РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОГРУЖНОГО НАСОСА

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОГРУЖНОГО НАСОСА

Канд. техн. наук В.А. Дайнеко, асп. А.А.Цховребов, Д.В.Батраков (БГАТУ, г. Минск)

Регулируемый электропривод погружного насоса обеспечивает широкий диапазон регулирования напора при колебаниях расхода воды. При снижении напора значительно снижается мощность, потребляемая электронасосом, что обеспечивает энергосбережение.
Плавный пуск насоса, регулируемое время ускорения и замедления исключают гидроудары и захват песка из скважины. Регулирование частоты вращения рабочего колеса насоса позволяет обеспечить поддержание заданного давления при изменениях расхода, в том числе в прямоточных системах водоснабжнения.
Указанные преимущества регулируемого электропривода насоса позволяют строить систему водоснабжения на базе малоемкостных пневмогидравлических баков или прямоточного вида.
Известные устройства плавного пуска, обеспечивающие снижение фазного напряжения от 220 до 160 В не обеспечивают эффективной работы агрегатов, так как не происходит существенного снижения напора и потребляемой мощности в указанном диапазоне изменений напряжения. Так, при расходе воды напор снижается с до , а потребляемая мощность с 6 до 5,4 кВт. Более глубокое регулирование невозможно из-за опасности остановки электродвигателя при резком снижении вращающего момента. Таким образом, регулятор напряжения может обеспечить только снижение гидравлических ударов при пуске за счет увеличения времени разгона. Для надежного запуска насоса на первоначальном этапе к статору электродвигателя прикладывается полное напряжение, которое затем снижается, поэтому реального уменьшения пусковых токов не происходит.
В режиме частотного регулирования пусковой ток не превышает номинального значения, обеспечивается широкий диапазон регулирования напора во всем диапазоне расходов воды. Повышение частоты питающего напряжения до 60 Гц обеспечивает форсированный режим насоса с повышенным напором.
Реализация указанных преимуществ частотно-регулируемых электронасосов сдерживается отсутствием недорогих преобразователей частоты. Современные преобразователи частоты для регулируемого асинхронного электропривода являются высокотехнологичными многофункциональными дорогостоящими устройствами, что делает их применение в условиях сельскохозяйственного производства экономически неэффективным.
Целью данной работы является разработка специализированных преобразователей частоты, стоимость которых значительно снижена за счет снижения количества выполняемых функций и упрощения схемы управления инвертором.
В разработанном авторами устройстве использованы специализированные интегральные микросхемы и IGBT транзисторы, на которых выполнен силовой каскад преобразователя частоты. Управление силовыми ключами осуществляется шестиканальным драйвером затворов IGBT транзисторов, выполненным на одной микросхеме. На управляющие входы драйверов поступают сигналы с широтно-импульсного (ШИМ) модулятора, выполненного на КМОП микросхемах или на PIC контроллере. Оба варианта схем ШИМ-модулятора обеспечивают плавный пуск электродвигателя насоса по заданному закону. Схема управления обеспечивает защиту цепей электродвигателя и силовых ключей от перегрузок и коротких замыканий.
Недостатком частотно-регулируемых электроприводов с ШИМ-модулятором является ограничение длины питающего кабеля из-за влияния его емкости на работу инвертора. Эта проблема может быть в перспективе разрешена разработкой компактных преобразователей частоты, размещаемых в корпусе погружного насоса. При этом для насосов небольшой мощности возможно питание от однофазной сети.
Возможен вариант ПЧ, напряжение на выходе которого изменяется регулируемым выпрямителем, а не ШИМ-модулятором.

Выводы:

1. Обоснован выбор способа регулирования частоты вращения погружного насоса при обеспечении его плавного пуска.
2. Разработан недорогой преобразователь частоты со схемой управления, обеспечивающей автоматизацию процесса управления погружным электронасосом.
3. Предложенные технические решения приводят к энергосберегающему эффекту и улучшению эксплуатационных характеристик сельскохозяйственных водоснабжающих установок.

Литература.

1. Сравнительный анализ способа регулирования подачи центробежных насосов. Браславский И.Я. // Электротехническая промышленность. Электропривод. 1983 № 2. с. 8-10.
2. Richardson J., “Implementation of a PWM Regular Sampling Strategy for AC Drives”, IEEE Power Electronics Specialist Conference Record, 1989, p.p. 649-656