ПОГРУЖНОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

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, 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.
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.
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.
Указанный погружной электродвигатель по своим техническим характеристикам и назначению является наиболее близким предлагаемой полезной модели и принят за прототип.
Перед полезной моделью была поставлена задача увеличения номинальной мощности и повышения степени унификации изготовления погружных электродвигателей.
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).
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.
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.
Известны разные варианты исполнения электродвигателей с закрытыми пазами, в том числе, с пазами, имеющими поперечное сечение в виде равнобедренной трапеции.
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.
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.
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 выражения
lб≥mв. D мах≤nв. D min
где lб. - длина большего основания трапеции, уменьшенная, при наличии пазовой изоляции, на ее удвоенную толщину;
mв. - количество проводов с изоляцией в виде диэлектрической оболочки вблизи большего основания трапеции;
nв. - количество проводов с более тонкой изоляцией вблизи большего основания трапеции;
D мах - диаметр провода с изоляцией в виде диэлектрической оболочки;
D min - диаметр провода с более тонкой изоляцией.
При определении необходимого количества проводов с более тонкой изоляцией для укладки в паз вблизи меньшего основания равнобедренной трапеции, необходимо исходить из выражения
lм.≥mн. D мах≤nн. D мin,
где lм. - длина меньшего основания трапеции, уменьшенная, при наличии пазовой изоляции, на ее удвоенную толщину;
mн. - количество проводов с изоляцией в виде диэлектрической оболочки
вблизи меньшего основания трапеции;
nн. - количество проводов с более тонкой изоляцией вблизи меньшего основания трапеции;
D мах - диаметр провода с изоляцией в виде диэлектрической оболочки;
D мin - диаметр провода с более тонкой изоляцией.
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.
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.
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.
На фиг. 1 условно изображен погружной электродвигатель, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.
Погружной электродвигатель 1 содержит статор 2, набранный из листов статора 3 с трапецеидальными закрытыми пазами 4, в которых расположены провода 5, ротор 6.
Погружной электродвигатель работает следующим образом.
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.
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.
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.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает технический результат, объективно проявляющий себя как при изготовлении, так и при использовании полезной модели.
Признаки изложенной совокупности существенных признаков полезной модели взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с техническим результатом, являются необходимыми и достаточными для его достижения.
Предлагаемое техническое решение обладает новизной, промышленно применимо.