[实用新型]抽油机电机制动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采油设备，尤其涉及一种抽油机电机制动装置。

背景技术

目前，在油田的采油设备中，抽油机是最主要的机械采油设备，约占机采井的87.5％。这些油井实际运行功率一般为5kW——12kW，但为了保证抽油机的可靠启动，配备电机的额定功率一般为22kW——55kW，导致了抽油机的“大马拉小车”现象，结果是抽油机系统效率降低，功率因数也低，能耗增大。为了解决抽油机“大马拉小车”的问题，目前，普遍采取的措施是应用抽油机专用永磁同步电机和其配套变压器更换原来的异步电动机，目前在用永磁电机约占总数的35％。永磁同步电机具有启动转矩大、效率高、功率因数高(且呈容性的负载状态)、节电效果好等优点，这些优点在实际应用中得到了验证，也被石油行业所认可。

但是永磁电机在抽油机这种特殊的设备上，存在一个突出问题：抽油机因停电、故障或人为停机时，由于抽油机不可能100％的平衡，抽油杆或者平衡块必然拖动电机旋转，此时永磁电机处于发电状态；抽油机越不平衡电机旋转的速度越快，永磁电机的发电电压也越高，这种发电电压如不及时处理，会导致永磁电机线圈和控制柜的击穿、烧毁的严重事故。近几年，在抽油机使用的过程中已暴露出该问题，每年都有一些永磁同步电动机因此问题而烧毁，造成一定的经济损失。

发明内容

本实用新型的目的就是为了避免这类故障的发生，提供一种抽油机电机制动装置，它设有门限电压，当抽油机电机在停电状态被拖动旋转而发电电压上升到高于门限电压的时候，控制回路发出指令把制动电阻与电机的定子绕组接通，定子绕组的能量通过制动电阻释放掉，限制电机定子绕组的发电电压的继续升高，对永磁电机起到很好的保护作用。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种抽油机电机制动装置，它包括检测电路，检测电路输入端与永磁同步电动机连接，检测电路输出端与主控制电路连接，主控制电路与触发电路连接，触发电路与晶闸管组件连接，晶闸管组件则与大功率制动电阻与压敏电阻连接，压敏电阻与永磁同步电动机的输入端连接。

所述主控制电路与储能电源连接。

所述主控制电路为TI的MSP430单片机。

本实用新型制动装置的工作原理是：永磁同步电动机在制动和再生发电状态产生的过电压远高于电机的额定工作电压，尤其是断开主回路后，过电压是额定电压的数倍，制动装置将额定电压的1.15倍设定为门限值(其值可任意设定，默认值为额定电压的1.15倍)，超过门限值就投入能耗制动电阻，吸收过电压，保护电机的安全运行。

制动装置的工作过程：永磁同步电动机启动后，检测电路每1毫秒检测一次电机的端电压，主控电路对检测的端电压与设定的门限值进行比较，当超过设定值时立刻控制触发电路工作，使SCR组件导通，投入大功率制动电阻进行能耗制动。从检测到电机端过压到投入制动电阻，装置的响应时间不大于2毫秒。小于2个毫秒的电压尖峰由压敏电阻吸收。图中的储能电源在主回路断电时也能向制动装置维持供电20秒，保证装置在任何情况下正常工作。

本实用新型的有益效果是：

1、制动装置使用电力电子器件中的晶闸管组件(SCR)作为功率制动电阻投切的开关器件，提高了开关的速度，使开关的导通时间小于20μS，是机械制动装置的响应时间0.2S的万分之一。快速的导通，可使永磁电机的定子绕组与制动电阻瞬间接通，快速限制电机定子绕组发电电压的继续升高，避免因抽油机电机的发电电压过高而烧坏电机。

2、制动装置使用大功率的压敏电阻作为吸收器件，能够有效吸收小于20μS脉宽的过电压和雷电窜入电网的瞬间过电压，既保护了电子器件，又避免了干扰脉冲的误动作。

3、在制动装置中创新的应用了储能电容为制动装置的控制系统供电，即使电网断电，控制系统仍然有效可靠工作。

4、制动装置的主控制单元应用了TI的MSP430单片机做CPU，简化硬件设计，提高控制算法的灵活性、系统性能和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1.永磁同步电动机，2.检测电路，3.主控制电路，4.储能源，5.触发电路，6.晶闸管组件，7.大功率制动电阻，8.压敏电阻。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。

图1中，它包括检测电路2，检测电路2输入端与永磁同步电动机1连接，检测电路2输出端与主控制电路3连接，主控制电路3与触发电路5连接，触发电路5与晶闸管组件6连接，晶闸管组件6则与大功率制动电阻7与压敏电阻8连接，压敏电阻8与永磁同步电动机1的输入端连接。