变压器对电机水泵运行稳定性影响机理探究

2024-02-09马江鹏

科技资讯 2024年24期

摘""要：研究变压器对水泵运行稳定性的影响机理，可以为电力系统中水泵的稳定运行提供理论支持和技术指导。水泵是供水系统的核心设备，确保其稳定运行能够提高供水系统的可靠性，保障居民生活和工业生产的正常进行；优化变压器与水泵的匹配，减少因电压波动、谐波干扰等导致的故障和能耗，降低运行成本，延长设备使用寿命；变压器和水泵的优化运行能够提高电力系统和机械系统的整体效率，有助于实现节能减排目标，推动绿色发展。

关键词：变压器""水泵""运行稳定性"""影响机理

中图分类号：TM301.2

Research"on"the"Mechanism"of"Transformer’s"Influence"on"the"Stability"of"Motor"Pump"Operation

MA"Jiangpeng

Hongsibao"Yangshui"Management"Office，"Zhongwei，"Ningxia"Hui"Autonomous"Region，"755100"China

Abstract："Studying"the"impact"mechanism"of"transformer"on"the"stability"of"the"pump"operation"mechanism"can"provide"theoretical"support"and"technical"guidance"for"the"stable"operation"of"pumps"in"power"systems."Pump"is"the"core"equipment"of"the"water"supply"system，"ensuring"its"stable"operation"can"improve"the"reliability"of"the"water"supply"system"and"ensure"the"normal"operation"of"residents’"lives"and"industrial"production;"Optimizing"the"matching"between"transformers"and"pumps"can"reduce"faults"and"energy"consumption"caused"by"voltage"fluctuation"and"harmonic"interference，"reduce"the"operation"cost"and"prolong"the"service"life"of"equipment;"The"optimized"operation"of"transformer"and"pump"can"improve"the"overall"efficiency"of"power"system"and"mechanical"system，"which"is"conductive"to"achieving"the"goal"of"energy-saving"and"emission"reduction"and"promoting"green"development.

Key"Words："Transformer;"Pump;"Operation"stability;"Influence"mechanism

研究变压器对水泵运行稳定性的影响机理，可以为电力系统中水泵的稳定运行提供理论支持和技术指导。水泵是供水系统的核心设备，确保其稳定运行能够提高供水系统的可靠性，保障居民生活和工业生产的正常进行；优化变压器与水泵的匹配，减少因电压波动、谐波干扰等导致的故障和能耗，降低运行成本，延长设备使用寿命；变压器和水泵的优化运行能够提高电力系统和机械系统的整体效率，有助于实现节能减排目标，推动绿色发展。

1""电压稳定性

1.1""电压不稳定的机理

电压不稳定主要源于电网中的多种因素，包括负载变化、电网故障、供电电源不稳定等。这些因素导致电网电压的瞬时变化，影响变压器的输出电压。当电网中负荷大量变化时，供电电压会相应波动；电网故障如线路跳闸、变压器损坏及供电中断等也会导致电压的急剧变化。

1.2""电压不稳定对水泵电机的影响

1.2.1""电机转速不稳定

电压波动会直接影响水泵电机的转速，电机转速与输入电压成正比，电压不稳定导致电机转速频繁变化，影响水泵的流量和压力稳定性。当电压下降时，电机转速降低，水泵的流量和压力也随之减小；反之，电压升高则会导致流量和压力增大，这种不稳定性不仅影响水泵的工作效率，还可能对系统造成冲击。

1.2.2""电机过热

电压过高或过低都会导致电机工作电流偏离正常值，使电机过热。过高的温度会加速电机内部绝缘材料的老化，缩短电机寿命，甚至引发故障。根据电机设计标准，通常允许的工作温度范围有限，超出此范围将严重影响电机的安全运行。

1.2.3"nbsp;效率下降

电压不稳定还会导致电机运行效率下降。电机在设计时通常有一个最优工作电压范围，偏离此范围将导致电机效率降低，增加能源消耗，电压不稳定对水泵电机的影响如表1所示[1]。

1.3""应对措施

1.3.1""安装稳压器

稳压器能够自动调节输出电压，将其稳定在指定范围内。通过安装稳压器，可以有效缓解电压波动对水泵电机的影响。稳压器的工作原理是通过检测输入电压并调整其输出，确保输出电压的稳定性和精度。

1.3.2""合理规划配电系统

优化供电网络结构和配置，增加供电电源，提高电网稳定性。合理规划配电系统可以减少负载变化对电网的影响，降低电压波动的幅度。

1.3.3"实时监测与数据分析

利用现代监测技术和数据分析方法，实时监测水泵电机的运行状态和电压变化。通过数据分析，可以及时发现电压波动等异常情况，并采取相应的应对措施，设置预警系统，在电压波动超过一定阈值时自动报警并启动备用电源或调整电机运行状态[2]。

2""短路阻抗

2.1""机理分析

变压器的短路阻抗是指在变压器二次侧短路时，从一次侧施加电压的等效阻抗，主要由变压器的漏抗和励磁电抗组成。短路阻抗的大小直接决定了变压器在短路状态下的电压降和电流分配。较高的短路阻抗意味着在短路时能够产生较大的电压降，限制短路电流的大小，维持电气设备和系统稳定[3]。

2.2""影响分析

对于水泵启动过程而言，当电机开始转动时，需要克服静摩擦力和惯性力，因此启动电流通常较大。如果变压器的短路阻抗较高，那么在启动瞬间，由于变压器内部阻抗的分压作用，水泵电机端的电压会显著降低。电压的降低会导致电机输入功率减小，启动转矩下降，延长启动时间[4]。

2.3""应对措施

2.3.1""优化变压器选型

在选择变压器时，应根据水泵电机的启动特性和系统要求，合理确定变压器的短路阻抗值。对于需要频繁启动的大功率水泵，可选择短路阻抗适中或稍低的变压器，减少启动时的电压降和电流冲击。

2.3.2""采用软启动技术

软启动器通过控制电机输入电压的平滑上升，逐步增加电机的启动转矩，减少启动电流和启动时间，显著降低变压器短路阻抗对水泵启动过程的影响，保护电机和变压器免受大电流冲击。

2.3.3""加强系统监测与维护

定期对变压器和电机进行绝缘测试、温度监测和振动分析，及时发现并处理潜在的故障隐患。关注电网电压的稳定性和谐波含量，确保水泵电机在良好的电气环境中运行。

2.3.4""应用动态无功补偿

在系统中安装动态无功补偿装置，如可缩放矢量图形"（Scalable"Vector"Graphics，SVG）、交换虚拟电路（Switching"Virtual"Circuit，SVC）等，可以根据电网无功需求自动调节无功输出，提高电网的功率因数和电压稳定性，减少变压器在负载启动时的电压降，改善水泵电机的启动性能[5]。

3""电磁干扰

3.1""电磁干扰的机理

变压器在运行时，其原边和副边绕组中流过的电流会产生变化的磁场，这些磁场不仅存在于变压器内部，还会向周围空间辐射电磁波。电流通过导线时还会在导线周围产生电磁场，当这些电磁场与附近的电路或设备相互作用时，就可能产生电磁干扰。对于水泵控制系统而言，其内部包含有微处理器、传感器、执行器等电子元件，这些元件对电磁环境敏感，容易受到外部电磁干扰的影响[6]。

3.2""影响分析

3.2.1""控制信号不稳定

变压器产生的电磁干扰可能通过电源线、信号线或地线等路径侵入水泵控制系统，干扰控制信号的传输。这会导致控制信号波形畸变、幅度波动或相位偏移，使控制系统无法准确接收和执行控制指令，影响水泵的转速、流量等参数调节。

3.2.2"系统误动作或故障

在极端情况下，电磁干扰可能直接触发控制系统的保护机制，导致水泵突然停机或启动，甚至引发更严重的故障，不仅会影响生产过程的连续性和稳定性，还可能对水泵及其控制系统造成损坏。

3.2.3""待测液体非对称流动

正常情况下，要求流体在管道内流速为轴对称分布，磁场均匀。而实际上常会出现非轴对称流速分布，当出现旋涡流时，对输出会产生影响从而产生误差，待测液体非对称流动如图1所示。

3.3""应对措施

3.3.1""屏蔽与接地

采用金属屏蔽层对变压器、控制柜及信号线进行包裹，减少电磁辐射的泄漏和感应耦合。确保所有设备的接地系统良好，使电磁干扰能够迅速导入大地，避免在系统内部循环。

3.3.2""布局与布线优化

合理规划变压器与控制系统的布局，尽量减少它们之间的电磁耦合路径。在布线时，避免将电源线与信号线平行敷设，尽量采用双绞线或同轴电缆等抗干扰性能好的线缆，并尽量缩短信号线的长度。