷率很低，造成電機效率低，功率因數低，電能浪費大。作者研制的稀土永磁同步電動機用于抽油機電機節能，文中介紹了節能機理、采取的關鍵技術和現場試驗情
況。稀土永磁同步電動機用于抽油機驅動，節能效益顯著，具有廣闊的應用前景。關鍵詞：稀土永磁；抽油機；電動機；節能
中圖分類號：tm341 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)05-0048-02
1橛 述
油田上大量采用游粱式抽油機采油，抽油機由三相異步電動機驅動，二者組成抽油機作為電動機負荷，在電動機軸上形成一個周期變動負荷。為了使載荷均勻，減少沖擊，抽油機上裝有平衡塊，平衡扭矩是一個正弦變化的扭矩，二者合成，折算到電機軸上，形成一變動負荷。上下沖程載荷不均勻，會有負功出現。在選擇電機時，為能帶載起動，防止異常現象導致燒毀電機，一般配功率較大的電機拖動，形成大馬拉小車的現象，電機長期工作在輕載狀態。
三相異步電機輕載時，功率因數、效率很低，整個系統效率很低，一般整機效率百分之30。
為了提高效率，油田上已采用超高轉差率電機，減小所配電機的機率，為了滿足起動要求，增加轉子異常條電阻，（可以提高起動轉矩）。負載率低時超高轉差率電機比普通電機節能，如果負載率較高，則用普通籠型電機效率高。但超高轉差率電機工作時轉羞率高，轉子銅耗正比于轉差率，故轉子銅耗增加，發熱嚴重，電機效率仍不高，這是這種電機的弱點。
在通過電機本體，開展節能的同時，結合電力電子技術和交流調速的進展，也有不少通過交流調速開展抽油機節能的設想，但是這種方法，成本高，加之油田抽油機一般都露天工作，電動機戶外使用，惡劣的自然環境和周邊社會環境（油、電、設備失盜現象猖獗）使得變頻器等電力電子產品難以在抽油機上采用。抽油機所用的驅動設備還應力求操作簡單，維護方便，堅固耐用，目前和今后相當一個時期實用的節能驅動設備仍是電器控制裝置而非電子裝置。
2抽油機稀土永磁同步電機拖動節能機理
抽油機稀土永磁同步電動機用于紡織機節能效果很好ⅲ，類似紡織機負荷，抽油機由異步機改為稀土永磁同步電機拖動也應節能，根據如下：
(1)稀土永磁同步電動機沒有轉差損耗，效率高于變通異步電動機和高轉差電機。
(2)采用具有自起動能力的稀土永磁同步電動機，這種電機定子與普通異步電動機定子相同，轉子結構如圖1所示，轉子上同時裝設有鼠籠條和稀土磁鋼，異步起動同步運行，它綜合了異步電動機和同步電動機的優點，起動操作方便，可用于抽油機，運行時效率高、功卒因數高。
(3)異步電機負載波動時，轉速波動，轉速下降，轉子損耗增加，改為同步電動機，空載運行或輕載時，電機磁電流是電機流中占比例大，激磁損耗大，改為同步，轉子磁場由永磁體提供，不再由定子線電流中輸入，大大降低空載電流，降低了銅損和鐵損。
(4)采用同步驅動，轉速提高，提高產量可達百分之5。
(5)磁性材料的發展，使采用磁轉子后，磁場很強，永磁材料價格逐年下降，性能愈來愈高，我國為稀土資源大國，蘊藏量占世界百分之85，推廣遇到的困難越來起小。
3關鍵技術的解決
3.1起動問題的解決
稀土永磁同步電動機起動過程中存在轉矩下凹（見圖2），這對起動和牽人同步不利，采取以下方法可以減小下凹，改善起動性能。
(1)盡可能消除凸極轉矩的影響。一般稀土永磁同步電動機由于結構上交直軸不對稱而存在凸極轉矩，使起動性能變壞。消除凸 |
