СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2013

Внастоящее время для значительной части населённых пунктов основными источниками водоснабжения являются артезианские скважины с установлен ными в них погружными насосами, от бесперебойной работы которых зави сит качество водоснабжения. Поэтому погружные насосные установки требу ют применения надёжных устройств управления и защиты [1]. Разработанное устройство управле ния и защиты электродвигателя по гружного насоса оснащено полным набором защитных функций и обес печивает плавный запуск, который ограничивает пусковой ток двигателя, снижает динамические перегрузки в трансмиссии, исключает гидравличес кие удары в трубопроводе и не пере гружает питающую сеть. Принципиальная электрическая схе ма устройства приведена на рисун ке 1. Электродвигатель насоса М1 под ключён к питающей сети через автома тический выключатель QF1 и тирис торный ключ (ТК) А1. Устройство со стоит из модуля питания (МП) А3, реле контроля фаз (РКФ) А4, модуля управ ления (МУ) А5, модуля контроля на грузки (МКН) А6 и модуля контроля изоляции (МКИ) А7. Модули устройст ва питаются от фазыВ сети через авто матический выключатель QF2. Для из мерения тока в провод фазыС двигате ля включён датчик тока А2. Модуль питания А3 вырабатывает напряжения постоянного тока, необ ходимые для питания всех узлов уст ройства. РКФ контролирует трёхфаз ное напряжение сети и выдаёт сигнал аварии сети при возникновении од ной из аварийных ситуаций: недопус тимые повышение, понижение или не симметрия фазных напряжений сети, обрыв одной из фаз, нарушение чере дования фаз. Исполнительным орга ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 44 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2013 ном РКФ является его нормально зам кнутый контакт N.C.. Модуль контроля нагрузкиА6 работа ет совместно с датчиком тока А2 и вы даёт на своих выходах 1–3 соответству ющие логические сигналы при выхо де тока двигателя за пределы заданных значений по отношению к номиналь ному току I н . Пусковому току соответ ствует величина 3I н , току перегрузки – 1,3I н , току «сухого хода» – 0,5I н . Модуль контроля изоляции А7 изме ряет сопротивление изоляции двигате ля М1 перед пуском и выдаёт логичес кий сигнал, если сопротивление изоля циименьше 30 кОм. Электромагнитное реле К4 своим контактом К4.1 подклю чает МКИ к фазе С сети на время изме рения сопротивления изоляции. Тиристорный ключ А1 предназначен для плавного пуска двигателяМ1 путём снижения напряжения и ограничения пускового тока изменением угла регу лирования. Модуль управления А5 на основании информации, собранной с других модулей и органов управления, управляет работой всего устройства. Электромагнитные реле К1 – К3 сво ими контактами К1.1 – К3.1 шунтиру ют тиристорный ключ А1 и использу ются в качестве байпаса, предназна ченного для снижения потерь энергии при работе устройства. Переключате лем SA1 производится выбор ручного или автоматического режима работы. Кнопки SB1 «Пуск» и SB2 «Стоп» пред назначены для ручного управления устройством. При автоматическом управлении к устройству может быть подключён контакт реле давления в трубопроводе или контакт реле датчи ка уровня воды в резервуаре. Для инди кации состояния устройства служат светодиодные индикаторы: HL1 – «На пряжение сети», HL2 – «Работа», HL3 – «Авария». Амперметр PA1 измеряет ток фазы С двигателя. Кнопки управления SB1 и SB2, индикаторыHL1 – HL3 и ам перметр PA1 расположенына лицевой панели шкафа. Принципиальная электрическая схе ма тиристорного ключа А1 приведе на на рисунке 2. Ключ собран на базе трёх отечественных силовых модулей U1 – U3 типаМТОТО4/3 63 9, содержа щих по два оптотиристора в каждом, которые соединены встречно парал лельно. Параллельно тиристораммоду лей подключены, соответственно, дем пфирующиеRC цепиR1C1, R3C2иR5C3, а также варисторы R2, R4 и R6, защища ющие их от перенапряжений. Тиристо рыработают врежимефазовогорегули рования и управляются импульсами, поступающими от модуля управления. На рисунке 3 приведена принципи альная электрическая схема модуля пи тания А3. Он построен по трансформа торной схеме и формирует на выходах стабилизированные напряжения ±15 В, +5В, нестабилизированныенапряжения +30Виизолированное±30В(из.)посто янного тока. Модуль содержит транс форматорТ1, выпрямителина диодных мостах VD1 – VD3, сглаживающие кон денсаторы C1 – C3, С4, С5 и C8, помехо подавляющиеконденсаторыС6, С7иС9, интегральные стабилизаторы напря жения DA1 – DA3 на напряжения +15 В, –15 В и +5 В, соответственно, и защит ные диоды VD4 – VD6. Плавкие вставки FU1 – FU4 защищают элементы модуля от перегрузок и коротких замыканий. В качестве РКФ применено серий ное реле ЕЛ 12Е. При подаче на него напряжения и отсутствии аварии сети его выходной контакт разомкнут. При возникновении любой из аварий сети контакт замыкается и подаёт сигнал в модуль управления. На рисунке 4 приведена принципи альная электрическая схема модуля контроля нагрузкиА6. Входнымнапря жением модуля является напряжение, снимаемое с нагрузочного резистора R1 датчика тока А2, в качестве которого использован датчик на основе эффекта Холла LA55 P/SP 1 фирмы LEM, имею щийвысокуюточностьинебольшие га бариты. Этот сигнал выпрямляется с по мощьюактивного двухполупериодного Устройство управления и защиты электродвигателя погружного насоса Евгений Колесников (Тульская обл.) Представленное в статье устройство удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к аппаратуре управления и защиты погружных насосов. Плавный пуск электродвигателя снижает нагрузку на питающую сеть и повышает надёжность и производительность погружной насосной установки. Устройство выполнено на основе микроконтроллера и современных силовых компонентов.