变频升压变压器在潜油电机中的应用(3)

　　对于Z2可用公式表示为：
　　Z2=R2+jX，
　　R2为回路总电阻，X为回路总感抗，X=2πfL，L为总电感。
　　在不考滤阻抗的情况下，二次侧的负载电流基本保持不变时。整体损耗不会增大。
　　在实际的变压器的运行中，由于阻抗的存在，在频率降低的过程中，如果电压频率同时按线性降低，变压器的损耗亦有所降低，变压器的铁心磁通强度将变小，而变压器的输出功率将显著降低。
　　4异步电机的机械特性
　　对于井下异步电机而言，在启动时存在一种最小启动转矩（与负载有关），小于这一转矩时，电机是不启动的，也就是说堵转。此时反电动势为0，电机中的电流变大，这是不想看到的。
　　如要使电机能够启动，则电机的起始转矩Mq必须大于最小启动转矩，而电机的起始转矩正比于所加电压的平方，而与频率成反比关系。
　　Mq=m1pU12R2/2πf[（R1+R2）2+（X1+X2）2]
　　其中：m1为定子绕组的相数，
　　p为电机的极对数，
　　U1为外加电压，
　　R2为转子电阻，f为频率，
　　R1为定子电阻，X1为定子感抗，X2为转子感抗。
　　因此当外加电压变小时，在负载不变的条件下，易出现堵转的情况，此时的电流将急骤变大，对电机形成损坏。
　　实际变频启动过程中，如果采用电压和频率线性变化的方式，则电机的启动就可能出现堵转或不能启动情况。由于采用了限制电流的方式，而所加的电压又较小，因而电机的启动转矩小于实际的最小启动转矩，因而电流快速增大，而电机却没有运行。如果按现在的启动方式进行变频启动，对于大负载的油井来讲，可能频率达到35HZ时仍没有转动，因此表现为电流大而不能产液，这种方式不能有效利用变频器的软启动特性，在将来的一变多控的运行中将出现类似J16井的情况，不能实现一变多控的功能。也就是说，变频启动时电压频率关系曲线不应是线性关系，而是一种开方关系，即恒扭矩启动方式；
　　在低频状态下，可产生较大的转矩，利于电机的启动。
　　根据以上分析，为了提高变频启动的成功率并充分发挥变频器的功能，需要采用稳压降频启动或增大低频电压启动方式，这对变频升压变压器就提出特殊要求。
　　5变频变压器特点
　　根据公式
　　U=4.44fNBS
　　可以得到，当电压保持不变时，频率降低，则磁通量就得增加，从前面的分析中可知，磁场强度B是铁损和铜损的主要来源，因此要减小各种损耗而带来的温升，则尽可能地减小铁心中的磁场强度B，另外B是由激磁电流产生的，对于铁磁物质而言，变压器中尽可能利用其在非饱和磁化曲线段，如果当电流增大到一定的程度，进入饱和磁化曲线段，则增大电流并不能有效地增大磁通量，在变压器设计中，变频升压变压器和普通工频变压器的区别就在于：变频升压变压器是按相对应的低频设计磁通（也就是铁心的尺寸），而普通变压器按50HZ进行设计。因此变频器用升压变压器可在额定频率范围内任一频率上以恒扭矩方式进行工作，而普通变压器则工作于50HZ，由于变压器在设计时有一定的余量，在一定的频率范围内，普通变压器也可以用作变频升压变压器。对于频率范围的确定主要取决于这几个方面：（1）变压器和变频器的额定电流，（2）空载损耗，（3）负载损耗。
　　6使用频率范围的确定
　　考滤到铁心的磁化曲线因素，设计中较充分应用非饱和曲线段。
　　对于启动过程中的运行情况，由于相对运行时间较短，运行频率可适当放宽，不同的井的要求可能不同，可在较低的频率上运行几分钟再提高运行频率。这样有利于启动又避免变压器发热过快而造成损坏。至于具体运行频率与运行时间长度相对较复杂，难以计算，主要和变压器的结构及通风环境、散热状态、环境温度等因素有关。总之在较低频率上运行时，时间越短越好。
　　如果井况条件较好，所需要的泵输入扭矩较小，可以按压频比为常数进行调产，这种情况下频率受限制。
　　7结语
　　普通变压器与变频变压器的区别在于铁心的截面积不同，变频器用变压器可以在较低的频率下运行于额定工作电压，而此时的激磁电流并不增加。
　　电机的启动需要在较低的频率下提高所加的电压以增大转矩，现在的电压与频率呈线性变化的启动控制曲线不能满足实际变频启动需要。