太陽能水�,是通過光伏�(yáng)�逆變�利用光伏陣列�(fā)出的電力來驅(qū)動水泵工作的光伏�(yáng)水系�(tǒng),系�(tǒng)主要由光伏陣�、光伏揚(yáng)水逆變�、水泵組成�
光伏陣列(solarcellmodule)亦稱太陽能電池組件,主要是將太陽的光能�(zhuǎn)化為電能,給�(fù)載水泵電�(jī)提供工作電力�
光伏�(yáng)水逆變器(SolarPumpingInverter)或控制�,對太陽能水泵的�(yùn)行實(shí)施控制和�(diào)節(jié),用太陽能陣列發(fā)出的電能�(qū)動水�,并根據(jù)日照�(qiáng)度的變化,實(shí)時地�(diào)節(jié)輸出頻率,使輸出功率接近太陽電池陣列的大功��
水泵(shuǐbèng,waterpump�,通常把提升液�、輸送液體或使液體增加壓�,即把原動�(jī)的機(jī)械能�?yōu)橐后w能量從而達(dá)到抽送液體目的的�(jī)器統(tǒng)稱為��
水泵是輸送液體或使液體增壓的�(jī)�。它將原動機(jī)的機(jī)械能或其他部能量傳送給液體,使液體能量增加,主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液�(tài)金屬�,也可輸送液�、氣體混合物以及含懸浮固體物的液�。衡量水泵性能的技�(shù)參數(shù)有流�、吸�、揚(yáng)�、軸功率、水功率、效率等;根�(jù)不同的工作原理可分為容積水泵、葉片泵等類型。容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能�;葉片泵是利用回�(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量,有離心�、軸流泵和混流泵等類型。離心泵按照控制原理可分為交流水�、有刷直流水�、無刷直流電�(jī)式水�、無刷直流磁力隔離式水泵、三相交流水泵等�
太陽能水泵亦稱太陽能光伏�(yáng)水系�(tǒng),近年來它愈來愈被人們確�(rèn)是當(dāng)今世界上陽光豐富地區(qū),尤其是缺電無電的邊�(yuǎn)地區(qū)具吸引力的供水手�,利用隨處可取、取之不竭的太陽能實(shí)�(xiàn)高經(jīng)�(jì)性和高可靠性的供水。水泵全自動地日出而作,日落而歇,無需人員看管,維�(hù)工作量可降至�,是理想的集�(jīng)�(jì)�、可靠性和�(huán)保效益為一體的綠色能源高技�(shù)�(chǎn)�。太陽能水泵系統(tǒng)是近若干年來迅速發(fā)展起來的光機(jī)電一體化系統(tǒng),它利用太陽電池�(fā)出的電力,通過大功率點(diǎn)跟蹤以及變換、控制等裝置�(qū)動直�、永�、無�、無位置傳感�、定�(zhuǎn)子雙塑封電機(jī)或高效異步電�(jī)或高速開�(guān)磁阻電機(jī)帶動高效水泵,將水從地表深處提至地面供農(nóng)田灌溉或人畜飲用�[1]
從設(shè)計到制造涉及電氣、機(jī)�、電力電�、計算機(jī)、控制等多個學(xué)科的近代技�(shù),為�(fā)展現(xiàn)代農(nóng)�(yè)、節(jié)�、環(huán)保等提供了極其良好的手段。本系統(tǒng)具有良好的長效經(jīng)�(jì)�,特別是和常見的柴油�(jī)抽水相比較,具有壓倒的�(jīng)�(jì)性優(yōu)�。發(fā)展這種新型�(huán)保節(jié)能產(chǎn)品無疑將會對�(fā)展產(chǎn)�(yè)、發(fā)展經(jīng)�(jì),特別是�(fā)展干旱地區(qū)的現(xiàn)代農(nóng)�(yè),帶來巨大良好的�(jīng)�(jì)效益和社會效�,它特別符合建設(shè)“資源節(jié)約型”及“環(huán)境友好型”社會的�(fā)展戰(zhàn)略。光伏水泵利用太陽能,在無需任何外來能源的情況下可以�(jī)動靈活地用于�(nóng)田灌�、提供潔凈人畜飲�、發(fā)展庭院經(jīng)�(jì)、美化園區(qū)、構(gòu)造彩色噴泉、為�(yǎng)�、養(yǎng)蝦池增氧、海濱鹽場供排水�。此外大量訂貨意向表明,這種高技�(shù)�(chǎn)品的市場前景令人十分鼓舞。光伏水泵系�(tǒng)作為一個剛剛嶄露頭角的�(chǎn)�(yè),十分符合我國可持續(xù)�(fā)展的�(zhàn)��
太陽能水泵分為兩大系列:直流水泵和交流水泵。其中直流水泵電�(jī)�(qū)動方式分為直流無刷電�(jī)與永磁同步電�(jī)兩大��
�1)可靠:光伏電源很少用到�(yùn)動部�,工作可靠�
�2)安�,無噪聲,無其他公害。不�(chǎn)生任何的固體,液體和氣體有害物質(zhì),的�(huán)�
�3)安裝維�(hù)簡單,運(yùn)行成本低,適合無人值守等優(yōu)�(diǎn)。尤其以其可靠性高而備受關(guān)��
�4)兼容性好,光伏發(fā)電可以與其他能源配合使用,也可以根據(jù)需要使光伏系統(tǒng)很方便的增容�
�5)標(biāo)�(zhǔn)化程度高,可由組件串并聯(lián)滿足不同用電的需�,通用性強(qiáng)�
�6)太陽能隨處都有,應(yīng)用范圍廣�
但是,太陽能系統(tǒng)也有其缺�(diǎn),比如:能量分散,間歇性大,地域性強(qiáng)。前期成本較��
太陽能水泵利用太陽能,在無需任何外來能源的情況下可以�(jī)動靈活地用于�(nóng)田灌�、提供潔凈人畜飲�、發(fā)展庭院經(jīng)�(jì)、美化園區(qū)、構(gòu)造彩色噴泉、為�(yǎng)�、養(yǎng)蝦池增氧、海濱鹽場供排水等�
�(chǎn)品特�(diǎn):壽命長、功耗低、噪音小、調(diào)速平�、運(yùn)行可�、無干擾��
有刷直流太陽能水�
無刷直流太陽能水泵(電機(jī)式)
無刷直流太陽能水泵(磁力�(qū)動隔離式�
三相交流水泵(交流電�(jī)�
1、有刷直流太陽能水泵�
水泵工作時,線圈和換向器旋轉(zhuǎn),磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn),線圈電流方向的交替變化是隨著電�(jī)�(zhuǎn)動的換向器和電刷來完�,只要電�(jī)�(zhuǎn)動碳刷就會產(chǎn)生磨損,電腦水泵�(yùn)行到一定的時�,碳刷磨損間隙變大,聲音也會隨之增大,連續(xù)�(yùn)行幾百小時之后碳刷就不能起到換向的作用了�
�(yōu)�(diǎn):價格低��
2、無刷直流太陽能水泵(電�(jī)式)�
電機(jī)式無刷直流水泵是采用無刷直流電機(jī)加上葉輪之后組成�。電�(jī)的軸與葉輪連在一�,水泵的定子和轉(zhuǎn)子之間是有間隙的,使用時間長了水會滲透�(jìn)入電�(jī)里增加了電機(jī)燒壞的可��
�(yōu)�(diǎn):無刷直流電�(jī)已標(biāo)�(zhǔn)�,有專門的廠家大批生�(chǎn),成本比較低,效率高�
3、無刷直流磁力隔離式太陽能水泵:
無刷直流水泵采用了電子組件換�,無需使用碳刷換向,采用高性能耐磨陶瓷軸及陶瓷軸套,軸套通過注塑與磁鐵連成整體也就避免了磨損,因此無刷直流磁力式水泵的壽命大大增強(qiáng)�。磁力隔離式水泵的定子部分和�(zhuǎn)子部分完全隔�,定子和電路板部分采用環(huán)氧樹脂灌��100%防水,轉(zhuǎn)子部分采用永磁磁�,水泵機(jī)身采用環(huán)保材�,噪音低,體積小,性能�(wěn)�??梢酝ㄟ^定子的繞線調(diào)節(jié)各種所需的參�(shù),可以寬電壓�(yùn)��
�(yōu)�(diǎn):壽命長,噪音低可達(dá)35dB以下,可用于熱水循環(huán)。電�(jī)的定子和電路板部分采用環(huán)氧樹脂灌封并與轉(zhuǎn)子完全隔�,可以水下安裝而且完全防水,水泵的軸心采用高性能陶瓷�,精度高,抗震性好�
4、三相交流水�
三相交流水泵由三相交流電�(jī)�(qū)動水�。與直流系統(tǒng)不同,太陽能交流水泵由太陽能陣列(提供電源)、太陽能�(yáng)水逆變器(將直流轉(zhuǎn)化為交流,同時控制電�(jī)頻率)和三相交流電機(jī)水泵組成�
系統(tǒng)中三相交流電�(jī)水泵可與市面上市電或柴油�(jī)帶動交流水泵�(jìn)行替�,兼容性非常好。與此同�,交流水泵直流水泵功率限�,功率從150瓦至105千瓦均可�(yīng)�,適合大面積�(nóng)�、沙漠治理和灌溉的需��
無刷直流太陽能水泵(磁力泵)工作原理
無刷直流磁力�(qū)動泵的磁鐵與葉輪注塑成一體組成電�(jī)的轉(zhuǎn)�,轉(zhuǎn)子中間有直接注塑成型的軸�,通過高性能陶瓷軸固定在殼體�,電�(jī)的定子與電路板部分采用環(huán)氧樹脂膠灌封于泵體中,定子與�(zhuǎn)子之間有一層薄壁隔�,無需配以傳統(tǒng)的機(jī)械軸�,因而是完全密封�
電機(jī)的扭力是通過矽鋼片(定子)上的線圈通電后產(chǎn)生磁場帶動永磁磁鐵(�(zhuǎn)子)工作�(yùn)�(zhuǎn)。對磁體�(jìn)行n(n為偶�(shù))級充磁使磁體部分相互組成完整藕合的磁力系�(tǒng)。當(dāng)定子線圈�(chǎn)生的磁極與磁鐵的磁極處于異極相對,即兩個磁極間的位移角Φ=0,此時磁系統(tǒng)的磁能低;當(dāng)磁極�(zhuǎn)動到同極相對,即兩個磁極間的位移角Φ=2π/n,此時磁系統(tǒng)的磁能大。去掉外力后,由于磁系統(tǒng)的磁極相互排�,磁力將使磁體恢�(fù)到磁能低的狀�(tài)。于是磁體產(chǎn)生運(yùn)動,帶動磁轉(zhuǎn)子旋�(zhuǎn)�
無刷直流水泵通過電子換向,無需使用碳刷,磁體轉(zhuǎn)子和定子矽鋼片都有多級磁�,當(dāng)磁體�(zhuǎn)子相對定子旋�(zhuǎn)一個角度后會自動改變磁極方向,使轉(zhuǎn)子始終保持同級排�,從而使無刷直流磁力隔離泵有較高的轉(zhuǎn)速和效率�
磁力隔離泵的定子與轉(zhuǎn)子完全隔�,完全避免了傳統(tǒng)的電�(jī)式無刷直流水泵存在的液體泄漏問題。而且可以完全潛水使用并且完全防水,有效的提高了泵的使用壽命及性能�
太陽能水泵與太陽能電池板的結(jié)�
在有陽光的時�,太陽能板會�(chǎn)生直流電�,這是通過專用的逆變器將太陽能產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)變成可供交流電機(jī)使用的交流電。同時逆變器承�(dān)對交流電�(jī)的控制器作用�
直接可以利用太陽能板�(chǎn)生的直流�,由于水泵本身是一個感性負(fù)�,需要一個稍大的啟動電流,而且有要保證在陽光變?nèi)醯那闆r下也可以�(yùn)行就必須加一個太陽能控制�,就可以在陽光稍弱的情況下提供大的瞬間啟動電�。直流水泵效率高,轉(zhuǎn)速高,揚(yáng)程高,體積小而且更加安全�
無刷直流水泵(磁力隔離泵)由泵體(隔離件�,電�(jī)定子,軸,軸承和�(zhuǎn)子水葉(磁體和葉輪)幾部分組成由稀土永磁材料制成的永磁體工作溫度范圍廣(-45�400�),矯頑力高,磁場方向具有很好的各向異�,在同極相接近時也不會發(fā)生退磁現(xiàn)�,是一種很好的磁場��
在采用金屬隔離套�,隔離套處于一個正弦交變的磁場中,在垂直于磁力線方向的截面上感�(yīng)出渦電流并轉(zhuǎn)化成熱量。渦流的表達(dá)式為:其中Pe-渦�;K—常�(shù);n—泵的額定轉(zhuǎn)�;T-磁傳動力矩;F-隔套內(nèi)的壓�;D-隔套內(nèi)�;一材料的電阻率;—材料的抗拉�(qiáng)度。當(dāng)泵設(shè)計好�,n、T是工況給定的,要降低渦流只能從F、D等方面考慮。選用高電阻�、高�(qiáng)度的非金屬材料制作隔離套,在降低渦流方面效果十分明顯�
由于無刷直流磁力隔離泵是通過通電線圈帶動�(zhuǎn)子旋�(zhuǎn)來工作的,旋�(zhuǎn)為了保持�(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)及噪�,采用高性能陶瓷軸與軸套配合,可以達(dá)到很高的精度,有效的減少了旋�(zhuǎn)阻力及噪音�
磁力泵滑動軸承的材料有工程塑料塑鋼(POM)或陶瓷。由于塑鋼(POM)及陶瓷具有很好的耐熱、耐腐�、耐摩擦性能,所以磁力泵的滑動軸承多采用工程陶瓷制作。由于工程陶瓷很脆且膨脹系數(shù)�,所以軸承間隙不得過�,以免發(fā)生抱軸事��
由于磁力泵的滑動軸承以所輸送的介質(zhì)�(jìn)行潤滑,所以應(yīng)根據(jù)不同的介�(zhì)及使用工�,選用不同的材質(zhì)制作軸承�
1.防止顆粒�(jìn)�
(1)不允許有鐵磁雜質(zhì)、顆粒�(jìn)入磁力傳動器和軸承摩擦副�
(2)輸送易�(jié)晶或沉淀的介�(zhì)后要及時沖洗(停泵后向泵腔�(nèi)灌注清水,運(yùn)�(zhuǎn)1min后排放干�),以保障滑動軸承的使用壽命;
(3)輸送含有固體顆粒的介質(zhì)�,應(yīng)在泵流管入口處過濾�
2.防止退磁(直流水泵�
�(yīng)在規(guī)定溫度條件下�(yùn)�,嚴(yán)禁介�(zhì)溫度超標(biāo)。可在磁力泵隔離套外表面裝設(shè)鉑電阻溫度傳感器檢測�(huán)隙區(qū)域的溫升,以便溫度超報警或停�(jī)�
3.防止干摩擦
盡量減少空轉(zhuǎn)時間�
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