устройство защиты электродвигателя погружного электронасоса от токовых перегрузок

Формула изобретения

Устройство защиты электродвигателя погружного электронасоса от токовых перегрузок, включающее блок преобразования трехфазного тока питания электронасоса в пропорциональное току выходное напряжение, подключенный через интегрирующую RC-цепь к входу порогового элемента, связанного со входом элемента отключения электронасоса, отличающееся тем, что, с целью уменьшения простоев защищаемого устройством электронасоса, блок преобразования трехфазного тока питания электронасоса в пропорциональное току выходное напряжение подключен к входу порогового элемента через три интегрирующие RC-цепи с разными постоянными времени, зарядные резисторы которых подключены одним концом через диодную сборку к входу порогового элемента, а другим - к разным участкам делителя выходного напряжения блока преобразования трехфазного тока питания электронасоса в пропорциональное току выходное напряжение так, что меньшие значения напряжений делителя поступают на интегрирующие RC-цепи, у которых меньше постоянные времени.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты электродвигателей погружных электронасосов от аварийных режимов работы.

Известно устройство защиты электродвигателя погружного электронасоса от боковых перегрузок [1, 2], включающее блок преобразования трехфазного тока питания электронасоса в пропорциональное току выходное напряжение (далее по тексту - блок преобразования тока в напряжение), подключенный через интегрирующую RC цепь к входу порогового элемента, связанного с входом элемента отключения электронасоса. Интегрирующая RC цепь в известном устройстве при возникновении токовых перегрузок создает необходимую кратковременную задержку отключения электронасоса при его пуске и при аварийной ситуации. Величина этой задержки зависит от величины токовых перегрузок, но ее максимальная длительность крайне мала по сравнению с допустимым временем работы электродвигателя до его отключения при небольших токовых перегрузках.

Недостатком известного устройства является то, что оно при возникновении токовых перегрузок отключает электронасос раньше того времени, которое он мог бы еще работать безаварийно, в соответствии с его перегрузочной характеристикой, устанавливающей зависимость допустимого времени работы электродвигателя погружного электронасоса от величины токовых перегрузок, не приводящих к повреждению статорных обмоток.

Это приводит к увеличению времени простоев погружного электронасоса, во-первых, за счет преждевременного его отключения, во-вторых, за счет отсутствия возможности войти в нормальный рабочий режим в случае возникновения кратковременных перегрузок, что имеет место при кратковременных нарушениях электроснабжения, особенно в сельской местности.

Цель изобретения - уменьшение непроизводительных простоев электронасоса.

Эта цель достигается тем, что устройство вырабатывает такую длительность задержки отключения электронасоса в зависимости от величин токовых перегрузок, которая совпадает с временем допустимой работы электродвигателя под перегрузкой, определяемым его перегрузочной характеристикой во всем диапазоне токовых перегрузок, для чего блок преобразования тока в напряжение подключен к входу порогового элемента через три интегрирующие RC цепи с разными постоянными времени, зарядные резисторы которых подключены одним концом через диодную сборку к входу порогового элемента, а другим к разным участкам делителя выходного напряжения блока преобразования тока в напряжение, так, что меньшая часть поделенного напряжения поступает на интегрирующую RC цепь с меньшей постоянной времени.

Перечень фигур чертежей:

фигура 1 - чертеж схемы устройства защиты электродвигателя погружного электронасоса от токовых перегрузок;

фигура 2 - чертеж графиков времени заряда интегрирующих RC цепей при различных токовых перегрузках;

фигура 3 - чертеж времятоковой перегрузочной характеристики погружного электронасоса (1), и зависимостей времени выдержки отключения электронасоса от токовых перегрузок для различных интегрирующих RC цепей (2, 3, 4).

На фиг. 1 показана схема устройства защиты электродвигателя погружного электронасоса от токовых перегрузок.

Устройство содержит блок преобразования тока в напряжение 1, пороговый элемент 2, элемент отключения электронасоса 3, три времязадающие интегрирующие RC цепи, первая из которых состоит из резистора R₁ и конденсатора C₁, вторая из резистора R₂ и конденсатора C₂, третья из резистора R₃ и конденсатора C₃, диодную сборку, состоящую из диодов VD₁, VD₂, VD₃, делитель напряжения, состоящий из резисторов R₄, R₅, R₆, R₇, цепей быстрого разряда конденсаторов, состоящих из диодов VD₄, VD₅, VD₆ и резисторов R₈ R₉.

Устройство работает следующим образом.

Постоянное напряжение блока преобразования тока в напряжение 1 с делителем R₄, R₅, R₆, R₇ через зарядные резисторы поступает на накопительные конденсаторы C₁, C₂, C₃, потенциалы которых контролируются пороговым элементом 2. Если напряжение на одном из конденсаторов превышает напряжение срабатывания порогового элемента, то он выдает сигнал на элемент отключения электронасоса 3. При нормальном режиме работы электродвигателя напряжение U₁, U₂, U₃ в точках подключения зарядных резисторов к делителю меньше напряжения срабатывания порогового элемента U_пор, фиг. 2(a). При нарушении режима работы двигателя и возникновении токовых перегрузок напряжение на делителе скачком возрастает, увеличивая при этом напряжения U₁, U₂ и U₃, которые в зависимости от степени перегрузки могут быть больше напряжения срабатывания порогового элемента U_пор либо все три, фиг. 2(г), либо первое и второе фиг. 2(в), либо только первое фиг. 2(б). Время задержки отключения электронасоса определится временем заряда того накопительного конденсатора, который первым зарядится до величины напряжения срабатывания порогового элемента U_пор время t₁, t₂, t₃ на фиг. 2. Время заряда, в свою очередь, зависит от величины зарядного напряжения и постоянных времени интегрирующих RC цепей T₁, T₂ и T₃. Поскольку постоянная времени заряда T₁ цепи R₁C₁ больше, чем постоянная времени T₂ цепи R₂C₂, а T₂ больше, чем постоянная времени заряда T₃ цепи R₃C₃, то с увеличением токовых перегрузок задержку формируют интегрирующие RC цепи с меньшей постоянной времени, быстрее заряжающие свой накопительный конденсатор. Участки токовых перегрузок, на которых формируют задержку определенные интегрирующие RC цепи, устанавливаются значениями сопротивлений резисторов делителя, а форма зависимости задержки от величины токов перегрузки постоянными времени заряда RC цепей. На фиг. 3 представлена типовая перегрузочная характеристика электродвигателя погружного электронасоса 1, а также зависимости времени задержки отключения электронасоса от токовых перегрузок - 2, 3, 4, формируемые соответственно первой, второй и третьей интегрирующими RC цепями. Жирной линией выделены участки зависимостей 2, 3, 4, составляющие результирующую зависимость, в соответствии с которой устройство вырабатывает задержку отключения электронасоса. Точки А и Б - точки пересечения зависимостей 2, 3, 4 - границы участков токовых перегрузок.

Литература:

1. ТУ16-536.678-81 Устройство комплексное "Каскад".

2. Устройство комплексное "Каскад" для автоматического управления и защиты скважинных насосов с погружными электродвигателями. Проспект 08.17.07-82 - Информэлектро, 1983.