稀土永磁电机技术及应用探讨
杨志强(中国石油叶哈油田分公司温米采油广新疆善善
摘要：吐哈油用作为新疆三大法用之一，白1991年投入开发生产以来，已连续运行了15年，近年来，随着地下油藏、地层压力等国素的不断变化，石油开采难度已越来越大。因北，为了保持油田的长期、稳定发展，节能降耗、不断降低生产成本已成为油田发展中的重委工作之一。为北，近费年演田公司在生产节能方面做了大量切实、有效的工作，这其中就包括陆续引进、试用各类节能新产品、新材料，达费节能新产品、新材料的应用为油田发展中的节能降耗发挥了巨大的作用，
近年来，为了降低油田开发中的耗电大户一抽油机的电能损耗，油田公司开始在抽油机上雅广使用稀土永磁电机，部善采油使用后发现，稀土永磁电机节能效果非常显著，是一种非常好的抽油机节能电机，完全可以广泛应用为抽油机的驱动电机，以替
代目前大量使用的三相异步电机，一、抽油机机械采油节能的必要性
由于三相异步电机的转矩与定子电压的平方成正比，起动时很大的起动电流在较长的配电线路上产生较大的电压降，从而限制了电动机起动转矩的上升，给抽油机起动造成困难，这也就是有些配电线路较长的油井抽油机起动困难的主要原因。如果通过提高电动机装机功率的办法来增加起动能力，由于功率较大的电动机的起动电流更大，起动时的电压降更大，这样就导致了电动机起动转矩增加并不多，甚至更加不利于起动因此，各种异步节能电动机只能起到一定的治标作用，不可能从根本上解决抽油机驱动电机的”大马拉小车"间题，这是由异步电动机的机理决定的。
目前机械采油所用抽油机的配套三相异步电动机明显存在“大马拉小车“的间题。电机自身损耗很大，动率因数很低，这造成了电能的极大浪费-因此，开展抽油机机械采油系统的节能工作势在必行，
二、稀土永磁电机节能的基本原理
电动机是以磁场为媒体进行机电能量转换的一种机电产品，根据电机学原理，异步电动机的转速不可能等于气隙内旋转磁场的同步转速，这是因为在转子绕组内要产生感应电动势和感应电流，才能产生电磁转矩，这是基本条件，因此异步电动机又称感应电动机。为了使转子绕组上有电流流过，除感生方式外，也
可以采用传导方式，这是同步电动机内转子电流的产生方法。为了建立机电能量转换所需的气隙磁场，电动机磁路需有定的磁势源来进行励磁，因此电动机分为两种类型：一种是电励磁式，即靠外接电源供给能量进行励磁，如直流电动机、交流励磁电动机和一般的同步电动机：另一种是永磁式，即利用承磁材料的同有特性，经预先磁化(冲磁)后，不再需要外加能量就能建立永久磁场，这就是永磁电动机，
稀土永磁电机是一种同步电动机，但不需要善通同步电动机的励磁绕组和集电环，结构上酷似异步电动机那样简单，在系统上也不象普通同步电动机期样需要励磁调节系统-它具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、功率因数高、运行稳定、维护简单、性能优良等一系列特点，集中了异步电动机和同步电动机的优
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技术管理
点，面又克服了两者的缺点，它可以代替异步电动机和同步电动机用在任何场合，如用在交流变频调速系统中，将比异步电动机调速系统的性能更加优良，
永久磁铁在经过外界磁场的预先磁化以后，在没有外界磁场的作用下仍能保持很强的磁性，并且具有N.S两极性和建立外殊场的能力，因此，可以用来取代发电机或电动机的电励动磁这种采用永久磁铁作为励磁的电机，称为永磁电机，
概括起来可总结为三点：
1.不需励磁电源，转子使用了永磁材料： 2没有励磁终组，降低了电机自身的损耗
3.功率因数高，可以节约大量无功补偿容量，三、TNYC系列抽油机专用稀土永磁电机简介
1.TNYC系列抽油机专用稀土永磁电机的特点
TNYC系列抽油机用三相永磁同步电动机是以Y系列电动机为基础，其转子镶联稀土永磁材料-一铁酬而制成的新型抽油机用节能驱动装置。它除保留了原来异步电动机结构简单，使用方便、经久耐用等全部优点外，还具有功率因数和效率高且曲线平坦、起动转矩大、过载能力强等一系列优点，非常适合于抽油机的特殊运行工况。使用该产品可以使抽油机的装机功率降低个等级，彻底解决抽油机驱动电机的大马拉小车间题，，其外形和安装尺寸则与Y和Y2系列电动机完全一致，现场换用非常方便，如与新抽油机配套使用则效果更佳，与普通Y系列异步电机相比，抽油机专用永磁同步电动机具有如下特点：
(1)运行效率高
永磁同步电机为同步工作方式，转子转速与定子旋转磁场完全同步，与异步电机相比，无转差损耗：与普通同步电机相比，转子不需外加励磁电源，消除了动磁损耗-因此，永磁同步电机的额定效率可达到94%以上，高于普通异步电机约4个百分点，史为重要的是，通过优化设计，抽油机专用永磁同步电动机轻载时在一定范围内的效率还高于额定值，最高可达96%左右，且此最高效率区恰好位于电机的平均负载率所在的区域，使得高效区得到了展宽，大大提高了整个冲程内的平均运行效率，而轻教时异步电机的效率已远低于其额定值，两者在整个负载变化范围内的平均效率差值高达10%以上，且由于抽油机大部分时间是工作于轻载状态，因此，平均有功节电率还可高于此值，使节电效果更加理想
(2)运行功率因数高
同步电动机功率因数的大小由其转子励磁电流来决定，永磁电机的功率因数则通过其转子永磁体磁场的强弱来决定，因此可获得任意高的功率因数。经过优化设计，抽油机专用永磁同步电动机的额定功率因数设计在0.98左右，且在轻载时还高于额定值，基至在一定范围内还可起到补偿电容器的作用，从而保证整个冲程内的自然平均运行功率因数在0.9以上，由于异步驱动电机的平均运行功率因数在0.4左右，因此无功节电效果相当显著
(3)起动力矩大、起动电流小，过载能力强，装机功率降低
承磁同步电动机采用异步起动方式，可以直接起动，为了从根本上解决抽油机驱动电动机的"大马拉小车"间题，抽油机专用
2014年2月
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化置理