基于单片机的抽油机电动机的节能装置研究

【摘要】：根据测量，油田用抽油机大部分时间在空抽、电机均在轻载状态下运行，电机效率和功率因数都比较低，造成大量电能浪费。为此，依据铜耗等于铁耗时，电动机效率、功率因数最高，最省电原理，设计一种抽油机电机自动控制的节能装置。采用电动机调压装置，基于模糊控制理论，通过主电路中晶闸管的移相控制调节抽油机电机端电压，进行实时控制。在满足抽油机正常运转的前提下，使电动机工作在铜耗等于铁耗的状态下，提高抽油机电动机的工作效率和功率因数，达到节能降耗的目的。该装置在抽油机的整个工作周期中，不改变电动机的转速，不影响抽油机的采油效率；具有软启动、缺相、过载保护等功能，是油田采油生产中较为理想的电动机控制装置，具有广泛的推广使用价值。 【关键词】：抽油机 电动机 节能 单片机 铜耗 铁耗
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 创新点摘要8-9
• 第一章 前言9-18
• 1.1 课题来源9
• 1.2 异步电动机的节能措施9-10
• 1.3 国内外抽油机电动机节能技术发展综述10-14
• 1.4 本文所做的主要工作14-18
• 1.4.1 基本思路：“铜耗=铁耗”15-16
• 1.4.2 节能装置结构16
• 1.4.3 控制回路设计16-17
• 1.4.4 控制系统软件的设计17-18
• 第二章 抽油机的负载特性18-20
• 第三章 三相异步电动机运行特性分析20-35
• 3.1 稳定运行时的三相异步电动机20-26
• 3.1.1 等效电路及矢量图20-22
• 3.1.2 三相异步电动机的功率关系及损耗分析22-24
• 3.1.3 异步电动机的转矩表达式24-26
• 3.2 运行条件变化对电动机性能的影响26-35
• 3.2.1 负载变化对损耗、效率、功率因数和转矩的影响27-30
• 3.2.2 电压变化对电动机性能的影响30-35
• 第四章 系统硬件设计35-51
• 4.1 概述35
• 4.2 抽油机节能装置主电路35-38
• 4.3 功率控制电路38-41
• 4.4 节能装置控制部分41-42
• 4.5 采样与检测42-46
• 4.5.1 电压、电流采样42-44
• 4.5.2 U与I的相位角检测44-46
• 4.6 IO接口46
• 4.7 无功功率补偿46-48
• 4.8 节能装置保护部分48-51
• 4.8.1 外部线路断相保护48-49
• 4.8.2 功率控制元件故障保护49
• 4.8.3 电机缺相保护49-50
• 4.8.4 电机短路和过流保护50-51
• 第五章 控制系统软件设计51-59
• 结论59-60
• 参考文献60-62
• 致谢62-63
• 详细摘要63-78

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