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电动钻机用变频电动机的特点

用作石油钻机的变电动机与民用电动机相比,使用环境和运行条件有许多不同之处。主要有:

(1)调速范围宽。

(2)在沙尘环境下工作。

吉林快3官网(3)工作在室外,四季环境变化剧烈。

(4)工作在易燃、易爆环境,要求防爆。


针对以上运行条件,石油钻机用变频电动机在结构上具有以下特点:

(1)电动机机座与接线盒采用正压型防爆结构。

(2)由于电动机电源采用了VVVF逆变器系统,即电压PWM逆变器,其输出电压波形是矩形波,为了减少过渡过程的电流脉动,在设计时需要适当增大电动机的漏抗。

(3)电动机运行于谐波含量较高的矩形波电压下,由高次谐波造成的损耗不容忽视,为了减少高次谐波损耗,可将导体的截面积减小。

(4)电动机恒功率范围决定于电动机输出的最大转矩,而最大转矩又决定于电动机的漏抗,电压恒定时最大转矩将与逆变器输出频率的平方成反比。一般情况下,最大转矩对于运行时所需的转矩必须留有适当的余量,变频调速异步电动机的体积大小与所取转矩余量的大小存在很大关系,所以转矩余量既不能取得过大,也不能取得过小,这一点在设计时也必须考虑。

(5)为了防止逆变器产生的高频电压对电动机的定子绝缘(主要是匝间绝缘)冲击而发生的疲劳损伤,电动机绝缘结构采用了耐电晕绝缘系统。

(6)逆变器供电时,加在电动机上的电压存在瞬时不平衡现象,而且开关频率较高,这样就可能在电动机内产生轴电流。当轴电流流过电动机的轴承时,就会使轴承发生电蚀而损坏。为了克服这一现象,在电动机结构设计中应尽可能减少电动机定子绕组与转子的耦合电容或采用绝缘轴承。

吉林快3官网(7)由于逆变器的高次谐波产生的旋转磁场与转子的转差较大(接近1),由此会在转子铁芯上造成较大的损耗,并且石油钻机要求电动机具有较大的启动转矩,这些都会使转子鼠笼承受较大的热应力与机械应力。因此,电动机的转子导条必须采用能够长期耐受较高的热应力与机械应力的合金材料。

(8)转子导条与铁心采用真空压力整体浸漆,以提高其冷却效果,并使转子导条与铁芯之间部分绝缘,以减少转子导条与铁芯之间可能出现的火花。转子导条与端环的连接采用了高频钎焊工艺,以提高焊缝的可靠性。

(9)为维护方便和提高电动机的冷却效果,电动机定子、转子之间的间隙比相同规格的民用电动机约大1倍。


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