В настоящее время системы приводов насоса иногда используются как возобновляемые источники энергии. Например, произведенная энергия от ветрогенератора поставляется к насосу. После этого насос транспортирует воду к резервуару, который расположен на высоте. Затем сохраненная вода используется генератором. В этом случае стоимость киловатта в час ниже. Это означает что данный тип накопленной энергии будет быстро разовьеться в ближайшем будущем [1].
МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
В настоящее время один из самых эффективных способов исследования переходных процессов – использование математических исследований. Любой линейный или нелинейный электрический элемент можно представить в виде математического уравнения. Контролируя напряжение и частоту, улучшают использование асинхронного двигателя (АД). Разработаны математические модели для исследования работы АД с центробежным насосом в устойчивом режиме. Оптимизируя скольжение снижают потери мощности, ток статора и потребляемую мощность [2].
A. Математическая МодельMATLAB Simulink
Используя программу MATLAB Simulink, создана простая математическая модель. Она состоит из уравнений напряжения и функции работы насоса. Цель этой работы состоит в том, чтобы создать функцию, которая улучшит эффективность работы двигателя.
B. Математическая Модель Работы Насоса
На рисунке 1 показана зависимость момента от скорости. В математических программах для исследования переходных процессов используется квадратичная функция, которая в реальности значительно отличается, так как сначала осуществляют пуск насоса, а затем изменяют направление вращения ротора.
Рисунок 1–Зависимость момента от скорости в асинхронном двигателе.
ОПЫТНЫЙ СТЕНД
В работе был использован стенд для проведения экспериментальных исследований компании LEROY SOMMER. В состав эксперементальной установки входит исследуемый асинхронный двигатель, порошковый тормоз, датчик момента и тахогенератор. АД с номинальными данными: Pn=0.3 кВт, Un=400 В, In=1.33 A, fn=50 Гц, Tn=2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
В качестве нагрузки асинхронного двигателя был выбран статический реактивный момент нагрузки. В двигательном режиме реактивный момент нагрузки будет противодействовать вращению ротора независимо от его направления. Поэтому после переключения двух фаз необходимо изменияь значение момента нагрузки.
Рисунок 2–Переходные процессы в асинхронном двигателе.
Из рисунка 2 можно сделать вывод о том, что при моделировании переходных процессов в асинхронном двигателе принимать значение нагрузки постоянным нецелесообразно. Процесс запуска может занять некоторое время для ускорения, если вращающий момент груза остается постоянным. Электромагнитная сила вращающего момента в процессе пуска может быть в 10 раз больше, чем номинальная.
ВЫВОДЫ
В работе создан алгоритм, позволяющий аппроксимировать характеристику зависимости момента от скольжения. Раработанной математической функцией можно дополнить модель расчета параметров асинхронного двигателя. В результате чего при исследовании переходных процессов вентиляторов или насосов, можно получить более точные результаты.
ЛИТЕРАТУРА
1.A. Forco, C.Marinescu, Motor Pump Group Efficiency in a Wind Energy Pumped Storage System, IEEE 2011 7th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), pp.1- 6, 12-14 May 2011;
2. Petro Gogolyuk, Vladyslav Lysiak, and Ilya Grinberg, Influence of Frequency Control Strategies on Induction Motor-Centrifugal Pump Unit and Its Modes, IEEE International Symposium on Industrial Electronics ISIE 2008, pp. 656-661, June 30 2008-July 2 2008.