RU207295U1

RU207295U1 - SUBMERSIBLE ELECTRIC MOTOR

Info

Publication number: RU207295U1
Application number: RU2021113129U
Authority: RU
Inventors: Альберт Маратович Нуриахметов; Вадим Викторович Кощеев; Алексей Валерьевич Мальцев; Валерий Леонидович Реутов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью ПК "Ремэлектропромнефть"
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2021-10-21

Abstract

Полезная модель относится к электромашиностроению и может быть использована в качестве привода погружного центробежного насоса при механизированной добыче пластовой жидкости из нефтяной скважины. Погружной электродвигатель содержит ротор и статор, магнитопровод которого набран из листов электротехнической стали, имеющих закрытые пазы с уложенными в них проводами с изоляцией в виде диэлектрической оболочки, при этом пазы выполнены с возможностью укладки в них большего количества проводов с тем же сечением токопроводящей жилы, но с более тонкой изоляцией, пробивное напряжение которой не меньше пробивного напряжения изоляции в виде диэлектрической оболочки, а количество слоев изоляции равно количеству слоев изоляции в виде диэлектрической оболочки. Технический результат заключается в улучшении технологичности изготовления и увеличении номинальной мощности электродвигателя, повышении степени унификации изготовления погружных электродвигателей, а также в реализации указанного назначения (расширении арсенала технических средств указанного назначения). 2 ил.The utility model relates to electrical engineering and can be used as a drive for a submersible centrifugal pump for mechanized production of formation fluid from an oil well. The submersible electric motor contains a rotor and a stator, the magnetic circuit of which is recruited from sheets of electrical steel having closed grooves with wires laid in them with insulation in the form of a dielectric sheath, while the grooves are made with the possibility of laying in them a larger number of wires with the same section of the conductive core, but with thinner insulation, the breakdown voltage of which is not less than the breakdown voltage of insulation in the form of a dielectric shell, and the number of insulation layers is equal to the number of insulation layers in the form of a dielectric shell. The technical result consists in improving the manufacturability of manufacturing and increasing the rated power of the electric motor, increasing the degree of unification of the manufacture of submersible electric motors, as well as in the implementation of the specified purpose (expansion of the arsenal of technical means for the specified purpose). 2 ill.

Description

Полезная модель относится к электромашиностроению и может быть использована в качестве привода погружного центробежного насоса при механизированной добыче пластовой жидкости из нефтяной скважины.The utility model relates to electrical engineering and can be used as a drive for a submersible centrifugal pump for mechanized production of formation fluid from an oil well.

Погружной электродвигатель, как часть погружного насосного агрегата, является одним из основных узлов установок электроцентробежного насоса, с помощью которых добывается более 80% всей нефти в стране. Погружной электродвигатель передает вращение заполненному пластовой жидкостью насосу.The submersible electric motor, as part of the submersible pumping unit, is one of the main components of the electric centrifugal pump units, with the help of which more than 80% of all oil in the country is produced. A submersible electric motor transmits rotation to a pump filled with formation fluid.

Известен электродвигатель для погружных электронасосов для добычи нефти, содержащий статор в виде трубы с запрессованным магнитопроводом, трехфазной обмоткой и размещенным внутри ротором в виде пакетов из листовой электротехнической стали (RU 2487273 C1, F04D 13/10, Н07К 9/193, опубл. 10.07.2013, Бюл. №19). Однако он обладает низкой степенью унификации изготовления погружных маслозаполненных электродвигателей.Known electric motor for submersible electric pumps for oil production, containing a stator in the form of a pipe with a pressed-in magnetic circuit, a three-phase winding and placed inside the rotor in the form of packages of sheet electrical steel (RU 2487273 C1, F04D 13/10, H07K 9/193, publ. 10.07. 2013, Bulletin No. 19). However, it has a low degree of standardization in the manufacture of submersible oil-injected electric motors.

Известен погружной маслонаполненный электродвигатель, содержащий короткозамкнутый ротор и статор, магнитопровод которого набран из листов электротехнической стали, имеющих закрытые пазы, выполненные в форме трапеции так, что стенки зубцов параллельны между собой (RU 36066 U1, Н02К 1/16, Н02К 5/12, опубл. 20.02.2004 Бюл. №5). Недостатком указанного электродвигателя является низкая номинальная мощность, связанная с ограниченным количеством токопроводящих жил в пазу статора, а также низкая степень унификации изготовления погружных электродвигателей.Known submersible oil-filled electric motor containing a squirrel-cage rotor and a stator, the magnetic circuit of which is recruited from sheets of electrical steel having closed grooves made in the form of a trapezoid so that the walls of the teeth are parallel to each other (RU 36066 U1, Н02К 1/16, Н02К 5/12, publ. 20.02.2004 Bul. No. 5). The disadvantage of this electric motor is the low rated power associated with a limited number of conductive conductors in the stator groove, as well as a low degree of unification of the manufacture of submersible electric motors.

Указанный погружной электродвигатель по своим техническим характеристикам и назначению является наиболее близким предлагаемой полезной модели и принят за прототип.The specified submersible electric motor, in terms of its technical characteristics and purpose, is the closest to the proposed utility model and is taken as a prototype.

Перед полезной моделью была поставлена задача увеличения номинальной мощности и повышения степени унификации изготовления погружных электродвигателей.The utility model was given the task of increasing the rated power and increasing the degree of unification of the manufacture of submersible electric motors.

Технический результат полезной модели заключается в улучшении технологичности изготовления и увеличении номинальной мощности, повышении степени унификации изготовления погружных электродвигателей, а также в реализации указанного назначения (расширении арсенала технических средств указанного назначения).The technical result of the utility model consists in improving the manufacturability of manufacturing and increasing the rated power, increasing the degree of unification of the manufacture of submersible electric motors, as well as in the implementation of the specified purpose (expansion of the arsenal of technical means for the specified purpose).

Общими существенными признаками прототипа и заявляемой полезной модели являются ротор и статор, магнитопровод которого набран из листов электротехнической стали, имеющих закрытые пазы с уложенными в них проводами с изоляцией в виде диэлектрической оболочки.The common essential features of the prototype and the claimed utility model are a rotor and a stator, the magnetic circuit of which is made up of sheets of electrical steel having closed grooves with wires laid in them with insulation in the form of a dielectric sheath.

Технический результат достигается за счет того, что в погружном электродвигателе, содержащим ротор и статор, магнитопровод которого набран из листов электротехнической стали, имеющих закрытые пазы с уложенными в них проводами с изоляцией в виде диэлектрической оболочки, пазы выполнены с возможностью укладки в них большего количества проводов с тем же сечением токопроводящей жилы, но с более тонкой изоляцией, пробивное напряжение которой не меньше пробивного напряжения изоляции в виде диэлектрической оболочки, а количество слоев изоляции равно количеству слоев изоляции в виде диэлектрической оболочки.The technical result is achieved due to the fact that in a submersible electric motor containing a rotor and a stator, the magnetic circuit of which is recruited from sheets of electrical steel, having closed grooves with wires laid in them with insulation in the form of a dielectric shell, the grooves are made with the possibility of laying more wires in them with the same section of the conductive core, but with thinner insulation, the breakdown voltage of which is not less than the breakdown voltage of insulation in the form of a dielectric shell, and the number of insulation layers is equal to the number of insulation layers in the form of a dielectric shell.

Известны разные варианты исполнения электродвигателей с закрытыми пазами, в том числе, с пазами, имеющими поперечное сечение в виде равнобедренной трапеции.Various versions of electric motors with closed slots are known, including those with slots having a cross-section in the form of an isosceles trapezoid.

Для достижения большего коэффициента заполнения паза проводами с более тонкой изоляцией рассмотрим два варианта исполнения погружных электродвигателей с исходной укладкой проводов вдоль большего или меньшего оснований трапеции.To achieve a higher filling factor of the groove with wires with thinner insulation, we will consider two options for the execution of submersible electric motors with the initial laying of wires along the larger or smaller bases of the trapezoid.

Исходим из того, что при расчете количества проводов с более тонкой изоляцией для укладки в закрытые пазы погружного электродвигателя, имеющие поперечное сечение в виде равнобедренной трапеции, необходимо, в частности, чтобы, как минимум, или большее количество проводов с более тонкой изоляцией укладывалось вблизи (вдоль) большего основания трапеции, или большее количество проводов с более тонкой изоляцией укладывалось вблизи меньшего основания трапеции.We proceed from the fact that when calculating the number of wires with thinner insulation for laying in closed slots of a submersible electric motor, having a cross-section in the form of an isosceles trapezoid, it is necessary, in particular, that at least or more wires with thinner insulation be laid near ( along) the larger base of the trapezoid, or more wires with thinner insulation were laid near the smaller base of the trapezoid.

Очевидно, что при расчете необходимого для укладки в паз статора электродвигателя количества проводов с более тонкой изоляцией, расположенных вблизи большего основания равнобедренной трапеции, необходимо исходить из выраженияObviously, when calculating the number of wires with thinner insulation, located near the larger base of the isosceles trapezoid, required for laying in the stator groove of the electric motor, it is necessary to proceed from the expression

lб≥mв. D мах≤nв. D minlб≥mв. D max≤nв. D min

где lб. - длина большего основания трапеции, уменьшенная, при наличии пазовой изоляции, на ее удвоенную толщину;where lb. - the length of the larger base of the trapezoid, reduced, in the presence of groove insulation, by its double thickness;

mв. - количество проводов с изоляцией в виде диэлектрической оболочки вблизи большего основания трапеции;mv. - the number of wires with insulation in the form of a dielectric sheath near the larger base of the trapezoid;

nв. - количество проводов с более тонкой изоляцией вблизи большего основания трапеции;nв. - the number of wires with thinner insulation near the larger base of the trapezoid;

D мах - диаметр провода с изоляцией в виде диэлектрической оболочки;D max - diameter of a wire with insulation in the form of a dielectric sheath;

D min - диаметр провода с более тонкой изоляцией.D min is the diameter of the wire with thinner insulation.

При определении необходимого количества проводов с более тонкой изоляцией для укладки в паз вблизи меньшего основания равнобедренной трапеции, необходимо исходить из выраженияWhen determining the required number of wires with thinner insulation for laying in a groove near the smaller base of an isosceles trapezoid, it is necessary to proceed from the expression

lм.≥mн. D мах≤nн. D мin,lm. ≥mn. D max≤nн. D min,

где lм. - длина меньшего основания трапеции, уменьшенная, при наличии пазовой изоляции, на ее удвоенную толщину;where lm. - the length of the smaller base of the trapezoid, reduced, in the presence of groove insulation, by its double thickness;

mн. - количество проводов с изоляцией в виде диэлектрической оболочкиmn. - the number of wires with insulation in the form of a dielectric sheath

вблизи меньшего основания трапеции;near the smaller base of the trapezoid;

nн. - количество проводов с более тонкой изоляцией вблизи меньшего основания трапеции;nн. - the number of wires with thinner insulation near the smaller base of the trapezoid;

D мin - диаметр провода с более тонкой изоляцией.D min - diameter of a wire with thinner insulation.

Под меньшим основанием трапеции понимается основание трапеции с меньшей длиной по сравнению с длиной другого основания, а под большим основанием трапеции понимается основание с большей длиной по сравнению с длиной другого основания.A smaller base of a trapezoid means a base of a trapezoid with a shorter length compared to the length of the other base, and a large base of a trapezoid means a base with a greater length compared to the length of the other base.

Наличие пазовой изоляции уменьшает площадь сечения паза, предназначенную для укладки проводов фазной обмотки. Поэтому при расчете количества проводов с более тонкой изоляцией для укладки вдоль большего или меньшего оснований трапеции учитывают наличие пазовой изоляции с обеих сторон паза, и длины оснований трапеции уменьшают на удвоенную толщину пазовой изоляции.The presence of slot insulation reduces the cross-sectional area of the slot intended for laying the wires of the phase winding. Therefore, when calculating the number of wires with thinner insulation for laying along a larger or smaller base of the trapezium, the presence of groove insulation on both sides of the groove is taken into account, and the length of the base of the trapezium is reduced by twice the thickness of the groove insulation.

Очевидно, что при отсутствии пазовой изоляции длины большего 16. и меньшего 1 м. оснований трапеции при определении количества проводов на удвоенную толщину пазовой изоляции не корректируют.Obviously, in the absence of groove insulation of length greater than 16. and less than 1 m, the bases of the trapezoid are not corrected when determining the number of wires per double thickness of groove insulation.

На фиг. 1 условно изображен погружной электродвигатель, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.FIG. 1 conventionally depicts a submersible electric motor, general view; in fig. 2 - section A-A in Fig. 1.

Погружной электродвигатель 1 содержит статор 2, набранный из листов статора 3 с трапецеидальными закрытыми пазами 4, в которых расположены провода 5, ротор 6.The submersible electric motor 1 contains a stator 2, assembled from sheets of stator 3 with trapezoidal closed slots 4, in which wires 5, rotor 6 are located.

Погружной электродвигатель работает следующим образом.The submersible motor works as follows.

После подключения к сети переменного тока электродвигателя в составе погружного насосного агрегата (не показан) вращающийся магнитный поток, прямо пропорциональный количеству витков фазной обмотки статора 2, содержащей провода 5, обеспечивает на валу насосного агрегата необходимый для извлечения пластовой жидкости из скважины крутящий момент.After connecting the electric motor as part of a submersible pumping unit (not shown) to the alternating current network, the rotating magnetic flux, which is directly proportional to the number of turns of the phase winding of the stator 2, containing wires 5, provides the torque required to extract the formation fluid from the well on the shaft of the pumping unit.

Были изготовлены опытные образцы погружных электродвигателей, в которых за счет применения вместо провода ППИ-У провода с более тонкой изоляцией количество проводов 5 в пазу 4 было увеличено с 10 до 12.Prototypes of submersible electric motors were made, in which, due to the use of wires with thinner insulation instead of the PPI-U wire, the number of wires 5 in slot 4 was increased from 10 to 12.

Увеличение количества проводов в пазу за счет замены провода ППИ-У на провод с более тонкой изоляцией и тем же пробивным напряжением практически без каких-либо дополнительных изменений привело к росту номинальной мощности двигателя на 25%, с 36 до 45 кВт. Применением укладываемых в паз статора проводов с более тонкой изоляцией с использованием для сборки электродвигателя одних и тех же деталей и материалов достигается не только увеличение номинальной мощности, но и повышение степени унификации изготовления погружных электродвигателей и, соответственно, расширение арсенала технических средств указанного назначения.An increase in the number of wires in the groove due to the replacement of the PPI-U wire with a wire with thinner insulation and the same breakdown voltage, practically without any additional changes, led to an increase in the rated motor power by 25%, from 36 to 45 kW. The use of wires with thinner insulation laid in the stator groove using the same parts and materials for the assembly of the electric motor achieves not only an increase in the rated power, but also an increase in the degree of unification of the manufacture of submersible electric motors and, accordingly, an expansion of the arsenal of technical means for this purpose.

Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает технический результат, объективно проявляющий себя как при изготовлении, так и при использовании полезной модели.Thus, the claimed utility model provides a technical result that objectively manifests itself both in the manufacture and in the use of the utility model.

Признаки изложенной совокупности существенных признаков полезной модели взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с техническим результатом, являются необходимыми и достаточными для его достижения.The features of the set of essential features of the utility model are interconnected, are in a causal relationship with the technical result, are necessary and sufficient to achieve it.

Предлагаемое техническое решение обладает новизной, промышленно применимо.The proposed technical solution is novel and industrially applicable.

Claims

1. A submersible electric motor containing a rotor and a stator, the magnetic core of which is recruited from sheets of electrical steel having closed grooves with wires laid in them with insulation in the form of a dielectric shell, characterized in that the grooves are made with the possibility of storing more wires in them with the same cross-section of a conductive core, but with a thinner insulation, the breakdown voltage of which is not less than the breakdown voltage of insulation in the form of a dielectric shell, and the number of insulation layers is equal to the number of insulation layers in the form of a dielectric shell.

2. The submersible electric motor according to claim 1, characterized in that the groove is made with a cross-section in the form of an isosceles trapezoid, while,

1b.≥mv. D max≤nв, D min,

where lb. - the length of the larger base of the trapezoid, reduced, in the presence of groove insulation, by its double thickness;

mv. - the number of wires with insulation in the form of a dielectric sheath near the larger base of the trapezoid;

nв. - the number of wires with thinner insulation near the larger base of the trapezoid;

D max - diameter of a wire with insulation in the form of a dielectric sheath;

D min - diameter of a wire with thinner insulation.

3. Submersible electric motor according to claim 1, characterized in that the groove is made with a cross-section in the form of an isosceles trapezoid, while,

lm. ≥mn. D max≤nн. D min,

where lm. - the length of the smaller base of the trapezoid, reduced, in the presence of groove insulation, by its double thickness;

mn. - the number of wires with insulation in the form of a dielectric sheath near the smaller base of the trapezoid;

nн. - the number of wires with thinner insulation near the smaller base of the trapezoid;

D max - diameter of a wire with insulation in the form of a dielectric sheath;

D min - diameter of a wire with thinner insulation.