№8 брошюра

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(Минсельхоз России)

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМ. ПРОФ. И.И.ИВАНОВА»

Кафедра Электротехники и МЖ

Лабораторная работа №8

ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИМИ ВОДОКАЧКАМИ

по дисциплине «Электропривод»

КУРСК – 2007

Составили: профессор Серебровский В.И.

преподаватель Назаренко Ю.В.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИМИ ВОДОКАЧКАМИ

Цель работы: изучить устройство и схемы управления башенными и безбашенными автоматическими водокачками

Приборы и оборудование: действующие модели башенной и безбашенной автоматических водокачек со станциями управления.

ПРОГРАММА РАБОТЫ:

Изучить назначение и устройство деталей и узлов башенной автоматической водокачки.

Включить модель башенной водокачки в работу при ручном и автоматическом управлении.

Изучить назначение и устройство деталей и узлов безбашенной автоматической водокачки.

Оформить отчет.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

На рис. 1 показана принципиальная электрическая схема автоматической башенной водокачки, основными частями которой являются электродвигатель М., автоматический выключатель В1, магнитный пускатель Р1, реле уровня Р2, включенное через выпрямительный мост электродный датчик уровня ДУ с контактами верхнего (ВУ) и нижнего (НУ) уровней.

До пуска водокачки в работу с помощью переключателя В4 ставят ее на ручное управление (положение Ручн.) или автоматическое (положение Авт.). Затем включают автоматический выключатель В1. Если в баке водокачки вода отсутствует (при положении Авт) переключателя В4, то цепь электрического тока проходит через размыкающиеся контакты реле уровня Р2 и катушку магнитного пускателя Р1, который срабатывает и замыкает свои контакты в цепи электрического двигателя М, вращающего водяной насос. Вода начинает поступать в напорный бак водокачки. Уровень воды в баке постепенно достигает датчика нижнего уровня НУ, заполняет пространство между его электродами и продолжает нарастать. При наполнении водой бака до датчика верхнего уровня ВУ образуется электрическая цепь С-В1-Пр-В4 -R2 - Д1-Р2-Д4-ВУ-0. Реле уровня Р2 срабатывает и разрывает своими размыкающими контактами Р2 цепь питания катушки магнитного пускателя Р1, что в свою очередь, вызывает остановку электродвигателя М и насоса. Срабатывание реле Р2 вызывает также замыкание контактов Р2, присоединенных последовательно с контактом НУ, и в результате этого образуется цепь С-В1-Пр-В4 -R2-Д1-Р2-Д4-Р2-НУ-0, по которой поступает ток до тех пор, пока уровень воды в баке не опустится ниже датчика нижнего уровня, при этом через катушку реле уровня Р2 ток проходить не будет и снова разрывается цепь С-В1-Пр-Д4-R2-Д1-Р2-Д4-Р2-НУ-0. Катушка реле Р2 обесточится, контакт Р2 замыкает цепь катушки магнитного пускателя Р1, включается двигатель М и насос снова подает воду в бак. Все повторяется в прежней последовательности. Сигнальные лампы включаются зеленая Л1 при отключении насоса, красная Л2 при его работе. Чтобы зимой электроды датчики не обмерзали, в схеме предусмотрен нагревательный элемент НЭ, включаемый выключателем В3.

Схема станции ПЭТ для автоматического управления башенной водокачкой

Рис. 1.

В настоящее время выпускаются системы автоматического управления на бесконтактных элементах типа ШЕТ для автоматизации работы скважинных насосов, работающих на водонапорную башню. Эти станции предназначены для управления погружными насосами мощностью от 2,8 до 12 кВт, которые по сравнению с ранее выпускающимися станциями управления типа ПЭТ имеют более высокую эксплуатационную надежность и безопасность.

Станция управления ШЭТ-5801 обеспечивает защиту электронасоса при симметричных и несимметричных коротких замыканиях, технологических перегрузок и работе на двух фазах. Кроме того, станция ШЭТ-5801 дает возможность организовать диспетчерское управление работой нескольких насосов.

Бесконтактная станция управления выполнена в виде навесного шкафа, внутри которого смонтирована пусковая и защитная аппаратура (силовая часть, блоки логики). На дверь шкафа выведена сигнальная лампа аварийного отключения, приборы и аппаратура управления. Силовая часть с блоком логики соединяется с помощью штемпельных разъемов и перемычек. Вход кабелей питания и связи с датчиком уровней и электронасосом выполнены через прокладки и нижней крышке.

Блок логики БЛ-1 представляет собой устройство с бесконтактными логическими транзисторными элементами. Внутри блока логики находятся также блок питания логических элементов и датчики тока, со вторичных обмоток которых снимается пропорциональное току главной цепи напряжение и подается на логические элементы.

Блок логики БЛ-1 в производственных условиях ремонтировать не разрешается.

Станция управления типа ШЭТ

Стация управления типа ШЭТ предназначена для управления погружными насосами. Цепь управления выполнена на логических элементах серии «Логика-Т». Схема работает следующим образом. Когда в башне нет воды, то есть контакты нижнего НУ и верхнего ВУ уровней остаются разомкнутыми, на обоих входах сдвоенного логического элемента Т-101 (1), реализующего логическую функцию ИЛИ-НЕ, сигналы отсутствуют. Транзисторы Т1 и Т2 данного элемента закрыты, их коллекторы имеют отрицательный потенциал, что приводит к открытию транзистора Т1 элемента Т-402, выполняющего функцию усилительного элемента. Реле Р получает питание, срабатывает и своими контактами вводит в цепь тока катушку магнитного пускателя Р1, включающего двигатель насоса. Насос накачивает в башню воду, и, когда она замыкает контакт НУ, отрицательный сигнал подается на вход 2 элемента Т-101 (1). Следовательно, на выходе 8 сигнал исчезает. Однако это не приведет к изменению режима работы насоса, так как сигнал остается на выходе 9.

Когда уровень повысится настолько, что вода замкнет контакты ВУ, на вход 5 элемента Т-101 (1) через диод Д4, который вместе с диодом Д12 образуют дополнительную приставку ИЛИ, подается входной сигнал. На выходе 9 сигнал исчезает. Транзистор Т1 элемента Т-402 закрывается, реле Р теряет питание и отключает двигатель насоса.

По мере расходования уровень воды становится ниже контактов ВУ, но это не приводит к включению двигателя, так как из выхода 9 элемента Т-402 через резистор R2 подается на вход 3 элемента Т-101 (1) отрицательное смещение, которое теперь действует вместо исчезнувшего сигнала от контактов ВУ. Таким образом, эта обратная связь служит для запоминания сигнала.

Дальнейшее снижение уровня воды вызывает размыкание контактов НУ, и с входа 2 элемента Т-101 (1) исчезает сигнал. Это приводит к появлению сигнала на выходе 8, а, следовательно, и к включению электродвигателя. В дальнейшем цикл работы повторяется.

Схема предусматривает также защиту электродвигателя от работы в аварийных режимах. Датчиком нормальных режимов служат трансформаторы тока ТТ, вторичные обмотки которых собраны в звезду. Напряжение, снимаемое с этих обмоток, подается на трехфазный двухполупериодный выпрямитель, две фазы которого собраны на диодах, входящих в элемент М-111, а третья — на дополнительных диодах Д10 и Д3. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С2 и подается на потенциометр R1. Изменяя положение движка, подбирают необходимое значение тока перегрузки, вызывающее аварийное

отключение электродвигателя насоса. Когда ток достигает определенной силы (выбранного значения), срабатывает бесконтактное реле, выполненное на элементе Т-202. Сигнал с выхода 9 этого элемента подается на вход 5 элемента Т-303. Если перегрузка не носит случайного характера, то через 10 с (выдержка времени определяется емкостью конденсатора С3 и сопротивлением резистора R5) на выходе элемента Т-303 появится сигнал, который подается на вход 4 элемента Т-101 (1), на собственный вход 3 элемента Т-303 в виде сигнала обратной связи и на повторитель — элемент Т-101 (2). С выхода последнего через диод Д12 сигнал поступает на вход 5 элемента Т-101 (1) и на вход 4 усилителя Т-402. Это приводит к отключению электродвигателя, о чем сигнализирует лампа Л1. Наличие обратной связи в элементе Т-303 исключает повторное включение двигателя.

При токах коротких замыканий, значительно превосходящих токи перегрузки, «пробивается» стабилитрон Д1, напряжение подается на вход 11 элемента Т-303 и электродвигатель отключается без выдержки времени.

Станция ШЭТ предусматривает возможность телемеханического управления (включение и отключение насосной установки). Для этого на диспетчерском пульте устанавливают дополнительные реле включения и от­ключения (РИВ и РИО), контакты которых вводятся в схему (показано пунктиром).

Автоматические водокачки с воздушно-водяным котлом управляются с помощью реле давления (рис. 2) реагирующего на изменение давления воздуха внутри котла. Для пуска водокачки включают автоматический выключатель В1 (рис.2)

Принципиальная электрическая схема безбашенной водокачки.

Рис. 2.

При отсутствии воды в котле контакты реле давления РД замкнуты и ток проходит через катушку магнитного пускателя Р, который управляет работой электродвигателя М, вращающего водяной насос. В результате работы насоса вода нагнетается внутрь котла и воздух в нем сжимается. При достижении заданной величины давления внутри котла реле давления РД срабатывает, размыкает цепь и выключает магнитный пускатель Р, останавливая двигатель М и насос. Под давлением сжатого воздуха в котле вода из него подается в водопроводную сеть. Когда давление воздуха в котле снижается, снова срабатывает реле давления РД и замыкает цепь и снова включается магнитный пускатель Р и насос.

Если по каким-либо причинам реле давления РД не отключит насос, когда давление превысит допустимое значение, срабатывает специальный предохранительный клапан и вода сливается.

Ввиду того, что безбашенные водокачки не требуют сооружения дорогостоящих водонапорных башен, стоимость подачи воды в 1,5-2 раза меньше по сравнению с башенными водокачками, однако в этом случае отсутствует запас воды на случай перерыва в подаче электрической энергии.

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ ДОЛЖЕН СОДЕРЖАТЬ:

Назначение и цель работы.

Принципиальные схемы станции управления ПЭТ и безбашенной водокачки.

Пояснение к принципиальным схемам в виде расшифровки буквенных обозначений.

Эскиз конструкции датчиков уровня макета башенной водокачки.

Принципиальную схему станции управления ШЭТ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каковы особенности работы электропривода автоматизированных башенных водокачек?

2. Почему при выборе электродвигателя необходим запас мощности?

3. Принцип действия автоматической безбашенной водонасосной установки?

4. Как защищают электродвигатель от ненормальных режимов работы?

5 Какова роль промежуточного реле в схеме управления автоматической насосной станции?

8

7

3

6

4

5