Панель управления погружным моноблочным насосным агрегатом — схема стартера насоса

Здесь представлена схема пуска погружного насоса с использованием электронного реле перегрузки, твердотельное реле и регулируемая задержка запуска.

Погружной насос — это тип центробежного насоса, предназначенный для работы, когда насос и двигатель полностью погружены в воду. Двигатель герметизирован таким образом, что предотвращает попадание воды в корпус двигателя и его выход из строя.

Поскольку насос погружен в воду, пространство на полу часто можно использовать более эффективно. Общая стоимость установки также может быть снижена. Этот тип насоса, как правило, требует более низких затрат на техническое обслуживание и создает меньше шума, чем насос, установленный над землей.

Двигатели с конденсаторным пуском и конденсаторные двигатели широко используются в погружных насосах. Они используются в широком спектре однофазных устройств, в первую очередь для запуска тяжелых нагрузок. Эти двигатели имеют пусковой момент от умеренного до высокого по сравнению с другими типами однофазных двигателей. Пусковой крутящий момент обычно составляет от 200 до 350 процентов от нормального крутящего момента при полной нагрузке.

Основным преимуществом двигателя с конденсаторным пуском является меньший пусковой момент, что приводит к снижению пускового тока. Этот двигатель обычно используется для однофазных двигателей мощностью от 3 до 10 лошадиных сил.

Поскольку насос погружен в воду, проблем с заливкой насоса также не возникает. Но установка центробежного switch и конденсатора внутри двигателя может быть опасной. Итак, конденсаторы закреплены внутри панели управления. Самая сложная часть в этой системе — замена встроенной механической центрифуги switch на внешнюю электронную центрифугу switch.

В старой версии пускателя отключение центробежной силы осуществляется вручную путем нажатия и отпускания кнопки switch. Но в последней версии предусмотрены автоматические switch операции и задержки. Панель управления должна представлять собой надежную систему, защищающую двигатель от любых повреждений.

Основные недостатки стартеров, используемых в старых погружных насосах, заключаются в следующем:

Используемые электромеханические реле имеют ограниченный срок службы.

Механические механизмы отключения при перегрузке менее чувствительны.

Время задержки запуска не может быть изменено.

Этот проект решает проблемы существующих пускателей погружных двигателей за счет использования электронного реле перегрузки, твердотельного реле вместо электромеханического реле и регулируемой задержки запуска. На рис. 1 представлена блок-схема проекта.

Цепь и работа

Рис. 2 представлена ​​принципиальная схема пульта управления погружным двигателем. Схема построена с использованием стабилизатора 7805 (IC1), микроконтроллера (MCU) IC AT89C4051 (IC2), двух симисторов BT139/BTA41, двух микросхем драйвера симистора MOC 3041 (IC3 и IC4), трех транзисторов (от T1 до T3), трансформатора тока 10 А, 50 Гц (CT1) и нескольких дискретных компонентов.

Цепь питается от сети переменного тока напряжением 230 В. Transformer X1 понижает напряжение до 9В-0-9В. Диоды D1 и D2 выполняют роль выпрямительных диодов, а конденсаторы С1 и С2 подключены как фильтры. Выпрямленное постоянное напряжение регулируется до 5 В с помощью IC1 и подается на цепь MCU.

Сердцем схемы является MCU микросхема AT89C4051, работающая на частоте генератора 12 МГц, путем подключения кристалла XTAL1. Силовые симисторы BT139 подключены к MCU через микросхемы драйвера симистора и транзисторы.

AT89C4051

AT89C4051 — это низковольтный высокопроизводительный 8-разрядный микрокомпьютер с КМОП-матрицей и флэш-программируемой и стираемой постоянной памятью (PEROM) емкостью 4 КБ. Устройство изготовлено с использованием технологии энергонезависимой памяти высокой плотности Atmel. Он совместим со стандартным набором команд MCS-51.

Объединив универсальный 8-битный CPU с флэш-памятью на монолитном кристалле, AT89C4051 становится мощным микрокомпьютером, обеспечивающим очень гибкое и экономичное решение для многих встроенных приложений управления.

Подробную информацию о AT89C4051 MCU см. в его технических характеристиках на веб-сайте.

Переключатель S1 используется для включения и выключения питания схемы. Конденсаторы С2 и С4 используются для подавления высокочастотных сигналов, генерируемых схемой. C7 и C8 — развязывающие конденсаторы для кристалла XTAL1.

Конденсатор C5 и резистор R3 образуют схему сброса при включении питания для MCU IC2. S2 используется для остановки, а S3 — для запуска двигателя. S4 используется для сброса системы из состояния перегрузки или отказа двигателя.

PCB — монтируемый DIP switch (DIP1) настроен на получение требуемой задержки времени запуска. Всего можно настроить восемь временных задержек, регулируя позиции switch. В таблице показана задержка для каждой конфигурации.

Светодиоды (LED1–LED5) используются для индикации различных состояний системы. Трансформатор тока CT1 измеряет ток двигателя. Мостовой выпрямитель BR1 преобразует выходной сигнал CT1 в постоянный ток, а C6 действует как фильтр для сглаживания выходного постоянного тока выпрямителя.

VR1 можно использовать для установки значения тока перегрузки. Комбинация ZD1, R6, T1 и R1 используется для подачи сигнала тока двигателя на MCU.

Одной из особенностей CT1 является то, что он сгорает if при подключении без выходной нагрузки. Резистор R12 (680кВт), подключенный параллельно, абсолютно необходим для защиты CT1.

Транзисторы Т2 и Т3 работают как выходные драйверы для оптопар MOC3041. В качестве драйверов симистора используются оптопары IC3 и IC4. IC3 и триак1 образуют первое твердотельное реле (SSR1), а IC4 и триак2 образуют второе твердотельное реле (SSR2).

Программное обеспечение

Программное обеспечение (subpump.c) написано на языке C и скомпилировано с помощью программного обеспечения Keil µvision 4. Для лучшего понимания кратко описана логика программного обеспечения.

Одной из наиболее важных особенностей AT89C4051 является встроенный аналоговый компаратор. Эта особенность чипов семейства 8051 не получила широкого распространения. В этом проекте включено большинство его специальных функций, таких как встроенный компаратор, внутренний таймер и внешнее прерывание.

В основной части программного обеспечения MCU сканирует состояние DIP1 и сохраняет соответствующую задержку запуска. При нажатии S3 программное обеспечение активирует оба твердотельных реле для подключения источника питания к двигателю через пусковые конденсаторы.

Программное обеспечение контролирует ток на выходе CT1. Если ток меньше заданного значения, предполагается, что двигатель выдает очень низкий ток. Подключения не будут успешными if низкий ток. Программное обеспечение деактивирует все выходы (контакты 16 и 17 IC2). Мотопомпа перестает работать, и загорается индикатор неисправности мотора.

Если ток на выходе нормальный, система отключает выход пусковой обмотки после заданной задержки. Мотопомпа продолжает работать, а выходной ток двигателя контролируется с помощью CT1.

Если ток двигателя превышает заданное значение перегрузки и то же состояние сохраняется в течение заданного времени, активируется состояние перегрузки и все выходы деактивируются. Мотопомпа останавливается.

Функция внутреннего таймера используется для точной длительной задержки, а функция прерывания используется для отключения двигателя в любое время без какой-либо задержки. Сброс switch (S4) можно использовать для устранения ошибок break в программном обеспечении.

Создание и тестирование

Схема панели управления пускателем погружного насоса PCB в натуральную величину представлена на рис. 3, а компоновка ее компонентов - на рис. 4.

Загрузите PCB и PDF-файлы компоновки компонентов: Нажмите здесь

После сборки схемы на PCB запишите шестнадцатеричный код в MCU AT89C4051 и вставьте его в розетку, подключите 230 В к CON6 и первичной обмотке X1. Припаяйте катушку CT1 к PCB и пропустите провод питания (L) внутрь CT1 после предохранителя через точки 1 и 2, как показано на PCB.

Для проверки работы цепи подключите две лампочки переменного тока мощностью 100 Вт и напряжением 230 В к разъему J4. Подключите пусковые конденсаторы, как показано на схеме подключения на рис. 5. Если двигатель имеет только один конденсатор, обратитесь к техническому руководству двигателя, чтобы подтвердить его тип, а также проверьте тип используемого конденсатора.

Когда S1 замкнут, светодиод 5 будет светиться. Настройте DIP switch DIP1, чтобы получить трехсекундную задержку согласно таблице. Кратковременно нажмите S3 (вкл.), и светодиод 1 загорится. Лампы B1 и B2, подключенные к J4, также будут светиться практически с одинаковой яркостью. Через три секунды одна лампа, подключенная к J4, погаснет.

Медленно отрегулируйте VR2 и подождите три секунды, пока светодиод 4 не загорится, а светодиод 1 не погаснет. Убедитесь, что обе лампы, подключенные к J4, выключены. Поверните VR2 в одном направлении и кратковременно нажмите S4. Нажмите S4, и загорится светодиод 1. Обе лампы, подключенные к J4, также будут гореть практически с одинаковой яркостью. Через три секунды одна лампа, подключенная к J4, погаснет.

Убедитесь, что система остается в этом состоянии более двух минут. Если нет, повторите тот же процесс, изменяя VR2, как и в последнем направлении вращения.

Поверните VR1 полностью по часовой стрелке. Подождите одну минуту, пока светодиод 3 не загорится, а светодиоды 1 и светодиод 2 погаснут. Если этого не происходит, полностью поверните VR1 против часовой стрелки и повторите тот же процесс. Медленно поверните VR1 в обратном направлении и убедитесь, что система остается в рабочем состоянии более двух минут.

Коротко говоря, в нормальных условиях поддерживайте напряжение около 0,45 В на выводе 12 IC2 и 0,9 В на выводе 13 IC2, используя VR3 и VR2 соответственно. Кроме того, когда через CT1 протекает нормальный ток, на выводе 3 IC2 остается низкий уровень. Оно становится высоким, когда через CT1 протекает более высокий ток.

После правильной калибровки закрепите всю сборку в подходящем корпусе и подключите двигатель, предварительно сняв лампы.

Включите агрегат и убедитесь, что вода течет из насоса, а показания тока и напряжения в норме. Медленно регулируйте VR2, чтобы поддерживать систему в нормальном состоянии без отключения из-за перегрузки.

Асокан Амбали работает старшим механиком по приборам на военно-морской авиастроительной верфи Кочи