УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО НАСОСА ОТ "СУХОГО ХОДА"

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к релейной защите и предназначена для защиты электродвигателя погружного насоса от работы в аварийном режиме вызванным «сухим ходом». Данное устройство может быть использовано в различных станциях управления погружными насосами.
За аналог принято устройство для защиты электродвигателя насоса от перегрузки и «сухого хода» (RU 50724, опубл. 20.01.2006 г.), содержащее три трансформатора тока, установленные в фазы питающей сети, логический блок, выполненный с возможностью фиксации перегрузки, «сухого хода», короткого замыкания, обрыва фазы, алфавитно-цифровой индикации рабочего тока, режимов работы и параметров защиты электродвигателя насоса и автоматической настройки на номинальный рабочий режим насоса, при этом, три входа логического блока подключены к выводам, соединенных в звезду вторичных обмоток трансформаторов тока, а дополнительный вход соединен с общей точкой вторичных обмоток трансформаторов тока. В фазы питающей сети включены трехфазный автоматический выключатель с электромагнитными и тепловыми расцепителями тока, силовые контакты исполнительного органа, в цепь управления последнего установлен контакт выходного реле, четыре элемента индикации, три из которых подключены к соответствующим фазам питающей сети на выходах трехфазного автоматического выключателя, а четвертый - параллельно исполнительному органу.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции.
За прототип принято наиболее близкое по технической сущности к предлагаемой полезной модели устройство для защиты погружного электродвигателя от перегрузки и «сухого хода» (SU 1359840, опубл. 29.04.86 г.), содержащее три трансформатора тока, устанавливаемые в фазы питающей сети, коммутируемой силовыми контактами исполнительного органа, трехфазный двухполупериодный выпрямитель, входы которого соединены с выводами, соединенных в звезду, вторичных обмоток трансформаторов тока, потенциометр, подключенный к выходам трехфазного двухполупериодного выпрямителя, первую RC-цепь с диодом, при этом, первый вывод резистора, зашунтированного диодом, и точка соединения второго вывода резистора и первого вывода конденсатора подключены соответственно к регулируемому выводу потенциометра и инвертирующему входу первого компаратора. Вторая, аналогичная первой, RC-цепь с диодом подключена между регулируемым выводом потенциометра и инвертирующим входом второго компаратора, неивертирующий вход которого соединен с выходом параметрического стабилизатора, включенного параллельно конденсатору третьей RC-цепи, резистор, входящий в состав последней, подключен к регулируемому выводу потенциометра. К выходу второго компаратора подключен вход логического элемента НЕ, выходы первого компаратора и логического элемента НЕ, соединены соответственно с первым и вторым входами логического элемента ИЛИ и входами первого и второго RC-триггеров, к выходу каждого из которых подключен элемент индикации, к выходу логического элемента ИЛИ подключено выходное реле, самоудерживающееся своим замыкающим контактом.
Недостатками данного устройства являются невозможность определения аварийного режима работы электродвигателя погружного насоса во время пуска.
Задачей данной полезной модели является определение аварийного режима работы электродвигателя погружного насоса во время пуска, а также упрощение конструкции.
Для достижения поставленной задачи, в устройство защиты погружного насоса от сухого хода, содержащее трансформаторы тока, устанавливаемые в фазы питающей сети, потенциометр и RC-цепь, трехфазный двухполупериодный выпрямитель, введены кнопка стоп, кнопка пуск, замыкающий контакт магнитного пускателя, катушка магнитного пускателя, силовые контакты магнитного пускателя, трансформаторы тока, потенциометр, микроконтроллер, блок гальванической развязки, блок исполнения, размыкающий контакт блока исполнения, электродвигатель погружного насоса. Причем, к фазе электрической сети подключен первый вывод кнопки «стоп», а второй вывод кнопки соединен с первыми выводами параллельно соединенных кнопки «пуск» и замыкающим контактом магнитного пускателя, вторые выводы которых подключены к первому выводу размыкающего контакта блока исполнения. Второй вывод размыкающего контакта блока исполнения соединен с первым выводом катушки магнитного пускателя. Второй вывод катушки магнитного пускателя соединен с нейтральным проводником электрической сети, причем три фазы электрической сети соединяются с первыми выводами силовых контактов магнитного пускателя. Вторые выводы силовых контактов магнитного пускателя соединяются с первыми выводами трех трансформаторов тока, далее вторые и третьи выводы трансформаторов тока подключены ко входам потенциометров. Причем выходы потенциометров, соединены со входом трехфазного двухполупериодного выпрямителя. А выход трехфазного двухполупериодного выпрямителя соединен со входом RC-цепи, выход которой соединен с первым входом микроконтроллера. Второй вход микроконтроллера соединен с выходом блока гальванической развязки, который подключен своими входами параллельно катушки магнитного пускателя. Выход микроконтроллера соединен со входом блока исполнения. Четвертые выводы трансформаторов тока подключены к электродвигателю погружного насоса.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом На фиг.1 представлена функциональная схема устройства защиты погружного насоса от сухого хода. На фиг.2 представлены диаграммы кривой тока в различных режимах работы.
Устройство защиты погружного насоса от «сухого хода». К фазе электрической сети подключен первый вывод кнопки «стоп» 1, а второй вывод кнопки «стоп» 1 соединен с первыми выводами параллельно соединенных кнопки «пуск» 2 и замыкающим контактом магнитного пускателя 3, вторые концы которых подключены к первому выводу размыкающего контакта блока исполнения 4. Второй вывод размыкающего контакта блока исполнения 4 соединен с первым выводом катушки магнитного пускателя 5. Второй вывод катушки магнитного пускателя 5 соединен с нейтральным проводником электрической сети, причем три фазы электрической сети соединяются с первыми выводами силовых контактов магнитного пускателя 6. Вторые выводы силовых контактов магнитного пускателя 6 соединяются с первыми выводами трех трансформаторов тока 7, 8, 9 далее вторые и третьи выводы трансформаторов тока подключены к входам потенциометров 10, 11, 12. Причем выходы потенциометров 10, 11, 12 соединены со входом трехфазного двухполупериодного выпрямителя 13. А выход трехфазного двухполупериодного выпрямителя 13 соединен с входом RC-цепи 14, выход которой соединен с первым входом микроконтроллера 15. Второй вход микроконтроллера 15 соединен с выходом блока гальванической развязки 16, который подключен своими входами параллельно катушки магнитного пускателя 5. Выход микроконтроллера 15 соединен со входом блока исполнения 17. Четвертые выводы трнсформаторов тока 7, 8, 9 подключены к электродвигателю погружного насоса 18.
Данная полезная модель работает следующим образом: если кнопка «стоп» 1 находится в замкнутом состоянии и при этом нажимается кнопка «пуск» 2, то замыкающий контакт магнитного пускателя 3 срабатывает вследствие подачи на катушку магнитного пускателя 5 напряжения, далее замыкаются силовые контакты магнитного пускателя 6. Ток, протекающий во вторичных обмотках трансформаторов тока 7, 8, 9, создает падение напряжения на потенциометрах 10, 11, 12. Далее переменное напряжение с потенциометров поступает на вход трехфазного двухполупериодного выпрямителя 13, где происходит преобразование переменного напряжения в пульсирующее постоянное напряжение, и сигнал приходит в RC-цепь 14, где устраняется его высокочастотная составляющая, а также помехи. С выхода RC-цепи 14 сигнал поступает на аналоговый вход микроконтроллера 15, кроме того, микроконтроллер 15 получает сигнал о наличии напряжения на катушке магнитного пускателя 5, посредством блока гальванической развязки 16, который подключен на цифровой вход микроконтроллера 15. Анализируя полученные сигналы от RC-цепи 14 и блока гальванической развязки 16, микроконтроллер 15, в случае наступления аварийного режима, выдает сигнал, который поступает на блок исполнения 17. В случае пуска электродвигателя погружного насоса 18, микроконтроллер 15 сравнивает форму кривой амплитуды действующего значения пускового тока с эталонной, хранящейся в его памяти, в случае расположения измеряемой кривой выше эталонной, (определяется по точкам t2-t3 и i2-i3), режим считается аварийным и происходит подача сигнала на блок исполнения 17 (фиг.2а, кривая S). Если же кривая тока соответствует эталонной, с определенной погрешностью (фиг.2а, кривая N), то режим пуска считается нормальным и электродвигатель погружного насоса не отключается 18. В процессе установившегося режима работы (фиг.2б, кривая N), если происходит увеличение тока, выше определенного значения (фиг.2б, кривая S), то через определенную задержку времени микроконтроллер 15 (фиг.2б, интервал времени t2-t3) отключает электродвигатель погружного насоса 18. Отключение происходит в следующем порядке: блок исполнения 17 размыкает размыкающим контактом блока исполнения 4 цепь питания катушки магнитного пускателя 5, далее размыкаются силовые контакты магнитного пускателя 6, что приводит к обесточиванию и последующей остановке электродвигателя погружного насоса 18.