功率为 180 ... 250 W 的泵电机的工作自动化和过载保护。方案、说明

工作自动化和功率为 180 ... 250 W 的泵电机过载保护。无线电电子电气工程百科全书

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园丁和园丁（如果附近有水库或水井）不可或缺的助手是容量为 180 ... 250 W 的“Kid”、“Strumok”型电动泵。但有时这些辛勤工作的人会遇到麻烦：由于不符合电源电压而导致故障、电动机定子绕组过热、转子卡住，从而导致通过定子绕组的电流增加到不可接受的程度、水库缺水或其浑浊。

通过我开发的功率为 180 ... 250 W（图 1）的电动泵最大允许运行模式的自动控制和保护方案，您的朋友将免受几乎所有麻烦。乍一看，该方案非常复杂，但其实不然。该电路采用数字和模拟微电路，实际上不需要调整。

（点击放大）

保险丝FU1用于安全网电路中。谁不知道保险丝烧断时，一半的电视就会烧毁？在保护任何设备、机构时，电子设备的动作更快、更可靠。另外，电路中没有继电器元件。如今，只有在极端情况、绝望的情况下，才需要使用继电器、接触器、磁力启动器，因为有光耦合器、晶闸管、双向可控硅……而不是昂贵且不太可靠的机械触点，而是需要使用上述电子设备。

电源电压调节器基于 T1 自耦变压器和 SA1 开关。即使您的房子有200 ... 230 V的稳定电压，也不要急于忽视它的使用。组装该电路并测试泵电机在何种电源电压范围内为轴提供必要的功率。例如，如果该范围为 170 ... 230 V，则使用开关 SA1 将网络调节器的输出电压设置为约 190 V。将来，我们将设置提供给电机的允许电压下限为 170 V定子绕组，上层为210V。这样，电动机定子绕组的可靠性和耐用性就会提高，功耗也会降低。

电源电压调节器设计用于您家中的最小电压为 140 V，最大电压为 260 V（使 Uin = 220 V）。需要注意的是，在自耦变压器中，与电力变压器相比，初级绕组可以用细2-3倍的导线绕制。如果将 200 W 网络变压器转换为自耦变压器，则可以连接高达 400 ... 600 W 的负载。您可以使用电视 ULPTTSTI-61 (TS-270-1) 的转换电源变压器，其中初级绕组 I (1-2-3) 包含 318 匝电线 PEV-1 D0,91 mm（端子 II）。为此，需要拆卸变压器，移除所有次级绕组和屏蔽箔。在剩余的初级绕组的顶部，需要用 D0,8 ... 1 mm 的导线缠绕绕组 II-X。绕组 II-IV 包含 19 匝；绕组 VX - 每个 35 匝。 SA1 开关触点的额定电流必须至少为 10 A（您可以通过并联相应的部分触点来使用传统的 3-4 部分饼干开关）。交流电压表的测量限值必须为 250 ... 300 V。电流表的测量限值必须为 10 A。

在电路L1C10、L2C11上，通过抑制5次和7次谐波的谐波失真来形成无功电源。该源用于提高设备的效率。电容器 C10、C11 和扼流圈 L1、L2 的额定值是近似选择的，尽管即使应用这些额定值，您仍然会获胜。为了更准确地计算这些额定值，有必要测量泵电机定子绕组的电感并根据建议进行计算[1]。

电动泵的运行由双向可控硅 VS1 (TC122-25) 控制。输出驱动器由“OR”元件DD3.2、晶体管VT3、VT4和晶闸管光耦合器U1组成。如果至少一个 DD3.2 输入具有 log.“1”，则基于晶体管 VT4 - log.“0”并且其关闭。

光耦LED不亮，VT4基极无正电位，截止。双向可控硅VS1的控制极上无正电位，闭合，不向水泵电机定子绕组提供电源电压，水泵关闭。

如果DD3.2的所有输入端都有对数“0”，则根据三极管VT4的正电位，它是开路的，光耦LED点亮，通过光耦晶闸管的开路，正电位是加到晶体管VT3的基极，它打开，控制电极VS1上出现正电位，它打开，电泵打开。

任何类型功率为 1 ... 10 W 的变压器 T20。绕组电压：U(wII)12V； U(wIII)20V； U(wIV) 12 V，调节器输出电压由开关 SA1 选择。

由二极管VD9-VD1、稳压二极管VD4和晶体管VT5、VT1构成稳定的2V电源。 27 V 电源由 VD6-VD9 二极管桥提供。

为了开启电动泵，所有 DD3.2 输入都必须具有日志“0”。根据图表将 SA3 开关移至下部位置即可打开泵。

使用数字微电路 DD9-DD11 上的电路，根据水库或井中的水量以及水箱中的水量自动打开或关闭电动泵。 LED HL1-HL4指示相应的水位传感器是否在水中。该方案的操作在[2]中描述。如果不需要使用任何水位传感器，则只需将其不连接到电路即可。如果不需要自动化，则简单地不组装该电路，并且将DD11元件的端子3.2连接到公共电线。

泵电机过热保护电路安装在用作比较器的运算放大器 (OU) K140UD12 和 DD4.1 触发器上。当然，也可以使用具有适当校正电路的其他运算放大器。 R17 热敏电阻用环氧树脂粘合到定子绕组上。同时对电动机转子进行定心、轴承润滑等。微调电阻器 R19 设置比较器所需的阈值，例如在 +80°C 的温度下。如果定子绕组的温度不超过该水平，则运算放大器DA4的反向输入处的电压将比直接输入处的电压更正，并且其输出6将具有低电势。触发器DD4.1将处于“0”状态，并且在“OR”元件DD9的输入3.2处将存在日志级别“0”，允许电动泵的操作。当定子绕组的温度升高到+80°C时，热敏电阻R17的阻值增大到这样的值，使得运放DA4的直接输入端的正电位变得大于反端电位，并且比较器跳至正饱和。日志“6”出现在其输出 1 处，触发器 DD4 设置为状态“1”。

在元件“OR”DD9 的输入 3.2 处出现 log.“1”，这导致泵关闭。 HL3 LED 发光表明泵电机定子绕组的温度高于允许值。触发器 DD4.1 将保持在单一状态，相应地，电动泵将关闭，直到按下按钮 SB1“Set.0”。

用于保护泵电机免受定子绕组过电流影响的电路是在运算放大器 DA3 上构成的，用作比较器。通过实验选择电流互感器 TA1 的匝数，以便在泵电机正常运行期间，其绕组上的电压为 2,5 ... 3 V。将 3 V 的参考电压施加到反相输入 DA1,7。直接输入 3 处的电压幅度应约为 1,5 V（通过微调电阻 R14 设置）。此时，电泵正常工作时，输出6 DA3将为log.“0”，触发器DD2.2将处于零状态。

如果流经定子绕组的电流高于允许值，则运放DA3的直接输入端3处的正脉冲幅度将超过反相输入端的参考电压值，并且比较器将翻转为正饱和状态（参见图 2 中的时序图）。

功率为 180 ... 250 W 的泵电机的工作自动化和过载保护

在比较器的输出处，出现正极性脉冲，将触发器DD2.2设置为单一状态。 HL2 LED 会发光，表明定子绕组电流已超过允许值。同时，来自输出6 DA3的脉冲通过“OR”元件DD3.1和反相器DD1.2被馈送到在元件DD5.1、DD6、DD7.1、DD7.2上形成的单个振动器的输入。 7.3、DD8.1，以及脉冲计数器DD8.2、DD3（[2]中描述了一次）。第一个脉冲（见图 34）将单个振动器转变为单一状态。通过微调电阻器 R7，可将单触发脉冲的持续时间设置在 9 ... XNUMX 秒内。

脉冲计数器是在DD8芯片上制作的。当输入 1 DD14 处存在脉冲时，计数器 DD8.2 的输出 2 处的 log.“8.1”电平在 5,12 秒后出现。如果发生这种情况，“AND”元件 DD12 的输入 13、3 处会出现日志“1”，该元件通过反相器 DD1.4 将触发器 DD4.2 设置为日志“1”的状态。（输出 13），该“1”被馈送到输入 12 元件“OR”DD3.2 并打开电动泵。如果在这 5,12 秒内没有电流过载，例如启动泵时，单个振动器仍会生成持续时间为 7 ... 9 秒的单个脉冲，但在元件“AND”DD13 的输入 1.3 处.1 log.“2”不出现，泵不会关闭。启动泵后（如果 HL0 LED 亮起），必须按下 SB2.2 按钮将触发器 DD1 设置为“XNUMX”。

用于保护电动泵免于不符合提供给定子绕组的所需电压标准的电路是在两个阈值比较器 DA1、DA2 上构成的，其操作在[4]中进行了描述。 VD4 二极管负极上的微调电阻 R10 将正脉冲幅度设置为 9 V 左右。按照说明[4]设置二阈值比较器。

例如，如果您的电动泵通常在 170 至 210 V 的电源电压范围内运行，则必须在这些电压下精确设置比较器运行的下限和上限阈值。当泵电机上的电压低于170V或高于210V时，二阈值比较器的输出端（二极管VD11、VD13的阳极）将出现正脉冲，将触发器DD2.1设置为记录“1”。 HL1 LED 发光表明不符合电压标准。同时，上述脉冲通过“或”元件DD3.1和反相器DD1.2馈送到单振子和脉冲计数器的输入端。同样，在超过最大允许电流的情况下，5,12 秒后电动泵将关闭。如果电压与要求参数不匹配的时间不超过5,12秒，电动机将继续运行。必须按下 SB1“Set.1”按钮来关闭 HL0 LED 的发光。

在所考虑的两种情况下（差异时间不超过 5,12 秒），计数器 DD8.1、DD8.2 被重置为记录。来自触发器 DD1 的反向输出 7 的输入 15 和 2 处的“5.1” 7 ... 9 秒后一次性振动器的。

调整。首先，您需要了解电动泵使用电源电压调节器在什么电压范围内为轴提供必要的功率。然后，在断开负载的情况下，需要调整电源。通过选择电阻器 R1，将通过齐纳二极管 VD5 的电流设置在 5 ... 10 mA 范围内。使用微调电阻器 R2，将稳定器（电容器 C3）输出端的电压设置为 9 V。检查电容器 C5 两端的电压 (24 ... 30 V)。

安装 200 W 白炽灯代替电动泵。根据网络和电动泵的参数，将 SA1 开关设置到您选择的位置。按照图示将 SA3 开关设置到上方位置（“Off”）。根据图示将开关 SA2（“网络”）设置到下方位置。按下按钮 SB1（“设置。”0“）。

将 +9 V 电压施加到“OR”元件 DD13 的端子 3.2。灯应该亮起（证明输出驱动器和三端双向可控硅开关元件正在工作）。如果LED HL1-HL3中的任何一个点亮，则电灯也将点亮。在这种情况下，需要拆焊电阻R31。如果灯泡熄灭，则这也表明输出驱动器和三端双向可控硅开关元件的可操作性。

进一步地，按照上述方法搭建电路，并不困难，因为一切都是按照计算机技术的原理(“0”或“1”)来完成的。

参考文献：

曼科夫斯基 A.N. 适用于功率高达 15 kW//Elektrik 的有源电感负载的功率控制器。 - 2001 年。 - 第 6 号。 - 第 21 页。
曼科夫斯基 A.N. 全自动电动泵控制装置//Elektrik。 - 2001 年。 - 第 1 名。 - 第 22-23 页。
曼科夫斯基 A.N. 单脉冲发生器和单脉冲持续时间计//Radioamator。 - 2001 年。 - 第 2 号。 - 第 20-22 页。
曼科夫斯基 A.N. 带自动充电器的开关装置//Electr。 - 2001 年。 - 第 3 号。第 21 页。

作者：A.N. 曼科夫斯基

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