устройство для защиты электродвигателя погружного электронасоса от перегрузки и "сухого хода"

Формула изобретения

Устройство для защиты электродвигателя погружного электронасоса от перегрузки и «сухого хода», содержащее три трансформатора, устанавливаемые в фазы питающей сети, трехфазный выпрямитель, входы которого соединены с выходами соединенных в звезду вторичных обмоток трансформаторов, потенциометр, подключенный к выходам трехфазного выпрямителя, два компаратора, неинвертирующие входы которых соединены с потенциометром, два светодиода, индикаторы тока электродвигателя, вход первого светодиода соединен через резистор с выходом первого компаратора, выходы светодиодов соединены с общей шиной, логический элемент 2ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора, выходное реле, контакт которого включен в цепь управления исполнительного органа, вход которого соединен с выходом элемента выдержки времени, а его выход соединен с шиной +U_пит, а силовые контакты выходного реле включены в фазы питающей сети, отличающееся тем, что в него дополнительно введены сглаживающая емкость, подключенная к выходам трехфазного однополупериодного выпрямителя, делитель напряжения, выполненный на трех резисторах, один из его выходов соединен с шиной +U_пит, а другой с общей шиной, также делитель напряжения соединен с инвертирующими входами компараторов, инвертор, вход которого соединен с выходом второго компаратора, а выход соединен через резистор со входом второго светодиода и со вторым входом логического элемента 2ИЛИ, элемент выдержки времени, вход которого соединен с выходом логического элемента 2ИЛИ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к релейной защите, и может быть использовано для защиты электродвигателей погружных электронасосов от перегрузки и сухого хода (исчезновения воды в скважине).

Известно устройство для защиты электродвигателя погружного электронасоса от перегрузки и «сухого хода» [1], содержащее три трансформатора тока, устанавливаемые в фазы питающей сети, трехфазный двухполупериодный выпрямитель, входы которого соединены с выводами соединенных в звезду вторичных обмоток трансформаторов тока, и потенциометр, подключенный к выходам трехфазного двухполупериодного выпрямителя. Это устройство также содержит RC-цепь с диодом, которая подключена к регулируемому выводу потенциометра через первый вывод резистора, зашунтированного диодом, и к входу первого компаратора через точку соединения второго вывода резистора и первого вывода конденсатора. Выход первого компаратора соединен с первым входом логического элемента 2ИЛИ и с первым RS-триггером, к выходу которого подключен элемент индикации. Выход логического элемента 2ИЛИ соединен с выходным реле, контакты которого включены в цепь управления исполнительного органа. Силовые же контакты выходного реле включены в фазы питающей сети, после замыкания которых по обмоткам электродвигателя и трансформаторов тока начинает протекать ток. Один из выходов трехфазного двухполупериодного выпрямителя и второй вывод конденсатора RC-цепи подключены к общей шине. В этом устройстве также имеются два компаратора, трансформатор тока, подключенный к одной из фаз сети, один из выходов которого соединен с общей шиной, а другой подключен к входу второго компаратора. Вход третьего компаратора подключен к фазному проводу той же фазы, что и трансформатор тока. Выход второго компаратора соединен с первыми входами логических элементов 2И и 2И-НЕ, а выход третьего компаратора подключен ко второму входу логического элемента 2И-НЕ. Выход логического элемента 2И-НЕ соединен с вторым входом логического элемента 2И, выход которого соединен с входом интегратора. К выходу интегратора присоединен один вывод ключа, второй вывод ключа присоединен к резистору. Резистор же подключен к конденсатору и неинвертирующему входу повторителя. Инвертирующий вход и выход повторителя соединены в общую точку, которая соединяется со вторым входом логического элемента ИЛИ и вторым RS-триггером. К выходу второго RS-триггера подключен второй элемент индикации.

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность защиты электродвигателя погружного электронасоса от перегрузки и «сухого хода».

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности работы устройства для защиты электродвигателя погружного электронасоса от перегрузки и «сухого хода».

Для решения поставленной задачи в устройстве для защиты электродвигателя погружного электронасоса от перегрузки и «сухого хода», содержащем три трансформатора, устанавливаемых в фазы питающей сети, трехфазный выпрямитель, входы которого соединены с выходами соединенных в звезду вторичных обмоток трансформаторов. Потенциометр, подключенный к выходам трехфазного выпрямителя. Два компаратора, неинвертирующие входы которых соединены с потенциометром. Два светодиода, индикаторы тока электродвигателя, вход первого светодиода соединен через резистор с выходом первого компаратора, выходы светодиодов соединены с общей шиной. Логический элемент 2ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора. Выходное реле, контакт которого включен в цепь управления исполнительного органа, вход которого соединен с выходом элемента выдержки времени, а его выход соединен с шиной +U_пит, а силовые контакты выходного реле включены в фазы питающей сети. Сглаживающая емкость, подключенная к выходам трехфазного однополупериодного выпрямителя. Делитель напряжения, выполненный на трех резисторах, один из его выходов соединен с шиной +U_пит, а другой с общей шиной, также делитель напряжения соединен с инвертирующими входами компараторов. Инвертор, вход которого соединен с выходом второго компаратора, а выход соединен через резистор со входом второго светодиода и со вторым входом логического элемента 2ИЛИ. Элемент выдержки времени, вход которого соединен с выходом логического элемента 2ИЛИ.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для защиты электродвигателя погружного электронасоса от перегрузки и «сухого хода».

Устройство для защиты электродвигателя погружного электронасоса от перегрузки и «сухого хода» содержит: три трансформатора 1, преобразующих ток в напряжение, электродвигатель 2, устанавливаемые в фазы питающей сети, коммутируемой силовыми контактами 3 исполнительного органа, трехфазный однополупериодный выпрямитель 4, входы которого соединены с выходами соединенных в звезду вторичных обмоток трансформаторов 1, преобразующих ток в напряжение. Сглаживающая емкость 5, потенциометр 6, подключенные к выходам трехфазного однополупериодного выпрямителя 4. Делитель напряжения 7 выполнен на резисторах 8, 9, 10. На него подается напряжение, компараторы 11 и 12, на неинвертирующие входы которых подается величина напряжения от снимаемого потенциометра 6, а на инвертирующие входы компараторов 11 и 12 подается напряжение от делителя напряжения 7, который подобран так, чтобы компаратор 11 реагировал на повышение тока до 1,2·I_ном (перегрузку), а компаратор 12 реагировал на снижение тока до 0,4·I _ном (исчезновения воды в скважине), инвертор 13, вход которого соединен с выходом компаратора 12, светодиод 14, индикатор тока электродвигателя 2, который загорается при достижении напряжения на движке потенциометра 6 значения, заданного делителем напряжения 7, и сигнализирует о перегрузке (1,2·I_ном), вход которого соединен через резистор 15 с выходом компаратора 11, светодиод 16, индикатор тока электродвигателя 2, который загорается при достижении напряжения на движке потенциометра 6 значения, заданного делителем напряжения 7, и сигнализирует об исчезновении воды в скважине ( сухом ходе ) (0,4·I_ном), вход которого соединен через резистор 17 с выходом инвертора 13, выходы светодиодов 14 и 16 соединены с общей шиной, логический элемент 2ИЛИ 18, один из входов которого соединен с выходом компаратора 11, а другой соединен с выходом инвертора 13, элемент выдержки времени 19, вход которого соединен с выходом логического элемента 2ИЛИ 18, выходное реле 20, контакт которого включен в цепь управления исполнительного органа, вход которого соединен с выходом элемента выдержки времени 19, а его выход соединен с шиной+U_пит, а силовые контакты выходного реле 20 включены в фазы питающей сети.

Устройство для защиты электродвигателя погружного электронасоса от перегрузки и «сухого хода» работает следующим образом.

После замыкания силовых контактов 3 исполнительного органа по обмоткам электродвигателя 2 и трансформаторов 1, преобразующих ток в напряжение, протекает ток. Напряжение с вторичных обмоток трансформаторов 1, преобразующих ток в напряжение, поступает на трехфазный однополупериодный выпрямитель 4, с выхода трехфазного однополупериодного выпрямителя 4 выпрямленное напряжение сглаживается сглаживающей емкостью 5 и прикладывается к потенциометру 6. Величина напряжения, снимаемого с потенциометра 6, сравнивается с напряжением, заданным делителем напряжения 7. Эти оба напряжения подаются на компараторы 11 и 12: величина напряжения, снимаемого с потенциометра 6, подается на неинвертирующие входы компараторов 11 и 12, а напряжения, заданные делителем напряжения 7, подаются на инвертирующие входы компараторов 11 и 12.

При номинальном токе нагрузки величина напряжения на инвертирующем входе компаратора 11 превышает напряжение на неинвертирующем входе компаратора 11, следовательно, на выходе компаратора 11 появится логический 0 , а на инвертирующем входе компаратора 12 величина напряжения меньше, чем на неинвертирующем входе компаратора 12, следовательно, на выходе компаратора 12 появится логическая 1 , которая поступает на вход инвертора 13, на выходе которого появится логический 0 . В итоге, на входы светодиодов 14 и 16 через резисторы 15 и 17 поступает логический 0 , ток через светодиоды 14 и 16 не протекает, светодиоды 14 и 16 не горят. Также на входы логического элемента 2ИЛИ 18 поступают логические 0 , в результате чего на его выходе появится логический 0 , этот логический 0 , пройдя через элемент выдержки времени 19, поступает на вход выходного реле 20, в результате чего выходное реле 20 не изменит своего состояния (контакты выходного реле 20 замкнуты) и электродвигатель 2 продолжает работать.

При перегрузке по току, когда ток составляет 1,2·I_ном , величина напряжения на инвертирующем входе компаратора 11 становится меньше величины напряжения на неинвертирующем входе компаратора 11, следовательно, на выходе компаратора 11 появится логическая 1 , а на инвертирующем входе компаратора 12 величина напряжения меньше, чем на неинвертирующем входе компаратора 12, следовательно, на выходе компаратора 12 появится логическая 1 , которая поступает на вход инвертора 13, на выходе которого появится логический 0 . В итоге, на вход светодиода 14 через резистор 15 поступает логическая 1 , через светодиод 14 начинает течь ток, светодиод 14 загорается, сигнализируя о перегрузке. На вход светодиода 16 через резистор 17 поступает логический 0 , ток через светодиод 16 не протекает, светодиод 16 не горит. Также на входы логического элемента 2ИЛИ 18 поступают логическая 1 и логический 0 , в результате чего на его выходе появится логическая 1 , которая поступает на вход элемента выдержки времени 19, через заданное время (например, 3 сек), если неполадка не устранена, на выходе элемента выдержки времени 19 появится логическая 1 , которая поступает на вход выходного реле 20, в результате чего выходное реле 20 возвращается в исходное состояние (контакты выходного реле 20 разомкнуты) и электродвигатель 2 прекращает работать.

При исчезновении воды в скважине ( сухом ходе ) происходит резкое уменьшение потребляемого электродвигателем 2 тока до величины 0,4·I_ном. Величина напряжения на инвертирующем входе компаратора 11 превышает напряжение на неинвертирующем входе компаратора 11, следовательно, на выходе компаратора 11 появится логический 0 , а на инвертирующем входе компаратора 12 напряжение больше величины напряжения на неинвертирующем входе компаратора 12, следовательно, на выходе компаратора 12 появится логический 0 , который поступает на вход инвертора 13, на выходе которого появится логическая 1 . В итоге, на вход светодиода 14 через резистор 15 поступает логический 0 , через светодиод 14 ток не протекает, светодиод 14 не горит. На вход светодиода 16 через резистор 17 поступает логическая 1 , через светодиод 16 начинает течь ток, светодиод 16 загорается, сигнализируя об исчезновении воды в скважине ( сухом ходе ). Также на входы логического элемента 2ИЛИ 18 поступают логический 0 и логическая 1 , в результате чего на его выходе появится логическая 1 , которая поступает на вход элемента выдержки времени 19 через заданное время (например, 3 сек), если неполадка не устранена, на выходе элемента выдержки времени 19 появится логическая 1 , которая поступает на вход выходного реле 20, в результате чего выходное реле 20 возвращается в исходное состояние (контакты выходного реле 20 разомкнуты) и электродвигатель 2 прекращает работать.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации № 2309298, опубл. 27.10.2007 - прототип.