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抽油机永磁电机反电势点问题探讨

罗炼刚周明卿伊善利尹强米良

（胜利油田分公司桩西采油厂）

摘要：永磁电机在桩西采油厂的应用情况表明，永磁电动机在抽油机上应用具有启动转矩大、效率高、

功率因数高、节电效果好等优点，但在应用过程中也发现部分永磁电机功率因数偏低，能耗比正

常水平偏高等问题。本文分析了负载率、电压变化对永磁同步电机功率因数的影响，通过试验得

出了抽油机永磁电机工作的最佳电压值（临界反电势点），最后分析了目前在抽油机上调整永磁

同步电机反电势点存在的难点问题并提出了解决办法。

关键词：永磁电机功率因数反电势点

一、现状

桩西采油厂从2002年10月开始，试验抽油机井自动调压变压器配套永磁电机技术，该技术是从整个机

采系统入手，以系统的观念通过对变压器、控制柜到电机整个机械采油井拖动系统进行了优化设计，应用22-

30kW小功率永磁电动机替代普通Y系列37-55kW电动机，应用30kVA小容量自动调压变压器替代原单

井配套50kVA普通变压器，2002年共应用永磁电动机138台、自动调压变压器97台，实施后，平均单井日

节电42kWh，系统效率提高3.5%，单井变压器减容18kVA。到2007年底，共推广应用永磁电机500余台，

平均单井电机功率由46.6kW下降到32.5kW，单井功率因数由0.562提高到0.905，单井变压器容量降低

18kVA。

永磁电动机在使用过程中也存在着问题，部分永磁电机功率因数过低，甚至低于0.3，明显小于额定值，

给充分发挥永磁电机节电效果带来了一定的影响，桩西采油厂能源管理站决定针对此问题进行现场调整试验。

二、原因分析

（一）空载反电势及临界反电势

1、空载反电势：每台永磁同步电机都有一个不同的空载反电势，用同种转速的永磁同步电机轴对轴连接，

一台定子接通三相交流电，达到同步转速时，测试另一台被拖动电机定子的开路电压即为空载反电势。

2、临界反电势：在一定负载下，连续调整永磁同步电机的定子电压，用FLUK43B电力分析仪测试永磁

同步电机的瞬时无功功率，并用万用表测试电压，当FLUK43B测取的无功功率即不显示“C”（容性无功）

也不显示“L”（感性无功）时对应的定子电压即为该负载下的临界反电势，此时的无功功率很小（见表1）。

（二）负载率、定子电压对（无功功率）功率因数的影响

对不同额定电压等级（380V、660V、1140V）、不同额定功率（22kW、30kW）和不同转速（750转/

分钟、1000转/分钟）的12台永磁同步电机在不同负载率对应不同电压下的有功功率、无功功率和功率因数

进行测试，结果说明：各参试之间的规律关系都基本一致。

不同负载率下的有功功率（kW）对应的无功功率（kvar）对应的功率因数（COSφ）

电压

空载10%20%40%空载10%20%40%空载10%20%40%

3500.683.016.0012.00-6.54-6.98-6.45-3.450.1030.3960.6810.961

170

不同负载率下的有功功率（kW）对应的无功功率（kvar）对应的功率因数（COSφ）

电压

空载10%20%40%空载10%20%40%空载10%20%40%

3600.683.016.0111.99-5.13-5.17-4.62-2.430.1310.5030.7930.98

3700.692.986.0012.01-3.67-2.34-2.27-0.930.1850.7870.9350.997

3800.692.