Электрическое моделирование рабочих процессов в электромеханических системах сетей водоснабжения

Abstract

В статье приведены результаты исследований, направленные на развитие научного направле- ния, предусматривающего проведение анализа энергетических процессов в электромеханических си- стемах сетей водоснабжения с использованием электрических методов моделирования их рабочих процессов. В качестве электромеханической системы рассматривается совокупность энергетических компонент сети водоснабжения: приводной электрический двигатель, передающие механизмы, насос и система подвода жидкости к насосу. Основной составной частью электрической модели электроме- ханической системы является преобразователь электрической энергии - выпрямитель. В моделях электромеханических систем, содержащих поршневые насосы, используются известные в энергетиче- ской электронике схемы однофазного и трехфазного выпрямления. Для реализации электрических моделей электромеханических систем, содержащих центробежные насосы, авторами разработаны схемы преобразователей электрической энергии, которые в зависимости от сложности схемотехниче- ской реализации и особенностей электромагнитных процессов разделены на три уровня. Разработана методика анализа электромагнитных процессов в таких моделях и доказана адекватность результа- тов электрического моделирования реально существующим рабочим процессам в моделируемых сетях водоснабжения.

У статті наведено результати досліджень, спрямованих на розвиток наукового напряму, який пе- редбачає проведення аналізу енергетичних процесів в електромеханічних системах мереж водопоста- чання із застосуванням електричних методів моделювання їх робочих процесів. Електромеханічна система розглядається як сукупність енергетичних компонент мережі водопостачання: привідного електричного двигуна, передатних механізмів, насоса та системи підведення рідини до насоса. Ос- новною складовою електричної моделі електромеханічної системи є перетворювач електричної енергії ˗ випрямляч. У моделях електромеханічних систем, що містять поршневі насоси, використовуються відомі в енергетичній електроніці схеми однофазного та трифазного випрямлення. Для реалізації електричних моделей електромеханічних систем, що містять відцентрові насоси, автори розробили схеми перетворювачів електричної енергії, які залежно від складності схемотехнічної реалізації та особливостей електромагнітних процесів поділено на три рівні. Розроблено методику аналізу елек- тромагнітних процесів у таких моделях та доведено адекватність результатів електричного моделю- вання реально існуючим робочим процесам у мережах водопостачання, що моделюються.

The article presents the results of research aimed at developing of scientific direction, which provides for analysis of energy processes in electromechanical systems of water supply networks using electric methods of modeling their workflows. The set of energy components of water supply network is considered as an electromechanical system. The components are electric motor, transmission mechanism and pump system for supplying fluid to the pump. The main part of the electrical model of electromechanical system is a converter of electrical energy (rectifier). Circuits single-phase and three-phase rectification, known in energy electronics, are used in models of electromechanical systems that contain piston pumps. The converter circuits of electrical energy are developed by authors for the implementation of electric models of electromechanical systems that contain centrifugal pump. It is divided into three levels depending on the complexity of circuit engineering realization and characteristics of electromagnetic processes. The method for analysis of electromagnetic processes in such models is developed and the adequacy of results of electrical modeling to real workflows in simulated water supply networks is proved.