Устройство для управления электромагнитным насосом
Владельцы патента RU 2257660:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет (RU)
Изобретение относится к устройству для управления электромагнитным насосом с накопительным конденсатором электрической энергии для подъема воды с использованием ветроэлектрических или солнечных фотоэлектрических генераторов. Устройство содержит источник электрической энергии 1, подключенный через управляющие ключи 2 и 7 к электромагнитному насосу 3 с образованием замкнутого контура. В контур включены параллельно источнику 1 конденсаторный накопитель 4 и емкостный делитель, состоящий из последовательно соединенных между собой двух конденсаторов 10 и 11, один из которых 11 подсоединен через диоды 8 и 9 к клеммам обмотки электронасоса 3. Установка снабжена пороговым устройством 5 и формирователем импульсов 6. Изобретение направлено на повышение КПД и производительности установки. 1 ил.
Изобретение относится к насосостроению, в частности к устройству для управления электронасосной установкой, работающей совместно с электромагнитным насосом с накопительным конденсатором электрической энергии, которая применяется для подъема воды с использованием ветроэлектрических или солнечных фотоэлектрических генераторов.
Известно устройство для управления электронасосной установкой с накопительным конденсатором, заряжаемым от источника электрической энергии, содержащее электронный блок, управляющий подключением электромагнитного насоса к конденсатору с образованием замкнутой электрической цепи и его отключением после срабатывания (см. патент А.с. SU 1096397 А, 07.06.84, Бюл. №2/4, а также патент А.с. SU 1100432 А, 30.06.84, Бюл. №24).
Недостатком данного устройства является то что оно не обеспечивает надежной и экономичной работы электронасосной установки, так как, во-первых, содержит датчик положения якоря электромагнитного насоса, который усложняет конструкцию насоса и блока управления и делает зависимой их работу от своей надежности; во-вторых, в электронном блоке не предусмотрено устройства, использующего энергию самоиндукции электромагнитного насоса после его отключения для подзарядки конденсатора.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для управления электронасосной установкой, используемой для подъема воды и работающей от электрической энергии, вырабатываемой ветроэлектрическими или солнечными фотоэлектрическими генераторами, и содержащей накопительный конденсатор, заряжаемый от указанных электрогенераторов, электромагнитный насос, срабатывающий от энергии накопительного конденсатора, и электронный блок управления, подключающий электромагнитный насос к накопительному конденсатору с фиксированным временем подключения, отключающий электромагнитный насос после срабатывания и направляющий его энергию самоиндукции на подзарядку накопительного конденсатора (см. патент RU 2005918 C1, 15.01.94, Бюл. №1).
В прототипе предложенная принципиальная электрическая схема подзарядки накопительного конденсатора неэффективна по следующей причине (см. фиг. 1, патент RU 2005918 C1, 15.01.94, Бюл. №1).
При подключении электромагнитного насоса к конденсатору последний быстро разряжается и напряжение на его клеммах резко падает. Следовательно, падает напряжение и на клеммах обмотки электронасоса. Учитывая, что имеется падение напряжение на ключах, а также на пороговом устройстве и формирователе импульсов, становится ясным, что в момент отключения напряжение на клеммах обмотки электромагнитного насоса будет меньше напряжения, чем на клеммах накопительного конденсатора.
В момент отключения электромагнитного насоса в его обмотке возникает ток самоиндукции, а на клеммах - напряжение самоиндукции.
Если бы обмотка не была подключена к накопительному конденсатору, то ток в ней был бы равен нулю, а напряжение самоиндукции значительно возросло и стало бы больше не только напряжения отключения, но и напряжения на клеммах конденсатора в несколько раз. Но этого не происходит, поскольку обмотка электромагнитного насоса постоянно подключена к накопительному конденсатору через диоды в токопроводящем направлении.
Поскольку в момент отключения электронасоса напряжение на клеммах конденсатора больше, чем на клеммах обмотки, то оно будет препятствовать возникновению тока в цепи обмотки, и электромагнитная энергия самоиндукции будет рассеяна в устройстве.
Таким образом, устройство, описанное в прототипе, имеет недостаточный КПД и недостаточно высокую производительность из-за недоиспользования энергии самоиндукции, возникающей в катушке электромагнитного насоса.
Задачей изобретения является повышение КПД и производительности установки.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для управления электромагнитным насосом, содержащем источник электрической энергии, подключенный через управляемые ключи к обмотке электромагнитного насоса с образованием замкнутого контура, а также включенные в последний параллельно указанному источнику, конденсаторный накопитель, пороговое устройство и два диода, согласно изобретению в замкнутый контур параллельно накопительному конденсатору подключен емкостный делитель, состоящий из двух последовательно соединенных конденсаторов, а диоды, подключенные к обмотке электромагнитного насоса, подсоединены к одному из конденсаторов емкостного делителя в проводимой полярности с возможностью сброса энергии индуктивности обмотки на этот конденсатор емкостного делителя в первом полупериоде и невозможностью разряда конденсатора емкостного делителя во втором полупериоде.
Особенность накопительного конденсатора с емкостным делителем состоит в том, что напряжение на клеммах конденсаторов, подключенных между собой последовательно, делится между ними, и оно значительно ниже, чем общее напряжение на клеммах накопительного конденсатора, что дает возможность использовать один из них для поглощения энергии самоиндукции обмотки электрического насоса.
Данная совокупность отличительных признаков и электрических связей не найдена в известных источниках и поэтому предлагаемое техническое решение обладает новизной и имеет более высокий технический результат, заключающийся в повышении КПД и производительности установки.
На чертеже изображена блок - схема устройства для управления электронасосом.
Устройство содержит источник электрической энергии 1, подключенный через управляющие ключи 2 и 7 к электромагнитному насосу 3 с образованием замкнутого контура, включенные в него параллельно источнику 1 конденсаторный накопитель 4 и емкостный делитель, состоящий из последовательно соединенных между собой двух конденсаторов 10 и 11, один из которых 11 подсоединен через диоды 8 и 9 к клеммам обмотки электронасоса 3. Установка снабжена пороговым устройством 5 и формирователем импульсов 6.
Устройство для управления электронасосом работает следующим образом.
При зарядке накопительного конденсатора 4 до определенной величины пороговое устройство 5 включает формирователь импульсов 6, который открывает ключи 2 и 7, в результате чего обмотка электронасоса 3 подключается к накопительному конденсатору 4 и насос срабатывает, перекачивая порцию воды.
Через строго фиксированное время формирователь импульсов 6 закрывает ключи 2 и 7, отключая обмотку электронасоса 3.
До этого момента электросхема прототипа и заявленного устройства работают одинаково. С этого момента при размыкании ключей 2 и 7 обмотка электронасоса 3 подключается через диоды 8 и 9 не к накопительному конденсатору 4, а к конденсатору 11 емкостного делителя, состоящего из конденсаторов 10 и 11. Напряжение на клеммах конденсатора 11 значительно ниже, чем напряжение на накопительном конденсаторе 4, ток индуктивности пройдет через диоды 8 и 9 и в течение одного полупериода сбросит всю энергию на конденсатор 11. Разряжаться конденсатор 11 на втором полупериоде не может, так как диоды 8 и 9 в обратном направлении ток не пропускают.
Устройство для управления электронасосом остается в положении ожидания до тех пор, пока конденсатор 4 не зарядится от источника питания 1, после чего цикл повторится.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
1. Полное использование энергии самоиндукции, возникающей в обмотке электромагнита;
2. Повышенный КПД;
3. Повышенная производительность электронасосной установки;
4. Обеспечивает надежную работу электронасосной установки.
Устройство для управления электромагнитным насосом, содержащее источник электрической энергии, подключенный через управляемые ключи к обмотке электромагнитного насоса с образованием замкнутого контура, а также включенные в последний параллельно указанному источнику, конденсаторный накопитель, пороговое устройство и два диода, отличающееся тем, что в замкнутый контур подключен параллельно накопительному конденсатору емкостный делитель, состоящий из двух последовательно соединенных конденсаторов, а диоды, подключенные к обмотке электромагнитного насоса, подсоединены к одному из конденсаторов емкостного делителя в проводимой полярности с возможностью сброса энергии индуктивности обмотки на этот конденсатор емкостного делителя в первом полупериоде и невозможности разряда конденсатора емкостного делителя во втором полупериоде.
