Система автоматического управления и защиты погружного электродвигателя скважинного насоса

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах водоснабжения на базе артезианских скважин. Цель изобретения - повышение надежности, срока службы погружного насоса и снижение эксплуатационных затрат. Работа системы может осуществляться при установке переключателя 5 режима управления в положения "Дистанционное" или "Автоматическое". При снижении уровня воды замыкается контакт 15. Через замкнутые контакты 11 и 33 включается реле 12 времени. Через контакт 13 этого реле включается магнитный пускатель 3, который замыкает силовые контакты 4 и включает электродвигатель 1 скважинного насоса. Одновременно запитывается трехфазный выпрямитель 16 и подается питание на управляющие электроды тиристоров 17, 25, 26. При правильном подключении фаз 1, П, Ш сети к электродвигателю, обеспечивающем заданное направление вращения, последовательно включаются тиристоры 26, 25, 17, запитывается обмотка реле 10 защиты, которое срабатывает, размыкает контакт 11 в цепи питания реле 12 времени и замыкает контакт 35, запитывающий лампу 36, сигнализирующую о включении насоса. При нормальном включении насоса на его нагнетательной стороне появляется давление воды, размыкается контакт 33, реле 12 времени выключается, контакт 14 размыкается, реле 10 защиты остается в сработанном состоянии, получая питание через резистор 18, который уменьшает гистерезис напряжений срабатывания и отпускания реле 10 и повышает его чувствительность к снижению напряжения питания и обрыву фазы. При повышении уровня воды размыкается контакт 15, затем размыкается контакт 34, магнитный пускатель 3 выключается, электродвигатель 1 контактами 4 отключается от сети. Дальнейшая работа системы осуществляется как описано выше. При неправильном подключении фаз 1, П, Ш к электродвигателю или при обрыве фазы тиристоры 17, 25, 26 не могут включиться в заданной последовательности, реле 10 защиты остается в исходном состоянии, электродвигатель 1 отключается от сети, при этом загорается лампа 39 аварии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 Н 7/08 7/09

s<«ca ì 1

PkÆ T@ i ;й А> И

E. -".БЛ11О . I=üé

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 41 42527/24-07 (22) 05, 11, 86 (46) 30. 08.89. Бюл. Ф 32 (72) Е.И. Тарасов (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1309162, кл. H 02 Н 7/08, 1987.

Авторское свидетельство СССР

В 1181044, кл, Н 02 Н 7/08, 7/09, 1985. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ СКВАЖИННОГО НАСОСА

2 Ю .Ш .SU 564734 А1

2 (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах водоснабжения на базе артезианских скважин. Цель изобретения — повышение надежности, срока службы погружного насоса и снижение эксплуатационных затрат. Работа системы может осуществляться при установке переключателя 5 режима управления в положения "Дистанционное" или

"Автоматическое". При снижении уровня воды замыкается контакт 15. Через замкнутые контакты 11 и 33 включает4714 l0

150 оя реле 12 времени. Через контакт 13

1того реле включается магнитный пускатель 3, который замыкает силовые контакты 4 и включает электродвигатель 1 скважинного насоса. ОдновреМенно запитывается трехфазный выпрямитель 16 и подается питание на управляющие электроды тиристоров 17, 5, 26. При правильном подключении аз I II III сети к электродвигателю, обеспечивающем заданное напавление вращения, последовательно ключаются тиристоры 26, 25, 17, затывается обмотка реле 10 защиты, которое срабатывает, размыкает конФакт 11 в цепи питания реле 12 вреени и замыкает контакт 35, запитыающий лампу 36, сигнализирующую, о включении насоса. При нормальном включении насоса на его нагнетатель;ной стороне появляется давление во1 ды, размыкается контакт 33, реле 12 времени выключается, контакт 14 раз-!

4 мыкается, реле 10 защиты остается в сработанном состоянии, получая питание через резистор 18, который уменьшает гистерезис напряжений срабатывания и отпускания реле 10 и повьш ает его чувствительность к снижению напряжения питания и обрыву фазы. При повьппении уровня воды размыкается контакт 15, затем размыкается контакт 34, магнитный пускатель 3 выключается, электродвигатель 1 контактами 4 отключается от сети. Дальнейшая работа системы осуществляется как описано вьппе. При неправильном подключении фаз I, II, III к электродвигателю или при обрыве фазы тиристоры 17, 25, 26 не могут включиться в заданной последовательности, реле 10 защиты остается в исходном состоянии, электродвигатель 1 отключается от сети, при этом загорается лампа 39 аварии. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. (Изобретение относится к электротехнике и предназначено для исполь- 30 ,зования в системах водоснабжения на базе артезианских скважин.

Цель изобретения — повьппение на, дежности, срока службы погружного на;соса и снижение эксплуатационных зат- 35 рат.

На чертеже представлена схема системы.

Система автоматического управления и защиты погружного электродвигателя

1 скваяинного насоса для подачи воды в бак водонапорной башни (не показаны) содержит защитный автомат 2, магнит-: ный пускатель с обмоткой 3 и силовыми контактами 4, трехпозиционный переключатель 5 режима управления с первым контактом 6, замкнутым s положении переключателя "Дистанционное", и вторым контактом 7, замкнутым в положении "Автоматическое" и разомкнутыми в положении !!Отключено"1 кнопки

"Стоп" 8 и "Пуск" 9, реле 10 защиты с первым контактом 11, реле 12 времени с размыкающим с выдержкой времени первым контактом 13 и замыкающим без BblpPpKKH времени вторым контактом 14, контакт 15 автоматического управления, двухполупериодный трехфазный выпрямитель 16, первый тиристор 17, а также первый 18 и второй

19 резисторы. Выходные выводы контак- тов защитного автомата 2 подключены к фазам питающей сети, а выходные через силовые контакты 4 магнитного пускателя — к выводам соответствующих фаз электродвигателя 1. К выходному выходу 20 одного из контактов защитного автомата 2 первым выводом подключен первый контакт 6 трехпозиционного переключателя 5, а к второму выводу этого контакта через цепочку последовательно соединенных кнопки "Стоп" 8, кнопки "Пуск" 9 и первого контакта 13 реле 12 времени подключен первый вывод обмотки 3 магнитного пускателя, второй вывод которой подключен к другой точке 21 на соответствующее (линейное или фазное),коммутируемое напряжение выходного вывода 20 контакта защитного автомата 2. Первый вывод второго контакта 7 трехпозиционного переключателя 5 соединен с первым выводом первого контакта 6 этого переключателя, первый вывод обмотки реле 12 времени подключен к второму выводу обмотки 3 магнитного пускателя, а входы трехфазного выпрямителя 16 подключены к выводам силовых контактов 4 магнитного пуска-. теля со стороны электродвигателя

1504714

5

Первый контакт 11 реле 10 защиты является размыкающим, а контакт 15 автоматического управления выполнен

1 в виде размыкяющего контакта датчика нижнего уровня воды в баке. Магнитный

5 пускатель снабжен замыкающим первым блок-контактом 22, а трехпозиционный переключатель 5 снабжен третьим контактом 23, замкнутым в положении "Дис-10 танционное",и четвертым контактом 24, замкнутым в положении "Автоматическое", разомкнутыми в положении "Отключено", В системе имеются второй 25 и третий 26 тиристоры, три диода 2729, третий 30, четвертый 31 и пятый

32 резисторы, размыкающий контакт 33 реле давления насоса и размыкающий контакт 34 датчика верхнего уровня воды в баке. Второй вывод второго 20 контакта 7 трехпозиционного переключателя 5 через контакт 15 автоматического управления соединен с первым выводом размыкающего контакта 33 реле давления насоса, вторым выводом 25 этого контакта подключенного к второму выводу обмотки реле 12 времени, размыкающий контакт 33 реле давления насоса шунтирован размыкающим контактом 11 реле 10 защиты и первым выводом соединен с первым выводом первого блок-контакта 22 магнитного пускателя и с общей точкой кнопки

"Пуск" 9 и первого контакта 13 реле

12 времени. Второй вывод второго контакта 7 трехпозиционного переключателя 5 через последовательно соединен- . ные размыкающий контакт 34 датчика верхнего уровня воды в баке и четвертый контакт 24 трехпозиционного 40 переключателя 5 соединен с вторым выводом первого блок-контакта 22 маг1нитного пускателя и первым выводом третьего контакта 23 трехпозиционного переключателя 5, вторым выводом 45 этого контакта подключенного к общей точке кнопок "Стоп" 8 и "Пуск" 9.

Положительный вывод трехфазного выпрямителя 16 через первый резистор

18, шунтированный вторым контактом

14 реле 12 времени, соединен с пер1 вым выводом обмотки реле 10 защиты, второй вывод которой через госледовательно соединенные аноды-катоды первого 17, второго 25 и третьего 26 тиристоров и второй резистор 19 соединен с отрицательным выводом трехфазного выпрямителя 16. Управляющий электрод первого тиристора 17 через последовательно соединенные первый диод 27 и третий резистор 30 соединен с выводом первой фазы электродвигателя 1. Управляющий электрод второго тиристора 25 через последовательно соединенные второй диод 28 и четвертый резистор 31 соединен с выводом другой фазы электродвигателя 1, предыдущей по отношению к первой фазе при рабочем направлении вращения электродвигателя 1. Управляющий электрод третьего тиристора 26 через последовательно соединенные третий диод

29 и пятый резистор 32 соединен с выводом фазы электродвигателя 1, последующей по отношению к первой фазе электродвигателя 1 при рабочем направлении вращения.

Обмотка 3 магнитного пускателя шунтирована цепочкой последовательно соединенных замыкающего второго контакта 35 реле 10 защиты и первой лампы 36 сигнализации, а между первым выводом первого блок-контакта 22 магнитного пускателя и вторым выводом обмотки 3 магнитного пускателя включена цепочка последовательно соединенных замыкающего с выдержкой времени третьего контакта 37 реле 12 времени, второго размыкающего блокконтакта 38 магнитного пускателя и второй лампы 39 сигнализации.

Система работает следующим образом.

В автоматическом режиме замкнуты контакты входного защитного автомата 2 и контакты 7 и 24 переключателя

5. При снижении уровня в водонапорной башне замыкается контакт 15 нижнего уровня. Через замкнутые контакты 11 и 33 включается реле 12 времени, а через замкнутый контакт 13 реле

12 времени включается магнитный пускатель 3, который замыкает свои силовые контакты 4 и включает электродвигатель I скважинного насоса, заI питывает трехфазный выпрямитель 16 и подает питание на управляющие электроды тиристоров 17, 25 и 26 через резисторы 30, 31 и 32 и диоды 27, 28 и 29. При подаче питания с фазы II на управляющий электрод тиристора 26 через переход управляющий электрод— катод течет ток через нагрузочный резистор 19, и тиристор 25 подготавливается к открытию. B следующий момент питание с фазы III подается на управляющий электрод тиристора 25, 1504714 через переход управляющий электрод— катод тиристора 25 начинает протекать ток, который открывает тиристор 26 и подготавливает к открытию тиристор

5 25. В следующий момент питание с фа зы Х подается на управляющий электод тиристора 17, ток через который ткрывает тиристоры 25 и 17, В результате через замкнутый контакт 14 реле, 12 времени, тиристоры 17, 25 и 26 и резистор 19 к плюсовому и минусовому выводам трехфазного выпрямителя 16 подключается обмотка реле 10 защиты. ри включении реле 10 защиты размыкаются его контакт 11 в цепи реле 12 времени и замыкается его контакт 35, который включает лампу 36, сигнализирующую о включении насоса. При норальном включении насоса на его нагне-20 тательной стороне появляется давление воды и размыкается контакт 33, который отключает реле 12 времени. Последнее своим разомкнувшимся контактом

14 оставляет реле 10 защиты включен- 25 ным через дополнительный резистор 18,, который уменьшает гистерезис напряжений срабатывания и отпускания реле 10 защиты и повьппает его чувствительность к снижению напряжения питания 30 и обрыва фазы.

При повьппении уровня в водонапор, ной башне размыкается сначала контакт .15 нижнего уровня, но пускатель 3 продолжает оставаться включенным

35 через замкнутый контакт 34 верхнего уровня, замкнутый контакт 24 пере. ключателя 5 и замкнутый блок-контакт

22 магнитного пускателя 3. При достижении верхнего уровня в водонапорной 40 башне размыкается контакт 34, магнитный пускатель 3 отключается и возвращает всю систему в обесточенное ждущее состояние до тех.пор, пока уровень в башне не понизится и датчик 45

15 снова не замкнется. В этом случае включается насос.

При включении насоса в момент отсутствия одной из фаз питания, например II на управляющий электрод тиристора 26 питание не подается и он не открывается. В результате этого реле 10 защиты не включается. Реле

12 времени через оставшийся замкнутый контакт 11 реле 10 включается и через, некоторое время, разомкнув свой контакт 13, обесточивает катушку магнитного пускателя 3, который отключает своими контактами 4 электродвигатель

1. Одновременно с этим через замкнутые контакты 37 реле 12 и 38 магнитного пускателя 3 включается сигнальная лампа 39 аварии.

Для снятия сигнала аварии переключатель 5 переводится в положение

"Отключено" или в положение "Дистанционное". После устранения неисправности переключатель 5 устанавливается в исходное положение "Автоматическое, и система начинает функционировать.

При включении насоса в случае обратного подключения фаз I, II u III сети к электродвигателю нарушается последовательность подачи питания на управляющие электроды тиристоров и реле 10 защиты остается в исходном состоянии, чтоприводит через заданное время к отключению насоса и включению сигнальной лампы 39 аварии..

При снижении питающего напряжения или при обрыве одной из фаз питания до или после силовых контактов 4 магнитного пускателя 3 во время работы насоса отключается реле 10 защиты, отключается насос и включается лампа 39 аварии.

При падении давления в нагнетательной линии насоса замыкается контакт

33 и через заданное время также отключается насос и включается лампа

39.

Для включения насоса в дистанционном режиме переключатель 5 переводится в положение Дистанционное" нажатием кнопки "Пуск" 9, которая самоблокируется блок-контактом 22 магнитного пускателя 3 через контакт 23 переключателя 5. Защита электродвигателя от анормальных режимов осуществляется аналогично автоматическому режиму. Принудительный останов насоса в дистанционном режиме осуществляется нажатием кнопки "Стоп" 8.

Изобретение повьппает надежность работы скважинных насосов, что ведет к сокращению эксплуатационных запрат и значительно увеличивает срок службы всего комплекса оборудования, особенно погружных насосов.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Система автоматического управления и защиты погружного электродвигателя скважинного насоса для подачи воды в бак водонапорной башни, содержащая защитный автомат, магнитный

1504714

10 пускатель с обмоткой и силовыми контактами, трехпозиционный переключатель режима управления с первым контактом, замкнутым в положении переключателя Дистанционное, вторым конев ll 5

11 тактом, замкнутым в положении Автоматическое", разомкнутыми в положении "Отключено", кнопки "Стоп" и

"Пуск", реле защиты с первым контактом, реле времени с размыкающим с выдержкой времени первым контактом и замыкающим без выдержки времени вторым контактом, контакт автоматического управления, двухполупериодный трех-15 фазный выпрямитель, первый тиристор, первый и второй резисторы, причем входные выводы контактов защитного автомата служат для подключения к фазам питающей среды, а выходные 20 через силовые контакты магнитного пускателя подсоединены к выводам для подключения соответствующих фаз электродвигателя, к выходному выводу одного из контактов защитного автомата 25 первым выводом подключен первый контакт трехпозиционного переключателя, а к второму выводу первого контакта трехпозиционного переключателя через цепочку последовательно соединенных 39 кнопки Стоп, кнопки Пуск и первого контакта реле времени подключен первый вывод обмотки магнитного пускателя, второй вывод которой предназначен для подключения к нулевому проводу питающей сети или к выходному выводу другого контакта защитного автомата, при этом первый вывод второго контакта трехпозиционного переключателя соединен с первым выводом 40 первого контакта этого переключателя, первый вывод обмотки реле времени подключен к второму выводу обмотки магнитного пускателя, а входы трехфазного выпрямителя подключены к вы- 45 водам силовых контактов магнитного пускателя со стороны электродвигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, срока службы погружного насоса и снижения эксплуатационных затрат, первый контакт реле защиты выполнен размыкающим, а контакт автоматического управления — в виде размыкающего контакта датчика нижнего уровня воды в баке, магнитный пускатель снабжен замыкающим первым блок-контактом, а трехпозиционный переключатель снабжен третьим контактом, замкнутым в положении "Дистанционное", и четвертым контактом, замкнутым в положении Автоматическое", разомкнутыми в положении Отключено", в систему дополнительно введены второй и третий тиристоры, три диода, третий, четвертый и пятый ризисторы, размыкающий контакт реле давления насоса и размьгкающий контакт датчика верхнего уровня воды в баке, причем второй вывод второго контакта трехпозиционного переключателя через контакт автоматического управления соединен с первым выводом размыкающего контакт реле давления насоса, вторым выводом этого контакта подключенного к второму выводу обмотки реле времени, размыкающий контакт реле давления насоса шунтирован размыкающим контактом реле защиты и первым выводом соединен с первым выводом первого блок-контакта магнитного пускателя и с общей точкой кнопки Пуск" и первого контакта реле времени, второй вывод второго контакта трехпозиционнного переключателя через последовательно соединенные размыкающий контакт датчика верхнего уровня воды в баке и четвертый контакт трехпозиционнного переключателя соединен с вторым выводом первого блок-контакта магнитного пускателя и с первым выводом третьего контакта трехпозиционного переключателя, вторым выводом этого контакта подключенного к общей точке кнопок "Стоп" и Пуск", при этом положительный вывод трехфазного выпрямителя через первый резистор, шунтированный вторым контактом реле времени, соединен с первым выводом обмотки реле защиты, второй вывод которой через последовательно соединенные аноды-катоды первого, второго и третьего тиристоров и второй резистор соединен с отрицательным выводом трехфазного выпрямителя, управляющий электрод первого тиристора через последовательно соединенные первый диод и третий резистор соеди- нен с выводом для подключения первой фазы электродвигателя, управляющий электрод второго тиристора через последовательно соединенные второй диод и четвертый резистор соединен с выводом для подключения другой фазы электродвигателя, предыдущей по отношению к первой фазе при рабочем направлении вращения электродвигателя, а управляющий электрод третьего ти1504714

Составитель О. Орлов

Техред IN.ÈîðãåíòàÌ Корректор С.Черни

Тираж 608 Подписно е комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 5260/52

ВНИИПИ Государственного

113035, Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

11 ристора через последовательно соединенные третий диод и пятый резистор соединен с выводом фазы электродвигателя, последующей по отношению к первои фазе электродвигателя при ра. 5 бочем направлении вращения.

2. Система по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что обмотка

| магнитного пускателя шунтирована

10 цепочкой вновь введенных последовательно соединенных замыкающего вто1

12 рого контакта реле защиты и первой лампы сигнализации, а между первым выводом первого блок-контакта магнитного пускателя и вторым выводом обмотки магнитного пус*ателя включена цепочка вновь введенных после-. довательно соединенных замыкающего с выдержкой времени третьего контакта реле времени, второго размыкающего блок-контакта магнитного пускателя и второй лампы сигнализации. !