同步電機(jī)螺桿泵地面裝置設(shè)計(jì)范文

1、常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文（10 屆）題目：同步電機(jī)螺桿泵地而裝置設(shè)計(jì)姓 名:王 帥系 別:機(jī)電一體化專業(yè)班級(jí)：10數(shù)機(jī)大專班指導(dǎo)教師：張翠芬完成時(shí)間：2014年5月1日摘 要；據(jù)目前的實(shí)際應(yīng)用及有關(guān)資料顯示，螺桿泵的應(yīng)用范闈很廣，它的特點(diǎn)是流量平穩(wěn)、壓 力脈動(dòng)小、有自吸能力、噪聲低、效率髙、壽命長(zhǎng)、體積小、工作可靠。突出的優(yōu)點(diǎn)是輸送介質(zhì) 時(shí)不形成渦流、可輸送粘度范用寬廣的各種介質(zhì)，既可以輸送各種粘度的潤(rùn)滑性或腐蝕性介質(zhì)， 也可以輸送各種粘度的非牛頓液體，還可以氣液混輸、固液混輸。它廣泛應(yīng)用于海上平臺(tái)工程、 石油化工、航運(yùn)、電力、機(jī)械液壓系統(tǒng)、食品、造紙、制糖、軍工和污水處理

2、等工業(yè)部門。本篇 文章主要從螺桿泵在石油化工方而的用途進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。螺桿泵專用同歩電動(dòng)機(jī)是一種立式工作的三相八動(dòng)機(jī)，它采用左轉(zhuǎn)子分段的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，各疋 子段之間軸向用非磁性材料連接，有扶正軸承，左轉(zhuǎn)子之間充滿專用潤(rùn)滑油，轉(zhuǎn)子上則鑲嵌有體。文章根據(jù)螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)的特姝結(jié)構(gòu)研究了其左轉(zhuǎn)子分段、內(nèi)充潤(rùn)滑汕的特點(diǎn)對(duì)電機(jī) 設(shè)計(jì)及性能的影響。經(jīng)過分析W采用36槽10極結(jié)構(gòu)，左子繞組采用了分?jǐn)?shù)槽繞組：由于此種電 機(jī)主要尺寸比范困較大.立子內(nèi)徑不易確左，本文給出了簡(jiǎn)單可行的確左電機(jī)泄子內(nèi)徑法。分析 了溫度對(duì)螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)的性能影響：通過研究分析得岀螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)的端部漏 抗隨轉(zhuǎn)子段數(shù)增加的變化

3、規(guī)律，并得到計(jì)算公式；給岀了螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)機(jī)械損耗的簡(jiǎn)便 計(jì)算方法；文章給出了體的選擇方法和體的放置方式;并利用Mat lab編制了螺桿泵專用同步電動(dòng) 機(jī)的電磁計(jì)算程序，得出樣f丿啲性能參數(shù)：利用Ansoft對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了仿真，得出了氣隙磁密、反電 勢(shì)等波形，并仿真得岀了隔磁橋?qū)挾葘?duì)電機(jī)性能的影響。關(guān)鍵詞：同步電動(dòng)機(jī) 螺桿泵 Matlab Ansoft摘要-2-目錄-3-緒論-4-1.1課題來源-5-1. 2選題依據(jù)-5-1.3課題意義-7-1.5本課題研究的內(nèi)容-8-第二章 螺桿泵同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)-11-2螺桿泵專用同歩電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)-15-第三章 螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)-

4、20-3.1電磁負(fù)荷的確定-20-3. 2主要尺寸的確定-21-3. 3氣息和泄子槽型的確定： -23-第四章 螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果-26-4.1螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)-26-4. 2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值和原異步螺桿泵電動(dòng)機(jī)的對(duì)比-31-表4. 4樣機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)照表-31-致謝-33-參考文獻(xiàn)-34-附錄1電路原理圖-35-同步電機(jī)螺桿泵地面裝置設(shè)計(jì)緒論1.1課題來源本課題來源于河南科技大學(xué)自考本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)行的螺桿泵電動(dòng)機(jī)為三相異步電 動(dòng)機(jī)，由于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較髙，且自身存在的一些弱點(diǎn)（如轉(zhuǎn)差等，使英運(yùn)行效率較低。而 同步電動(dòng)機(jī)的性能則明顯優(yōu)于異步電動(dòng)機(jī)。為了適

5、應(yīng)社會(huì)需求，本課題進(jìn)行同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿 泵地而裝置設(shè)計(jì)。12選題依據(jù)在目前的機(jī)械采油方式中，使用較多的是有桿泵采汕系統(tǒng)o RW我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，圧向 井、水平井等新技術(shù)的應(yīng)用，難動(dòng)用含砂井、稠汕井逐漸增多，給現(xiàn)在使用有桿抽油泵的油井帶 來了較多的問題。特別是有桿抽油設(shè)備在稠油重負(fù)荷井中，經(jīng)常會(huì)造成光桿下行困難等：在含沙 井中，還會(huì)出現(xiàn)砂卡。螺桿泵是一種井下大排量舉升"油"無桿采油設(shè)備，是汕用一種重要的機(jī)械采油設(shè)備。我國(guó)釆用螺桿泵實(shí)踐證明，螺桿泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.效率髙、抽油量大、維護(hù)保簡(jiǎn)單方便、 而積小、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等特點(diǎn).已經(jīng)成為我國(guó)汕田穩(wěn)產(chǎn)、髙產(chǎn)和獲得更好經(jīng)濟(jì)效益的

6、采油設(shè)備。 目前，我國(guó)0油田在用螺桿泵數(shù)量已超過刀&,根據(jù)技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)，今后還會(huì)更加廣泛地采用螺桿 泵舉升石汕。利用螺桿泵釆油可以實(shí)現(xiàn)石油高產(chǎn)，例如大慶汕叭 到1988年底為止，螺桿泵采 油井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的1哦，而釆油量占總數(shù)的37.27%B利油田螺桿泵采油井?dāng)?shù)占7%,而采油量占總數(shù) 的20氷1989年，我國(guó)螺桿泵釆油井?dāng)?shù)占全國(guó)總油井?dāng)?shù)的1%但是釆汕量占全國(guó)石油總產(chǎn)量的 2鳳以上。這說明盡管我國(guó)螺桿泵井不多，但是石汕產(chǎn)量占全國(guó)的四分之一。可見,螺桿泵是增產(chǎn) 石油，提髙產(chǎn)量的較好采油設(shè)備°目前，我國(guó)有許多矗出己經(jīng)進(jìn)入中、后期開采階段，需要進(jìn)行注水強(qiáng)采。螺桿泵是一種較好 的注水強(qiáng)釆

7、抽油設(shè)備，所以應(yīng)用前景相當(dāng)可觀。對(duì)于復(fù)雜斷塊油田來說，油水井的對(duì)應(yīng)連通性差， 部分螺桿泵井出現(xiàn)供液不足，影響到螺桿泵的正常生產(chǎn)及井下機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)壽命。為了延長(zhǎng)電泵井的 檢泵周期，保證電泵井的正常生產(chǎn)，需要降低螺桿泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)泵的排量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使 螺桿泵的工作特性和汕井的產(chǎn)能相匹配、電泵機(jī)組在最佳工作區(qū)內(nèi)工作，達(dá)到減少機(jī)械及電氣故 障、延長(zhǎng)電泵井壽命.增產(chǎn)及節(jié)能的效果。此外，螺桿泵除可用于陸地采油之外.還可用于海洋 汕出、沙漠油田、極地油田進(jìn)行采油，具有同樣好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益。因此，可以認(rèn)為，今 后螺桿泵具有很好的技術(shù)發(fā)展前景。由上可知，使用螺桿泵釆油是油氣生產(chǎn)的一個(gè)重要手段，在“占有舉足

8、輕重的地位，是目前 汕陽采油的重要設(shè)備。而螺桿泵電動(dòng)機(jī)是嫖桿泵采油裝置中保障機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，也是汕出 主要的耗能設(shè)備之一。其性能宜接影響螺桿泵機(jī)組乃至電泵井的質(zhì)量和壽命，同時(shí)影響到原汕產(chǎn) 量及各項(xiàng)采汕成本。為此，改善螺桿泵電機(jī)的性能指標(biāo)，提髙螺桿泵電機(jī)的運(yùn)行效率，從而更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效， 改善電網(wǎng)的供電狀況對(duì)螺桿泵行業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。通用的螺桿泵電機(jī)是異步，效率和功率因數(shù)都比較低，耗電量較大，導(dǎo)致油出電費(fèi)開支龐 大。同比現(xiàn)出翳瓊電機(jī)一般為三相異步電動(dòng)機(jī)，通常為兩極簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速較髙。而"桿泵的優(yōu) 勢(shì)在于能處理髙粘度及髙含砂的原油，而隨著原油粘度的增力泵必須在低轉(zhuǎn)速下才能

9、有效地工作，其最佳旋轉(zhuǎn)速度一般在lOOVOOr /min.因此，研究螺桿泵電機(jī)首先需要解決的問題就是將螺桿泵的轉(zhuǎn)速降下來以滿足螺桿泵低轉(zhuǎn) 速、大扭矩的要求。最直接的辦法就是使用低速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺桿泵。如前蘇聯(lián)研制的電動(dòng)螺桿泵。但其轉(zhuǎn)速高 達(dá)1500 r/min，難以發(fā)揮螺桿泵處理稠油的優(yōu)點(diǎn)；再加上油井井況對(duì)電機(jī)和電纜的限制一次性投 資大等原因?qū)е侣輻U泵泵效低、工作壽命短，一直未能推廣使用。普通螺桿泵電機(jī)為兩極結(jié)構(gòu)時(shí)，則在工頻下電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為300r/min而螺桿泵的轉(zhuǎn)速一般 只需要每分鐘幾百轉(zhuǎn)，欲使螺桿泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，有兩個(gè)途徑，一是使用減速機(jī)；二是降低電 源頻率使用減速機(jī)將帶來以下一系列

10、的問題:系統(tǒng)整體效率低：由于減速機(jī)多級(jí)齒輪減速傳動(dòng)其效率很低，意味著電源輸入系統(tǒng)的能量 有很大一部分被減速機(jī)所消耗：(2系統(tǒng)體積重量變大：由于減速機(jī)的存在，使整個(gè)螺桿泵的體積重雖:都變大：(3) 余動(dòng)和噪聲嚴(yán)重；(4) 調(diào)整維護(hù)困難：減速機(jī)需要泄時(shí)添加潤(rùn)滑油等都給生產(chǎn)帶來巨大的不便，并且每個(gè)操 作都是重體力勞動(dòng)：用變頻器降低電源的頻率以降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這是螺桿泵電發(fā)展方向，其原理就是根搖井下 供液狀況來調(diào)整運(yùn)行電流頻率，從而提高或降低機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，以適應(yīng)井下供液的需要。由于 變頻機(jī)組始終保持在較俺的罐下工作，所以提高了機(jī)組的綜合效率，并延長(zhǎng)了壽命。在本文中 采取變頻機(jī)組的方法。異步螺桿泵電動(dòng)

11、機(jī)左子外徑較小，泄子所開臟旬風(fēng) 一般為兩極結(jié)構(gòu)，以降低電機(jī)的諧波, 改善電機(jī)的性能。如果把螺I碌電機(jī)做成多極，每極每相槽數(shù)將變小，這將使得電機(jī)的諧波變大, 性能變壞。所以電動(dòng)機(jī)不宜做成多極。而同步電動(dòng)機(jī)則可以做成多極，即把電機(jī)倣成低速的°這 可通過合理設(shè)計(jì)磁極的形狀，改變氣隙的磁導(dǎo)，使氣隙磁場(chǎng)波瀕51弦以消京皆波，同時(shí)還可采取 分?jǐn)?shù)槽繞組.斜槽等措施消除諧波。同時(shí)，電力公司對(duì)用，用電的質(zhì)量要求越來越高，為了減少電磁污染，這使得油田迫切需要 釆用髙效的電動(dòng)機(jī)，故可以預(yù)測(cè)髙效的螺桿泵電機(jī)必然會(huì)被大面積的推廣和應(yīng)用為此發(fā)性能髙, 節(jié)能效果好的低速螺桿泵電機(jī)以代替異步螺桿泵電機(jī)是十分必要的。

12、13課題意義從我畝采油工藝技術(shù)發(fā)展要求、經(jīng)濟(jì)效益分析及市場(chǎng)預(yù)測(cè)結(jié)果可知，螺桿泵具有較好的適應(yīng) 性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性，是一種較好的有發(fā)展前途的采油設(shè)備。為此，要大力發(fā)展我國(guó)螺桿泵， 不斷擴(kuò)大使用范囤，使我國(guó)釆油經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步提高，成本進(jìn)一步降低。螺桿泵電機(jī)是螺桿泵 的關(guān)鍵部分，同時(shí)也是耗能的主體，用螺桿泵電動(dòng)機(jī)取代異步螺桿泵電機(jī)不但可以改善電網(wǎng)的 質(zhì)量，減少噪聲污染有重大意義，更重要的是卩約了大量的電能。這是時(shí)代的要求，同時(shí)也是建 立和諧、節(jié)約型社會(huì)的需要。1.3.1工程意義在性能上螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)與異步螺桿泵電動(dòng)機(jī)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 運(yùn)行效率高。異步螺桿泵電機(jī)的效率較低，而螺桿泵電機(jī)效率

13、較髙。(2) 由于螺桿泵電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)主要是由轉(zhuǎn)子上的體提供的而不是由泄子激磁電流提供， 故采用螺桿泵電機(jī)可減少總供供電電流，改善供電電纜的性能。(3) 轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載而變化，運(yùn)行穩(wěn)左性髙。異步螺桿存在轉(zhuǎn)差，由于制造工藝的原因使得 各節(jié)轉(zhuǎn)子在最佳工作點(diǎn)運(yùn)行時(shí)的雌稀冋 但是整個(gè)電動(dòng)機(jī)為一根軸使各節(jié)轉(zhuǎn)子硬性連接在一 起，以同一個(gè)轉(zhuǎn)差旋轉(zhuǎn)，這使得有的轉(zhuǎn)子單元過載，而有的轉(zhuǎn)子單元輕載，電動(dòng)機(jī)不能運(yùn)行在 最佳工作點(diǎn)，如果負(fù)載變化時(shí)，情況會(huì)更加嚴(yán)重。過載的單元一旦出現(xiàn)故障，則整個(gè)電動(dòng)機(jī)將報(bào) 廢。而對(duì)于螺桿泵電機(jī)，在運(yùn)行過程中，只要電源頻率一左：其不隨負(fù)載的大小而改變，各功 率單元的轉(zhuǎn)速嚴(yán)格一致，承擔(dān)的力矩也

14、完全一樣故鳩迓生優(yōu)于異步電動(dòng)機(jī)。同時(shí)，正是由于嚴(yán)格 的同步性能使得電機(jī)的控制比異步螺桿泵電機(jī)要容易實(shí)現(xiàn)。另外，其過載能力動(dòng)機(jī)大。(4) 螺電機(jī)的體積和重量比同容量、同極數(shù)的異步螺桿泵電動(dòng)機(jī)小。這可以減少螺桿泵電 動(dòng)機(jī)的占地而積，同時(shí)減輕了機(jī)械結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)。.3. 2理論意義特殊的工作環(huán)境決左了螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)特殊的結(jié)構(gòu)，其特殊的細(xì)長(zhǎng)、立式、泄轉(zhuǎn)子分 段結(jié)構(gòu)決泄了其電磁訃算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法不同于一般的同步電動(dòng)機(jī)。通過本課題的研究與設(shè)訃進(jìn) 一步完善和發(fā)展同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理論。14本課題研究的內(nèi)容本課題旨在結(jié)合具體工程實(shí)際情況，運(yùn)用電機(jī)設(shè)計(jì)的基本原理結(jié)合具體應(yīng)用環(huán)境，開發(fā)出" 適

15、介我國(guó)汕1甫現(xiàn)階段原汕開采的螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)。螺桿泵電工作環(huán)境特殊，在油井下幾千米深的地方，決泄了其結(jié)構(gòu)也必然特殊。采用立式細(xì) 長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的三相電動(dòng)機(jī)不同，它的左轉(zhuǎn)子是分段的，各左子段之間軸向用非磁性材料 連接，各轉(zhuǎn)子段之間有扶正軸承，定轉(zhuǎn)子之間充滿專用潤(rùn)滑油。顯然，普通三相電動(dòng)機(jī)的通用設(shè) 訃方法不再完全適合路桿泵電機(jī)。必須根據(jù)客觀實(shí)際，通過研究分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合其特殊的工 作環(huán)境與結(jié)構(gòu)構(gòu)造，對(duì)原有通用電機(jī)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)和修正，得出一套與之相適應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。本文根據(jù)螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，研究了其左轉(zhuǎn)子分段、內(nèi)充潤(rùn)滑汕的特點(diǎn)對(duì)電 機(jī)設(shè)計(jì)及性能的影響。具體表現(xiàn)在以下7方面-（

16、1）經(jīng)過分析電機(jī)采用36槽10極結(jié)構(gòu)，為滿足機(jī)械結(jié)構(gòu)上的要求和提高電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍 數(shù)，左子槽形采用平底開口槽。左子繞組采用了分?jǐn)?shù)槽繞組，同時(shí)用VISIO軟件繪岀繞組的連接 圖。（2）螺桿泵電機(jī)因其工作環(huán)境惡劣，在油井下幾千米深的地方，為此分析了溫度對(duì)螺桿泵 專用同步電動(dòng)機(jī)的性能影響。并分析了如何降低電機(jī)的熱負(fù)荷.以減小電機(jī)的溫升。（3）通過研究分析得岀螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)的。部漏抗隨轉(zhuǎn)子段數(shù)增加的變化規(guī)律，并得 到計(jì)算公式。（4）螺桿泵電機(jī)的機(jī)械損耗主要由三部分組成：轉(zhuǎn)子與粘性油的摩擦損耗、扶正軸承的摩 擦損耗和止推軸承動(dòng)、靜塊的摩擦損耗。本文結(jié)合傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式較為準(zhǔn)確的求得了其機(jī)械損耗。（5

17、）結(jié)合螺桿泵電機(jī)的工作環(huán)境溫度較髙和轉(zhuǎn)子空間有限，文章分析了體的性能選擇方法 和體的放置方式。（6）并利用Matlab編制了螺桿泵同步電動(dòng)機(jī)的電磁訃算程序，得出樣機(jī)的性能參數(shù)。（7）利用Ansoft對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了仿真得出了氣隙磁密、反電勢(shì)等波形，并仿真得出了隔磁橋 寬度對(duì)電機(jī)性能的影響。本文所提出的針對(duì)螺桿泵電機(jī)的端部漏抗汁算、機(jī)械損耗等計(jì)算是否真正適合電機(jī)的設(shè)11計(jì) 算必須經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)。采用本方法設(shè)計(jì)的電機(jī).必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試看雌否達(dá)5顫期的設(shè)il性 能。本課題就是針對(duì)以上情況，進(jìn)行研究與實(shí)踐，主耍分為三個(gè)主要部分：（1）螺桿泵電機(jī)設(shè)計(jì)部分主要根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)基本理論，結(jié)合電機(jī)的具體應(yīng)用環(huán)境和結(jié)構(gòu)

18、構(gòu) 迄 研究適合電機(jī)的設(shè)計(jì)方法。并在上述研究工作的基礎(chǔ)上，編制和調(diào)試工程化螺桿泵電機(jī)電磁 計(jì)算軟件C（2）利用Ansoft對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了仿真得岀了抽象的氣隙磁密波形、磁場(chǎng)在樣機(jī)中的分布情況、 反電勢(shì)波形等，并仿貞分析了隔磁橋?qū)挾葘?duì)電機(jī)性能的影響。用仿真所得數(shù)據(jù)與用電磁計(jì)算軟件 所得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。（3）測(cè)試螺桿泵電機(jī)的性能以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的正確性。通過對(duì)所設(shè)計(jì)的電機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，得 到其電流、效率、各項(xiàng)損耗等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，與設(shè)汁性能對(duì)照，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的正確性，證明所采 用的各種原理和算法的可行性。第二章螺桿泵同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)21螺桿泵同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2.1. 1螺桿泵同步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)行螺桿泵機(jī)

19、組的電動(dòng)機(jī)一般為細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的兩極三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)，螺桿泵電機(jī)左子的外殼 是鋼管，其內(nèi)部壓裝有由硅鋼片組成的長(zhǎng)度為032-045m的左子鐵心。左子由非磁性物（一般 為硅銅片）隔開的多級(jí)磁性鐵心組成，兩極左子繞組，通常制成各級(jí)共用的。轉(zhuǎn)子也由多級(jí)組 成，每一跳度碇子鐵心長(zhǎng)度一致匚齊級(jí)轉(zhuǎn)子之間裝有中間滑動(dòng)軸承，它支靠在左子的非磁性物 上.以防止左子和轉(zhuǎn)子接觸，同時(shí)，用來改善電動(dòng)機(jī)的性能。螺桿泵電機(jī)為密閉式，左子、轉(zhuǎn) 子的間隙充滿電機(jī)油，起絕緣、潤(rùn)滑.散熱作用。圖2-1螺桿泵示意圖螺桿泵電機(jī)主要由以下四部分組成。（1）圧子:螺桿泵電機(jī)的泄子鐵心主要由硅鋼片和硅銅片組成。硅銅片按一左要求放置于兩 肖硅鋼片

20、段之間；左子繞組采用雙層疊繞組：機(jī)殼采用有彈性的鋼質(zhì)合金的圓管精加工后成為一 個(gè)細(xì)長(zhǎng)的鋼筒，用以固泄和支撐定子鐵心和連接上、下接頭，如圖22所示。（2）轉(zhuǎn)子:螺桿泵電機(jī)轉(zhuǎn)子分節(jié)，由許多小的轉(zhuǎn)子節(jié).扶正軸承和轉(zhuǎn)軸組成。如圖23所示。各小節(jié)為獨(dú)立單元；扶正軸承由銅套（內(nèi)套）和鋼套（外套）兩部分 構(gòu)成，用以在泄子內(nèi)腔中支槨每節(jié)轉(zhuǎn)子，使之不與肚子內(nèi)腔表而摩擦，保證上轉(zhuǎn)子之間氣隙均勻， 提髙電機(jī)的運(yùn)行可靠性.如圖23所示。轉(zhuǎn)軸為空心，上按一泄間隔開有通至轉(zhuǎn)軸中心的空腔， 用來潤(rùn)滑扶正軸承的內(nèi)外套并作為潤(rùn)滑汕的流道。機(jī)殼圖2-2螺桿泵電機(jī)宦子結(jié)構(gòu)1234567 891 一軸：簧：3轉(zhuǎn)子總成：4一轉(zhuǎn)子鍵：&

21、amp;-轉(zhuǎn)子軸承鍵：卜墊片：7轉(zhuǎn)子扶正軸承；8擋板：9"一絕緣墊片；圖2 3螺桿泵電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(3) 上、下接頭：螺桿泵電機(jī)的上接頭又叫電機(jī)頭，用來安裝止推軸承限制轉(zhuǎn)子的軸向運(yùn) 動(dòng)及引出電機(jī)左子繞組與電纜連接的引出線；下接頭主要用來密封電機(jī)內(nèi)腔及連接星點(diǎn)或測(cè)試引 岀線。(4) 止推軸承:螺桿泵電機(jī)是一種立式懸垂電札 為了承受整個(gè)轉(zhuǎn)子的重量，使電機(jī)轉(zhuǎn)子在 固左位置上正常工作，在電機(jī)的上接頭里裝有一個(gè)滑動(dòng)軸承，它除了承受轉(zhuǎn)子的重量外，還可以 承受由于轉(zhuǎn)軸的偏置而產(chǎn)生的徑向拉力，這個(gè)軸承就是止推軸承。它也是由兩部分組成：靜塊和 動(dòng)塊。固怎在電機(jī)上接頭里的部分是靜塊，與轉(zhuǎn)軸固立在一起且共同

22、旋轉(zhuǎn)的是動(dòng)塊。I上推軸承 正常工作磨損較少，但如果設(shè)計(jì)不合理、組裝不正確、泄轉(zhuǎn)子鐵心沒對(duì)齊，將會(huì)受到單邊磁拉力， 磨"往很嚴(yán)重，甚至可能在極短時(shí)間內(nèi)完全燒毀。本文設(shè)計(jì)的低速螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)結(jié)螺桿泵電機(jī)結(jié)構(gòu)基本相同，所不同的是電機(jī)為10 極結(jié)構(gòu)，泄子繞組為雙層疊繞組.而不再是單層同心式；而轉(zhuǎn)子內(nèi)部鑲嵌著塊。2.1. 2螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)螺桿泵電機(jī)是螺桿泵專用的電動(dòng)機(jī)除了具有普通三相電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)外，又有自己的結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)。(1) 細(xì)而長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)：螺桿泵電機(jī)要下到套管內(nèi)徑為0.127-0. 310m的油井內(nèi)驅(qū)動(dòng)螺桿泵抽取原 汕，因而外I仝受到限制。眾所周知，當(dāng)電機(jī)的外徑確泄后，其功率

23、的大小將由長(zhǎng);此為保證螺桿泵 電機(jī)具有一定的負(fù)載能力，使其有足夠的輸出功率只能靠增加電機(jī)的長(zhǎng)度。普通電動(dòng)機(jī)怎子鐵心長(zhǎng)徑比一般為1 左右，而嫖桿"電機(jī)的定子鐵心長(zhǎng)徑比為50左右，甚至更髙。<2>左轉(zhuǎn)子分析：螺桿泵電機(jī)細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決泄了必須加強(qiáng)轉(zhuǎn)子的支撐，為保證螺桿 泵電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性并考慮到制適細(xì)長(zhǎng)整體轉(zhuǎn)子的困難，以及電機(jī)氣隙均勻、左轉(zhuǎn)子不會(huì)摩 擦，螺桿泵電機(jī)轉(zhuǎn)子采用多支點(diǎn)的徑向支承.支承點(diǎn)就是扶正軸承。整個(gè)轉(zhuǎn)了-由多節(jié)相同的小 轉(zhuǎn)子串聯(lián)組成，每節(jié)轉(zhuǎn)子就是一個(gè)小電機(jī)，每?jī)晒?jié)之間放置扶正軸承。每節(jié)轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度取決于轉(zhuǎn) 軸的撓度。螺桿泵電機(jī)的左子鐵心也具有分肖的特點(diǎn)，由磁

24、性材料硅鋼片和非磁性的銅片交替疊壓而 成，并壓入細(xì)長(zhǎng)的機(jī)殼內(nèi)。根據(jù)轉(zhuǎn)子節(jié)和扶正軸承的長(zhǎng)度，每疊壓一段硅鋼片后，疊壓一段銅片， 作為扶正軸承支承處的無磁性區(qū)域。組裝時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子節(jié)與泄子的左子鐵心硅鋼片段是平齊的， 整個(gè)螺桿泵電機(jī)是由數(shù)個(gè)相同的小同步電動(dòng)機(jī)串聯(lián)而組成的。(3)特姝的油路循壞系統(tǒng):螺桿泵電機(jī)長(zhǎng)期工作于油井中，環(huán)境溫度髙，轉(zhuǎn)子采用多點(diǎn)徑 向支承，徑向支承大多位于立、轉(zhuǎn)子之間，軸承空隙很小，因此螺桿泵電機(jī)0部分的散熱和潤(rùn)滑就顯得十分必要和重要。必須加強(qiáng)各部件的冷卻和潤(rùn)滑。所以螺桿泵電機(jī)中設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的汕 路，以對(duì)它進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。（1）油路循環(huán)系統(tǒng)的組成:汕路循環(huán)系統(tǒng)主要有循環(huán)動(dòng)力源

25、、油道、流體介質(zhì)等組成。在最初 的螺桿泵電機(jī)設(shè)計(jì)中，汕路循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)動(dòng)力源是由設(shè)置在上部或下部與轉(zhuǎn)軸固d在一起的特 殊的打油葉輪提供的。隨著螺桿泵電"的更新?lián)Q代，到上世紀(jì)80年代，其動(dòng)力源是由上部改進(jìn)后 的止推軸承提環(huán)的油道是由轉(zhuǎn)軸的空心腔、徑向軸孔及氣隙等連通而成的：其流體介質(zhì)是特殊的 螺桿泵電機(jī)潤(rùn)滑油，這種潤(rùn)滑汕不僅要具有一泄的粘度，還得具有較髙的絕緣強(qiáng)度等級(jí)。汕路循環(huán)過程:螺桿泵電機(jī)正常運(yùn)行蛻密封在電機(jī)內(nèi)部的潤(rùn)滑油隨著轉(zhuǎn)子帶動(dòng)止推軸承的 動(dòng)塊旋轉(zhuǎn)，將氣隙中的電機(jī)潤(rùn)滑油強(qiáng)引通過轉(zhuǎn)軸的徑向汕孔壓入轉(zhuǎn)軸的空心腔內(nèi)，再?gòu)钠渖隙顺?口流回列衍隙中去，這樣：氣隙一轉(zhuǎn)軸的軸孔一轉(zhuǎn)軸的上端出

26、口一氣隙，形成了油路循環(huán)的閉合回路。 循環(huán)的不間斷往復(fù)，不但潤(rùn)滑了電機(jī)內(nèi)部的各種運(yùn)動(dòng)部件，同時(shí)又把電機(jī)內(nèi)部大i的熱量通過電機(jī)的 兩端及左子鐵心傳給機(jī)殼散到汕井的井液中去了，實(shí)現(xiàn)了潤(rùn)滑和冷卻的雙重目的。螺桿泵的串聯(lián)運(yùn)行：由于電機(jī)的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，要整體制造大功率的螺桿泵.其長(zhǎng)度是可 想而知的，不但給電機(jī)的有關(guān)部件（如轉(zhuǎn)軸、機(jī)殼）的制造帶來工藝上難以實(shí)現(xiàn)的閑難，而且給 安裝、運(yùn)輸帶來很多不便，所以大功率的螺桿泵電機(jī)是由相同規(guī)格的兩臺(tái)或是多臺(tái)功率相同或不 同的螺桿泵電機(jī)串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)的。疋子繞組之間的連接多采用插入式連接方法軸與軸之間則采用 花鍵套連接，首尾的連接則釆用法蘭連接。2. 2螺桿泵專用同歩電動(dòng)機(jī)的

27、設(shè)計(jì)特點(diǎn)螺桿泵電機(jī)連續(xù)工作在數(shù)千米深的井下，環(huán)境比較惡劣，具有髙溫、高壓和腐蝕性等特點(diǎn)， 對(duì)電機(jī)的正常工作影響很大。目前，我國(guó)生產(chǎn)的螺桿泵電機(jī)一般采用F級(jí)絕緣，英最高容許溫度 為155C適合在溫度為50°C-100W井下工作。由于螺桿泵電機(jī)在結(jié)構(gòu)和使用方面具有以上特點(diǎn), 故在電磁設(shè)計(jì)方而也有其特殊性口。2. 21整體與單段電機(jī)的關(guān)系從結(jié)構(gòu)和原理上看，整臺(tái)螺桿泵電機(jī)相當(dāng)于一組同軸的多臺(tái)小同步電動(dòng)機(jī)，我們將這些結(jié)構(gòu) 形狀、尺寸以及性能完全相同的電動(dòng)機(jī)，稱為單段電機(jī)。各單段電機(jī)上子繞組間以串聯(lián)方式聯(lián)接。 由于電機(jī)長(zhǎng)細(xì)比很大，故可忽略繞組端部對(duì)電機(jī)的影響。這樣，由多個(gè)單段電機(jī)構(gòu)成的整體電機(jī)

28、與單段電機(jī)之間存在著以下關(guān)系：（1）整體電機(jī)額泄功率為所有單段電機(jī)額左功率之和。（2）整體電機(jī)與單段電機(jī)的額定電流相同，而整體電機(jī)額泄電段電機(jī)額左電壓之和。（3）整體電機(jī)電參數(shù)標(biāo)么值及主要性能指標(biāo)（如效率、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、及溫升等）與單段電 機(jī)相同。由此可見，只要使單段電機(jī)性能最佳，貝|憾體電折燃最佳。所以，設(shè)計(jì)螺桿泵電機(jī)時(shí)可從設(shè) 訃單段電機(jī)著手，這樣做不僅給設(shè)計(jì)工作帶來方便，而且可由此單段電機(jī)派生出多種規(guī)格的螺桿 泵電機(jī)，以滿足不同汕井的需要。2. 2.2主要尺寸與參數(shù)、性能的關(guān)系與一泄規(guī)格油井套管配套使用的螺桿泵電機(jī)，其機(jī)殼外徑尺寸基本上是一個(gè)泄值，而與其相 應(yīng)的左子鐵心外徑尺寸也基本上為立

29、值匚設(shè)計(jì)螺桿泵電機(jī)時(shí)，如選擇相同的氣輪變B1和電 流密度J，則大體上有如下關(guān)系：（1）電機(jī)功率P與長(zhǎng)度L成正比，即P-L：（2）電機(jī)有效材料的重量G、成本C及電機(jī)損耗EP與長(zhǎng)度L成正比，即GsCgPf 而單位功率的有效材料重量G/P、成本C/P及損耗EP/P與長(zhǎng)度L無關(guān)。（3）當(dāng)電 樞直徑QZ和繞組每相串聯(lián)匝數(shù)N-定時(shí)，則電機(jī)的定子電阻R,直軸X。和交軸電抗Xq和漏抗X s均 與長(zhǎng)度L成正比，即RssXdsXqsXssL,通常取ZrrtWIn為 阻抗基值，Zn-L.故電機(jī)電阻、交、直軸電抗和漏抗的表么值與長(zhǎng)度L無關(guān)。4因參數(shù)決泄性能，故在上述條件下，螺桿泵電機(jī)的主要性能指標(biāo)也與長(zhǎng)度L無關(guān)。2.

30、 2. 3端部漏抗計(jì)算電機(jī)繞組端部漏抗是相應(yīng)于繞組端部匝鏈的漏磁場(chǎng)的電抗。電機(jī)繞組端部形狀十分復(fù)雜，并 且隨著繞組型式不同而有較大的差別，苴鄰近金屈構(gòu)件對(duì)漏磁場(chǎng)的分布影響很大，而構(gòu)件本身又隨電機(jī)形式的不同而異，因此準(zhǔn)確汁算電機(jī)端部漏抗的比漏磁導(dǎo)是比較困難的。大多是在前人研 究經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上進(jìn)行校正。端部漏抗的計(jì)算最早是由P. L. Alger提出的:將電機(jī)的兩端部合二為一即（設(shè)想把鐵心移走, 再把整個(gè)端區(qū)電流代之以兩個(gè)等效電流（軸向與周向），分別il算由該兩電流激發(fā)的磁場(chǎng)和相應(yīng) 的電抗一軸向電流分量激發(fā)的像有效部分氣隙的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，感應(yīng)了電勢(shì)電抗：而把兩端的兩周 向電流看作是兩根平行的輸電線，

31、再根據(jù)電工基礎(chǔ)中有關(guān)概念導(dǎo)出電抗，最后進(jìn)行疊加的簡(jiǎn)化， 英系"試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)平均值。螺桿泵電機(jī)由于結(jié)構(gòu)的特殊性左子繞組端部漏磁場(chǎng)應(yīng)分為兩大部分：常規(guī)端部繞組匝鏈的漏 磁場(chǎng)即普通電機(jī)端部繞組空間漏磁場(chǎng)：隔磁段部分穿過泄子銅片的繞組匝鏈的漏磁場(chǎng)。分別求 解之后對(duì)其進(jìn)行累加得到螺桿泵電機(jī)定子端部漏抗值。對(duì)于第一部分，左子端部漏抗可以采用中小型三相異步電動(dòng)機(jī)電磁訃算程序進(jìn)行計(jì)算。螺桿泵 電機(jī)左子段與段之間是用非磁性材料銅片）隔開的，從磁路的角度看.整個(gè)立子可把各段疊加 而求得，鐵心的有效長(zhǎng)應(yīng)等于總軸長(zhǎng)度減掉因隔磁段而引起的損失寬度即：Ief=L-nvlbvl+2A為單邊氣隙長(zhǎng)。本其中，L為總定子

32、鐵芯長(zhǎng)：nvl為左子隔磁段數(shù)：bvl隔磁段損失寬度； 文如無特殊說明，變量單位均為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位。線圈端部軸向投影長(zhǎng)為：其中,Fd=LesinA0(2. 2)sinAo= (b：+bc)/ (bi+b：+bs)(2. 3)CosA0= (1- sinA0:) 1:(2.4)Le=tl/2 cosAo(2. 5)Tl=n (Dl+2h3+bl/2+hl2) 0 / 2p(2. 6)0 =y/mq(2. 7)其中.bl為左子齒數(shù)，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)，D1為電機(jī)泄子內(nèi)徑，y為跨距, 相槽數(shù)，其他各參數(shù)如圖24所示：m為相數(shù)，q為每級(jí)每圖2. 4宦子槽尺寸由于樣機(jī)的繞組為雙層疊繞組則泄子端部漏抗為：Xel二

33、1.2（d+0.5f4）G/ 1 ef 其中CxpfUoleJUN）2 /P(2. 8)(2. 9)其中,uo=4pX10"H/m:f為螺桿泵電機(jī)頻率；K®.為繞組因數(shù)；N為每相串聯(lián)匝數(shù)：d為繞組直線部分伸出長(zhǎng)。對(duì)于第二部分，根據(jù)電工理論和電機(jī)學(xué)原理可知，左子端部漏抗可以通過端部區(qū)域的磁場(chǎng)儲(chǔ) 能求出，由于螺桿泵電機(jī)定子段與段之間是用非磁性材料銅片隔開的，銅片的磁導(dǎo)率與空氣近似 相等，且隔磁段的繞組均為直線，可得隔磁段的總漏抗為：Xy二1 2nvlbnCx/ 1 ef(2. 10)總的怎子端部漏抗為:X1=X11+X1：(2. 11)224壓裝力的確左螺桿泵電機(jī)的左子沖片是預(yù)

34、緊之后壓八在定子壓入鋼管之前應(yīng)先確定壓裝力，壓裝力確泄 步驟如下：(1) 已知單節(jié)的額左轉(zhuǎn)矩為人最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為倍(2) 最大轉(zhuǎn)矩為:JMLxTM(3) 預(yù)緊力的計(jì)算：電動(dòng)機(jī)左子鐵心靠卡簧與鐵心之間的摩擦力來阻止鐵心的轉(zhuǎn)動(dòng)。把摩擦力 簡(jiǎn)化為集中力.力的作用點(diǎn)在卡簧中徑上，中徑為D,圓周力為：F 二 2TD(2. 12)鐵心與卡簧之間為干摩擦，選摩擦系數(shù)u-0.15,則預(yù)緊力為：F尸F(xiàn)/u(2. 13)考慮圧裝時(shí)鐵心與殼體之間的摩擦力、產(chǎn)品的制造誤差.環(huán)境及載荷等因素的影響，取安全 系數(shù)護(hù)2 5,需預(yù)緊力J為:(2. 14)Fn=n Ft=2. 5Fy第三章螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)螺桿泵專用同步電

35、動(dòng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境和特殊結(jié)構(gòu)，決立了其設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。3. 1電磁負(fù)荷的確宦根據(jù)電機(jī)電磁原理，在電機(jī)的幾何尺寸確宦的情況下，電磁負(fù)荷A與氣隙磁密B決立著電機(jī) 的主要參數(shù)。運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，應(yīng)從電機(jī)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)出發(fā)來選取最合適的A 與B值，以便使制造和運(yùn)行的總費(fèi)用最小而且性能良好。溫度對(duì)電動(dòng)機(jī)定子電阻影響很大。繞組電阻率P與其溫度存在以下關(guān)系：pw=1.75l+0.04(/-1)10-8(3.1)=(3.2)式中，t為繞組的溫度，&為左子相電阻：1為繞組的長(zhǎng)度：S為繞組的截面積。而左子電阻對(duì)電機(jī)的性能影響很大。溫度對(duì)螺桿泵電機(jī)性能的影響如表3. 1所示。從表3.1中可 以看出隨著電

36、機(jī)溫度的升高，定子繞阻阻值變大，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù).效率降低，左子繞組電 流密度變大。由于螺桿泵屯機(jī)的工作環(huán)境非常惡劣，汕井的溫度都在50°C以上，且散熱條件很差, 所以在設(shè)計(jì)螺桿泵電機(jī)時(shí)，應(yīng)盡雖減小電機(jī)的熱負(fù)荷以減小螺桿泵電機(jī)的溫升。表3. 1溫度對(duì)螺桿泵同步電動(dòng)機(jī)性能的影響溫度ZK定電即Q最人轉(zhuǎn)矩侶數(shù)效率/%電流密度“3731.6282.11286.44.603931.7211,9948214.684231.8611,8277734.86£由于螺桿泵電機(jī)工作時(shí)與變頻器配套使用，其額左頻率為25Hz,鐵耗PB:(5O)13,故在設(shè) 訃低速螺桿泵電機(jī)時(shí)可適當(dāng)增大氣隙磁密B,

37、對(duì)于轉(zhuǎn)矩一怎的螺桿泵電機(jī)，只要適當(dāng)增加體的用 量就可以提髙電機(jī)的氣隙磁密B,從而降低左子電流I ,立子繞組電密J也隨之降低，電樞單位 表而上的銅耗減小，繞組溫升降低。立子繞組溫度變低則電機(jī)立子繞阻阻值變小，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩增大，效率變髙。這對(duì)工作環(huán) 境溫度較髙且需要髙起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的螺桿泵電機(jī)是非常有利的。32主要尺寸的確定螺桿泵電機(jī)的主要尺寸的確泄，跟普通的電機(jī)不同，普通電機(jī)在選左線負(fù)荷A和氣隙磁密B 后，即可初步確定電機(jī)的有效體D1再査表或根拯經(jīng)驗(yàn)確定主要尺寸比1 由此可以確泄左子沖片內(nèi)徑Dh和電機(jī)的有效長(zhǎng)度Lo 對(duì)于螺桿泵電機(jī)來講，入的值遠(yuǎn)大于普通電機(jī)，不容易估計(jì)，故需要采取另一種方法來確左螺桿

38、 泵惦記的主要尺寸機(jī)的主要尺寸。對(duì)于固左的油井，可以確左螺桿泵左子電機(jī)的左子外徑De電機(jī)的氣隙磁密B,左子齒磁密 Bla和左子軌磁密"，的化范圍很小，故可以把它們看作常數(shù)*螺桿泵電機(jī)圧子線外徑較大，規(guī) 格較少，其導(dǎo)線主要規(guī)格如下表32圖3. 2常用螺桿泵電機(jī)定子繞組線規(guī)導(dǎo)線裸徑/mm1.531721.952.002.212.492.81導(dǎo)線絕緣厲線徑/mm1.882.082.302362562.86螺桿泵電機(jī)槽有效而枳較小，左子線徑較大，導(dǎo)致每槽導(dǎo)體數(shù)乂較小，一般為4-8,因?yàn)橛?螺桿泵電機(jī)左子為雙層疊繞組，故NS只能取4.6或8,所以可以假設(shè)電機(jī)每槽導(dǎo)體數(shù)NS和導(dǎo)線絕緣后的線徑d已

39、知在計(jì)算時(shí)給立D初值，則可以計(jì)算出槽滿率弗 對(duì)于螺桿泵電機(jī)由于下線方式為穿線，槽滿 率在50%左右。如果Sf不合適，則調(diào)整D,直到槽滿率在合適的范用。圖3. 1螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)徑il算流程圖<3 10)根鄴電機(jī)役計(jì)中主要尺寸基本方程式：G臥 Kg可2 cos33氣息和左子槽型的確左：通常氣隙§可能的小，以獲得更好的功率因數(shù)和效率。但氣隙不能過小，否則除影響機(jī)械可 靠性外，還會(huì)使諧波磁場(chǎng)及諧波漏抗增大，導(dǎo)致最大轉(zhuǎn)矩減小，諧波轉(zhuǎn)矩和附加損耗增加，進(jìn)而 造成較高溫升和較大噪聲。氣隙§的數(shù)值基本上決左于肚子內(nèi)徑.軸的直徑和軸承的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度。 對(duì)于感應(yīng)螺桿泵電機(jī)，可用經(jīng)

40、驗(yàn)公式來求§：6 =0.3（04 十 7 顧）x10“（33）而對(duì)干同步電動(dòng)和比干務(wù)子 卜體的存A何氣附融場(chǎng)的i皆汕含憬很大.為減小i寸大的雜帥棉 耗.降低電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)與噪聲和便于電動(dòng)機(jī)的裝配，其氣隙長(zhǎng)度§一般比同規(guī)格感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的氣 隙大0. 1-0. 2mm。適當(dāng)增大電機(jī)氣隙還可以減小左于漏抗和電機(jī)同步電抗提高電機(jī)的性能最大轉(zhuǎn) 矩倍數(shù)，也使得電機(jī)的效率變髙。左子內(nèi)徑在基本不變的情況下，螺桿泵電機(jī)的槽數(shù)是普通異步螺桿泵電機(jī)的2倍，定子槽變 窄，為保證泄子繞組有足夠的空間，泄子槽則變的較深，這就增大了左子槽漏抗，這使得電機(jī)的 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)變小。由于泄子沖片的外徑0125mm,

41、而左子槽較深，為了給卡簧留岀足夠的空間, 宦子采用 了 平底槽。并于此低速螺桿泵電機(jī)上子漏抗所占主電抗的比例較大。因上子沖片槽多且較深，槽漏抗很 大.且此電機(jī)采用分?jǐn)?shù)槽，諧波漏抗亦較大。立子若采用用閉口槽，可以減小螺桿泵電機(jī)的齒 磁導(dǎo)諧波導(dǎo)致的雜散損耗，使電動(dòng)機(jī)的效率由所提高。但閉口槽使螺桿泵電機(jī)的漏磁系數(shù)和槽漏 抗有所增大，使最大轉(zhuǎn)矩降低。對(duì)于螺桿泵電動(dòng)機(jī)，最重要的參數(shù)為最大扭矩，為提高大轉(zhuǎn)矩倍 數(shù)，立子沖片釆用了半閉口槽。采用半閉口槽和閉口槽時(shí)螺桿滎專用同步電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)如表 3.2圖3. 2參數(shù)對(duì)照表功率因數(shù)效率尺最人轉(zhuǎn)矩倍數(shù)T閉口槽0.640.96480.22.34230.981S0

42、.727一般的異步螺桿泵電機(jī)，左子繞組釆用單層同心式。為實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多極（低轉(zhuǎn)速），一般情況下只要將定子外徑加大.在泄子上多開一些槽就可 以了，但由于螺桿泵電機(jī)的泄子外徑受到限制，不能像普通電機(jī)一樣在其左子上開出較多的槽。 如螺桿泵電機(jī)的套管內(nèi)徑是0. 125mm,電機(jī)外徑是0. 114mm,電機(jī)圧子芯片外徑只能是0lm左右, 故一般的兩極電機(jī)定子開18個(gè)槽。螺桿泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)則需要較低的轉(zhuǎn)速。此電機(jī)的泄子沖片為 36槽結(jié)構(gòu)，要得到較低的轉(zhuǎn)速，首先要設(shè)訃分?jǐn)?shù)槽繞組。由于分?jǐn)?shù)槽繞組起到了增大q值的效果, 對(duì)削弱齒諧波有一泄的作用，同時(shí)也能獲得對(duì)稱的三相電勢(shì)。因此，分?jǐn)?shù)槽繞組在三相交流電機(jī) 中具有實(shí)用

43、意義。分?jǐn)?shù)槽如組是雙層繞組的一種特殊形式，它的線圈數(shù)等于槽數(shù)，而每相的極組相數(shù)等于極數(shù)。由于每極每相槽數(shù)q為分?jǐn)?shù)，所以每極相組中的線圈數(shù)必須化零為整、平衡分 配、合理分布.使繞組的排列與整數(shù)槽一樣，基木符合磁路上的對(duì)稱。在生產(chǎn)實(shí)際中，每相在每一個(gè)極下所占的槽數(shù)只能是整數(shù)，不可能是分?jǐn)?shù)。所謂的分?jǐn)?shù)槽繞組，事實(shí)上是每相在每個(gè)極下所占有的槽數(shù)不相等，而q實(shí)際上是一個(gè)平均值。 經(jīng)過分析，樣機(jī)左子采用10極36槽結(jié)構(gòu)，分槽繞組可利用槽電動(dòng)勢(shì)相量星形圖分析。分?jǐn)?shù) 槽繞組槽電動(dòng)勢(shì)相量星形圖與整數(shù)槽繞組有所不同：整數(shù)繞組中一對(duì)磁極下的槽電動(dòng)勢(shì)相量均勻 地36CTC角度范帀內(nèi)，并組成一個(gè)完整的星形圖，而分?jǐn)?shù)槽繞

44、組中需要Z1槽電動(dòng)勢(shì)相量才能組 成-個(gè)完整的槽電勢(shì)星形圖詳述了螺桿泵專用同步電動(dòng)設(shè)計(jì)過程。由于螺桿泵的特殊細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，在確泄左子內(nèi)徑時(shí)，不 能利用常規(guī)方法，而是在假設(shè)每槽導(dǎo)體數(shù)已知的前提下確左。樣機(jī)為實(shí)現(xiàn)多極低速采用了分?jǐn)?shù)槽 繞組，分析了分?jǐn)?shù)槽繞組的優(yōu)點(diǎn)，并給出了繞組的星形圖和繞組連螺桿泵轉(zhuǎn)矩電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的要 求.左子采用了開口槽，以電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)；螺桿泵的惡劣運(yùn)行環(huán)境，決上了選擇磁性能髙 的：且轉(zhuǎn)子空間的狹小結(jié)構(gòu)，體采用了裝程方式，并給出了體尺寸的訃算方法。第四章螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果本章主要通過對(duì)所設(shè)計(jì)的螺桿泵電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到其空載反電勢(shì)、電流、效率.各項(xiàng)損耗 等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，與設(shè)訃

45、性能對(duì)照，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的正確性，證明所采用的各種原理和算法可行。4. 1螺桿泵專用同步電動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)4. 1. 1空載試驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模郝輻U泵電機(jī)空載實(shí)驗(yàn)的目的主要是確左空載電流和空載損耗，并從空載損耗 中分藹出鐵耗和機(jī)械損耗。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：螺桿泵電機(jī)空載的實(shí)驗(yàn)與普通三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)略有不同，具體如下所述1）測(cè)量冷態(tài)直流電阻和絕緣電阻。2）按螺桿泵電機(jī)工藝操作涂程，完成連線電機(jī)、電纜以及注汕等工作。3）將汕杯安放在電機(jī)頭止口出，并注滿油，按銘牌規(guī)左調(diào)整電壓。4）閉合電源開關(guān)，按下啟動(dòng)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將溫度計(jì)放在電機(jī)頭螺栓孔內(nèi)，可測(cè)量電機(jī)頭內(nèi)的汕溫。輸入功率的數(shù)值穩(wěn)定時(shí)即可以開始測(cè)量o5）將電

46、機(jī)電壓升至1. 1-1. 3倍額肚電壓開始，然后逐漸降低電壓。直至達(dá)到最低電圧值（電 流開始回升為止）期間測(cè)7-9點(diǎn)讀數(shù)，其中電流回升也需測(cè)量。每點(diǎn)需測(cè)三相電壓U、三相電流L 輸入功率P和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)n6）從最低電壓值再升到最髙電壓，同樣測(cè)9點(diǎn)（測(cè)量點(diǎn)相同），測(cè)試數(shù)據(jù)相同。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（3）對(duì)每一點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理。Un圖2. 1螺桿泵專用同步電機(jī)鐵耗機(jī)械耗分離4.1.2各種損耗的測(cè)定螺桿泵電機(jī)共有4種損耗，分別是:鐵耗、泄子銅耗、機(jī)械損耗、雜散損耗。 鐵耗血二額泄電壓下的鐵耗由空載實(shí)驗(yàn)求得機(jī)械耗P迪二由空載實(shí)驗(yàn)通過分離求得定子銅耗P曲二用下列公式求得：Pcl=3LRer式中，I,為左子相電流：

47、九為換算到基準(zhǔn)溫度時(shí)左于繞組相電阻雜散耗難以確龍，按經(jīng)驗(yàn) 取額左功率的1.5%ir算。4. 1.3反電勢(shì)的測(cè)定用示波器測(cè)得的空載反電勢(shì)波形如圖42,從圖中可以看出反電勢(shì)波形較平滑，且基本為正 弦波。表41給出了冷態(tài)和溫升實(shí)驗(yàn)數(shù)值，從表中可以看岀樣機(jī)溫升后的空載反電勢(shì)比冷態(tài)時(shí)低, 這是因?yàn)轶w隨溫度升髙，空載工作點(diǎn)下降，導(dǎo)致空載氣隙磁場(chǎng)變小，空載反電勢(shì)降低。圖42測(cè)得的樣機(jī)空載反電勢(shì)波形狀態(tài)逆時(shí)針反電勢(shì)/V煩時(shí)針反電勢(shì)/V反電勢(shì)平均值/V冷杰294.2293.7294淋升陥287.2286.8287表4. 1實(shí)驗(yàn)得到的樣機(jī)空載反電勢(shì)4. 1. 4溫升試驗(yàn)在測(cè)泄樣機(jī)的溫升時(shí)釆用了電阻測(cè)量法。隨著電機(jī)繞組溫度的升髙，繞組電阻也相應(yīng)增大。在-50-1509范圍內(nèi),繞組電阻隨溫度變化的關(guān)系如下式：Rh _ K, + zhR廠匕乜式中Rh為溫升實(shí)驗(yàn)后的繞組的相電阻（三相平均）：TH為溫升實(shí)驗(yàn)后的繞組的溫度。 溫升實(shí)驗(yàn)時(shí)，螺桿泵電機(jī)拖動(dòng)磁，通過轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)試儀給淀電機(jī)額立負(fù)載，電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2小時(shí)測(cè)得