Электропривод оросительных насосных станций на базе асинхронных двигателей с полюсопереключаемыми обмотками

• Автор: Таранов, Михаил Алексеевич
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 257 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

IЛ. Характеристика орошения дождеванием,дождевальной

техники и насосных станций. . . .

1.2. Особенности работы трансформаторов оросительных насосных станций . .

1.3. Состояние вопроса в области исследования пусковых процессов сельскохозяйственных электроприводов в условиях соизмеримости мощности асинхронных двигателей и сети

1.4. Пусковые характеристики центробежных насосов оросительных установок . .

1.5. Характеристика способов пуска асинхронных двигателей оросительных насосных станций .

1.6. Задачи исследований.

ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПУСКА АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ОТ СЕГИ СОИЗМЕРИМОЙ МОЩНОСТИ ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Определение времени пуска асинхронного электропривода с учетом снижения напряжения
2.2. Расчет потерь энергии в обмотке ротора и ее температуры при пуске асинхронных двигателей с учетом снижения напряжения
2.3. Расчет потерь энергии в обмотке статора и ее температуры за время пуска асинхронного двигателя с учетом снижения напряжения
2.4. Расчет энергии,потребляемой за время пуска асинхронного электропривода с учетом снижения напряжения .
2.5. Определение допустимого напряжения на клеммах электродвигателя при пуске от сети соизмеримой мощности.
2.6 Определение величины коэффициента соизмеримости мощности пускаемого двигателя и трансформатора по условию нагрева ротора
Выводы . . . .
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ПУСКОВЫХ ПЕРЕГРУЗОК НА СРОК СЛУЖБЫ ТРАНС
ФОРМАТОРОВ ОРОСИТЕЛЬНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ . . . .
3.1. Зависимость допустимой температуры обмоток транс форматора от числа пусков в сутки асинхронных двигателей соизмеримой мощности .
3.2. Зависимость температуры обмоток трансформатора при пуске асинхронных двигателей соизмеримой мощности от величины и длительности пусковых перегрузок .
3.3. Определение коэффициента соизмеримости мощно стей электродвигателя и трансформатора оросительных насосных станций по допустимому износу изоляции трансформатора
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОПРИВОД ОРОСИТЕЛЬНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ НА БАЗЕ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМЫМИ ОБМОТКАМИ
4.1. Методика расчета параметров системы сетьэлектропривод оросительных насосных станций .
4.2. Требования к способу пуска асинхронных двигателей электроприводов оросительных насосных станций от
сети соизмеримой мощности.
4.3. Выбор и разработка схем полюсопереключаемых обмоток для пуска асинхронных двигателей оросительных насосных станций от сети соизмеримой мощности .
4.4. Экспериментальные исследования асинхронных двигателей с полюсопереключаемыми обмотками
Выводы. .
ГЛАВА 5. ТЕХНШОЭКОНОШЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СПОСОБОВ ПУСКА АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ОРОСИТЕЛЬНЫХ НА СОСНЫХ СТАНЦИЙ
5.1. Влияние способов пуска на коэффициент соизмеримости мощностей пускаемого двигателя и трансформатора .
5.2. Влияние способов пуска на нагрев пускаемых электродвигателей и потребляемую за пуск электроэнергию .
5.3. Экономический эффект от использования пуска переключением полюсов асинхронных двигателей оросительных насосных станций
Выводы. .
6. ОБЩИЕ ВЫВОД.
7. ЛИТЕРАТУРА.
8. ПРИЛОЖЕНИЯ.
Приложение П.1
Приложение П.2.
Приложение П.З . .
Приложение П.4 .
Приложение П.5.
Приложение П.6. . .
Приложение П.7
Приложение П.8 . .
Приложение П.9.
Приложение II. .
ВВЕДЕНИЕ
Решениями ХХУ1 съезда КПСС предусмотрено увеличить за пятилетие среднегодовое производство зерна на . и довести его до 8.3 млн.тонн I. Особое значение придается мелиорации земель. К концу года Продовольственной программой СССР намечено увеличить площадь мелиорируемых земель на .
и довести до . млн.га орошаемых и . млн.га осушенных 2.
Долговременной программой мелиорации и повышения эффективности использования мелиорируемых земель в целях устойчивого наращивания продовольственного фонда страны, принятой октябрьским г. Пленумом ЦК КПСС 3, намечается довести к году площади орошаемых земель до . млн.га.
Особая важность придается вопросам высокоэффективного использования орошаемых земель, чтобы в возможно более короткие сроки надежно обеспечить население страны продуктами питания.
С этой целью в районах орошаемого земледелия будут созданы зоны гарантированного производства зерна, а вблизи крупных городов и промышленных центров зоны гарантированного производства овощей и раннего картофеля на орошении. Валовый сбор зерна на мелиорированных землях достигнет к году , а к году . млн.тонн. Объем производства кормов к году составит ., а к году не менее 5.5 млн.тонн кормовых единиц.
В настоящее время весь хлопок, рис, зерна кукурузы, овощей, бахчевых и винограда, кормов и большое количество другой продукции растениеводства получают на орошаемых землях. Дальнейшее повышение продукции и устойчивости урожаев сельскохозяйственных культур связывается с орошением. Средняя
урожайность в целом по стране в году была выше на орошаемых землях примерно в 2 раза. Урожайность кормовых культур на орошаемых землях за лет возросла на .
Площади орошаемых земель сейчас составляют около млн.га. Дальнейшее их расширение в основных районах орошаемого земледелия сдерживается дефицитом водных ресурсов. На нужды сельского хозяйства расходуется водопотребления всего народного хозяйства. Поэтому развитие орошения в ближайшие годы связано с реконструкцией существующих мелиоративных систем, а следовательно с повышением стоимости строительства и эксплуатации мелиоративных систем 8.
Ввод в эксплуатацию каждого нового гектара орошаемых земель с затратами на их освоение обходится в среднем до 5 тысяч рублей 3. В связи с этим чрезвычайно важно изыскивать новые решения по снижению затрат в орошении.
На октябрьском г. Пленуме ЦК КПСС 3 отмечалось, что значительные резервы повышения урожайности и валовых сборов сельскохозяйственных культур заложены в малом орошении за счет рационального использования местного стока и подземных вод. В малом орошении требуется большое количество насосных станций малой и средней мощности, число которых будет увеличиваться.
В настоящее время для подачи воды в системах орошения еще широко используются насосные станции с тепловыми двигателями. Число таких насосных станций достигает от общего количества.
В решениях ХХУ съезда КПСС, в долгосрочной программе развития народного хозяйства СССР, принятой на ХХУ1 съезде КПСС, в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР 0 мерах по дальнейшему развитию электрификации сельского хозяйства, в Продовольственной Программе СССР на период до года и мерах по
ее реализации указывается, что важнейшим средством ускорения научнотехнического прогресса в сельском хозяйстве и улучшения культурнобытовых условий жизни сельского населения является электрификация отрасли 1,2,4 .
Большое значение при этом имеет дальнейшее развитие электропривода ,,0. Перевод на электропривод только одной насосной станции широкозахватной дождевальной машины фронтального действия ЭДМФ КубаньМ позволяет экономить до 0 тонн жидкого топлива и, кроме того, создает условия для полной автоматизации поливов, повышает эффективность орошаемых систем. Однако, как при переводе оросительных насосных станций на электроэнергию при замене тепловых двигателей электродвигателями, так и при проектировании и реконструкции электрифицированных насосных станций в орошаемом земледелии, возникают значительные трудности изза пусковых особенностей мощных асинхронных электродвигателей. Обеспечение пуска таких двигателей требует больших капитальных затрат на сооружение линий электропередач и источников электроснабжения повышенной мощности. В связи с этим является актуальной проблема пуска мощных асинхронных двигателей оросительных насосных станций от сети соизмеримой мощности.
В настоящее время разработаны теоретические основы расчета возможности пуска по условию устойчивости работы параллельной нагрузки ,,,,,3,5,7,3,4,5,6,7,9, 2, изучена суть явлений, происходящих при пуске асинхронных двигателей, известны также специальные пусковые устройства, обеспечивающие или снижение пусковых токов, или пуск двигателя вхолостую. В условиях сельского хозяйства по техникоэкономическим причинам нашли применение
I. Пуск переключением обмотки статора со звезды на треуголь
2. Центробежные фрикционные муфты
Однако, применение первого из них ограничивается величиной инерционных масс, а другого конструктивными затруднениями для мощных двигателей, а также невысокой эксплуатационной надежностью фрикционных муфт.
Между тем наблюдаетмя стабильный рост мощностей отдельных двигателей для привода оросительных насосных станций. Пуск таких двигателей сопровождается интенсивным нагревом не только двигателя, но и трансформатора соизмеримой мощности. В этой связи для сохранения срока службы трансформатора важно учитывать увеличение длительности разбега асинхронных двигателей изза снижения напряжения и число пусков в сутки. Таким образом, обеспечение пуска электродвигателей насосных станций является актуальной задачей исследования.
Актуальность


Силовые трансформаторы общего назначения, как правило,работают с неравномерной нагрузкой, при этом отклонения мгновенного значения тока от среднесуточного могут достигать и более, обычно с определенной периодичностью как в течение суток, так и по сезонам года. Температура охлаждающей среды также колеблется в широких пределах. В таких условиях номинальная мощность трансформатора выбирается меньше максимальной суточной нагрузки с расчетом на то, что в некоторые часы суток трансформатор должен перегружаться. Так как перегрузки возникают систематически, то условием их допустимости является сохранение срока службы изоляции. Совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных определяет нагрузочную способность трансформатора, в основе которой лежит тепловой износ изоляции. ГОСТ 7 мощностью до 0 включительно, содержатся в ГОСТ 9 . Он определяет допустимые нагрузки и перегрузки трансформаторов при различных температурных условиях охлаждающей среды. Исследованиями Пястолова и его учеников ,0,1, а также исследованиями других авторов ,, показана необходимость использования нагрузочной способности силовых трансформаторов сельскохозяйственных потребителей для увеличения пропускной способности сельских сетей. В соответствии с выбор мощности трансформаторов проводится по условиям их работы в нормальном режиме по экономическим интервалам с учетом допустимых систематических перегрузок. Однако, пусковые перегрузки при этом не учитываются. На рисунке I. I показаны зависимости затрат на подстанцию от нагрузки для КТП 0,4 кВ на железобетонных стойках и в металлическом блоке . Анализ этих зависимостей показывает, что экономически целесообразная нагрузка иногда лежит за пределами перегрузочной способности трансформаторов. Таким образом, с точки зрения приведенных затрат наиболее целесообразный режим работы трансформаторов режим предельно допустимой перегрузки трансформаторов. По условиям пуска асинхронных короткозамкнутых двигателей приходится завышать мощность подстанций оросительных насосных станций, что приводит в область неэкономичного режима работы трансформатора. В отмечается, что суммарная установленная мощность трансформаторов общего назначения в стране на конец г. ВА, ежегодный ввод в X пятилетке 0 млн. ВА. Рис ,1. КТГ 0,4 кз ча стоках а и в шталличесжог. Всякому установившемуся графику нагрузки соответствует некоторая эквивалентная в отношении износа трансформатора неизменная нагрузка и температура. Если номинальная мощность установленного трансформатора совпадает с расчетной , то эквивалентная температура обмотки равна С. Относительный износ считается в этом случае естественным или нормальным. Если номинальная мощность трансформатора больше расчетной, то относительный износ его изоляции меньше нормального, так как эквивалентная температура обмоток в этом случае меньше С. Ь
где ос 0, град. Отличительной особенностью работы трансформаторов оросительных насосных станций является то, что максимум графика нагрузки приходится на период вегетации сельскохозяйственных культур весналетоосень. Этот период характеризуется повышенной по сравнению со среднегодовой температурой охлаждающего воздуха. Поэтому трансформаторы оросительных насосных станций подвергаются интенсивному износу. В таблице 1. Анализ данных таблицы 1. Киева ,2, РостованаДону ,2, Ташкента 8,3. Естественный износ изоляции масляных трансформаторов по месяцам для этих районов показан на рис. Наиболее интенсивно износ происходит в период поливов сельскохозяйственных культур. Учитывая, что развитие орошаемого земледелия намечено в южной части страны 3, становится очевидной актуальность учета износа изоляции трансформаторов оросительных насосных станций при их проектировании и эксплуатации. Если среднегодовая температура охлаждающего воздуха равна 5С, то температура наиболее нагретой точки трансформатора будет С, что соответствует его номинальной мощности. Эпр Бпасп. Бпасл. ВА. Эквивалетная температура охлаждающей среды 9вэ это такая неизменная температура, при которой износ изоляции за рассматриваемый период времени получается такой же, как при естественном изменении ее в данной климатической зоне. Таблица 1. Г II I II I ъ. Тем СМ 7 П ОР. Продолжение таблицы 1. I 1 I I I I I I I I I I I Ъ.