Yugra State University BulletinYugra State University BulletinВестник Югорского государственного университета1816-92282078-9114Yugra State University12182810.18822/byusu20220493-102Electrical Power EngineeringЭлектроэнергетикаResearch ArticleOn some operating modes of a submersible induction electric motorО некоторых режимах работы погружного асинхронного электродвигателяKovalevVladimir Z.КовалевВладимир Захарович
Russian Federation

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department "Electrical Power Engineering and Electrical Engineering", Institute of Oil and Gas

доктор технических наук, профессор, руководитель ОП «Электроэнергетика и электротехника» Института нефти и газа

vz_kovalev@mail.ruBalyklovEgor S.БалыкловЕгор Станиславович
Russian Federation

Postgraduate student of the Institute of Oil and Gas

аспирант Института нефти и газа

balyklov2842@mail.ruHusainovEmil I.ХусаиновЭмиль Ильшатович
Russian Federation

Postgraduate student of the Institute of Oil and Gas

аспирант Института нефти и газа

husainov-e@mail.ruYugra State UniversityФГБОУ ВО «Югорский государственный университет»14122022184931021301202313012023Copyright ©; 2022, Yugra State UniversityCopyright ©; 2022, Югорский государственный университет2022Yugra State UniversityЮгорский государственный университетhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://vestnikugrasu.org/byusu/article/view/121828

Object of research: induction submersible electric motor as a part of electric drive centrifugal pump.

Subject of the research: non-nominal operation modes of induction submersible electric motors, including modes of wedging.

Purpose of research: creation of research methodology of operation of induction submersible electric motors at non-nominal modes of operation, including variation of frequency of feeding voltage and its magnitude.

Methods of research: theory of electromechanical transformation of energy, digital modeling, statistical data processing, methods designing of experiments.

Main results of research: the relevance of submersible electric motors research in non-nominal conditions is substantiated; the technique of asynchronous submersible electric motors operation research in non-nominal operating modes is built; the proposed technique is tested on the example of the ESP unit wedging mode.

Объект исследования: асинхронный погружной электродвигатель в составе электроприводного центробежного насоса.

Предмет исследования: неноминальные режимы работы асинхронных погружных электродвигателей, включая режимы расклинивания.

Цель исследования: построение методики исследования работы асинхронных погружных электродвигателей при неноминальных режимах работы, включая вариации частоты питающего напряжения и его величины.

Перечень методов исследования: теория электромеханического преобразования энергии, цифровое моделирование, статистическая обработка данных, методы планирования эксперимента.

Основные результаты исследования: обоснована актуальность исследований погружных электродвигателей в неноминальных условиях; построена методика исследования работы асинхронных погружных электродвигателей при неноминальных режимах работы; проведено тестирование предложенной методики на примере режима расклинивания УЭЦН.

induction submersible motormathematical modelenergy conversiondigital experimentасинхронный погружной электродвигательматематическая модельпреобразование энергиицифровой экспериментЭкспертный Совет по механизированной добыче нефти // Механизированная добыча – 2021: Международная практическая конференция, 2021. – № 5. – С. 94–97. – URL: http://pump-sovet.com/upload/itogi_mdn-2021_neftegaz.ru_№5_2021.pdf (дата обращения: 05.03.2022). – Текст : электронный.Ведерников, В. А. Исследование и анализ процесса «расклинивания» погружных насосов установок добычи нефти / В. А. Ведерников, О. А. Лысова, Р. Р. Лопатин. – EDN: MXGHIX. – Текст : непосредственный // Вестник кибернетики. – 2010. – № 9. – С. 28–36.Sensorless Control of CSC-Fed PMSM Drives with Low Switching Frequency for Electrical Submersible Pump Application / L. Ding, Y. W. Li, N. R. Zargari, R. Paes. – DOI: 10.1109/TIA.2020.2990895 // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2020. – Vol. 56, № 4. – P. 3799–3808.Шандарова, Е. Б. Имитационное моделирование асинхронного электропривода насоса погружного технологического оборудования / Е. Б. Шандарова, В. Г. Букреев, Е. А. Быстров. – DOI: 10.18503/2311-8318-2021-4(53)-13-18 // Электротехнические системы и комплексы. – 2021. – № 4 (53). – С. 13–18.Ковалев, В. З. Моделирование динамических режимов работы асинхронной машины с учетом тепловых переходных процессов / В. З. Ковалев, О. В. Архипова. – EDN: VEDWLX. – Текст : непосредственный // Нефтегазовое дело. – 2015. – Т. 13, № 1. – С. 115–118.Identification of mathematical models parameters of electromechanical consumers of regionally isolated electrotechnical complexes / V. Z. Kovalev, O. V. Arhipova, S. S. Esin [et al.]. – DOI: 10.1088/1742-6596/1260/5/052014 // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – Vol. 1260. – P. 052014.Каширских, В. Г. Обоснование упрощения математической модели асинхронного электродвигателя для динамической идентификации / В. Г. Каширских. – Текст : непосредственный. – DOI: 10.26730/1816-4528-2019-5-33-37 // Горное оборудование и электромеханика. – 2019. – № 5 (145). – С. 33–37.Chen, J. Resistances and Speed Estimation in Sensorless Induction Motor Drives Using a Model with Known Regressors / J. Chen, J. Huang, Y. Sun. – DOI: 10.1109/TIE.2018.2849964 // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2019. Vol. 66, № 4. P. – 2659–2667.Enhancement of induction motor dynamics using a novel sensorless predictive control algorithm / H. Echeikh, N. V. Quynh, H. H. Alhelou [et al.]. – DOI: 10.3390/en14144377 // Ener-gies. – 2021. – Vol. 14. – № 14.Model predictive control of induction motor based on amplitude-phase motion equation / Z. Lu, R. Zhang, L. Hu [et al.]. – DOI: 10.1049/iet-pel.2019.0093 // IET Power Electronics. – 2019. – Vol. 12, № 9. – P. 2400–2406.Aziz, A. G. M. A. Robust sensorless model‐predictive torque flux control for high‐performance induction motor drives / A. G. M. A. Aziz, A. A. Zaki Diab, H. Rez. – DOI: 10.3390/math9040403 // Mathematics. – 2021. – Vol. 9, № 4. – P. 1–29Ivobotenko, B. A. Planirovanie eksperimenta v elektromekhanike [Designing of experiments in electromechanics] / B. A. Ivobotenko, N.F. Ilinskij, I. P. Kopylov. – Moscow : Energy, 1975. – 184 p. [in Russian].Durakovic, B. Design of Experiments Application, Concepts, Examples: State of the Art / B. Durakovic. – DOI: 10.21533/pen.v5i3.145 // Periodicals of Engineering and Natural Scinces. – 2017. – Vol. 5, № 3. – P. 421–439.Jankovic, A. Designing the design of experiments (DOE) – An investigation on the influence of different factorial designs on the characterization of complex systems / A. Jankovic, G. Chaudhary, F. Goia. – DOI: 10.1016/j.enbuild.2021.111298// Energy and Buildings. – 2021. – Vol. 250. – P. 111298.Montgomery, D. C. Design and Analysis of Experiments / D. C. Montgomery. – Ninth Edition. – Hoboken ; NJ : John Wiley and Sons, 2017. – 734 p.Schrangl, P. On optimal design of experiments for static polynomial approximation of non-linear systems / P. Schrangl, L. Giarre. – DOI: 10.1016/j.sysconle.2020.104758 // Systems and Control Letters. – 2020. – Vol. 143. –P. 104758.Исследование функционирования электротехнических комплексов установок электроцентробежных насосов при вариациях внешних температурных воздействий / Р. Н. Хамитов, В. В. Аникин, В. З. Ковалев, А. О. Парамзин. – DOI: 10.25206/1813-8225-2020-172-19-25. – Текст : непосредственный // Омский научный вестник. – 2020. – № 4 (172). – С. 19–25.Боловин, Е. В. Метод идентификации параметров погружных асинхронных электродвигателей установок электроприводных центробежных насосов для добычи нефти / Е. В. Боловин, А. С. Глазырин. – EDN: YGSRYP. – Текст : непосредственный // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2017. – Т. 328, № 1. – С. 123–131.Математическая модель погружного асинхронного двигателя как электротехнического комплекса / О. В. Архипова, Р. А. Чертов, А.В. Денисенко [и др.]. – Текст : непосредственный // Инженерный вестник Дона. – 2020. – № 12 (72). – С. 146–158.Татевосян, А. А. Исследование статических и динамических характеристик синхронного двигателя на постоянных магнитах для привода поршневого компрессора / А. А. Татевосян. – Текст : непосредственный // Сборник трудов XI Международной (XXII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2020, Санкт-Петербург, 4-7 октября 2020 года. – Санкт-Петербург : ФГАОУВО «Национальный исследовательский университет ИТМО», 2021. – С. 18–22.