Розробка і дослідження електротехнічної системи керування електроприводом каскадної насосної установки

Анотація

У статті представлено результати дослідження автоматизованої системи керування каскадною насосною установкою з частотним регулюванням електропривода, спрямовані на підвищення енергоефективності систем водопостачання. Система спрямована на підвищення енергоефективності та оптимізацію гідравлічних процесів у мережах водопостачання змінного навантаження. Розроблено алгоритм автоматичного керування, що забезпечує стабілізацію тиску в трубопроводі шляхом безперервної корекції частоти обертання електродвигуна, відповідно до поточного значення тиску, отриманого від вимірювального перетворювача.

Особливу увагу приділено каскадному принципу керування насосами, який дозволяє ефективно узгоджувати роботу агрегатів із реальним водоспоживанням. У режимах низького навантаження необхідний тиск у мережі який формується роботою лише одного насоса з регульованою швидкістю, тоді як додатковий насос автоматично відключається. Такий підхід усуває холості та низькоефективні режими роботи, забезпечує суттєве зниження енергоспоживання та зменшення зношування обладнання, внаслідок скорочення кількості пусків і тривалої роботи при неповному навантаженні.

У роботі проведено експериментальне дослідження енергетичних і робочих характеристик каскадної насосної установки, до складу якої входять два асинхронні електроприводи з різними номінальними параметрами. Керування здійснювалося методом частотного регулювання, що дозволяє забезпечити плавну зміну продуктивності та тиску в системі, залежно від гідравлічного навантаження. У ході досліджень, отримано залежності зміни споживаного струму, тиску та частоти обертання при різних режимах роботи одного, та двох насосів у складі каскадної системи.

На основі імітаційного моделювання та експериментальної верифікації, встановлено кількісні закономірності впливу частотного регулювання на формування витрат та стабільність тиску в мережі. Показано, що застосування перетворювача частоти забезпечує адаптивність системи до динамічних змін навантаження, зменшує втрати електроенергії, знижує пускові навантаження на електроприводи та, загалом, підвищує надійність функціонування насосної інфраструктури.

Отримані результати мають практичне значення для проектування нових та модернізації існуючих систем водопостачання і зрошення, дозволяючи досягти покращення енергетичних показників, продовження ресурсу обладнання та забезпечення більш високої якості регулювання технологічних параметрів.

Отримано: 29.12.2025.  Доопрацьовано: 01.03.2026. Прийнято: 17.04.2026.