潜油电机起动性能分析及计算方法的改进

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潜油电机是一种特殊的感应电动机,它工作在几千米地下的采油井里,环境特殊。电机的定子和转子均为分段结构:定子段与段之间安装采用非磁性材料叠压而成的隔磁段,与之相对应的转子段与段之间装有扶正轴承。因为特殊的工作环境限制,使得潜油电机结构细长、定子外径较小,一般设计为二极电机,因此电机在起动过程中轭部磁饱和现象会十分明显。起动电流倍数与起动转矩倍数是电机起动过程中两个重要指标,而传统的电机起动性能计算方法并没有将轭部饱和的影响考虑在内,使得起动参数计算的误差很大,因此准确的计算起动参数具有十分重要的意义。  应用有限元数值计算软件对一台二极6kW潜油电机实验样机起动过程中的磁场分布进行了仿真,得到电机起动过程中电流、转矩、转速随时间变化曲线。针对潜油电机轭部较窄容易饱和的特点,对电机轭部磁密分布进行计算及分析。为了提高潜油电机起动参数计算精度,本文采用磁网络计算方法,将定子和转子铁心漏磁通分布均匀的部分等效成磁导或磁势源。考虑轭部饱和的影响,搭建磁网络模型,推导基于磁网络计算方法的潜油电机起动参数计算公式,得出起动电流倍数与起动转矩倍数值。最后对同一台潜油电机样机进行实验,获得电机起动参数。将实验所得数据与磁网络计算值相比较,结果表明,磁网络计算与实验数据相吻合,此方法可有效提高潜油电机起动参数的计算精度。
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