Плавный пуск для скважинных насосов своими руками

Как сделать плавный пуск воды из скважины и защиту системы водоснабжения

О том, как классно иметь дома скважину знают все. Это удобно и эффективно, пока ничего не сломается. А проблемы рано или поздно дадут о себе знать, и по закону подлости, в самый неподходящий момент. Отказываться от скважины и копать колодец — не вариант. Лучше предотвратить возможные аварии и защититься от них заранее.

Общие сведения

Статор электродвигателя представляет собой катушку индуктивности, следовательно, существуют сопротивления с активной и реактивной составляющей.

При протекании электрического тока через радиоэлементы, имеющие сопротивление с активной составляющей, происходят потери, связанные с преобразованием части мощности в тепловой вид энергии. Например, резистор и обмотки статора электродвигателя обладают сопротивлением с активной составляющей. Вычислить активное сопротивление не составляет труда, так как происходит совпадение фаз тока (I) и напряжения (U). Используя закон Ома для участка цепи, можно рассчитать активное сопротивление: R = U/I. Оно зависит от материала, площади поперечного сечения, длины и его температуры.

Если ток проходит через реактивный тип элементов (с емкостными и индуктивными характеристиками), то, в этом случае, появляется реактивное R. Катушка индуктивности, не имеющая практически активного сопротивления (при расчетах не учитывается R ее обмоток). Этот вид R создается благодаря Электродвижущей силе (ЭДС) самоиндукции, которая прямо пропорционально зависит от индуктивности и частоты I, проходящего через ее витки: Xl = wL, где w — угловая частота переменного тока (w = 2*Пи*f, причем f — частота тока сети) и L — индуктивность (L = n * n / Rm, n — число витков и Rm — магнитное сопротивление).

При включении электродвигателя пусковой ток в 7 раз больше номинального (ток, потребляемый при работе инструмента) и происходит нагрев обмоток статора. Если статорная катушка является старой, то может произойти межвитковое КЗ, которое повлечет выход электроинструмента из строя. Для этого нужно применить устройство плавного пуска электроинструмента.

Одним из методов снижения пускового тока (Iп) является переключение обмоток. Для его осуществления необходимы 2 типа реле (времени и нагрузки) и наличие трех контакторов.

Пуск электромотора с обмотками, соединенными по типу «звезда» возможен только при 2-х не одновременно замкнутых контакторах. Через определенный интервал времени, который задает реле времени, один из контакторов отключается и включается еще один, не задействованный ранее. Благодаря такому чередованию включения обмоток и происходит снижение пускового тока. Этот способ обладает существенным недостатком, так как при одновременно замыкании двух контакторов возникает ток КЗ. Однако при использовании этого способа обмотки продолжают нагреваться.

Еще одним способом снижения пускового тока является частотное регулирование запуска электродвигателя. Принципом такого подхода является частотное изменение питающего U. Основной элемент этого вида устройств плавного пуска является частотный преобразователь, состоящий из следующих элементов:

1. Выпрямитель.
2. Промежуточная цепь.
3. Инвертор.
4. Электронная схема управления.

Выпрямитель изготавливается из мощных диодов или тиристоров, выполняющий роль преобразователя U питания сети в постоянный пульсирующий ток. Промежуточная цепь сглаживает пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, которая собирается на конденсаторах большой емкости. Инвертор необходим для непосредственного преобразования сигнала на выходе промежуточной цепи в сигнал амплитуды и частоты переменной составляющей. Электронная схема управления нужна для генерации сигналов, необходимых для управления выпрямителем, инвертором.

Нюансы монтажа насоса

Для нормальной работы водоснабжения нужно знать, как правильно поместить насос в скважине.

Важные моменты

Насос лучше подвесить на капроновом шнуре.

1. Шланг купите пластиковый, сечением 2 см. Чтоб определить, сколько его необходимо метров, промерьте глубину поднимания/опускания воды.
2. Обычно насосы вешаются на металлической проволоке или тросе. Однако тут есть один важный нюанс – сейчас многие из моделей агрегатов имеют корпуса из алюминия. При работе механизм вибрирует, вследствие этого на участке соединения его с подвеской корпус деформируется. Это может вывести агрегат из строя.
3. Поэтому, оптимальный вариант — применять шнур из капрона. Он влагостоек и очень прочен. Приобретать надо шнур того сечения, которое выдержит вес, больший в 5 раз, чем вес насоса.
4. Для гашения излишней вибрации на небольших глубинах, когда сооружается скважина своими руками с помощью насоса, установите на него пружинистую подвеску. Изготовить ее возможно самостоятельно из резинового жгута. Одна сторона приспособления крепится на насосе, а другая фиксируется на перекладине.
5. При спуске агрегата, до дна забоя должно оставаться более 30 см.
6. Насос не должен касаться стенок ствола.

Монтаж поверхностного агрегата

1. Чтобы автоматизировать работу скважины, в накопительный резервуар поставьте датчик уровня воды.
2. Наиболее распространены поплавковые устройства, контакты их располагают в катушке командного реле.
3. Элементы автоматики выбирайте, исходя из мощности насоса и числа фаз его мотора.

Подсоединение погружного аналога

Схема установки скважинного агрегата.

1. Таким агрегатом управляет электронный блок. Он монтируется в удобном для доступа месте.
2. Силовой провод должен иметь водонепроницаемую оплетку и подсоединяться к агрегату герметичным штекером, оснащенным электродом для заземления.
3. В щит питания электродвигателя необходимо поставить устройство для дифференциальной защиты, а также трехполюсный выключатель-автомат.

Принцип действия

Во время пуска электродвигателя коллекторного типа происходит значительное кратковременное увеличение тока потребления, которое и служит причиной преждевременного выхода из строя электроинструмента и сдачей его в ремонт. Происходит износ электрических частей (превышение тока в 7 раз) и механических (резкий запуск). Для организации «мягкого» пуска следует применять устройства плавного пуска (далее УПП). Эти устройства должны соответствовать основным требованиям:

1. Плавное увеличение нагрузки.
2. Возможность запуска двигателя через определенные интервалы времени.
3. Обеспечение защиты от линейных скачков U, пропадания фазы (для 3-фазного электродвигателя) и различных помех электрической составляющей.
4. Значительно повышение срока эксплуатации.

Наиболее широкое распространение получили симисторные УПП, принципом действия которых является плавное регулирование U при помощи регулировки угла открытия перехода симистора. Симистор нужно подключить напрямую к обмоткам двигателя и это позволяет уменьшить пусковой ток от 2 до 5 раз (зависит от симистора и схемы управления). К основным недостаткам симисторных УПП являются следующие:

1. Сложные схемы.
2. Перегрев обмоток при длительном запуске.
3. Проблемы с запуском двигателя (приводит к значительному нагреву статорных обмоток).

Схемы усложняются при использовании мощных двигателей, однако, при небольших нагрузках и холостом ходе возможно использование простых схем.

УПП с регуляторами без обратной связи (по 1 или 3 фазам) получили широкое распространение. В моделях этого типа появляется возможность предварительного выставления времени пуска и величины U перед пуском двигателя. Однако, в этом случае невозможно регулировать величину вращающего момента при нагрузке. С этой моделью применяется специальное устройство для снижения пускового тока, защиты от пропадания и перекоса фаз, а также от перегрузок. Заводские модели имеют функцию слежения за состоянием электромотора.

Простейшие схемы однофазного регулирования исполняются на одном симисторе и используются для инструмента с мощностью до 12 кВт. Существуют более сложные схемы, позволяющие производить регулировку параметров питания двигателя мощностью до 260 кВт. При выборе УПП заводского производства необходимо учесть такие параметры: мощность, возможные режимы работы, равенство допустимы токов и количество запусков в определенный промежуток времени.

Пуск при пониженном напряжении цепи якоря

Ограничение пускового тока достигается также в случае питания цепи якоря при пуске от отдельного источника тока с регулируемым напряжением (отдельный генератор постоянного тока, управляемый выпрямитель). Обмотку возбуждения при этом необходимо питать от другого источника, с полным напряжением, чтобы иметь при пуске полный ток iв. Этот способ пуска применяют чаще всего для мощных двигателей, притом в сочетании с регулированием скорости вращения.

Пуск двигателей последовательного и смешанного возбуждения производится аналогичным образом. Схема пуска двигателя смешанного возбуждения ничем не отличается от схемы пуска двигателя параллельного возбуждения (рисунок 1), а схема пуска двигателя последовательного возбуждения упрощается за счет исключения параллельной цепи возбуждения.

Для изменения направления вращения (реверсирования) двигателя необходимо изменить направление тока в якоре (вместе с добавочными полюсами и компенсационной обмоткой) или в обмотке (обмотках) возбуждения.

Источник: Вольдек А. И., «Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений» – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

Применение в болгарке

Во время запуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) появляются высокие нагрузки динамического характера на детали инструмента.

Дорогие модели снабжены УПП, но не обыкновенные разновидности, например, УШМ . Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при этом происходит угроза жизни и здоровью. Кроме того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в результате этого — износ щеток и значительный нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и возможно разрушение режущего диска, который может треснуть в любой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент нужно обезопасить и для этого следует сделать болгарку с регулировкой оборотов и плавным пуском своими руками.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Читать также: Лучший профессиональный моющий пылесос

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Схема 1. Электросхема внутреннего блока с регулировкой оборотов и плавным пуском (схема электрическая принципиальная)

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Основной функцией конденсаторов C1 и C3 является защита и управление микросхемой. Симистор следует подбирать, руководствуясь следующими характеристиками: прямое U должно составлять 400..500 В и прямой ток должен быть не менее 25 А. При таких номиналах радиоэлементов к УПП возможно подключать инструмент с мощностью от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Обычная розетка, если ее немного доработать, может продлить жизнь любому вашему инструменту — болгарке, циркулярной пиле, триммеру и т.п.

Все что для этого нужно — маленькая коробочка плавного пуска стоимостью около 200 рублей. Например такой марки как KRRQD12A.

Общеизвестно, что далеко не всякий инструмент снабжен подобными схемами плавного пуска. В основном они идут в дорогих моделях известных брендов Bosch, Hilti, DeWalt. Причем как в сетевой линейке, так и в аккумуляторной.

Электроинструмент без такого устройства имеет кучу недостатков:

искрение якоря на коллекторе с выгоранием ламелей якоря

выгорание щеток и более быстрое их стачивание



чаще выходят из строя обмотки ротора и статора



токовый бросок в общую электросеть



удары шестерней друг о друга и более быстрое их срабатывание



опасный рывок при запуске, вырывающий инструмент из рук и повышающий травмоопасность

При работе с торцевой пилой имеющей ПП, диск не будет сбиваться с подготовленной точки реза. Что немаловажно для непрофессиональных столяров.

Если у вас на даче или в доме на начальном этапе строительства еще нет электроэнергии и вы пользуетесь генератором, то рано или поздно поймете, что без БПП (блока плавного пуска) с резкими начальными токами, генератор долго не протянет. Поэтому такая штука способна сберечь не только инструмент, но и аварийные источники питания.



Можно конечно самостоятельно встроить БПП во внутрь той же болгарки или торцовки, однако разбирать технику и ковыряться во внутренностях охота далеко не каждому.



Плюс ко всему прочему, вскрытие нового корпуса влечет за собой потерю гарантии. Поэтому лучшее применение для блока KRRQD12A — это внешнее подключение.

Данная коробочка рассчитана на ток 12 Ампер.



Есть и более мощная модель на 20А.

Что характерно, габариты у них одинаковые, а разница в цене пару десятков рублей.



Казалось бы лучше взять ее, но для стандартной розетки в 16А более выгоден первый вариант. Не будет желания подключать более мощную нагрузку и тем самым подпалить все контакты.

Мастера самоделкины конечно собирают подобные схемки и своими руками, на основе тиристоров ВТА 12-600 или других, конденсаторов, динистора и парочки мелких резисторов. Примеров схем в интернете можно найти множество.



Но рядовому пользователю инструмента, гораздо проще все это купить в уже готовом компактном корпусе. Заказать подобный блок можно по ссылке отсюда.

Кстати будьте внимательны, есть похожие устройства, но с тремя проводками. Например XS-12/D3.



Или другие модели внешне похожие на KRRQD.



Но они собраны на несколько другом принципе и их нужно устанавливать после кнопки ПУСК, в самом инструменте. Напряжение на них должно подаваться только в момент замыкания пусковой кнопки болгарки и сразу исчезать после ее отпускания.

Читать также: Как правильно выбрать автоматический выключатель

Схема подключения на них следующая:



Фаза подается на контакт «А», ноль на «С». Далее фаза выходным проводом управления идет на двигатель (это как раз третий проводок).

В двухпроводном блоке такого нет, так как подключается он в разрыв цепи, и напряжение (разность потенциалов) к нему прикладывается только в момент пуска и работы инструмента.



Еще один момент — так называемый электрический тормоз или тормозная обмотка на торцовках. С 3-х проводным внешним УПП он может не работать, а вот с 2-х проводной моделью будет.

Самое главное требование для такой розетки — это ее мобильность. Поэтому вам понадобится переноска.



С помощью нее можно будет плавно запускать инструмент в любом месте — в гараже, на даче, при строительстве своего дома на разных участках стройплощадки.

Первым делом переноску нужно разобрать.



Основные провода питания в ней могут быть либо припаяны, либо подсоединены на винтовых зажимах.



В зависимости от этого, также будет происходить и подключение вашей дополнительной розетки. Это должна быть именно дополнительная розетка возле переноски, чтобы иметь возможность одновременно подключать инструмент в разных режимах.



Кстати, если вы по ошибке включите болгарку или циркулярку, имеющие заводской встроенный плавный пуск в розетку, также снабженной таким УПП, то на удивление все будет работать. Единственный момент — получится задержка запуска пилы или оборотов диска на пару секунд, что не очень удобно в работе и без привычки может озадачить.

Вот реальные испытания такого подключения, проведенные одним мастером с ютуб BaRmAgLoT777. Его комментарий после таких опробований на гравере типа Dremel, дреле Bosch, фрезере Makita, циркулярной пиле Интерскол:



Далее для сборки розетки берете многожильный медный провод сечением 2,5мм2 и зачищаете его концы.



После чего необходимо залудить контактную площадку на переноске, куда будет припаиваться этот провод.



Надежно припаиваете жилы кабеля к этим площадкам.



Аккуратно укладываете провода и закрываете удлинитель.



Берете квадратную наружную розетку для установки на внешней поверхности стен, и в ее корпус примеряете блок плавного пуска. Так как он имеет компактные прямоугольные размеры, то должен поместиться туда без особых проблем.



Монтируете и закрепляете корпус розетки на одной площадке с удлинителем.

Он устанавливается на какой-то один из проводов.



Также для этого БПП, нет никакой разницы с какой стороны сделать вход, а с какой выход. Скрутки пропаиваются и изолируются термоусадкой.



После чего, все внутренности розетки собираются в корпус и остается всю конструкцию закрыть крышкой.



На этом вся переделка переноски и изготовление розетки можно считать завершенной. По времени это займет у вас не более 15 минут.

Если не хотите собирать громоздкую конструкцию из отдельной переноски + дополнительной розетки к ней, данное устройство плавного запуска можно собрать в одной каучуковой розетке вот такой формы.



Называется она — розетка с защитной крышкой переносная — РБп13-1-0м.

Блок KRRQD12A в ней прекрасно умещается внутри и ничему не мешает.



Подключив к ней длинный кабель КГ с вилкой, получите готовую розетку с БПП, дополнительно играющую роль удлинителя.

С такой розеткой пыле влагозащищенного исполнения, можно спокойно работать на улице, не боясь дождя, снега и посторонних брызг воды.



В обоих случаях у вас получится компактное мобильное устройство плавного пуска, через которое вы сможете подключать любой инструмент с двигателем мощностью до 2,5кВт.

Конечно инструмент без такого ПП может и проживет много лет, если производитель в нем изначально заложил повышенный запас прочности. Примером могут служить советские дрели.



Многие из них передавались по наследству в рабочем состоянии. Но сегодня такой подход к инструменту далеко не у каждого производителя. Скорее даже наоборот, экономят на всех комплектующих, удешевляя производство.



И логика здесь проста — скорее сгорит, быстрее придут за новым. Ресурс 5-10 лет для одних считается хорошим сроком. Для других же это не приемлемо.

Инструментом мастер должен работать так, чтобы в нем приходилось только периодически менять щетки, смазку и не забывать чистить. С вышеприведенной розеткой это вполне может стать для вас реальностью.

Устройство плавного пуска ABB PSR-25-600

Всем привет! Сегодня будет статья, в которой показан реальный пример использования устройства плавного пуска (мягкого пускателя) на практике. Плавный пуск электродвигателя установлен мною на реальном устройстве, приводятся фото и схемы.

Что это за устройство, я ранее подробно рассказывал в статье про мягкий пускатель. Напоминаю, что мягкий пускатель и устройство плавного пуска суть одно и то же устройство. Названия эти берутся от английского Soft Starter. В статье я буду называть этот блок и так, и эдак, привыкайте). Информации по устройствам плавного пуска в интернете достаточно, рекомендую также почитать здесь.

Моё мнение по пуску асинхронных двигателей, подтвержденное многолетними наблюдениями и практикой. При мощности двигателя более 4 кВт стоит подумать, чтобы обеспечить плавный разгон двигателя. Это нужно при тяжелой, инерционной нагрузке, которая как раз и подключается на вал такого двигателя. Если двигатель используется с редуктором, то ситуация полегче.

Простейший и самый дешевый вариант плавного пуска – вариант с включением двигателя через схему “Звезда-Треугольник”. Более “плавные” и гибкие варианты – устройство плавного пуска и преобразователь частоты (в народе – “частотник”). Есть ещё древний способ, который уже почти не применяется – двухскоростные двигатели.

Кстати, верный признак того, что двигатель питается через частотник – хорошо слышимый писк с частотой около 8 кГц, особенно на низких оборотах.

Я уже использовал устройство плавного пуска от Schneider Electric, был такой положительный опыт в моей деятельности. Тогда нужно было плавно включать/выключать длинный круговой конвейер с заготовками (двигатель 2,2 кВт с редуктором). Жаль, что фотоаппарата тогда не было под рукой. Но в этот раз всё рассмотрим очень детально!



Зачем понадобился плавный пуск двигателя

Итак, проблема — на котельной есть насосы подпитки котла водой. Всего два насоса, и включаются они по команде от системы слежения за уровнем воды в котле. Одновременно может работать только один насос, выбор насоса осуществляет оператор котельной путем переключения водяных кранов и электрических переключателей.

Насосы приводятся в действие обычными асинхронными двигателями. Асинхронные двигатели 7,5 кВт включаются через обычные контакторы (магнитными пускателями). А поскольку мощность большая, то пуск очень жесткий. Каждый раз при пуске возникает ощутимый гидроудар. Портятся и сами двигатели, и насосы, и гидросистема. Иногда такое ощущение, что трубы и краны сейчас разлетятся вдребезги.

Читать также: Ножи необычной формы фото

Кроме того, когда котёл остывший, и в него резко подается горячая вода (так надо по технологии, около 95 °С), то происходят неприятные явления, напоминающие взрывообразное бурление.

Всего на котельной два идентичных котла, но во втором установлены частотники на насосы. Котлы (точнее, парогенераторы) вырабатывают пар с температурой более 115 °С и давлением до 14 кгс/см2.

Жаль, что конструкцией котла в электросхеме не предусмотрено было плавное включение двигателей насоса. Хотя котлы итальянские, на этом было решено сэкономить…

Повторюсь, что для плавного включения асинхронных двигателей мы имеем на выбор такие варианты:

• схема «звезда-треугольник»
• система плавного пуска (мягкий пуск)
• частотный преобразователь (инвертор)

В данном случае необходимо было выбрать тот вариант, при котором бы было минимальное вмешательство в рабочую схему управления котлом.

Дело в том, что любые изменения в работе котла должны быть обязательно согласованы с производителем котла (либо сертифицированной организацией) и с надзорной организацией. Поэтому изменения должны быть внесены незаметно и без лишнего шума. Хотя, в систему безопасности я не вмешиваюсь, поэтому тут не так строго.

Мои постоянные читатели знают, что теперь, после сдачи экзаменов в Ростехнадзоре, я имею полное право выполнять работы по КИПиА в котельной.

Типы насосов

Теперь о том, какие можно установить насосы на скважину.

Поверхностные аналоги



Такие устройства удалены от жидкости, которую перекачивают. Как правило, их корпус размещается на суше. Однако некоторые разновидности агрегатов имеют особые поплавки. Такие небольшие устройства могут быть расположены на поверхности воды.

Подобный тип агрегатов можно применять, если скважинное водоснабжение использует накопительный бак или водонапорную башню. Пригодны они и тогда, когда осуществляется бурение скважины насосом.

При выборе такого устройства, основной параметр — это уровень его работы. Обычно, поверхностные механизмы эффективно работают на глубине не более 7/8 м. Чтобы увеличить данный параметр, необходимо их модернизировать. Это снижает надежность системы и повышает ее стоимость.

Исходя из выше изложенного, поверхностные насосы целесообразно применять на малых глубинах.

Погружные (глубинные) устройства



Конструкция специального скважинного насоса.

По конструкции такие агрегаты делятся на вибрационные и центробежные аналоги. Невзирая на это, любое глубинное устройство частично либо полностью погружено в качаемую им жидкость.

Обратите внимание! Чем больше глубина источника водозабора, тем целесообразнее применять именно такой вид агрегата. Следует учесть, что обычные погружные насосы могут работать, максимально, на уровне в -10 м. Поэтому, для глубоких забоев необходимо выбирать специальные насосы, которые так и называются – «скважинные».

О некоторых особенностях вибрационных механизмов.



Устройство вибрационного агрегата.

1. Их основной элемент конструкции — это мембрана.
2. С одной из ее сторон находится вода, с противоположного конца — вибратор, который мембрану заставляет деформироваться.
3. При этом появляется перепад давлений, благодаря ему вода и перекачивается.
4. Лучше всего выбрать модель, которая оснащена тепловым реле включения насоса скважины. Кроме этого, агрегат должен забирать жидкость своей нижней частью.
5. Если грунт глинистый, такой агрегат надо располагать как можно глубже. В противном случае он станет постепенно разрушать стенки скважины. Это потребует откачки мутной воды, иначе скважина засорится.
6. Когда такой механизм зарывается в песок или ил, вытаскивать его следует только включенным.
7. Стоимость вибрационных механизмов сравнительно низкая, однако надежность их эксплуатации недостаточно велика.

Немного о центробежных насосах.



Устройство центробежного агрегата.

1. Основой их рабочей механики являются одно либо несколько колесиков. Они зафиксированы на центральном валу и оснащены лопастями.
2. При эксплуатации агрегата промежутки меж лопастями наполняются водой.
3. При вращении, лопасти образуют центробежную силу. Она создает перепад давлений, благодаря ему агрегат и перекачивает воду.

На данный момент эта разновидность насосов является наиболее востребованной, т.к. имеет лучшее соотношение стоимость/качество. Помимо этого, центробежные агрегаты универсальны.

• Ремонт погружных насосов

Ручные агрегаты



Ручной штанговый насос.

Бывают случаи, когда участок не подключен к электросети либо финансы не позволяют установить современную систему. Тогда эксплуатироваться может скважина с помощью насоса ручного типа.

Подобные устройства бывают поршневыми либо штанговыми.

1. Первые агрегаты могут работать на глубине не больше 7 м. Их конструкция основана на взаимодействии двух клапанов, которые находятся в цилиндре с размещенным в нем поршнем. Передвижение поршня генерирует вакуум и жидкость поднимается. Одновременно один из клапанов (всасывающий) открывается, второй же – прикрывается.
2. Штанговые аналоги предназначены для более глубоких точек водозабора. Цилиндр насоса спускают на всю длину ствола скважины, монтируют колонну из труб и качают жидкость при помощи обратного клапана.
3. Достоинства ручных насосов – это независимость от электроэнергии, дешевизна и простота эксплуатации. Главный недостаток, при потребности в воде — данной проблемой приходится заниматься непосредственно, прикладывая при этом физические усилия.

Как подобрать трубы



Пластиковые трубы для наружного водопровода.

Часто наиболее слабым звеном водоснабжающей системы является трубопровод.

Даже, если вы подберете качественный насос и правильно выберете его модель, данная часть системы может вас подвести.

1. На сегодняшний момент, лучшими изделиями для прокладки наружного водопровода считаются пластиковые трубы из специального полипропилена.
2. Такой материал будет отвечать всем требованиям по техническим характеристикам.
3. Масса подобных изделий гораздо меньше металлических аналогов. Следовательно, доставлять и монтировать их легче.
4. Прочность и надежность соединений пластмассовых труб выше, чем у металлических.

Есть одно ограничение в применении подобного материала — это давление в системе. Оно не должно превышать того, на которое указывает производитель труб.

Обратите внимание! Проблемы вызывает и работа в условиях отрицательных температур. В этом случае некоторые разновидности пластика становятся хрупкими. Если же вы ставите два насоса в одной скважине – один из них погружного типа, (в забой), другой же – для накопительного бака, расположенного в «насосной», для второго агрегата можно без опаски собирать пластиковый водопровод.

Выбор устройства плавного пуска

Для начала посмотрим на шильдик двигателя:



Двигатель насоса, который подключается к схеме плавного пуска

Мощность двигателя – 7,5 кВт, обмотки соединены в схему “треугольник”, номинальный потребляемый при этом ток – 14,7А.

Вот как выглядела система пуска (“жёсткая”):

Система прямого пуска двигателей насосов

Напоминаю, что у нас два двигателя, и запускаются они контакторами 07КМ1 и 07КМ2. Контакторы снабжены блоками дополнительных контактов – для индикации и контроля включения.

В качестве альтернативы было выбрано устройство плавного пуска ABB PSR-25-600. Его максимальный ток – 25 Ампер, так что запас у нас хороший. Особенно, если учесть, что работать придётся в тяжелых условиях – количество пусков/стопов, высокая температура. Фото – в начале статьи.

Вот наклейка на софтстартере с параметрами:

Основные критерии выбора

Перед тем, как выбрать тип и конкретную модель агрегата, учтите несколько основных факторов.

Уровень воды и глубина скважины

Когда вы не знаете точно данных параметров, их нужно измерить.

1. С этой целью, спустите в ствол сухую бечевку с привязанным к ней грузом.
2. По мокрой отметине веревки вы рассчитаете расстояние до жидкости. Измерив, намокший участок, узнаете высоту водяного столба в забое.
3. Данные величины будут основными при выборе. Обычно, инструкция предписывает указывать их в техническом паспорте насоса.
4. Исходя из этого, приобретая агрегат, учтите, что конкретная модель устройства долго и без перебоев работает лишь в указанном диапазоне.

Дебит объекта

Дебит подсчитать можно и в специальной программе.

Данная величина означает объем жидкости, который точка водозабора способна дать за определенное время.

1. Измерить точно такой параметр почти невозможно. Вследствие этого, будет достаточно определить его приблизительно.
2. С этой целью спустите насос в ствол скважины и определите время, в течение которого он выкачает воду.
3. Проконтролируйте временной период, за который водяной столб полностью восстановится.
4. Далее разделите вторую цифру на первую.

Диаметр ствола



Размеры насоса для скважины нужно выбирать исходя из ее диаметра.

1. Если скважину вам бурили специалисты, сечение ствола выясните у них. Однако измерения можно осуществить и своими силами, в этом нет ничего сложного.
2. Как правило, специализированные магазины продают скважинные насосы на 3 дюйма и 4. Следует помнить, что дюйм — это 2.54 см.
3. Если ваш забой будет иметь диаметр в 4 дюйма, проблем с приобретением агрегата не возникнет — такие объекты стандартны.

Обратите внимание! Скважинные насосы на три дюйма не так распространены. Может оказаться так, что в своем городе вы подобное устройство не найдете. Придется его заказывать где-либо в другом месте. Поэтому, когда выбор у вас есть, лучше пробурить скважину, диаметром в четыре дюйма.

Расход воды

1. Перед приобретением агрегата конкретной модели, определитесь с вашей потребностью в воде. Данное обстоятельство — важнейшее для выбора мощности двигателя насоса.
2. Следует учесть, что скважинные насосы могут выкачивать 20/200 л/мин.
3. Обычно, для среднестатистической семьи в 4 человека достаточно купить устройство с движком, производительность которого 50/60 л/мин.
4. Если ваша семья большая, либо вы планируете поливать сад/огород, то купите насос, имеющий мощность в 2/3 раза выше. Конечно, цена его будет достаточно высокой.

Напор, который может выдать насос



Обращайте внимание на маркировку агрегата, на ней указаны его основные характеристики.

Подсчитать этот параметр достаточно легко.

1. С этой целью надо к глубине ствола (в метрах) приплюсовать 30.
2. Для подстраховки, к этой цифре надо добавить 10%.
3. Например, глубина ствола скважины равна 40 метров. 40+30=70+10%=77.
4. Из различных моделей насосов оптимальный вариант — выбрать устройство, которое способно выдать напор в 90 метров.

Стоимость агрегата

Стоимость устройства складывается из многих моментов.

1. Любой из насосов перед погружением подвешивается на трос из стали-нержавейки. Этот материал должен быть качественным, что повышает его цену.
2. Лучше всего подключить водоснабжение через автомат, который будет включать, и выключать насос, по мере надобности. Также необходимо установить ПЗУ (пускозащитное устройство) либо приобрести агрегат с уже вмонтированным приспособлением. Так будет обеспечен плавный пуск насоса скважины. Данные устройства увеличат стоимость системы.
3. Недорогой насос может иметь почти такие же характеристики, что и элитные модели. Однако любой брак в каком-либо блоке агрегата может его полностью вывести из строя.
4. Соединения под водой достаточно уязвимы. Обычно, качественной пайка бывает лишь у сравнительно дорогих устройств.

Обратите внимание! Не следует экономить на насосе. Аварийный ремонт отнимет у вас финансовые средства больше, чем вы сэкономите при приобретении агрегата. Помимо этого, в ходе ремонта весь участок останется без водоснабжения.

Уровень загрязнения скважины

Многие скважины оборудованы не идеально, либо уже прослужили достаточно долго. Исходя из этого, насос будет регулярно забиваться песком, илом и пр.

Постоянно поднимать на поверхность и очищать устройство довольно накладно. Поэтому лучше всего сразу выбирать не просто погружную модель, а рассчитанную именно на эксплуатацию в скважине.

Установка софтстартера

Примерил для начала:

Пробная установка блока плавного пуска

По высоте подходит один в один, по ширине тоже, только длина чуть больше, но место есть.

Теперь вопрос по цепям управления. Контакторы в исходной схеме включались напряжением 24 VAC, а наши АББ управляются напряжением минимум 100 VAC. Налицо необходимость промежуточного реле либо изменения напряжения питания цепи управления.

Однако, на официальном сайте ABB я нашёл схему, где показано, что это устройство способно работать и при 24 VAC. Попытал счастья – не получилось, не запускается…

Что же, ставим промежуточное реле, которое приводит напряжение к нужному уровню:



Пример монтажа системы плавного пуска электродвигателей

Вот с другого ракурса:



Пример монтажа системы плавного пуска электродвигателей

Вот и всё. Промежуточные реле обозвал 07КМ11 и 07КМ21. Кстати, они также нужны и для дополнительных цепей. Через них включаются индикаторы, и сухие контакты для внешнего устройства (пока не используются, в старой схеме – оранжевые провода).

Когда хотел управление использовать напрямую, без реле (24 VAC), планировал индикаторы включения пустить через контакты Com – Run, которые теперь остались неиспользованные.

Схемы плавного пуска

Вот исходная схема.



Схема жесткого пуска двигателей, через контакторы (исходная)

А вот как нехитро я изменил схему:



Схема с плавным пуском двигателей на софтстартерах

По настройкам – коротко. Тут три регулировки – время разгона, время замедления, и начальное напряжение.

Можно было бы использовать одно устройство плавного пуска, и контакторы выбора двигателя (переключать одно устройство на два двигателя). Но это усложнит и сильно изменит схему, и понизит надежность. Что для такого стратегического объекта, как котельная, очень важно.

Осциллограммы напряжения

Орешек знанья твёрд, но всё же мы не привыкли отступать! Нам расколоть его поможет киножурнал «Хочу всё знать!»

Собрать схему отверткой всякий может. А для тех, кто хочет увидеть напряжение и понять, какие реальные процессы происходят, без осциллографа не обойтись. Публикую осциллограммы на выходе 2Т1 устройства плавного пуска.



Двигатель выключен. Чистый синус.

Не правда ли, логическая нестыковка – двигатель выключен, а напряжение на нём есть?! Это особенность некоторых устройств мягкого пуска. Неприятная и опасная. Да, на двигателе есть напряжение 220В, даже когда он стоит.

Дело в том, что управление происходит только по двум фазам, а третья (L3 – T3) подключена к двигателю напрямую. А так как тока нет, то на всех выходах устройства действует напряжение фазы L3, которое проходит через обмотки двигателя. Та же ерунда бывает и в трехфазных твердотельных реле, вот моя статья.

Будьте осторожны! При обслуживании двигателя, подключенного к устройству мягкого пуска, отключайте вводные автоматы, и проверяйте отсутствие напряжения!



Запуск. Тиристоры режут фазу нещадно.

Поскольку нагрузка индуктивная, то синусоида не только режется на куски, но и сильно искажается.

Помеха прёт, и это надо учитывать – возможны сбои в работе контроллеров и другой слаботочки. Чтобы это влияние уменьшить, надо разносить и экранировать цепи, устанавливать дроссели на входе, и др.



Двигатель почти включен. Около 90% от энергии синуса.

Фото сделано да пару секунд до того, как включился внутренний контактор (байпас), который подал полное напряжение на двигатель.

Электродвигатели и нагрузки — проблема?

Дело в том, что фактически любые электродвигатели, в момент пуска или остановки ротора, испытывают огромные нагрузки. Чем мощнее двигатель и оборудование, приводимое им в движение, тем грандиозней затраты на его запуск.
Наверное, самая значительная нагрузка, приходящаяся на двигатель в момент пуска, это многократное, хоть и кратковременное, превышение номинального рабочего тока агрегата. Уже через несколько секунд работы, когда электромотор выйдет на свои штатные обороты, ток, потребляемый им, тоже вернётся к нормальному уровню. Для обеспечения необходимого электроснабжения приходиться наращивать мощность электрооборудования и токопроводящих магистралей, что приводит к их подорожанию.

При запуске мощного электродвигателя, из-за его большого потребления, происходит «просадка» напряжения питания, которая может привести к сбоям или выходу из строя оборудования, запитанного с ним от одной линии. Ко всему прочему, снижается срок службы аппаратуры электроснабжения.

При возникновении нештатных ситуаций, повлёкших перегорание двигателя или его сильный перегрев, свойства трансформаторной стали могут измениться настолько, что после ремонта двигатель потеряет до тридцати процентов мощности. При таких обстоятельствах, к дальнейшей эксплуатации он уже непригоден и требует замены, что тоже недешево.

Фото корпуса

Ещё небольшой бонус – несколько фото внешнего вида устройства плавного пуска ABB PSR-25-600.

ABB PSR-25-600 – вид снизу

Опция – разъем и крепления для подключения вентилятора охлаждения, в случае больших нагрузок

ABB PSR-25-600 – входные силовые клеммы и клеммы питания и управления.



Крепёж на ДИН-рейку. Надежный и качественный, как и вся продукция ABB.

Пока всё, вопросы и критика в комментариях по плавному пуску электродвигателей приветствуются!

Источник

Читайте также:  Как утеплить крышу веранды своими руками