Агроводком
(347) 281-65-13
(347) 216-65-13
  Главная / Статьи / Промышленные насосы /

Влияние параметров электросети на работу двигателей насосов

Влияние параметров электросети на работу двигателей насосов

Стремительное развитие электротехнической отрасли ознаменовало конец эры паровых машин и начало повсеместного распространения электрических. Электрические насосы относятся к одним из самых востребованных механизмов нашего времени. Здесь и далее под термином "насос" подразумевается весь механизм в целом - двигатель, передаточный механизм (редуктор или другое устройство, выполняющее его функции) и исполнительный орган (крыльчатка, лопасти, поршень).

Электродвигатели, лежащие в основе насосов, обладают очень высоким КПД (83-95%), относительной простотой конструкции, универсальностью и высокой надежностью. Тип применяемого двигателя и режим его работы в большой степени определяет итоговые характеристики любого электрического механизма.

В большинстве случаев, если нет особых требований, применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Схематично такой двигатель состоит из корпуса, в котором расположены статор (неподвижная часть) с обмоткой и ротор (вращающаяся часть). Напряжение, подведенное к обмотке статора, создает вращающееся магнитное поле, взаимодействие которого с обмоткой ротора и заставляет последний вращаться. Обмотка в электродвигателях представляет собой особым образом намотанную на металлический каркас медную проволоку, покрытую изолирующим витки лаком.

И если электрический двигатель является сердцем электронасоса, то электроэнергия - душой. Без неё насос попросту не будет работать. Электроэнергия характеризуется качеством, то есть все её параметры должны соответствовать расчетным. В случае, когда какой-либо параметр выходит за установленные стандартом границы, изменяется и режим работы насоса. Основными характеристиками электроэнергии являются значения напряжения, его формы и частоты (для переменного тока). В каждой стране есть свои стандарты для вышеуказанных параметров. Напряжение - это электродвижущая сила, разность потенциалов, или, если просто, это та энергия, которая высвобождается при перемещении заряда между двумя точками.

Согласно ГОСТ, для стран СНГ принято напряжение (U) 220 Вольт +-10%. Частота (Ω) определяет, как часто за единицу времени изменяется полярность напряжения. Стандартным значением является 50 Герц +-1%. К основным параметрам насосов относятся напор, подача и рабочая точка, объединяющая эти два параметра. Напор - это давление жидкости, создаваемое насосом, а подача - её количество, перекачиваемое за единицу времени. А так как принцип работы всего механизма заключается в преобразовании энергии вращения, производимой двигателем, в работу, совершаемую исполнительным органом, то важно обеспечить стабильность расчетной скорости вращения. Одной из важнейших характеристик асинхронного электродвигателя является скольжение. Скольжение - это разница в скоростях вращения магнитного поля, создаваемого обмоткой статора и самого ротора. Чем больше нагрузка или меньше напряжение, тем выше величина скольжения.

Взаимосвязь скорости вращения ротора и напряжения сети выражается формулой:
N=Nсинхр*(1-Kнагр*Uрез*Sном); где:
"N" - результирующая скорость вращения двигателя насоса,
"Nсинхр" - синхронная скорость вращения ,
"Kнагр" - коэффициент нагрузки двигателя,
"Uрез" - отношение квадратов значений номинального напряжения к фактическому,
"Sном" - значение скольжения в номинале.
Значит, при уменьшении сетевого напряжения ниже номинального, также уменьшается скорость вращения ротора двигателя и, как следствие, общая производительность насоса. Важно отметить, что данное следствие верно для двигателей насосов, работающих с полной нагрузкой. Если же насос выбран с "запасом", то влияние уменьшения напряжения проявляется не так заметно.

Видео ролик: "Работа частотного преобразователя Speedrive"

Следующим негативным проявлением понижения является нагрев обмоток. При уменьшении напряжения ниже допустимого на 1% магнитный поток в двигателе уменьшается на 3%. В общем случае, для мощности двигателя можно воспользоваться формулой:
P = U*I, где:
"P" - мощность двигателя,
"U" - напряжение сети,
"I" - ток, потребляемый двигателем.
Следовательно, при сохранении значения электрической мощности двигателя и падении напряжения, увеличивается потребляемый из сети ток. Превышение значения тока сверх расчетных параметров вызывает повышенный нагрев обмоток и, как следствие, уменьшение срока эксплуатации их изоляции. В некоторых случаях возможен выход двигателя из строя. Повышение напряжения выше номинального значения уменьшает срок службы двигателя и при чрезмерном завышении, происходит "электрический пробой" изоляции обмоток. В этом и вышеуказанных случаях говорят, что "двигатель сгорел".

Скорость вращения магнитного поля и, как следствие, скорость вращения ротора двигателя зависит от частоты сети. Эта зависимость описывается формулой:
n= 60*f / P, где:
"n" - синхронная скорость вращения магнитного поля,
"f" - частота электросети,
"P" - количество пар полюсов обмотки статора (механический параметр).
Следовательно, при постоянном количестве пар полюсов любое изменение частоты непосредственным образом влияет на вращения двигателя и развиваемую им механическую мощность. К особому типу насосов относятся вибрационные или шнековые. В их конструкции нет двигателя в классическом понимании, поэтому поломки, вызванные завышенным или заниженным напряжением проявляются немного иначе. Если такой насос установлен в колодце или скважине и при нормальном напряжении работает в своих номинальных параметрах, без "запаса" по мощности, то при падении напряжения он не сможет поднять воду, что для некоторых моделей чревато выходом из строя. А при завышении напряжения интенсивность движения качающей мембраны возрастает и механизм постепенно разбивает сам себя. Тот же эффект проявляется, соответственно, при понижении и повышении частоты сети.

Качественный насос приобретается с учетом долгой продолжительной работы без поломок - "поставил и забыл". Цена такого решения, обычно, соответствующая. Поэтому верным решением будет принять меры для защиты насоса от возможных изменений параметров электрической сети. К одному из вариантов относится подключение насоса к устройству, осуществляющему контроль и регулирование напряжения - стабилизатору. Стабилизатор подбирается по мощности с 20-30% запасом. Запас необходим с учетом более высокой потребляемой мощности в момент каждого включения электродвигателя. Более широкие возможности защиты насоса осуществляют блоки управления с частотным регулированием.

Еще по теме:
Частотный преобразователь Speedrive
Система автоматического водоснабжения с частотным регулированием Частотник


ВАШ КОММЕНТАРИЙ:

Ваше имя:
Ваша почта:
Комментарий:

Введите символы: *

captcha
Обновить

   Статьи по теме:

Электрические насосы. Надёжные дачные помощники
Электрические насосы. Надёжные дачные помощники
Снабжение дачного участка водой для питья, полива и хозяйственных нужд – одна из насущных задач, встающих перед горожанами, на лето превратившимся в дачников. Бытовые насосы помогут решить эту задачу в том случае, если...  >>>
Очистные сооружения для индивидуальных домов
Очистные сооружения для индивидуальных домов.
Фильтры для биологической очистки сточных вод представляют собой резервуар, заполненный фильтрующим материалом (керамзитом, шунгизитом, котельным шлаком, гравием и др.), на который уже прикреплена определенная микрофлора ...  >>>
Насосы для водоснабжения вашего дома
Насосы для водоснабжения вашего дома
Решая задачу водоснабжения своего дома впервые, многие будут удивлены количеству предлагаемых решений. Любые потребности могут быть удовлетворены впечатляющим арсеналом насосной техники ... >>>

все статьи  >>>