Преимущества применения ферромагнитной жидкости в зазорах погружного электродвигателя

Abstract

Статья посвящена исследованию преимуществ применения ферромагнитной жидкости в зазорах погружного электродвигателя для снижения потерь электроэнергии при его функционировании. Отмечено, что обычные погружные электродвигатели используют диэлектрическое масло в зазорах между статором и ротором для уменьшения разницы в давлении между электродвигателем и давлением жидкости в скважине. Однако такая система обладает следующим недостатком. Из-за высокой вязкости диэлектрического масла возрастает пусковой ток и это приводит к повышенному энергопотреблению. Альтернативой является использование ферромагнитной жидкости вместо диэлектрического масла. Описана физическая сущность обеспечения улучшения охлаждения электродвигателя за счет применения ферромагнитных жидкостей. Подчеркнуто, что это обусловлено тем, что магнитные свойства ферромагнитных жидкостей изменяются обратно пропорционально температуре: сильные магнитные поля, создаваемые обмотками электродвигателя, которые выделяют тепло, притягивают холодную ферромагнитную жидкость в большей степени, чем горячую ферромагнитную жидкость. Представлены схема электродвигателя с зазором из ферромагнитной жидкости и способы реализации данной разработки. В заключении перечислены преимущества использования ферромагнитной жидкости в зазорах электродвигателя. В их числе обозначены следующие: снижение потерь электроэнергии, охлаждение обмотки, герметизация, повышение КПД двигателя, снижение радиальных биений, снижения высокого напряжения на источнике питания и высокого тока на обмотках электродвигателя, меньшие габариты электродвигателя за счёт тонкого корпуса.

The article is devoted to the study of the advantages of using a ferromagnetic fluid in the gaps of a submersible motor to reduce power losses during its operation. It is noted that conventional submersible motors use dielectric oil in the gaps between the stator and rotor to reduce the difference in pressure between the motor and the fluid pressure in the well. However, such a system has the following disadvantage. Due to the high viscosity of the dielectric oil, the starting current increases and this leads to increased energy consumption. An alternative is to use ferrofluid instead of dielectric oil. The physical essence of improving the cooling of the electric motor through the use of ferromagnetic fluids is described. It is emphasized that this is due to the fact that the magnetic properties of ferrofluids change inversely with temperature: strong magnetic fields created by the motor windings, which generate heat, attract cold ferrofluid to a greater extent than hot ferrofluid. A diagram of an electric motor with a ferrofluid gap and methods for implementing this development are presented. In conclusion, the advantages of using a ferrofluid in the gaps of an electric motor are listed. Among them are the following: reduction of power losses, cooling of the winding, sealing, increase in motor efficiency, reduction of radial beats, reduction of high voltage on the power source and high current on the motor windings, smaller dimensions of the electric motor due to the thin case.