САЙТ КРЫЛОВА ПАВЛА
Главная
Схемы Ветрогенераторы Собаки Стройка Книги О сельском хозяйстве и прочем


О сельском хозяйстве---->
Механизация и автоматизация сельского хозяйства

Бездроссельный стабилизатор для водяного насоса

Б. ПОРОХНЯВЫЙ, г. Красноярск

Автор продолжает тему стабилизации работы вибрационного водяного насоса в условиях крайне непостоянного в сельских условиях питающего напряжения. Отказавшись от использованного в предыдущих конструкциях сложного в изготовлении нелинейного дросселя, он разработал стабилизатор переменного тока с симисторным фазовым регулятором.



Описанные в [1, 2] варианты стабилизатора для водяного насоса "Малыш" неплохо зарекомендовали себя в работе, однако изготовление и особенно настройка примененных там нелинейных дросселей вызывают немалые трудности. В новом варианте стабилизатора ток, текущий через обмотку вибрационного привода насоса при пониженном напряжении в сети, как и прежде, доведен до номинального с помощью включенного последовательно с обмоткой конденсатора, частично компенсирующего ее индуктивное сопротивление. Растущий с увеличением напряжения в сети ток стабилизатор возвращает к прежнему значению, уменьшая угол включенного состояния введенного в цепь насоса симистора.

Схема стабилизатора показана на рис. 1.


Бездроссельный стабилизатор для водяного насоса

Подключенный к вторичной обмотке трансформатора питания Т1 диодный мост VD1 нагружен резистором R3. С него выпрямленное пульсирующее напряжение поступает через резистор R4 на вход элемента DD1.1, формирующего импульсы высокого логического уровня длительностью около 2 мс, совпадающие по времени с близкими к нулю мгновенными значениями сетевого напряжения. Диодом VD4 вход элемента DD1.1 защищен от превышения допустимого напряжения.

Через диод VD5 каждый импульс заряжает конденсатор С5 до напряжения питания микросхем. Разрядка конденсатора через резистор R15 происходит в паузах между импульсами. В результате на инвертирующий вход ОУ DA2.3 поступает периодическое линейно падающее напряжение. Неинвертирующий вход ОУ DA2.3 соединен с выходом ОУ DA2.1, служащего элементом сравнения напряжения, пропорционального току в цепи насоса, и образцового, поступающего с движка переменного резистора R6.

Преобразователем тока насоса в пропорциональное ему напряжение служит трансформатор тока Т2 с нагрузочным резистором R2 и выпрямителем — диодным мостом VD2. Конденсатор С2 сглаживает выпрямленное напряжение.

Любое увеличение тока приводит к уменьшению напряжения на выходе ОУ DA2.1, в результате чего уменьшается и относительная длительность импульсов высокого уровня на выходе ОУ DA2.3. При уменьшении тока происходит обратное — относительная длительность импульсов растет.

Спадающие перепады импульсов совпадают по времени с нулевыми мгновенными значениями сетевого напряжения. В моменты нарастающих перепадов уровня на выходе ОУ DA2.3 дифференцирующая цепь R18C6 формирует положительные импульсы длительностью приблизительно 50 мкс.

После усиления элементами DD1.3, DD1.4 и транзистором VT1 и при условии, что на вывод 9 элемента DD1.4 подан низкий уровень, эти импульсы открывают симистор VS1. Таким образом, относительная длительность открытого состояния симистора растет, если ток насоса необходимо увеличить, и уменьшается, если его нужно уменьшить.



Так как узел управления гальванически связан с сетью, для большей электробезопасности рекомендуется соединять верхний (по схеме) вывод первичной обмотки трансформатора Т1 с нулем", а нижний — с "фазой" сети.

Режим работы ОУ DA2.2 установлен подстроенным резистором R5 таким, что низкий уровень на его выходе сменяется высоким при значительном возрастании тока насоса, которое уже не может быть скомпенсировано автоматикой стабилизатора. Этот уровень поступает через диод VD7 на неинвертирующий вход ОУ DA2.4, что приводит к установке такого же (высокого) уровня на выходе этого ОУ и на входе 9 элемента DD1.4. Последнее запрещает прохождение открывающих импульсов на управляющий электрод симистора VS1. Закрытый симистор отключает насос от сети.

Благодаря обратной связи через диод VD8 состояние ОУ DA2.4 с высоким уровнем на выходе сохраняется до тех пор, пока не будет нажата кнопка SB1, что возвратит устройство в рабочее состояние.

Контакты SF1 принадлежат датчику уровня воды в резервуаре, из которого происходит откачка, или баке, куда она поступает. В первом случае контакты должны быть замкнуты, если воды в резервуаре недостаточно для нормальной работы насоса, а во втором, если бак вот-вот переполнится. Замыкание контактов приводит к установке высокого уровня на выходе элемента DD1.2 и (как и в случае срабатывания токовой защиты) на выходе ОУ DA2.4. Насос будет вовремя выключен, запустить его вновь можно будет только вручную, нажав на кнопку SB1.

Трансформатор питания Т1 должен быть мощностью не менее 20 Вт и с коэффициентом трансформации 11,4... 11,5. Трансформатор тока Т2 аналогичен примененному в [1]. Симистор VS1 снабжен теплоотводом. Конденсатор С1 составлен из одного конденсатора МКА 30x450 (производства Италии) и двух МКР 3,75x450 (производства Германии), применяемых в некоторых люминесцентных светильниках. Не исключено использование конденсаторов МБГЧ, К42-19 на напряжение не менее 500 В. Большая часть элементов стабилизатора размещена на печатной плате, изображенной на рис 2. Она рассчитана на установку подстроечных резисторов СП3-19, оксидных конденсаторов К50-35 или их зарубежных аналогов. Конденсатор С5 — К10-17, С6 — КМ-6.

Для налаживания стабилизатора потребуются ЛАТР с максимальным током нагрузки не менее 5 А и амперметр переменного тока с таким же пределом измерения. Отключив провода, соединяющие коллектор транзистора VT1 с управляющим электродом симистора VS1 и выход стабилизатора DA1 с сетью, убедитесь, что при изменении напряжения на первичной обмотке трансформатора Т1 в пределах 160...240 В выходное напряжение интегрального стабилизатора DA1 практически неизменно и равно 12 В.

Далее соедините одной перемычкой выводы конденсатора С1, а другой — выводы 1 и 2 симистора VS1 и подключите насос через амперметр к розетке XS1. При номинальном сетевом напряжении 220 В измерьте потребляемый насосом ток и напряжение на конденсаторе С2. Если оно значительно отличается от 6 В, подберите резистор R2. На движке переменного резистора R5 установите напряжение на 5... 10 % больше измеренного на конденсаторе С2. Это порог срабатывания токовой защиты.


Бездроссельный стабилизатор для водяного насоса

Движки резисторов R6 и R7 переведите в нижнее (по схеме) положение и снимите перемычку с выводов симистора. Увеличив входное напряжение до 240 В, подстроечным резистором R6 восстановите измеренное ранее номинальное значение тока насоса. Затем немного поверните движок подстроечного резистора R7. Ток насоса уменьшится. Восстановите его прежнее значение подстроечным резистором R6. Повторив эту операцию несколько раз, добейтесь стабильности тока при изменении сетевого напряжения в интервале 220...240 В. Снимите перемычку с конденсатора С1 и проверьте стабильность тока во всем интервале изменения сетевого напряжения, при необходимости повторяя описанную выше регулировку.

Учитывая свой опыт, рекомендую потренироваться, подключив к стабилизатору вместо насоса эквивалентную активную нагрузку.

При необходимости стабилизировать работу не вибрационного, а центробежного насоса достаточно заменить трансформатор тока Т2 трансформатором напряжения, подключив его первичную обмотку параллельно двигателю насоса. Естественно, в этом случае токовая защита работать не будет и ее нужно отключить, удалив диод VD7 и резисторы, соединенные с выводами ОУ DA2.2.



По сравнению с описанными в [1, 2] предложенный стабилизатор менее критичен к емкости конденсатора С1, его легче отрегулировать для работы с конкретным экземпляром насоса. Однако функцию "сторожа" в бездроссельном варианте осуществить сложнее.
ЛИТЕРАТУРА
1. Порохнявый Б. Стабилизатор и "сторож" для вибрационного насоса. — Радио. 2002, № 3, с.25, 26.
2. Порохнявый Б. Автоматическая водокачка. — Радио, 2005, № 7, с. 44, 45. Редактор — А. Долгий, графика — А. Долгий
altay-krylov@yandex.ru