智能农田灌溉变频器控制系统.doc

1、摘 要 本论文根据大型农场灌溉智能化、节水化的需求，设计了智能农田灌溉变频器控制系统，实现了农田浇灌方式可自动手动选择，灌溉模式可大水，中水，小水灌溉选择，并利用组态软件开发了系统运行管理里界面。该控制系统由变频器，可编程控制器PLC，计算机，水泵电机以及控制柜等组成。本系统有两个水泵电机，工频大功率抽水电机为水箱抽水，保持灌溉正常用水，灌溉电机变频运行，运行方式有可编程控制器程序设定。运行为先抽水在灌溉的模式，每天抽水电机工作保持水箱液位恒定，灌溉电机准时开始工作，按照程序设定运行一个循环，完成每天浇灌，等待后续浇灌信号。系统可以由控制柜来手动控制。同时系统加了变频器故障停机报警和手动消除功

2、能，在智能化灌溉的同时保护了变频器。通过计算机与PLC进行连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及灌溉数据、故障报警的查询。 关键字：变频控制, PLC ,智能灌溉 ,水泵, 组态软件,节水Subject: Intelligent irrigation inverter controls systemSpecialty: AutomationName: Xi Liming (Signature) _Instructor: Xing Lianxian (Signature) _ABSTRACTThis paper is base on large farm intelligent

3、 irrigation, and water-saving technology need, designing a set of intelligent irrigation inverter control system. This system has archived irrigation way manual and automatic; irrigation mode can choose big water, middle water and small water. Besides use the configuration software to make a good op

4、erating management interface. This control system consists of the inverter, programmable control PLC, computer, pump motor and control cabinet and other components.The system has two pump motors, the power frequency and high power pump motor pumped to keep the level of pool invariably. The irrigativ

5、e motor running in a varied frequency, controlled by the PLC .The system at first pumping and then irrigating. The pumping motor works every day to keep the water level constant, irrigation motor worked on time, in accordance with the procedures set runs a loop, finish daily watering, watering the v

6、ery next day the wait signal. The system also can be controlled by the control cabinet hand-actuated .At the same time this system add converter failure alarm and manual elimination function, by the time protect the converter to save irrigation. By connecting the PLC and industrial computer monitori

7、ng system, complete the configuration software, to achieve the dynamic running state display and query data, alarm. KEY WORDS: Frequency Control, PLC, intelligent irrigation water pump,Configuration software, Water savingII 目 录摘 要IABSTRACTII1 前 言11.1课题的背景和意义11.2智能农田灌溉的国内外发展的现状11.2.1国外的发展现状11.2.2国内的发

8、展现状21.3课题研究的内容和任务32变频器控制系统技术分析42.1系统理论的分析42.1.1交流电机变频调速原理42.1.2水泵的工作特性分析62.1.3 变频器调速的工作原理72.2智能农田灌溉变频器控制系统方案的确定113智能农田灌溉变频器控制系统设计123.1本次设计主要实现的功能123.2变频器主回路电气元件的选择133.2.1按照工作条件选择灌溉电气主回路设备143.2.2按照短路状态进行校验153.2.3 水泵电机各项参数计算153.2.4变频器的选择153.2.5低压断路器的选择163.2.6接触器的选择173.2.7熔断器的选择183.2.8热继电器的选择193.2.9变频器

9、与水泵电机间导线的选择193.3变频器电气安装与调试203.3.1变频器的安装环境203.3.2变频器硬件连接与参数的调试213.3 PLC在智能农田灌溉变频器控制系统中的应用263.3.1 PLC介绍和特点263.3.2 PLC的工作原理和端口介绍273.3.3本次设计PLC的输入和输出端口的分布293.3.4 PLC与变频器的连调电路314监控系统的设计374.1 组态软件简介374.2 监控系统的设计374.2.1 组态王的通信参数设置374.2.2 新建工程与组态变量384.2.3 组态画面384.2.4 监控系统界面395调试405.1模拟系统的搭建组成405.1硬件调试405.2软

10、件调试415.3 PLC，变频器、PLC及组态监控的系统连调41结 论43致 谢44参考文献45附录一： 程 序46附录二：硬件实物，实验室模拟54 1 前 言1.1课题的背景和意义 我国水资源仅占世界总量的6，是比耕地资源(占世界总量的9)更紧缺的资源，水资源不足已成为严重制约我国国民经济可持续发展的瓶颈。农业是我国用水最多的产业，用水总量4 000亿，占总用水量的70以上，其中农田灌溉用水量3 6003 800亿，占农业用水量的9095农田灌溉水的利用率低，平均仅为45左右；农业用水的效率不高，。因灌溉方式不合理，造成水资源浪费严重、利用效率低下，加剧了水资源短缺的现状。 智能灌溉的目的就

11、是通过各种智能的仪器，是农田用水节约化，高效化，合理化，使农田用水尽可能的减少，缓解水资源的压力。 随着科技的进步，各种智能化仪器的出现以及其成本越来越低，使农田灌溉的智能化得以快速的发展，大型农场以往靠人力浇水，严重浪费水资源和农作物不合理浇水的现象将逐渐的消失，取而代之的将是智能化，省力化，节水化的智能灌溉系统。系统可以自动的选择浇水的多少，浇水的时机，实现对土壤湿度的控制，使土壤既不会干旱又不会被水浸泡。灌水量和灌水周期随着作物和天气的不同而采用不同的浇水方案。以PLC为核心，PC机为上位机配合变频器，传感器和继电器的智能农田控制系统，可以实现灌溉的定时，定量控制和循环浇灌。以其不高的成

12、本适合大多数中型规模农场的浇灌。1.2智能农田灌溉的国内外发展的现状1.2.1国外的发展现状 随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施。发达国家在生产实践中，始终把提高灌溉（降）水的利用率、作物水分生产效率、水资源的再生利用率和单方水的农业生产效益作为研究重点和主要目标。这些发达国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机械电子混合协调式控制，到当前应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。 (1) 电气控制技术在智能灌溉中的应用： 30年前，沟灌和漫灌几乎全

13、靠人力，自动化技术未能应用到灌溉工程中。真正的计算机控制灌溉源于以色列。该国最初把自动化控制技术应用到灌溉中的原因是：以色列足一个极其缺水的国家，从自然条件上讲必须发展节水农业；另一方面是出于中东安全的考虑，以色列人想通过自动化控制技术在家里控制农田灌水，减少由于武装冲突带来的危险。最初的灌溉控制器是一个简单的定时器，这可以看做是灌溉控制自动化的第一阶段。随着控制技术、传感器及水的发展，以色列开发了现代诊断式控制器，这种控制器把以前不能采集到的信息通过不同的传感器来获得，通过互联网、远程控制、CSM等来实现数据传输，然后通过计算机中的一些模型来处理信息，做出灌溉计划。 (2) 人工智能在灌溉中

14、的应用： 由于土壤湿度传感器的非线性以及其输出延迟较大，采用传统的反馈控制方法很难得到满意的结果，而近几年由于人工智能技术的发展，使得人工智能技术在节水灌溉中的应用显示出广阔的前景，其中包括用专家系统、模糊逻辑系统、神经网络来预测和建模，使得灌溉控制器用这些智能技术来及时、准确地预测环境参数，同时控制这些参数使得它更适合于作物生长。糊控制和神经网络在灌溉控制器中的应用较多，这些系统一般以土壤湿度传感器测土壤水分，同时还通过自动天气预报站估算出作物的蒸腾量，然后把这两个信息经模糊化后输入到模糊控制器，模糊控制器经模糊规则决策得出模糊输出，再把该模糊输出精确化传送给执行机构，控制电磁阀动作。如果该

15、控制不能得到满意的结果，则可以通过神经网络来优化控制规则。 1.2.2国内的发展现状 国内在开发灌溉自动控制系统方面处于研制、试用阶段。能实际投入应用，且应用较广的灌溉控制器还不多见。在开发的产品中有代表性的如中国农业机械化研究院联合多家单位研制的2000型温室自动灌溉施肥系统，该系统是国家“九五”科技攻关项目中自主研发的科技产品。该系统结合我国温室的环境和实际使用特点，以积木分布式系统结构原理，解决了计算机适时闭环控制、动态监测、控制显示中文、施肥泵混合比可调、电磁阀开度可调等关键技术问题。该系统具有手动控制、程序控制和自动控制等多种灌溉系统模式，可按需要灵活应用，在大连、北京等地已经投入了

16、应用。从系统运行情况来看，该系统有很好控制效果。取得了一定的经济效益和社会效益。天津市水利科学研究所研制的温室滴灌施肥智能化控制系统主要用于现代温室，日光温室作种物的灌溉营养液施肥，环境监测的智能控制，采用世界先进的可编程序控制器和触摸屏控制技自动灌溉控制器，性能可靠、功能齐全、人机界面友好、操作简单、价格低廉，此控制系统的控制流量为15 m3h， 控制规模为12 hm2，能控制24路阀门，系统具有人工干预灌溉施肥功能，定时、定量灌溉施肥功能，条件控制灌溉施肥功能。北京澳作生态仪器有限公司的澳作智能节水灌溉控制系统可与各种滴、喷灌系统连接，实时监测土壤墒情，根据要求自动灌溉。 国内虽然有多家研

17、制灌溉控制器。但多数是小规模、实验和理论的探讨，应用不够普及，究其原因一则是开发性能完善的灌溉控制系统需要大量的人力、物力的投入，需要多部门、多学科的融合，这在一定程度上限制了性能完善、适应性强的控制器的开发。其次是现在开发出来的灌溉控制器价格昂贵，农民尽管知道能节省人力、灌溉用水、提高产量，但由于一次性投资太大，多数农民承受不起，这也在一定程度上限制了灌溉控制器的普及。 1.3课题研究的内容和任务本次毕业设计考虑到大中型农场，灌溉频繁，需水量大，而且随着季节和天气变化，种植作物的变化，灌溉管道的出水量不变，使农作物浇灌不合理，同时过量浇灌造成水资源的浪费，而农场灌溉耗费大量人力，效率不高，因

18、此设计该智能灌溉系统。本次智能灌溉示意图如图1-1所示： 图1-1智能灌溉示意图 本课题内容主要包括(1):智能农田灌溉方案的设计,(2)变频器控制主回路的工程计算与设计选型,(3)变频器控制系统的设计与实验室模拟系统的搭建，（4)组态软件对搭建系统的监控。课题的任务是设计三种灌溉模式，每种模式有PLC和变频器控制，根据季节的不同，选择不同的灌溉模式，设计定时灌溉和定时水池抽水，模式选择后每天系统可以自动完成该天的工作，并可以在阴雨天，施肥，施药时可以手动进行灌溉，变频器保护的设计，故障报警与消除报警。2变频器控制系统技术分析2.1系统理论的分析2.1.1交流电机变频调速原理变频器调速系统主要

19、实现对水泵电机的调速，因此需对交流水泵电机调速原理进行分析。当前的调速系统中，随着调速及技术的发展，交流电机拥有媲美直流电机良好的静态和动态特性，同时交流电机有这直流电机无法做到的大功率，无电刷和换向器的，交流电机已经占据市场主流，而异步电机占交流电机80%以上，所以异步电机变频调速应用最多最广泛。由电机学，异步电机转速公式 2-1可见只要均匀的改变定子供电频率,就可以实现转速的平滑调节。由异步电机电压与磁通公式： 2-2在运行中不论基频上还是以下都希望保持不变 只要控制好E和f便可以得到控制转速和气隙磁通,这就是变压变频（VVVF）理论基础。 (1)在基频以下时不变，当f向下调节时E必须降低

20、，此时转矩 2-3 根据公式，基频以下时，s很小可以忽略，则可以看到T随着（等效f)变化，转矩基本保持不变，基频下为恒转矩调速。 (2)在基频以上时由于受到电机绝缘和磁路饱和的限制，Us不能增加的太多,这就导致转速增加时磁通下降，电机工作在弱磁调速状态。此时有 ， 2-4由于S较小 2-5和基频时的功率相同，异步电机基频以上调速为恒功率调速。 基频以上和基频以下调速特性图如图2-1所示： 恒转矩控制 恒功率控制 0 图2-1 异步电机调速时的控制特性 为基频以下时的补偿值，由于低频时定子电阻和漏感压降所占比重增加，不能忽略，不进行补偿，会使的控制原则失效，异步电机会工作在弱磁下，使其转矩下降，

21、电动机严重过载 。 通过VVVF控制使系统的机械特性大大的改观，根据电机学的知识，在没有采用恒压频比控制时，随着电源电压的下降，电动机的启动转矩和最大转矩都降低，影响系统的正常运转。而当恒压频比的控制方式下，由于大多数的电动机，都是恒转矩负载，它们的机械特性如图2-2所示: 图2-2 VVVF控制下的电机转矩特性可见使其在变频后的最大转矩基本不变。 除了恒压频比调速方法外，还有l 转差频率控制的调速系统 它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。l 矢量控制调速系统 矢量控制的基本原理是将

22、异步电动机在三相交流坐标系下的定子电流，通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，进行反变换控制异步电机。l 直接转矩控制系统 直接转矩控制是利用空间电压矢量坐标，定子的磁场定向的分析方法，以转矩为中心来进行转矩和礠链的综合控制。在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。 2.1.2水泵的工作特性分析对于一个系统，特别是运动控制系统，生产机械负载转矩特性直接影响到系统控制方案的选择，负载的机械特性不同，采用的控制思路就不相同，对于恒转矩负载，恒功

23、率负载，水泵风机类负载，机械特性不尽相同，必须具体讨论。恒功率负载比较复杂在2.1已经介绍，恒功率负载转速随着转速成反比的关系，转速越低，转矩越低。水泵负载的转矩和转速的平方成正比，即 2-6水泵的转矩特性与转速的2次方关系如图2-3所示: 0 图2-3 水泵转矩特性 可见水泵随着转速的增加，转矩加大，水泵转速控制是通过改变水泵电机的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，是通过改变水的动能改变流量。由水泵特性图分析，以及水泵的功率和管道压力H，水流量Q的关系 2-7 改变了转速就等同与改变了出水流量，同时也会时水泵的功率增加。可见水泵的调速只要变频便可以实现农田灌溉浇水量的大小。2.1.3 变频

24、器调速的工作原理 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。变频器控制下的调速系统所配备的静止式变压变频（VVVF）装置主要有主回路和控制回路组成。主回路主要分为交-直-交结构和交-交结构。对于异步电机，目前工业生产中所使用最多最广泛的是交-直-交电压源型SPWM变频器。这类变频器用不可控整流器，SPWM逆变器构成，其输出电压接近正弦波。这类变频器通用性好，称为通用型变频器。通用型变频器基本上都采用恒压频比控制方式。常用的交-直-交变频器主回路结构图如下图2-4所示： 图2-4 变频器主回路结构图由SPWM控制VT1-VT6的导通和关断，导通

25、的顺序为1-2,3-4,5-6.采用120度导通角控制方式。 其二极管不可控整流电路，可以把三相交流电变成直流电 2-8V1-V6为全控器件IGBT，逆变电路输出的平均电压 2-9可见对电机变压和变频的控制在逆变电路,由2.1.1三相异步电机的知识，对变频器采用VVVF控制后可以实现电机调速，同时变频器可以改善电机的启动特性。VVVF控制的实现可以通过SPWM实现。SPWM控制原理：SPWM有脉幅调试PAM和和脉宽调制PWM两种。其中PAM是按照一定规律改变脉冲序列的脉冲幅度，调节基波电压输出幅值，PWM控制的逆变器输出的电压幅值不变，宽度改变，实现基波电压的改变，PAM的主回路比较复杂，但是

26、谐波含量小，电机低速运行时转矩脉动小。三相SPWM的脉宽调制信号直接与进行比较，得到三相的SPWM信号，利用三相信号控制相应的全控IGBT,IGCT的导通和关断，变可以得到三相双极性SPWM输出电压。改变三相调制信号的幅值和频率，就可以实现改变输出电压和输出频率的目的实现VVVF控制VVVF的SPWM变频器电路原理如图2-5所示：驱动VT1-VT6三角波发生器调制波发生器 图2-5 三相桥式SPWM变频器电路原理图 三相桥式SPWM逆变电路工作原理如图2-6所示： 图2-6 三相桥式SPWM逆变电路工作原理 当采用VVVF变频器调速之后可以随着输调制信号频率的改变，共用一个三角载波信号后输出的

27、U,V,W实现频率的变化。变频器的调频和调压同时进行，调制信号的额频率变化，调制信号的幅度也随之调节，使调制信号的为常数。SPWM波可以通过有自然采样法和规则采样法，制定谐波消除法以及专用芯片集成电路来实现。此后在此类变频器的基础上增加了矢量控制功能矢量控制原理如下图2-7所示：SPWM控制器逆变电路变换电路 2/3变化电流调节IM 磁链和转速 反馈环节 图2-7 矢量控制原理以两相系统作过渡，可以相互进行等效变换的原理，根据输入信号的反馈信号的差值，等效变换成两相交流，在进行两相交流直流变换成两相直流，根据控制直流的原理，反过来控制三相交流输出。矢量控制下的电动机变频调速后的机械特性以及动态

28、特性能达到足以和直流电动机调压时的调速性能相媲美，从而使异步电动机变频调速在电动机的调速领域全方位地处于优势地位。变频器的制动： 变频器的制动方法有三种：能耗制动，直流制动，回馈制动 （1）能耗制动 变频器从高速到低速运行的状态，电气的频率变化很快，但是水泵电机有较大的机械惯性，不可能很快的停止，将产生反电动势EU。电机的反电动势转矩与原来相反，促使电机减速，变频器的交-直-交主电路中，AC/DC为不可控整流，电机的反向电动势无法回馈到电网，就造成了泵升电压，当电压超过上限值(700V),制动电路导通，制动电阻流通电流，从而使电能变为热能，降低了电压，在设定下限值（680V），制动电路断开。

29、（2)直流制动 在异步电机的定子加直流电压，此时变频器的输出频率为零，定子产生静止的恒定磁场，转子切割磁场产生制动力矩，使电机很快停止，电动机的动能转换为电能消耗。 (3)回馈制动 将整流电路并联逆变电路，将再生的电能逆变为和电网同频率，同相位的交流电回馈电网。因此回馈制动特别适合于需要频繁制动的场合，电机的功率也较大，可以节约20%的电能。变频器制动方式对比表见下表2-1所示。表2-1 变频器制动方式对比表制动类型 动能处理 再生能量处理 效果 适用功率KW 用途能耗制动 电阻热能 浪费 差 50 一般的制动设备 直流制动 动能变化为 浪费 差 50-100 要求平稳，无冲击 电能产生制动转

30、矩 停车准确的设备 回馈制动 电能，回馈电网 回收 好 100 四象限运行设备2.2智能农田灌溉变频器控制系统方案的确定智能农田灌溉控制系统要实现变频器控制，控制器可以是单片机，PLC，ARM等。 采用单片机控制变频器进行变频灌溉 这种方式下的控制系统精度高、控制较为便捷、系统的参数可以调节，单片机的价钱不高，具有较高的性价比，但单片机的开发周期长，程序写入单片机后修改困难，因此现场调试的灵活性差，不易扩展，同时由于变频器控制电机高速运转，将电机运动参数变动很大，而且变频器的功率越大，产生的干扰越大，所以必须采取相应的抗干扰措施来保证系统的可靠性，又增加了系统的复杂度。因此该系统适用于小型灌溉

31、系统。 采用PLC控制变频器进行变频灌溉PLC控制，是建立在单片机的基础上，系统的构成灵活，扩展容易，以开关控制为特长，可以构成连续过程的PID回路，也可以与上位机构成复杂的控制系统；同时PLC使用方便，编程简单，采用简明的梯形图，逻辑图，无需要专门的计算机知识，开发周期短，现场调试容易；适应恶劣的运行环境，独特的I/O口使其抗干扰性强，可靠性强，适用于各种不同需要的灌溉系统，并且与水泵的容量大小无关。因此对于大中型的农田灌溉，灌溉的环境差，电机干扰大，选择PLC进行控制更加可靠和便捷，并且随着技术的改进，PLC的成本将越来越低，更加的适用于农田的环境复杂的场所。 3智能农田灌溉变频器控制系统

32、设计智能农田灌溉控制系统，由变频器主回路，PLC外围电路和输入输出接口，水泵抽水和灌溉系统，组态监控界面，手动操作界面的功能组成。组成框图如图3-1所示： 图3-1 智能农田灌溉变频器控制组成框图3.1本次设计主要实现的功能 (1)PLC能够读取当前时刻的时钟，系统设计在每天的8点，PLC开始工作，工作模式有三种，大水灌溉模式：在该模式下灌溉电机高速运转，在高速下，水泵电机灌溉出水速度快速，设定电机在高速和中速之间交替运转3个周期，实现当天任务，适用于夏天天气干燥，或者需水量大的作物;中水灌溉模式：该模式下，电机在中等的速度和低速之间周期变换，完成3个灌溉周期，实现中水灌溉,适用于天气较为干燥

33、，作物需水一般情况;小水模式：电机低速运转一定时间，暂停一段时间，完成4次循环，适用于作物需水不大，天气不是很干燥的情况。三种模式的选择有人控制，可以进行切换，且模式一经选择，第二天不需要重新选定 （2）抽水模式，抽水电机有PLC通过继电器控制，有液位开关反映水池水量给PLC，进而控制大功率抽水电机的工作与停止，实现恒液位控制。 （3）手动模式，在加了水池之后，水池不但能收集雨水，节约水资源，当农田需要进行施药，施肥时，由人来控制灌溉，PLC只是起到保持水位的作用，人工选择灌溉速度，灌溉的启停。同时在雨天，由于没有加雨量传感器，需要手动启停灌溉电机。 （4）变频器故障于检修，变频器由于工作环境

34、，设备原因，可能会出现故障，需要加变频器故障检测程序，一旦发生故障，进行故障报警，变频器失电，手动可以消除报警 (5)PLC复位，完成当天的任务，PLC自动复位，程序中的寄存器复位。同时在检修完成后PLC也需要进行复位。3.2变频器主回路电气元件的选择 智能农田灌溉变频器控制系统主回路由抽水电机回路和灌溉电机回路组成。系统的控制主图如图3-2所示： 图3-2 智能灌溉系统控制主图 灌溉主回路由变频器、低压断路器、交流接触器、熔断器、继电器、控制按钮等设备组成。这个系统主要以变频器为装置的核心。 由于变频器具备了软启动的一切功能，可以实现从0HZ到最高频率工作，不用担心三相电机启动时造成的启动电

35、流大，造成对电网和设备的冲击。灌溉回路原理图如下图3-3所示, 图3-3 智能农田灌溉主电路设计 电气设备要可靠工作，必须遵循以下共同原则：首先考虑正常条件进行选择，然后按照短路状态进行热稳定和动稳定性校验。3.2.1按照工作条件选择灌溉电气主回路设备 （1)额定电压 选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点额定电压条件选择，即 (2)额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许的工作电流。选择电气设备时，一般要求电气设备不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 （3)环境条件对电气设备选择的影响 当电气设备安装地点的温度，风速，污秽等级，海拔

36、高度，地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取相应的措施，以保证设备安全可靠地运行。3.2.2按照短路状态进行校验 (1)短路热稳定性校验 当短路电流通过设备时，电气设备的温度会急剧上升，损坏电气设备的绝缘，影响安全运行，依次必须按照短路下的热稳定进行校验，校验条件是 ，式中，I，t分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间，其值为设备出厂之前进行热稳定性测试的实验值，是设备的技术参数;为短路电流热效应，根据短路电流计算所得。 (2)电动力稳定校验 载流导体位于磁场中要受到磁场力的作用，称为电动力。当发生短路时，所通过的强大的短路电流会使设备遭受巨大的电动力，而使设备的机械

37、强度变形或受损。因此必须进行电动力稳定性校验。校验条件是 ，分别为短路冲击电流幅值，电气设备允许通过的热稳定电流幅值。3.2.3 水泵电机各项参数计算 本次设计需要有2个电机抽水电机和灌溉电机，灌溉电机变频运行时，由于变频器的性能会减低电动机的输出功率，因此适当增加电机的容量。 农田灌溉用水泵选择功率50kw,额定电压380v，选择灌溉电机55Kw.计算所配电机的额定电流 3-1普通水泵按75-80%额定电流计算,cos的取值为0.8计算额定电流 =55000/(1.732*0.8*380)=104.5A 采用三相交流电，额定转速N=2850r/min，额定频率50Hz.根据电压，电流，功率选

38、择电机的型号上海迈亨牌，250QJ32-300/13 QJ井用潜水泵其扬程的参考范围是270-328 功率55kw额定电流104.5A出水口的直径为3寸。3.2.4变频器的选择变频器的选择可以根据水泵电机的各种参数进行。 变频器的选型依据如下：选择变频器时应以实际电机功率和电流值作为变频器选择的依据，额定电流作为参考，因为变频器控制电机时含有较多的高次谐波，相对于工频供电会使电机的电流增加10%左右。根据负载特性选择变频器，若负载为恒转矩负载需选择恒转矩负载变频器，例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。若负载时变转矩负载，则应选择变转矩负载，如负载为

39、风机、泵类负载应选择MM430变频器。对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一档选择。所以变频器应放大一档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。变频器的选型没有具体的规定，要根据实际情况来定。农田灌溉水泵功率55KW，选择西门子常用M系列变频器，普通功能的控制变频器即可。 西门子变频器MicroMaster440 功率00.12-250KW，采用了多种控制方案包括矢量控制，能满足大多数行业的需要，但是价格高昂。西门子变频器MicroMaster430是全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专家。功率范围7.5kW至250kW。M

40、M420系列功380V-480V10%，三相交流，0.37kW-11kW变频器的输出的是脉动电流，电机在变频器控制时，用变频器供电与工频电网供电相比电流要大，所以选择变频器的电流或功率要比电动的电流或功率大一个等级一般为 I=1.1对于水泵和风机的负载较轻，选择专用的配备变频器即可。所以不论是功率方面考虑还是专用性考虑都应选择MM430系列具的型号6SE6430-2UD35-5FB0额定电压三相AC380，功率为55KW，配备电机55KW额定电流为110A。3.2.5低压断路器的选择（1）断路器的作用及分类断路器主要用于保护交流直流电路内的设备，使之免受过电流，逆电流,断路和欠电压等不正常情况的危害，同时也可用于不频繁起动的电动机以及操作和转换电路。常用断路器有空气断路器和真空断路器两种，真空断路器主要用于36KV高压电动机的保护，对于低压电路，用的最多的是空气是断路器。断路器按用途可分为配电用断路器，电动机保护用断路器，照明用断路器，漏电保护用断路器，用途不同，选用时的级数也不同。（2）选择断路器原则选择断路器时应考虑的主要因素有：额定电压，额定电流和允许分段的极限电流。选择断路器的一般要求： 1）低压断路器的额定电流大与或等于线路计算负