Презентація_Єремка_2003_1

1.

Удосконалення
системи
частотнорегульованого
електропривода
насосної станції
для системи
зрошення
Державний біотехнологічний університет
Факультет енергетики, роботехніки та комп'ютерних технологій
Студент: групи 141-22б-02
Єрьомка Володимир Володимирович
Керівник: доц. Міленін Д.М.
Харків 2026
Харків 2026
1

2.

Актуальність теми
• Зрошення потребує стабільного тиску за змінної
витрати води.
• Нерегульовані насоси часто працюють з
надлишковим напором і втратами енергії.
• Дроселювання засувками знижує ефективність
та збільшує гідравлічні втрати.
• Частотне регулювання дає змогу узгодити
подачу насоса з потребою поливу.
3:1
потрібний
діапазон
регулювання
6 кВ
напруга
приводного
двигуна
300Д90
насосний
агрегат для
модернізації
2

3.

Мета і завдання роботи
Мета роботи - удосконалення системи частотно-регульованого електропривода насосної
станції системи зрошення та дослідження її режимів роботи методом комп’ютерного
моделювання.
1. Проаналізувати технологічний
процес подачі води
2. Обрати насос, електродвигун і
перетворювач частоти
4. Розробити моделі скалярного та
векторного керування
5. Порівняти результати
моделювання і оцінити безпеку
3. Розрахувати параметри системи
ПЧ-АД
3

4.

Технологічний процес подачі води
• Забір води з відкритого водного
джерела або резервуара.
• Створення необхідного напору
насосним агрегатом.
• Подача води магістральними та
розподільчими трубопроводами.
• Розподіл потоку між зонами поливу та
підтримання тиску.
Ключовий параметр керування - тиск у
напірному трубопроводі
4

5.

Принципова схема насосної станції
Склад станції
• насосні агрегати основної та
додаткової групи
• всмоктувальні та напірні колектори
• засувки, зворотні клапани,
регулювальна арматура
• манометри, датчики тиску, шафи
керування
Функція модернізації
Заміна енергозатратного дроселювання
на регулювання частоти обертання
насоса.
5

6.

Насос 300Д90
Відцентровий одноступінчастий насос з
двостороннім підведенням рідини до
робочого колеса.
1080 м³/год
подача Q
88 %
ККД насоса
70 м
напір H
315 кВт
потужність на
валу
+85 °C
температура
рідини
• придатний для перекачування води
• стійкий до інтенсивних навантажень
• потребує плавного пуску для захисту трубопроводів
6

7.

Електродвигун АК4-400ХК-4У3
Трифазний асинхронний електродвигун з
короткозамкненим ротором для привода
насосного агрегату.
400 кВт
номінальна
потужність
6000 В
напруга живлення
1500 об/хв
синхронна
швидкість
S1
тривалий режим
роботи
Потужність двигуна перевищує потужність на валу
насоса та забезпечує запас для пускових і
перехідних режимів.
7

8.

Перетворювач частоти ATV1200
• високовольтний перетворювач частоти для
двигунів 6 кВ
• багаторівнева схема формування вихідної
напруги
• плавний пуск і зниження пускових струмів
• можливість регулювання продуктивності насоса
за тиском
ATV1200
обраний тип ПЧ
THDI < 2 %
низькі гармонічні
спотворення
до 2000 м
довжина кабелю
до двигуна
8

9.

Функціональна схема частотно-регульованого
електропривода
Сигнал з датчика тиску використовується для зміни частоти живлення двигуна і
продуктивності насоса.
Мережа
6 кВ
ПЧ
ATV1200
Система керування
підтримує заданий тиск
АД
АК4
Насос
300Д90
Мережа
зрошення
Датчик тиску
9

10.

Скалярне керування електроприводом
Основний принцип: підтримання
співвідношення U/f = const
• просте налаштування і реалізація без датчика
швидкості
• застосовується для насосних механізмів з
реактивним моментом навантаження
• забезпечує потрібний діапазон регулювання, але
має гіршу динаміку
• у перехідних процесах можливі пульсації струму
та моменту
Перевага: простота.
Обмеження: точність і якість перехідних процесів.
10

11.

Результати моделювання скалярного керування
• плавний пуск до максимальної швидкості
• зниження швидкості на 50 % і повторний розгін
• гальмування та зупинка насосного агрегату
• аварійна зупинка при виникненні небезпечного
режиму
Схема зміни швидкості у досліді
n
t
Висновок: заданий діапазон регулювання виконується,
але пульсації струму і моменту залишаються
помітними.
11

12.

Векторне керування електроприводом
Ідея системи - незалежне керування потокозчепленням і електромагнітним моментом
двигуна.
Перетворення координат
abc → αβ → dq
ПІ-регулятори
контури струму, швидкості та
потоку
Без датчика швидкості
оцінювання режимних
параметрів
Краща динаміка
менші пульсації струму і
моменту
Для насосної станції це означає плавний пуск,
стабільну швидкість і зменшення динамічних
навантажень.
12

13.

Порівняння скалярного та векторного керування
Показник
Скалярне
Векторне
Пульсації струму і моменту
помітні
значно менші
Робота на малих частотах
можливі коливання
плавна
Реакція на зміну навантаження
повільніша
швидша
Якість перехідних процесів
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Пульсації
Точ н ість
Скалярне
Точність підтримання швидкості
достатня
Плавн ість
Векторне
вища
Рекомендація: для практичного застосування доцільно прийняти векторне керування.
13

14.

Охорона праці та техніка безпеки
Електробезпека
заземлення, блокування, наряд-допуск, перевірка
відсутності напруги
Механічна безпека
огородження муфт, валів і рухомих частин насосного
агрегату
Гідравлічна безпека
плавний пуск, зворотні клапани, контроль тиску, захист
від гідроудару
Пожежна безпека
захист від КЗ, перевантаження, перегріву ізоляції та
аварійне відключення
Додаткові фактори: шум, вібрація, підвищена вологість, підтоплення, слизька підлога.
Персонал застосовує ЗІЗ, дотримується інструкцій та діє за планом ліквідації аварійних ситуацій.
14

15.

Апробація результатів роботи
Результати роботи представлені у вигляді тез доповіді, матеріалів студентської
конференції та публікації.
На IV Всеукраїнській науково-практичній конференції Електротехніка, електромеханіка татехнологіх в АПК:
наукові пошуки молоді 8 квітня 2026 конференціїконференції, збірника, тези або сертифікат апробації.
15

16.

Загальні висновки
• Удосконалено систему частотно-регульованого електропривода насосної станції системи
зрошення.
• Обрано насос 300Д90, електродвигун АК4-400ХК-4У3 потужністю 400 кВт і перетворювач
частоти ATV1200.
• Розроблено моделі скалярного та векторного керування у MATLAB/Simulink.
• Система забезпечує діапазон регулювання 3:1, похибку швидкості не більше 3 % і перехідний
процес до 2 с.
• Векторне керування має кращі динамічні показники та рекомендоване для практичного
застосування.
16

17.

Дякую за увагу
Доповідь завершено.
16