УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ НАСОСОВ С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к области электромашиностроения и предназначена для управления и защиты насосов с электродвигателями постоянного тока, в частности, в системах солнечного энергоснабжения с использованием солнечных коллекторов.
Известно устройство управления и защиты погружных водонефтеподъемных электронасосов (Проспект фирмы "VITOL S.A. ", Великобритания, 1994 г. ), представляющее собой устройство управления и защиты погружных электронасосов, содержащее, по меньшей мере, один погружной электронасос, снабженный электродвигателем и подключенный к независимому силовому коммутатору, связанному с блоком датчиков уровня жидкости, блоки управления и контроля режимов работы электронасосов, реле защиты электронасосов от перегрузок, коротких замыканий и попадания посторонних жидкостей, а также расходомер откачиваемых жидкостей, являющиеся одновременно датчиками наличия жидкостей в магистралях насосов, при появлении нулевых значений сигналов которых производится отключение питающего напряжения.
Устройство защиты и управления погружными электронасосами имеет недостаточную производительность и характеризуется низкими энергетическими параметрами характеристик электродвигателя, а также сложностью настройки временной задержки от отключения напряжения питания при пуске электронасоса, когда в его магистралях отсутствует жидкость и сигналы расходомеров равны нулю. Помимо того электронасосы оказываются недостаточно защищенными от перегрева и возможности заклинивания подшипников.
Наиболее близким по технической сущности является устройство управления и защиты погружных электронасосов (патент №2154191, RU, МПК F04B 49/06, F04B 47/00, F04D 15/00, опубликовано 10.08.2000), принятое за прототип. Устройство содержит блоки управления и контроля режимов работы электронасоса и расходомер откачиваемой жидкости. Последовательно с рабочей обмоткой электродвигателя соединено токовое реле, нормально открытые контакты которого включены в цепь управления силовым коммутатором электродвигателя, при этом ток отпускания токового реле принят равным току холостого хода электронасоса.
Существенный недостаток данного устройства - отсутствие защиты от повышения напряжения на выводах электронасоса и компонентах схемы, которое может произойти при питании устройства от источника энергии постоянного нестабилизированного напряжения (например, при питании напрямую от солнечной батареи). Известно, что солнечная батарея имеет на выходе меняющееся в широких пределах напряжение. Например, солнечная батарея с номинальным напряжением 12 В. может иметь на выходе напряжение от 0 до 21 В. При превышении напряжения резко сокращается срок службы электронасоса из-за повышенного износа подшипников и старения изоляции обмоток.
Задачей данной полезной модели является создание устройства для защиты электронасоса от перенапряжений.
Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем электронасос, снабженный электродвигателем и подключенный к независимому силовому коммутатору, в отличие от прототипа на входе электрической схемы устройства установлен ограничитель постоянного напряжения, который может быть выполнен на базе интегральной схемы (ИС) - стабилизатора постоянного напряжения.
Использование ограничителя напряжения позволяет ограничивать напряжение на входе электрической схемы, не допуская превышения его величины выше номинальной для электродвигателя насоса, что может отрицательно сказаться на сроке службы электродвигателя.
На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства.
На фиг. 2 представлена схема включения ИС - стабилизатора в режиме ограничения выходного напряжения.
Устройство защиты насосов с электродвигателями постоянного тока (фиг. 1) состоит из пускателя КМ, диодного моста 1 и ограничителя напряжения.
1
2
1
2
1
2
1
2
Ограничитель напряжения состоит из ИС - стабилизатора (например типа LM317), имеющего три вывода (фиг. 2) - входной (In), выходной (Out) и регулировочный (Adj), двух конденсаторов C и C, постоянного резистора R и переменного резистора R. Конденсаторы C и C необходимы для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения в случае питания от понижающего трансформатора. Резисторы R и R необходимы для настройки необходимой величины напряжения.
ИС - стабилизаторы постоянного напряжения, возможные к применению в данном устройстве, например, на базе ИС LM317, не имеют общего вывода. Вместо него имеют «регулировочный» вход. Поддерживают постоянное выходное напряжение, равное
2
Если требуется фиксированное выходное напряжение, R подстраивается в узком диапазоне для увеличения точности подстройки (применяется последовательное соединение постоянного резистора и подстроечного).
Устройство работает следующим образом.
При включении устройства в работу на выходе ограничителя напряжения появляется напряжение заданной величины. При включении насоса 2 путем включения выключателя SA, обмотка пускателя КМ получает питание. При повышении напряжения выше номинальной величины, напряжение на выходе ограничителя стабилизируется и останется неизменным до снижения напряжения источника ниже величины, установленной ограничителем.
Размещение обмотки пускателя КМ на выходе ограничителя напряжения позволяет защитить его обмотку от повышенного напряжения, которое возможно на входе устройства.
Применение диодного моста в ограничителе напряжения позволяет предотвратить повреждение компонентов устройства и насоса в результате неправильного подключения к источнику электроэнергии, а также обеспечивает работу устройства и насоса при подключении к понижающему трансформатору 220/12 В., что может быть необходимо при резервировании электронасоса, подключенного к электросети.
Техническим результатом использования устройства является защита электродвигателя насоса от перенапряжения за счет применения ограничителя напряжения.