导向钻井工具中电能传输用旋转式变压器设计

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1、第43卷第1期石油钻探技术Vo1．43NO．12O15年1月PETR0LEUMDRILLINGTECHNIQUESJan．，2o15．一钻采机械doi：10．11911／syztjs．201501020导向钻井工具中电能传输用旋转式变压器设计周静，高建邦，饶飞，尚海燕(西安石油大学电子工程学院，陕西西安710065)摘要：在导向钻井过程中，为保证导向钻井工具中旋转的主轴与不旋转套之间电能传输稳定，根据导向钻井工具的机械结构和空间要求设计了旋转式可分离变压器。通过理论分析，选择铁合金材料作为磁芯材料；根据ANS

2、YS仿真，确定变压器初级和次级绕组之间的间隙为1rrlrn，旋转变压器的最佳工作频率为38kHz；通过分析，选择初级串联次级并联型补偿电路，并根据变压器的互感模型计算了补偿电路的电容。不同输入功率下旋转变压器传输效率的的室内测试结果表明，最佳输入功率约为150W，此时变压器的动静态传输效率都不低于82，而当输入功率大于200W小于300W时，传榆效率不足8O％。这表明，所设计的旋转变压器可以应用到旋转导向钻井系统中，但该变压器在输入功率高时传输效率较低，达不到8O的工程要求，还需进行改进。关键词：导向钻井旋转

3、式变压器分离式变压器电能传输中图分类号：TE927文献标识码：A文章编号：1001—0890(2015)01—0117一O5TheDesignoftheRotaryTransformerforPowerTransmissioninSteeringDrillingToolZhouJing，GaoJianbang，RaoFei，ShangHaiyan(School0fEngineering，Xi’anShiyouUniversity，Xi’an，Shaanxi710065，Cina)Abstract：Toensu

4、rethestabilityofelectricpowertransmissionbetweenrotatingspindleandnon-rota—ringsleeveinsteeringdrilling，arotaryseparabletransformerwasdesignedaccordingtothemechanicalstructureandspacerequirementsofrelevantsteeringtools．Ironalloywaschosenasthemagneticcorema—

5、terialthroughtheoreticalanalysis。andtheclearancebetweenprimarywindingandsecondarywindingwasdeterminedtobelmmandtheoptimumworkingfrequencyofthetransformertobe38kHz，basedonAN—SYSsimulation．Moreover，theprimaryseries+secondaryparallelcompensationcircuitwasadopt

6、ed。anditscapacitancewiththemutualinductancemodelofthetransformerwascalculated．Finally，thetransmissionefficiencyofthetransformerinlaboratoryunderdifferentinputpowerwastested．Theresultsshowedthattheoptimuminputpowerwasabout150W，underwhichbothdynamicandstatict

7、ransmissionefficienciesofthetransformerwerenotlessthan82．Whentheinputpowerwasgreaterthan200Wandlessthan300W，thetransmissionefficiencywaslessthan80．Thissuggestedthattherotarytransformercouldbeappliedtotherotarysteeringdrillingsystem，butitshouldbeimprovedsinc

8、eitstransmissionefficiencywaslow(1essthan8O9／6)underhighinputpower．Keywords：steeringdrilling；rotarytransformer；detachabletransformer；powertransmission旋转导向钻井是在钻柱旋转状态下用近钻头处非接触电能传输技术是基于电磁感应原理的一的导向钻井工具控制钻头