Устройство автоматического управления скважинными насосами водоподъема

(51) 01 7/00 (2009.01) 02 3/00 (2009.01) 02 3/247 (2009.01) 02 7/085 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ не совпадении и перекосе фаз, помех, постоянных напряжений. Технический результат достигается тем, что устройство автоматического управления скважинными насосами водоподъема содержит автоматический трехполюсный выключатель,электромагнитный пускатель, включающий насос,блок питания, преобразующий напряжение и состоящий из трансформатора,диодов,конденсаторов и стабилизатора, датчик уровней воды, конденсаторы и резисторы, триггер Шмитта,-триггер, исполнительное устройство. Согласно предложенному изобретению устройство дополнительно содержит датчик сухого хода и датчик выхода, оптотранзисторы, светодиоды и реле времени. Датчик сухого хода и датчик выхода через резисторы и конденсаторы соединены с оптотранзисторами. Резисторы выполнены с возможностью регулирования электропроводимости воды, а исполнительное устройство состоит из транзистора, соединенного к выходу -триггера,оптосемистра, соединенного к транзистору и семистра.(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИННЫМИ НАСОСАМИ ВОДОПОДЪЕМА(57) Изобретение предназначено для автоматического управления центробежными скважинными насосами водоподъема с погружными электродвигателями различных мощностей и контроля необходимых уровней воды в водонапорных башнях и скважинах. Задачей изобретения является повышение надежности, безопасности и удобства работы при водоподъеме. Техническим результатом изобретения является защита электродвигателя, его электрической схемы и схемы управления от потери фазы, короткого замыкания, перегруза напряжения, фазировки при 23893 Изобретение предназначено для автоматического управления центробежными скважинными насосами водоподъема с погружными электродвигателями различных мощностей и контроля необходимых уровней воды в водонапорных башнях и скважинах. Оно может найти применение и для других целей в системе водоснабжения сельскохозяйственных и промышленных предприятий как питьевой, так и промышленной водой. Известно устройство автоматического управления скважинными насосами водоподъема,содержащее автоматический трехполюсный выключатель,электромагнитный пускатель,включающий насос, блок питания, преобразующий напряжение и состоящий из трансформатора,диодов, конденсаторов и стабилизатора. Устройство также содержит датчик уровней воды, конденсаторы и резисторы, триггер Шмитта,- триггер,исполнительное устройство, электроды нижнего и верхнего уровней воды,подключаемые соответственно к клеммам. Конденсаторы и триггер Шмитта предназначены для повышения помехоустойчивости устройства. (В помощь радиолюбителю. Сборник, сост. А.В. Дьяков. - М. ДОСААФ, с. 3-4, 1989, - с.79). Однако в известном устройстве не предусмотрена защита электродвигателя насоса и его электрической схемы от потери фазы, короткого замыкания, перегруза напряжения, фазировки при не совпадении и перекосе фаз, помех, постоянных напряжений, что ведет к прекращению работы электродвигателя,ухудшает надежность и безопасность его работы. Задачей изобретения является повышение надежности, безопасности и удобства работы при водоподъеме. Техническим результатом изобретения является защита электродвигателя, его электрической схемы и схемы управления от потери фазы, короткого замыкания, перегруза напряжения, фазировки при не совпадении и перекосе фаз, помех, постоянных напряжений. Технический результат достигается тем, что устройство автоматического управления скважинными насосами водоподъема содержит автоматический трехполюсный выключатель,электромагнитный пускатель, включающий насос,блок питания, преобразующий напряжение и состоящий из трансформатора,диодов,конденсаторов и стабилизатора, датчик уровней воды, конденсаторы и резисторы, триггер Шмитта, -триггер, исполнительное устройство. Согласно предложенному изобретению устройство содержит датчик сухого хода и датчик выхода,оптотранзисторы, светодиоды и реле времени. Датчик сухого хода и датчик выхода через резисторы и конденсаторы соединены с оптотранзисторами. Резисторы выполнены с возможностью регулирования электропроводимости воды, а исполнительное устройство состоит из транзистора, соединенного к выходутриггера,оптосемистра, соединенного к транзистору и семистра. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на Фиг.1 показана схема управления и защиты электродвигателя насоса при ручном режиме, на Фиг.2 - схема управления и защиты автоматической работой электродвигателя насоса, Фиг.3 - блок питания. Устройство автоматического управления скважинными насосами водоподъема содержит автоматический трехполюсный выключатель 1,электромагнитный пускатель К 1, включающий насос (на Фиг.1 обозначено как М), блок питания,преобразующий напряжение 220 В в 5 В и состоящий из трансформатора,диодов,конденсаторов и стабилизатора (Фиг.3). В устройстве автоматического управления скважинными насосами (Фиг.2) используются электронный бесконтактный датчик уровней воды датчик верхнего уровня (ДВУ), нижнего уровня(ДНУ), который осуществляет прием информации о контролируемых уровнях воды по двум проводам. Наличие этого датчика особенно актуально при значительном удалении скважины от наполняемого материала. Конденсаторы (1, С 2, С 3, С 4) и триггер Шмитта ( 3.1 -3.2) предназначены для повышения помехоустойчивости устройства. Устройство также состоит из-триггера на элементах 3.3 -3.4, исполнительного устройства, состоящего из транзистора 1,соединенного к выходу- триггера, оптосемистра АОУ 103 В, соединенного к транзистору (Фиг.2) и семистра КУ 208 Г (Фиг.1), датчика сухого хода(Фиг.2). Резисторы 1, 2, 3, 4 выполнены с возможностью регулирования электропроводимости воды. Датчик сухого хода (ДСХ) и датчик выхода(Д. вых) соединены через резисторы и конденсаторы к оптотранзисторам АОТ 128 Г. Устройство может работать в ручном и автоматическом режимах. При включенном автоматическом трехфазном выключателе 1 и нейтральном положении переключателя 1,устройство и электронасос отключены от сети. При необходимости для работы в ручном режиме переключатель 1 устанавливают в верхнее по схеме положение. При этом срабатывает электромагнитный пускатель К 1 включает насос,который будет подавать воду в резервуар. Защита двигателя насоса осуществляется блоками 03 и блоком защиты несимметричных режимов и регулировок уставов срабатывания защиты по мощностей электродвигателя насоса Блок защиты несимметричных режимов и регулировок уставов срабатывания защиты работает следующим образом. Допустим, что напряжение присутствует на всех трх фазах сети питания электродвигателя. Во время пуска электродвигателя напряжение подается на конденсаторы С 1 С 2 С 3 искусственного нейтрала. При этом напряжение смещения между искусственным и заземленным нейтралом отсутствует, напряжение на резисторе 6 практически равно нулю, транзистор 1 и тиристор 1 остаются закрытыми, реле К 3 2 23893 обесточено, а его контакты в цепи катушки магнитного пускателя К 1 остаются замкнутыми, при этом электродвигатель продолжает работать. Одновременно через резистор 10 заряжается конденсатор С 5 до напряжения стабилизации стабилитрона 5 что обеспечивает готовность к работе схем защиты. Поскольку элементы схемы 1, 1 и реле К 3 обесточены, а сопротивление резистора 10 достаточно велико и составляет 51 кОм,то во время работы электродвигатель практически не потребляет энергию. При обрыве одной из фаз сети питания электродвигателя или нарушении симметрии линейных напряжений между искусственным нейтралом конденсаторов 1 С 2 С 3 и заземленным нейтралом трехфазной сети возникает напряжение смешения нейтрала, часть которого снимается с потенциометра 6, выпрямляется диодом 4,стабилизируется параметрическим стабилизатором и подается на базу транзистора 1 и тиристор 1 открываются, срабатывает реле К 3 размыкает свои контакты в цепи управления электродвигателя,катушка магнитного пускателя обесточивается, и электродвигатель отключается от сети. После отключении напряжение смещения нейтрал становится практически равном нулю, транзистор 1 и тиристор 1 закрываются, реле времени КЗ обесточивается и возвращается к дежурному режиму. Оптотранзисторы АОТ 128 Г защищает входы логических элементов 1. 1, 1 .2,1.3,1.4,2.1 .2.2. Светодиоды 1- 4 сигнализируют о наличии воды в датчиках.триггер на элементах 3.3 -3.4, исполнительное устройство на транзисторе 1 и оптосемистор АОУ 103 В управляют включением,отключением электродвигателя насоса. Оптосемистор АОУ 103 В зачищает элементы схем от напряжении. Основной режим работыавтоматический. Для перевода устройства в этот режим переключатель 1 устанавливают в нижнее по схеме положение,при этом включается в работу блок питания,который подает 5 В на датчик уровней воды При переключении переключается 1 в нижнее положение -АВТОМАТИКА устройство работает следующим образом. 1. Если вода в скважине находится выше датчика сухого хода, то сопротивление между землей составляет, в зависимости от электропроводимости воды. На входах 8 и 91.3 присутствует логическое 0 и загорается светодиод 3. Когда вода в скважине ниже датчика сухого хода схема управления не работает. 2. Если вода в наполняемом резервуаре находится ниже датчика нижнего уровня, то величина сопротивления между датчиком нижнего уровня и верхнего уровня и корпусом резервуара большая, на входах 12.1 и 82.2 присутствует напряжение 1. 3. При наличии условий п.1 и 2 на входахтриггера (вывод 133.3) появляется уровень логический 0, на входтриггера (вывод 8-уровень логический 1. Триггер устанавливается в единичное состояние, на выходе 13.3 устанавливается лог. 1, открывается транзистор 1 и открывается оптосемистор АОУ 103 В, включая катушку магнитного пускателя. Магнитный пускатель через замкнутые контакты-03, К 3, К 2, ВГ 1, управляющий электрод открывается семистор КУ 208 Г, контакты 1 катушка К 1 и фаза А замкнуты. Включается в работу насос, и реле времени. Реле времени регулируется от 1 до 10 минут в зависимости от глубины скважины. 4. Насос начинает качать воду из скважины в резервуар. В процессе заполнения вода достигает датчика нижнего уровня, на выходе 42.3 появляется логическое 0. На входетриггера логическое 1, но состояние триггера не изменится, а также при установлении времени на выходе трубы, из которой поступает вода в резервуар, срабатывает датчик выхода. На выходе 11 1. 4 появляется логический 0 открывается транзистор 2 и реле К 2, реле своим контактом отключает реле времени, насос продолжает качать воду. Если в установленное время не появляется вода на выходе трубы, насос отключается от сети. При срабатывании датчиков нижнего уровня и на выходе загорается светодиоды 2,4. 5. Если вода в резервуаре достигает датчика верхнего уровня на входе(вывод 83.4)триггера поступает логическое 0, триггер устанавливается в нулевое положение, на выходе 113.3 появляется уровень логический 0, который закрывает цепь управления электронасосом, насос отключается от сети. 6. По мере использования, вода в резервуаре устанавливается ниже датчика верхнего уровня, или в скважине поднимется выше, датчика сухого хода, -триггер не изменяет своего состояние, и насос остается выключенным. 7. В случае, когда вода в резервуаре достигает уровня датчика нижнего уровня - насос автоматически включается. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство автоматического управления скважинными насосами водоподъема, содержащее автоматический трехполюсный выключатель,электромагнитный пускатель, включающий насос,блок питания, преобразующий напряжение и состоящий из трансформатора,диодов,конденсаторов и стабилизатора, датчик уровней воды, конденсаторы и резисторы, триггер Шмитта,-триггер,исполнительное устройство отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик сухого хода и датчик выхода,оптотранзисторы, светодиоды и реле времени, при этом датчик сухого хода и датчик выхода через резисторы и конденсаторы соединены с оптотранзисторами, резисторы выполнены с возможностью регулирования электропроводимости воды, а исполнительное устройство состоит из транзистора, соединенного к выходу-триггера,3