目 录
1 引言 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 2
1.3研究的目的和内容 3
2 基于太阳能电池供电的电磁泵在农田灌溉中的应用设计 4
2.1 设计总则 4
2.2 当地的太阳能资源 5
2.3 电磁泵参数的确定 6
2.4 蓄电池的容量 6
3 参数计算 7
3.1 选择蓄电池容量 7
3.2 决定方倾角 8
3.3 确定太阳能电池的参数 8
4 器件选择 9
4.1太阳能电池的选择 9
4.2蓄电池的选择 10
4.3控制器的选择 10
4.4电磁泵的选择 11
5 总结与展望 12
参 考 文 献 14
附 录 15
致 谢 16
1 引言
1.1研究背景
在能源日益紧张的现实环境下，人们对能源的浪费现象非常严重，并且对新能源的开发和利用率很低。提高新能源技术在现代农业中的利用状况，可以很大程度上缓解能源危机对农业的影响。将太阳能光伏技术应用于农田灌溉，进行电能自给，充分利用太阳能，建成生态环保型灌溉系统。既体现新能源节能环保、易维护、节约人力物力、经济效益长远，可真正体现人与自然的和谐发展。因此，在农田灌溉中充分开发利用太阳能光伏技术，对生态科技型农业的建设具有重要意义。
电磁泵相对于传统水泵来说，泵轴由动密封变成完全封闭式静密封，彻底避免了介质泄漏。由于液体被封闭在静止的隔离套内，没有动密封，因而完全无泄漏；这是利用了磁力传动器传递动力、以静密封取代了传统设计中的动密封，从而解决了轴 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2 
封泄漏的问题。无需独立润滑和冷却水，降低了能耗。减少了由于泵发生穴蚀振动时对电动机的影响以及电动机振动对泵的影响，使得传统水泵普遍存在的问题得到完全解决，利于环境保护和工作安全。过载时，内、外磁转子相对滑脱，对电机、泵有保护作用。
太阳能作为清洁能源，具有以下几个优点：（1）普遍性：太阳能资源随处可得，在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。（2）充裕性：太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。（3）环保性：光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其他废弃在内的任何物质，清洁、无污染，不产生噪声，是真正绿色环保的新型可再生资源。除此之外，光伏发电还具有工作性能稳定可靠，使用寿命长等优点。
太阳能作为绿色能源的代表，以其能源充足、不受地域限制、无污染、免费使用等优点，吸引了全世界人们的目光。将太阳能资源与电磁泵有效结合，发展太阳能灌溉技术，利用太阳能驱动光伏电磁泵对我国无电或严重缺电的干旱、半干旱地区进行提水灌溉或是利用太阳能灌溉系统对农作物进行精准灌溉等方面具有广阔的应用前景。太阳能光伏灌溉技术已在国外进行了一定的应用，但是该技术在我国的应用尚刚刚起步。伴随着全球环境的不断恶化，探讨基于太阳能电池供电的电磁泵的应用效果具有重要的现实意义。
1.2国内外研究现状
国内电磁泵最早在70年代初开始试制，较早开发研究电磁泵的工作单位有：机电部合肥通用机械研究所、兰州磁性器件研究所、上海化工研究所和温州市工业科学研究所等。上述单位在早期以测绘和仿制国外的电磁泵为主，目前已经具备了自行开发和研制磁力驱动泵的能力[3]。因为随着环保要求的不断提高，这项技术得到了迅速的发展。
目前国内在电磁泵的设计开发、制造工艺和材料方面有了长足的进步，已经开发出了大型的低汽蚀余量化工电磁泵，大型多级电磁泵、高速电磁泵等。现在对于电磁泵的应用在化工行业比较多，增加电磁泵在其他领域的应用也是现在的一个发展趋势[10]。
由于现今科技水平的制约和电磁泵的特殊结构[13]，对于电磁泵运行时的监控研究比较晚，而且简单的设备，并不能及时地预测到内部的情况，从而受到了许多不必要的经济损失。在2007年江苏大学的黄建军等人，通过利用简单的原理和简单的电路，从电磁泵上采集信号用同一显示电路加以显示，无密封泵的监控装置由此组成，实现只要一报警就能自动停机报警的功能。
20世纪90年代，我国也开展了太阳能灌溉系统的研究，已先后试制成百瓦级和千瓦级光伏水泵，并建立了光伏水泵生产企业，能批量生产百瓦级光伏水泵。近年来，我国学者主要研究集中在利用太阳能光伏水泵解决灌溉缺电难题，突出成果为水利部牧区水利科学研究所通过对国外先进技术的消化吸收和自主创新，成功地开发出了太阳能光伏提水系统。
电磁泵的发展离不开永磁传动的技术发展。英国HMD公司在20世纪40年代就将第一台无泄漏电磁泵推向市场。1969年荷兰人贝格尔研制成功新型稀土钴永磁材料，用于电磁泵，进一步提高了泵的传动效率。1970年初，日本Lwaki公司MDX型系列的各种不锈钢电磁泵相继问世。1973年初，南氟塑料制成非金属电磁泵投放市场。1979年原联邦德国展出了最新的MDF-100型电磁泵。后来，德国Klaus公司于1981年研制出150kw的多级电磁泵．并将输送介质的温度提高到450℃，成为当时世界上大型电磁泵之一。国外电磁泵的流量达1150 ，扬程达500rn，压力达4.5Mpa，最高温度达到450℃，电动机功率350kW。
目前世界上生产电磁泵的主要制造厂商有：英国的HMD元密封泵公司、T0tton泵公司、Hilge泵公司、美国的Goulds泵公司、日本的Lwaki公司、德国的Klaus公司、Diekow公司、Slim公司等。
早在20世纪初，许多国家已把太阳能灌溉系统列为科研工作规划中的重要课题，目的是给农业提供灌溉水。1945年以前，世界上已研制出了许多太阳能水泵，但由于价格昂贵，实用性不大等未能广泛推广应用。随着中东战争的爆发，人们开始认识到能源结构必须调整，因此许多国家加大了对太阳能技术发展的支持，美国、日本等国相继制定了太阳能发展计划。国外太阳能灌溉系统在这一时期取得了重大进展，比较突出的有：①1977年4月，在美国西北公共人寿保险公司的吉勒河大农场，正式使用了当时世界上最大的太阳能灌溉系统。该系统在高峰负荷时发电50马力，抽吸灌溉水大约38 ②1977 年7月，新墨西哥州威拉德附近的太阳能动力灌溉站，太阳能灌溉系统在高峰负荷时发电 25马力，从34m深处提水 2.6 。90年代以后，国外太阳能在节水灌溉中的应用研究主要集中在各大公司进行，并且对其核心技术和理论算法往往采取封锁政策，主要研究成果和技术以专利形式保护。目前太阳能灌溉技术已被许多国家列为优先发展技术，中东和非洲有不少国家更是期望利用太阳能水泵、省水灌溉以及现代农业等新技术，在地下水资源比较充裕的地区把干旱区改造成绿洲。
本课题主要是以淮安地区农田需水量为例，详细论述基于太阳能电池供电的电磁泵的设计方法。
2.1 设计总则
基于太阳能电池供电的电磁泵系统运行的原理为太阳能电池将太阳能转换为电能，用于电磁泵的运行，多余电能储存。蓄电池是光伏系统内的储能装置，用于在电池组件电量不足时驱动电磁泵工作。太阳能电池设计的基本原则，是在充分满足系统用电需量的基础上，尽可能少的配备太阳能电池和蓄电池的容量，以达到经济型和实用性的最佳配比。因此，在设计太阳能电池和蓄电池容量时，要根据电磁泵的用电需要，并综合考虑当地的实际天气，保证最好的经济利益的同时，兼具较高的实用性和可靠性。

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