Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ

Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано для автоматического управления погружным электродвигателем скважинного насоса, подающим воду потребителям и заполняющими накопительный резервуар.

Известно устройство для дистанционного управления трехфазным электродвигателем насосной установки [1], содержащее магнитный пускатель, два контакта которого включены между двух фаз трехфазной сети и двух фаз электродвигателя, а катушка подключена к третьей фазе сети через выходной контакт исполнительного органа, входом соединенного с выходом реагирующего органа, соединенные с нулевым проводом датчики верхнего и нижнего уровня жидкости через сопротивления, подключенные к третьей фазе, а на входе питающей линии установлен трансформатор тока нулевой последовательности, выходная обмотка которого связана с входом реагирующего органа.

Недостатком этого устройства является невозможность раздельного управления электродвигателем насоса в дневное и в ночное время, когда стоимость электроэнергии ниже, чем в дневное время.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является устройство управления пускателем с амплитудно-полярным избиранием [2], содержащее подключенную к фазному проводу кнопку включения, соединенную с выводом первого, пропускающего положительную полуволну тока, диода и подключенную к фазному проводу кнопку отключения, соединенную с выводом второго, пропускающего отрицательную полуволну тока, диода, вторые выводы первого и второго диода соединены между собой и с проводом, на другом конце которого подключены две цепочки, в одной из которых через третий диод, пропускающий положительную полуволну тока, подключена к нулевому проводу катушка первого промежуточного реле, зашунтированная первым конденсатором, а в другой цепочке через четвертый диод, пропускающий отрицательную полуволну тока подключена также к нулевому проводу катушка второго промежуточного реле, зашунтированная вторым конденсатором.

Недостатком этого устройства является невозможность полного заполнения резервуара в ночное время, когда стоимость электроэнергии ниже, чем в дневное время.

Указанный недостаток устраняется тем, что устройство для дистанционного управления насосной установкой, содержащее четыре диода, из которых плюсовой вывод первого, пропускающего положительную полуволну тока, диода и минусовой вывод второго, пропускающего отрицательную полуволну тока, диода, соединены между собой и с проводом, на другом конце которого подключены две цепочки, в одной из которых через третий диод, пропускающий положительную полуволну тока, подключена к нулевому проводу катушка первого промежуточного реле, зашунтированная первым конденсатором, а в другой цепочке через четвертый диод, пропускающий отрицательную полуволну тока, подключена к нулевому проводу катушка второго промежуточного реле, зашунтированная вторым конденсатором, причем на стенке накопительного резервуара установлены с размыкающим и замыкающим контактами два электроконтактных манометра, первый из которых замыкает и размыкает свои контакты при уровне воды в нижней части накопительного резервуара, а второй электроконтактный манометр замыкает и размыкает свои контакты при уровне воды в верхней части накопительного резервуара, упомянутые первый и второй диоды и подключенное на фазное напряжение программное реле времени, один контакт которого, замыкающийся в дневное время суток, соединяет фазный провод с подвижным контактом первого электроконтактного манометра, а второй контакт программного реле времени, замыкающийся в ночное время суток, соединяет фазный провод с подвижным контактом второго электроконтактного манометра, при этом контакты нижнего уровня первого и второго манометров соединены между собой и с минусовым выводом первого диода, пропускающего положительную полуволну тока, а контакты верхнего уровня манометров также соединены между собой и с плюсовым выводом второго, пропускающего отрицательную полуволну тока, диода, причем катушка магнитного пускателя подключена к фазному напряжению через размыкающий контакт теплового реле, через размыкающий контакт второго промежуточного реле и через замыкающий контакт первого промежуточного реле, который зашунтирован вспомогательным контактом магнитного пускателя, силовые контакты которого включены между фазными питающими проводами и нагревателями теплового реле, соединенными с обмоткой электродвигателя насосной установки.

На фиг. 1 представлены элементы схемы управления и их соединения. Вторичная обмотка 0,4 кВ трансформатора 1 через автоматический выключатель 2 по фазным 3, 4, 5, через силовые контакты магнитного пускателя 7.2, через нагреватели теплового реле 8.1 соединена с обмоткой электродвигателя 9 насоса, а корпус электродвигателя 9 соединен с нулевым проводом 6. На стенке накопительного резервуара установлены два электроконтактных манометра 11 и 12, программное реле времени 10, получающее питание по фазному проводу 5 и по нулевому проводу 6. Контакты 10.1 программного реле времени 10 соединены с подвижным контактом 11,3 первого электроконтактного манометра 11, а контакты 10.2 программного реле времени 10 соединены с подвижным контактом 12.3 второго электроконтактного манометра 12. Размыкающие контакты нижнего уровня воды в баке 11.1 первого электроконтактного манометра 11 соединены с контактами нижнего уровня 12.1 второго электроконтактного манометра 12 и через диод 15, пропускающий положительную полуволну тока, с проводом 14. Контакты верхнего уровня воды в баке 11.2 первого электроконтактного манометра 11 соединены с контактами верхнего уровня 12.2 второго электроконтактного манометра 12 и через диод 16, пропускающий отрицательную полуволну тока, с проводом 14. На другом конце провод 14 соединен через диод 17, пропускающий положительную полуволну тока, и через зашунтированную конденсатором 20 катушку 19 первого промежуточного реле с нулевым проводом 6, а также провод 14 соединен через диод 18, пропускающий отрицательную полуволну тока, и через зашунтированную конденсатором 22 катушку 21 второго промежуточного реле с нулевым проводом 6. Катушка 7.1 магнитного пускателя подключена между фазным проводом 5 и нулевым проводом 6 через размыкающие контакты теплового реле 8.2, через размыкающие контакты 21.1 второго промежуточного реле, через замыкающие контакты 19.1 первого промежуточного реле, зашунтированные замыкающими вспомогательными контактами 7.3 магнитного пускателя, силовые контакты 7.2 которого включены между фазными питающими проводами 3, 4, 5 и нагревателями теплового реле 8.1, соединенными с обмоткой электродвигателя 9 насосной установки.

Работает схема следующим образом. Первый электроконтактный манометр 11 регулирует уровень воды в нижней части водонапорного резервуара в дневное время, а второй электроконтактный манометр 12 регулирует уровень воды в верхней части водонапорного резервуара в ночное время. Этим достигается снижение себестоимости воды, так как ночью киловатт час электроэнергии дешевле, чем днем, поэтому за ночь запасается наибольшее количество воды в водонапорном резервуаре, чтобы расходовать ее днем.

В дневное время замыкаются контакты 10.1 программного реле времени 10. При этом пока давление воды водонапорном резервуаре не поднялось до установленного уровня контакта 11.1 первого электроконтактного манометра, ток от фазного провода 5 протекает через контакты 10.1 реле времени, через замкнутые контакты нижнего уровня 11.1 и подвижный контакт 11.3, через диод 15, пропускающий положительную полуволну тока, через провод 14, через диод 17, пропускающий положительную полуволну тока, через катушку первого промежуточного реле 19. Реле срабатывает и замыкает свои контакты 19.1 в цепи управления катушкой 7.1 магнитного пускателя. Положительной полуволной тока заряжается конденсатор 20, который в отрицательную полуволну тока разряжается на катушку 19 и не позволяет контактам реле 19.1 разомкнуться (вибрировать). Через замкнувшиеся контакты 19.1, через размыкающий контакт 21.1 второго промежуточного реле 21, через размыкающий контакт 8.2 теплового реле протекает ток через катушку 7.1 магнитного пускателя от фазного провода 5 к нулевому проводу 6. Силовые контакты 7.2 магнитного пускателя замыкаются, электродвигатель 9 запускается, а вспомогательные контакты 7.3 магнитного пускателя шунтируют замкнувшиеся контакты 19.1 первого промежуточного реле.

По мере заполнения водонапорного резервуара водой увеличивающееся давление столба жидкости в резервуаре приводит к движению подвижного контакта 11.3 вправо. Контакты нижнего уровня 11.1 и подвижный контакт 11.3 первого манометра 11 размыкаются, но магнитный пускатель остается в сработавшем состоянии, так как ток через его катушку 7.1 протекает через его вспомогательный контакт 7.3 (магнитный пускатель самоудерживается в сработавшем состоянии). При заполнении водонапорного резервуара водой подвижный контакт 11.3 замыкается с контактом верхнего уровня 11.2 протекает ток через диод 16, пропускающий отрицательную полуволну тока, через провод 14, через диод 18, пропускающий отрицательную полуволну тока, через катушку 21 второго промежуточного реле. Отрицательной полуволной тока заряжается конденсатор 20, который в положительную полуволну тока разряжается на катушку 21, это не позволяет контактам реле вибрировать. Реле срабатывает, его контакты 21.1 размыкаются и разрывают цепь питания катушки 7.1 магнитного пускателя, тогда размыкаются силовые контакты 7.2 и электродвигатель 9 останавливается.

При расходе воды потребителями из водонапорного резервуара давление воды, подведенной к манометру 11, снижается и подвижный контакт 11.3 замыкается с контактом нижнего уровня 11.1, что приводит к протеканию положительной полуволны тока через катушку промежуточного реле 19. Его контакты в цепи катушки 7.1 магнитного пускателя замыкаются, магнитный пускатель срабатывает, его контакты 7.2 замыкаются и электродвигатель 9 с насосом запускается. Такое включение и отключение электродвигателя насоса происходит пока замкнут контакт 10.1 программного реле времени 10 в дневное время.

В ночное время замыкаются контакты 10.2 программного реле времени 10. При этом пока давление столба жидкости в водонапорном резервуаре не поднялось до уровня, установленного контактом 12.1, второго электроконтактного манометра 12, ток от фазного провода 5 протекает через контакты 10.2 реле времени, через замкнутые контакты нижнего уровня 12.1 и подвижный контакт 12.3, через диод 15, пропускающий положительную полуволну тока, через провод 14, через диод 17, пропускающий положительную полуволну тока, через катушку первого промежуточного реле 19. Реле срабатывает и замыкает свои контакты 19.1 в цепи управления катушкой 7.1 магнитного пускателя. Положительной полуволной тока заряжается конденсатор 20, который в отрицательную полуволну тока разряжается на катушку 19 и не позволяет контактам реле 19.1 вибрировать. Через замкнувшиеся контакты 19.1, через размыкающий контакт 21.1 второго промежуточного реле 21, через размыкающий контакт 8.2 теплового реле ток протекает через катушку 7.1 магнитного пускателя от фазного провода 5 к нулевому проводу 6. Силовые контакты 7.2 магнитного пускателя замыкаются, электродвигатель 9 с насосом запускается, а вспомогательные контакты 7.3 магнитного пускателя шунтируют замкнувшиеся контакты 19.1 первого промежуточного реле 19.

По мере заполнения водонапорного резервуара водой контакты нижнего уровня 12.1 и подвижный контакт 12.3 второго манометра 12 размыкаются, но магнитный пускатель остается в сработавшем состоянии, так как ток через его катушку 7.1 протекает через его вспомогательный контакт 7.3 (магнитный пускатель самоудерживается в сработавшем состоянии). При заполнении водонапорного резервуара водой подвижный контакт 11.3 замыкается с контактом верхнего уровня 11.2, протекает ток через диод 16, пропускающий отрицательную полуволну тока, через провод 14, через диод 18, пропускающий отрицательную полуволну тока, через катушку 21 второго промежуточного реле. Отрицательной полуволной тока заряжается конденсатор 22, который в положительную полуволну тока разряжается на катушку 21 и не позволяет контактам реле 21.1 вибрировать. Контакты 21.1 размыкаются и разрывают цепь питания катушки 7.1 магнитного пускателя, его силовые контакты 7.2 размыкаются и электродвигатель 9 останавливается.

При расходе воды потребителями из водонапорного резервуара давление воды, подведенной к манометру 12, снижается и подвижный контакт 12.3 замыкается с контактом нижнего уровня 12.1, что приводит к протеканию положительной полуволны тока через катушку 19 первого промежуточного реле 19, его контакты 19.1 в цепи катушки 7.1 магнитного пускателя замыкаются. Магнитный пускатель срабатывает, его силовые контакты 7.2 замыкаются и электродвигатель 9 с насосом запускаются. Такое включение и отключение электродвигателя происходит пока замкнут контакт 10.2 программного реле времени 10 в ночное время.

Таким образом обеспечивается регулирование уровня воды в дневное время в нижней части водонапорного резервуара, а в ночное время водонапорный резервуар заполнятся полностью и в нем запасается наибольшее количество воды, которое расходуется в дневное время, что снижает себестоимость воды, так как ночной киловатт час электроэнергии в ночное время дешевле, чем дневной киловатт час.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1064375 «Устройство для дистанционного управления трехфазным электродвигателем насосной установки». H02J 13/00. Опубликовано 30.12.83. Бюллетень №48.

2. Ганкин М.З. Автоматизация и телемеханизация производственных процессов / М.З. Ганкин. - М.: Колос, 1977. - 336 с. (рис.VIII-9, стр. 258).