SU1348939A1 - Arrangement for control emergency protection of submersible motor of well pump - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к элекроте.х- нике и может быть использовано дл  зашиты от аварийных режимов трехфаз1и,1х асинхронных двигателей скважинных насосов . Цель изобретени  - повып ение надежности работы устройства. Устройство содержит датчик 1 аварийных режимов. Ио- выгпение надежности работы устройства достигаетс  за счет введени  асимметра 18. выполненного в виде параллельно подклюел со оо со оо соThe invention relates to electric power and can be used for protection from emergency modes of three-phase, 1-x asynchronous motors for borehole pumps. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device. The device contains a sensor 1 emergency modes. The reliability of the operation of the device is achieved by introducing an asymmetre 18. Made in the form of a parallel connection with a co ooo ooo co

Description

ценного к стабилитрону 8 тиристора 19, анод которого св зан с катодом стабилитрона 8, катод - с анодом стабилитрона . Дополнительный конденсатор 20 включен между первым выводом вторичной обмотки импульсного трансформатора 21 и управл ющим электродом тиристора 19 и анодом диода 22. Первична  обмотка импульсного трансформатора одним выводом подключена к первой базе двухба- зового диода 23, а другим - к нулевому проводу тре.хфазной сети переменного тока и одному из выводов второгоa thyristor 19 valuable to the zener diode 8, the anode of which is connected to the cathode of the zener diode 8, the cathode to the anode of the zener diode. An additional capacitor 20 is connected between the first output of the secondary winding of the pulse transformer 21 and the control electrode of the thyristor 19 and the anode of the diode 22. The primary winding of the pulse transformer is connected to the first base of the two-base diode 23 by the other and to the neutral line of the three-phase AC network current and one of the findings of the second

1one

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  защиты от аварийных режимов трехфазных асинхронных двигателей скважинных насосов, работающих в промышленности и сельском хоз йстве.The invention relates to electrical engineering and can be used to protect against emergency conditions of three-phase asynchronous motors of borehole pumps operating in industry and agriculture.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности защиты электродвигател .The aim of the invention is to increase the reliability of motor protection.

На чертеже приведена принципиальна  схема предлагаеммого устройства дл  заши- ты и управлени  погружного электродвигател  скважинного насоса.The drawing is a schematic diagram of the proposed device for protecting and controlling a submersible electric motor of a borehole pump.

Устройство дл  зашиты и управлени  по1 ружного элекродвигател  скважинного насоса содержит датчик 1 аварийных режимов , выполненный на базе трех транс- форматоров 2 4 тока, первичные обмотки которых включены в фазы статора электродвигател  5. Вторичные обмотки трансформаторов 2 4 тока соединены звездой и подключены к трехфазному одно- полупериодному выпр мителю 6, на выходе которого установлен фильтровый конденсатор 7 с параллельно подключенной к нему цепью из последовательно соединенных стабилитрона 8 и подстроечного резистора 9, св занного с блоком 10 защиты от перегруз- ки и обрыва фазы, соединенным с блоком 11 управлени  включением. К выходу блока 11 подключена катущка 12 магнитного пускател , силовые контакты 13 которого включены между выводами фаз обмотки статора электродвигател  5 и контактами 14 автоматического выключател . Блоки 10 и 1 1 подключены к блоку 15 питани , выполненному на базе сетевого трансформатора 16 с узлом 17 стабилизации напр жени .The device for protection and control of the downhole electric motor of the borehole pump contains an emergency mode sensor 1, made on the basis of three transformers 2 4 currents, the primary windings of which are included in the stator phases of the electric motor 5. The secondary windings of transformers 2 4 are connected by a star and connected to a three-phase one - a half-period rectifier 6, at the output of which a filter capacitor 7 is installed, with a circuit connected in parallel from a series-connected Zener diode 8 and a trimming resistor 9, is connected with block 10 of protection against overload and phase failure, connected to block 11 of the control. To the output of the block 11 is connected to the coil 12 of the magnetic actuator, the power contacts 13 of which are connected between the terminals of the phases of the stator winding of the electric motor 5 and the contacts 14 of the automatic switch. Blocks 10 and 1 1 are connected to power supply unit 15, made on the basis of a network transformer 16 with a voltage stabilization unit 17.

Датчик 1 аварийных режимов содержит асимметр 18, выполненный в виде парал- лельно подключенного к стабилитрону 8 тиристора 19, анод которого св зан с катодом стабилитрона 8, катод - с анодом.стабилитрона 8, с одним из выводов дополнительного конденсатора 20 и первым выдополнительного конденсатора 25, который св зан через второй диод 26 с общей точкой звезды резисторов 27, соединенной с выводами фаз обмоток статора электродвигател  5 и силовыми контактами 13 магнитного пускател . Устройство содержит блок 10 защиты от перегрузки и обрыва фазы, блок 11 управлени  включением, подключенный к катушке 12 магнитного пускател , блок питани  с узлами 17 и 29, стабилизации, причем к плюсу последнего подключена втора  база двухбазового диода 23 через резистор 28. 1 ил.The emergency mode sensor 1 contains an asymmeter 18, made in the form of a thyristor 19 connected in parallel to the zener diode 8, the anode of which is connected to the cathode of the zener diode 8, the cathode to the anode of the stabilizer 8, to one of the terminals of the additional capacitor 20 and the first additional capacitor 25 which is connected via the second diode 26 to the common point of the star resistors 27 connected to the phase terminals of the stator windings of the electric motor 5 and the power contacts 13 of the magnetic starter. The device contains a block 10 for protection against overload and phase failure, a switch-on control unit 11 connected to the coil 12 of the magnetic starter, a power supply unit with nodes 17 and 29, stabilization, the second base of the two-base diode 23 via the resistor 28 connected to the plus of the latter.

водом вторичной обмотки импульсного трансформатора 21.water secondary winding pulse transformer 21.

Управл ющий электрод тиристора 19 соединен с другим выводом дополнительного конденсатора 20 и через диод 22 - с вторым выводом вторичной обмотки импульсного трансформатора 21, первична  обмотка которого одним из выводов подключена к первой базе двухбазового диода 23, а вторым - к нулевому проводу 24 трехфазной сети переменного тока и одному из выводов второго дополнительного конденсатора 25. Другой вывод дополнительного конденсатора 25 св зан через второй диод 26 с общей точкой звезды резисторов 27, подключенной к выводам фаз обмоток статора электродвигател  5, и эмиттером упом нутого двухбазового диода 23, втора  база которого через резистор 28 подключена к плюсу дополнительного узла 29 стабилизации напр жени  блока 15 питани .The control electrode of the thyristor 19 is connected to another output of the additional capacitor 20 and through diode 22 to the second output of the secondary winding of the pulse transformer 21, the primary winding of which is connected to the first base of the two-base diode 23 and the second to the neutral wire 24 of the three-phase AC network current and one of the terminals of the second additional capacitor 25. Another terminal of the additional capacitor 25 is connected via the second diode 26 to the common point of the star resistors 27 connected to the phase terminals of the stator windings an electric motor 5, and an emitter of said two-base diode 23, the second base of which through a resistor 28 is connected to the positive of the additional voltage stabilizing unit 29 of the power supply unit 15.

Блок 11 управлени  включением св зан с датчиками уровней воды в накопительном баке насосной станции насоса (на чертеже не показаны).The switch-on control unit 11 is connected to the water level sensors in the storage tank of the pumping station of the pump (not shown in the drawing).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При замыкании контактов 14 автоматического выключател  подаетс  напр жение на сетевой трансформатор 16 блока 15 питани . На вторичных обмотках сетевого трансформатора 16 по вл етс  напр жение. Выпр мленное напр жение в узле 17 стабилизации подаетс  на блок 11 управлени  включением и блок 10 зашиты от перегрузки и обрыва фазы, а выпр мленное и сглаженное напр жение в дополнительном узле 29 блока 15 питани  поступает в цепь: резистор 28, база двухбазового диода 23, первична  обмотка импульсного трансформатора 21. По этой цепи течет ток управлени  двухбазового диода 23, однако импульсный трансформатор 21 не вырабатывает импульсы, так как напр жение на втором дополнительном конденсаторе 25When the contacts of the circuit breaker 14 are closed, the voltage is applied to the network transformer 16 of the power supply unit 15. A voltage appears on the secondary windings of the mains transformer 16. The rectified voltage in the stabilization unit 17 is applied to the switch-on control unit 11 and the unit 10 is protected from overload and phase failure, and the rectified and smoothed voltage in the additional node 29 of the power supply unit 15 enters the circuit: resistor 28, base of the two-base diode 23, the primary winding of the pulse transformer 21. A control current of the two-base diode 23 flows through this circuit; however, the pulse transformer 21 does not produce pulses, since the voltage on the second additional capacitor 25

равно нулю, а отлично от ну.ч  только при возникновении несимметрии напр жений фаз сети вследствие перекоса напр жений или обрыва фаз трехфазной сети переменного тока.is equal to zero, and differs from nu.h only when an asymmetry of the mains phase voltage occurs due to voltage imbalance or phase failure of the three-phase AC network.

Если вода в накопительном баке ниже контактов датчиков уровней, то блок 1 I управлени  включением вырабатывает сиг- пал на нк;1ючение в сеть катушки 12 магнитного пуска 1 е:1  и электродвигател  5. По обмоткам статора электродвигател  5 течет п сковой ток, который не вызывает срабатывание блока 10 защиты от перегрузки и обрыва фазы, так как он имеет временную задержку прохождени  сигпала от датчика 1 аварийных сигналов, учиты- ваюп1ег() врем  пуска электродвигател  5. Если ток нагрузки электродвигател  5 не превышает номинального значени , то включение и отключение электродвигател  5 и кaтyнJKи 12 магнитного пускател  осунич т- вл етс  с 1омон1ью блока 11 в зависимости от уровн  воды в баке.If the water in the storage tank is below the contacts of the level sensors, the I control unit 1 turns on a signal on the NC; 1 magnet to the coil 12 of the magnetic start 1 e: 1 and the electric motor 5. A motor current flows through the stator windings triggers the overload and phase failure protection unit 10, since it has a time delay for the sigpal from the alarm sensor 1, taking into account the motor start time 5. If the load current of the motor 5 does not exceed the nominal value, then The removal and deactivation of the electric motor 5 and the cathode 12 of the magnetic rotary starter is with the movement of block 11, depending on the water level in the tank.

Если электродвигатель 5 перегружаетс , то ток в обмотках статора увеличиваетс , трансформатор) 2 4 тока вырабат)- вают больп1ий по величине ток, чем в по- .минальпом режиме. На выходе датчика 1 аварийных режимов по вл етс  повьппепное напр жение, ностунаюшее на вход блока К) зап1иты от перегрузки и обрыва фазы. Если перегрузка электродвигател  5 не была случайной, то через выдержку времени срабатывает б.юк 10 запциы от перегрузки и обрыва фазы. (Сигнал с его выхода поступает па вход б/кжа 11 управлени  включепие.м, который обесточивает катушку 12 магнитно Ч) пускател , силовые к(Л1так- ты 13 размыкаютс , и электродвигатель 5 от- к;1ючаетс  от сети. Повторное включение электродвигате.1  5 возможно т(хчько после отключепи  контактов 14 автоматического вык. 1ючател  и устранени  причины перегрузки .If the electric motor 5 is overloaded, then the current in the stator windings increases, the transformer) 2 4 currents produce) - the current is larger in magnitude than in the miniature mode. At the output of the emergency response sensor 1, a superficial voltage appears, which is not connected to the input of the unit K) due to overload and phase failure. If the overload of the electric motor 5 was not accidental, then after a time delay b.yuks 10 zapitsy from overload and phase failure. (The signal from its output goes to the control input b / kzha 11 of the switching-on control, which de-energizes the coil 12 magnetically H) of the actuator, the power switches to (L1-steps 13 are opened, and the electric motor 5 is turned off; 1 turns off from the network. Repeated activation of the electric motor. 1 5 is possible t (after the disconnection of the contacts 14, automatically disconnects and eliminates the cause of the overload.

При недопустимом перекосе напр жений фаз или обрыве фазы сети па обпхей точке звезды резисторов 27 по вл етс  па- пр жепие, и второй дополнительный копдеп- сатор 25 начпнает зар жатьс .With an unacceptable phase voltage misalignment or a phase break in the network, at a point of the star of the resistors 27, a parajap appears, and the second additional circuit separator 25 starts to charge.

При достижении напр жени  на конденсаторе 25, )авного падению напр жений на первичной обмотке импульсного трансформатора 21 и на базах двухбазового диода 23 от протекани  тока управлени , последний откр1)1ваетс , и на выходе импульсного трансформатора 21 вырабатываетс  им- ну.льс, поступающий через диод 22 па первый дополнительный конденсатор 20 и управ- л к ций электрод тиристора 19. Второй дополнительный конденсатор 25 разр жаетс , двухбазовый диод 23 закрываетс , и конденсатор 25 вновь начинает зар жатьс . Па первый дополнительный конденсатор 20 поступают одпопо. 1 рные и.мпульсы. напр жение на пе.м повьппаете  и при дости- жепии напр жени  открыти  тиристора 19When the voltage across the capacitor 25 reaches the voltage drop across the primary winding of the pulse transformer 21 and on the bases of the two-base diode 23 from the flow of control current, the latter is opened1) 1, and the output of the pulse transformer 21 is generated through a diode 22 on the first additional capacitor 20 and a control of the thyristor electrode 19. The second additional capacitor 25 is discharged, the two-base diode 23 is closed, and the capacitor 25 starts to charge again. The first additional capacitor 20 is fed separately. 1 rny impulses. voltage on p.m pispaete and upon reaching the voltage to open thyristor 19

с выдержкой времени происходит 1пунтир()- вание стабилитрона 8 датчика 1 аварийных режимов. С нодстроечного резистора 9 на вход блока 10 заи1иты от перегрузки и обрыва фазы поступает увеличенный сигпа,, вызываюп;ий срабатывание блоков 10 и 11 и отключение элекродвигател  5 от сети. Задержка сигнала при возникновении перекоса напр жений или обрыва фаз до. 1жпаwith a time delay occurs 1puntier () - Zener diode 8 of sensor 1 of emergency modes. From the trimming resistor 9 to the input of the block 10 for overload and phase failure enters an increased sigpa, causing the blocks 10 and 11 to operate, and disconnecting the electric motor 5 from the mains. The delay of the signal in the event of a voltage skew or a phase failure to. 1zhpa

00

быть пе .менее 120-150 мс, чтобы исключить ложные отключепи  электродвигател  о при кратковременных случайных перекосах или исчезновении напр жени  фаз сети, что достигаетс  путем подбора параметров резисторов 27 и 28 и конденсаторов 25 и 20.be less than 120-150 ms to eliminate false disconnections of the electric motor in case of short-term random distortions or disappearance of the mains phase voltage, which is achieved by selecting the parameters of resistors 27 and 28 and capacitors 25 and 20.

5 В нредлагае.мом устройстве дл  зан1иты и управлени  ногружного электродвигател  скважинного насоса благодар  тому, что в датчик аварийных режимов вве.ш асимметр, возникла возможность отключепи  электродвигател  при возникновении недопустимой5 In the present device for detecting and controlling a submersible electric motor of a borehole pump due to the fact that the asymmetry sensor entered the emergency mode, it became possible to turn off the electric motor when an unacceptable

асимметрии напр жений фаз сети. asymmetry of network voltage.

Выполнение асимметра описанным образом дает р д преимуществ. Так соедине1П1е с)едней точки звезды резисто К)в асимметра через диод со вторым выводом допо. пительного конденсатора, первый вывод KcjToporo подключен к нулевому нроводу трехфазной сети переменного тока, позвол ет обеспечить одипаковый порог срабатывапи  уст(1ойства по всем ({пазам сети. Это достигаетс  за счет изо.1прованп  звезды )e.uic0 торов от остальной схемы датчика с но- MOHUiK) импульсного трансформатора, вы- в(;ды нервичной обмотки которого соединены соответственно с нулевым проводом трсх- фазно11 сети перемеп1К)|-о тока и первой базой двухбазового диода. ПмпульспьпPerforming an asymmetry in the manner described provides several advantages. So connect the c1) one point of the star resistor K) to the asymmeter through the diode with the second pin. The first capacitor, KcjToporo, is connected to the zero cable of a three-phase AC network, allowing for a single-threshold threshold to be triggered (devices for all - MOHUiK) of a pulse transformer, whose output (; the nets of the nervous winding of which are connected respectively to the neutral wire of the three-phase 11 intermep1K network) | -o current and the first base of the two-base diode. Pmpulsp

5 трансформатор выпо.ш ет фупкпик:) разш;- зываюпито трансфор.матора.5 transformer is outputted fupppik :) rass; - call transformator.

(л)единение второй базь двухбазового диода через резистор с H.IKJCOM допо.ини- те.аьного уз.та стабилизации папр жепп  б.ю- ка пита(П1Я позво.г ет повысить иомехо0 3aHuiincnf{OCTb схемы от помех, приход - Н1ПХ в схе.му из сети, и уве. 1ичить чувст- В11тел1 ность асимметрии за счет того, что вс  MOHiHOCTb сигнала, снимаемого со звезды резисторов, расходуетс  то, 1ько на зар д(l) the unity of the second base of the two-base diode through a resistor with H. IJJCOM provides an additional mini- mum of stabilization papr zhpp b.yuka pita (P1Ya allows you to increase your HomeO3 from interference, the arrival of H1PH in the circuit from the network, and increase the sensitivity of the asymmetry due to the fact that the MOHiHOCTb signal taken from the star resistors is spent

г второго до11олните,1ьного конденсатора и со- Bepnienno пе расходуетс  на создание тока управлени  через базы двухбазового диода; увеличить чувствитс.1ЬН1)сть асимметра к перекосам фаз сети за счет уве.шчени  МОП1ПОСТИ разр дного импу. второго до0 полните, 1ьного конденсатора у1нмпче- нп  папр женп  на этом копдепсаторе за счет увеличени  посто нного тока правлени  через базы двухбазово1Ч) диода и первичную обмотку импу, 11)сного трансфор- умепьнппь времени от5 к.1ючепп  пог))ужпого э, 1екгродвигате.1  при в{)зникнове И1и ава|1ийного перекоса жепий и.;п обрыва фаз сети за счет пара, 1.le.TbHoro П()дк. 1юченп  тиристора анодом и катодом к стаби.()н датчикаg of the second, 11 volt, 1 n capacitor, and co Bepnienno are not expended on the creation of a control current through the bases of the two-base diode; increase the sensitivity of the asymmetry to the phase distortions of the network due to the increase in the MOSFET bit of the impulse. add a second, 1n capacitor pnprang on this co-detector, by increasing the direct-current control through the bases of the two-base diode and the primary winding of the imp, 11) the transform of the time from 5 to 1, the transducer)), and 1 when there is a {} siknova I1i ava | 1iiynogo skew jepii and.; N termination of the network phase due to the pair, 1.le.TbHoro P () dk. 1yuchenp thyristor anode and cathode to stabilize. () N sensor

аварийных режимов, так как при срабатывании тиристора происходит шунтирование стабилитрона и резкое увеличение напр жени , поступающего на вход блока защиты от перегрузки и обрыва фазы.emergency modes, since when the thyristor is triggered, the zener diode shunts and a sharp increase in the voltage applied to the input of the overload and phase break protection unit.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  защиты от аварийных режимов и управлени  погружного электродвигател  скважин}Ю1Ч) насоса, содержащее датчик аварийных режимов, выполненный на базе трех трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в фазы статора электродвигател , а вторичные соединены между собой в звезду и подключены к трехфазному однополупериодному выпр мителю, на выходе которого установлен филыровый конденсатор с параллельно подключенной к нему цепью из последовательно соединенных стабилитрона и гюдстроечиого резистора, св занного с блоком защиты от пере1рузки и обрыва фазы , соединенным с блоком управлени  включением , к выходу которого подключена катушка магнитного пускател , силовые контакты которого включены между выводами фаз обмотки статора электродвигател  и ко 1тактами авт(1матического выключател , причем упом нутые блок защитыA device for protection against emergency operation and control of a submersible electric motor of boreholes of the pump containing an emergency sensor based on three current transformers, the primary windings of which are included in the stator phases of the electric motor and the secondary ones are connected to each other in a star and connected to a three-phase half-wave wiper the user, whose output is a filyrovy capacitor with a parallel-connected circuit of a series-connected zener diode and a quick-disconnect resistor connected with the overload and phase break protection unit connected to the activation control unit, the output of which is connected to the coil of the magnetic starter, the power contacts of which are connected between the phase terminals of the stator winding of the electric motor and the 1 contacts of the automatic switch 00 5five 00 5five от перегрузки и обрыва фазы и блок управлени  включением подключены к блоку питани , выполненному на базе сетевого трансформатора с узлом стабилизации напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повыщени  надежности, в датчик аварийных режимов введен асимметр, выполненный в виде параллельно подключенного к стабилитрону тиристора, анод которого св зан с катодом стабилитрона, катод - с анодом стабилитрона, с одним выводом дополнительного конденсатора и первым выводом вторичной обмотки импульсного трансформатора , а управл ющий электрод - с другим выводом дополнительного конденсатора и через диод - с вторым выводом вторичной обмотки импульсного трансформатора , первична  обмотка которого первым выводом подключена к первой базе двух- базового диода, а вторым - к нулевому проводу трехфазной сети переменного тока и одному выводу второго дополнительного конденсатора, другой вывод которого св зан через второй диод с общей точкой звезды резисторов, подключенной к выводам фаз обмоток статора электродвигател , и эмиттером упом нутого двухбазового диода , втора  база которого через резистор подсоединена к плюсу дополнительного узла стабилизации напр жени  блока питани .from overload and phase failure and the switching-on control unit are connected to a power supply unit made on the basis of a mains transformer with a voltage stabilization unit, characterized in that, in order to increase reliability, an asymmetry is made in the emergency mode sensor connected in parallel with the zener diode of the thyristor , the anode of which is connected with the cathode of the Zener diode, the cathode with the anode of the Zener diode, with one output of the additional capacitor and the first output of the secondary winding of the pulse transformer, and the control electro - with a different output of an additional capacitor and through a diode - with a second output of the secondary winding of a pulse transformer, the primary winding of which is connected to the first base of the two-base diode by the first, and the second to the zero wire of the three-phase AC network and one output of the second additional capacitor, the other the output of which is connected through the second diode to the common point of the star resistors connected to the phase leads of the stator windings of the electric motor and the emitter of the said two-base diode, the second base of which Go through a resistor is connected to the plus of an additional voltage stabilizing unit of the power supply.