На своём садовом участке для подачи воды из водосборных ёмкостей я уже достаточно давно использую центробежный подающий насос, изначально предназначенный для подачи охлаждающей жидкости в зону резания на металлорежущих станках.
Насос конструктивно предназначен для жёсткой установки на крышке бака, для охлаждающей жидкости станка, на некоторой высоте от его дна. Это определяет наличие определённого расстояния между фланцем электродвигателя и крыльчаткой насоса, а именно — удлинённого варианта корпуса по сравнению с конструкциями других жидкостных насосов.
Механическая часть конструкции
В связи с упомянутыми выше требованиями к конструкции электродвигатель насоса имеет удлинённый вал, на конце которого крепится крыльчатка насоса.
Вал проходит внутри универсальной удлиняющей втулки, которая с одной стороны, крепится к фланцу электродвигателя, а с другой — является верхней частью разъёмного корпуса центробежного насоса, здесь же имеется отверстие для присоединения штуцера подающей магистрали. Нижняя крышка насоса присоединяется к верхней части корпуса насоса при помощи резьбовых пар М5. Всасывание происходит через отверстие в нижней крышке корпуса насоса, которое закрыто перфорированной решёткой.
Этот непритязательный как с виду, так и в эксплуатации и ремонте насос, легко обеспечивает (при надобности) непрерывную в течение 16 часов подачу воды с производительностью около 15 л/мин и высоту подъёма до 2 метров (это в нём заложено конструктивно).
Для использования насоса в универсальном «садовом» варианте удлинённый корпус позволяет без затруднений установить его на самодельный плотик, состоящий из двух разъёмных полукруглых частей из фанеры 6 мм, и поплавка из камеры от легкового автомобиля.
Рис. 1
Насос в сборе с плотиком показан на рис.1. Эскиз плотика с расположением элементов крепления показан на рис.2. На каждой полуокружности плотика при помощи резьбовых пар М6 установлены по три установочных кронштейна (поз.1, 2, 4). Эти кронштейны присоединены к соответствующим половинам стяжных фланцев (поз.3) при помощи заклёпок.
Рис. 2
Половинки плотика с установочными кронштейнами и половинами стяжных фланцев в сборе и насос соединяются между собой при помощи 2 резьбовых пар М6. Между стяжными фланцами и корпусом насоса установлена прокладка из резины толщиной 2 мм.
Плотик в сборе с насосом и камера поплавка соединены между собой шнуром из химического волокна, не подверженного гниению через соответствующие 8 отверстий, которые просверлены для этой цели в плотике.
Шланг подающей магистрали присоединяется к насосу через отверстие, в одной из половин плотика к штуцеру, который установлен на верхней половине корпуса центробежного насоса.
Электрическая часть конструкции
Поскольку насос рассчитан на присоединение к 3-фазной питающей сети 380 В, а на садовом участке он будет питаться от однофазной сети с напряжением 220 В, то для его нормальной работы в цепь одной из его фазных обмоток необходимо установить фазосдвигающий конденсатор.
Электрическая схема соединений насоса для такого варианта показана на рис.3.
Рис. 3
Вариант исполнения данного узла, в котором осуществляются установка и монтаж электрической схемы, показан на рис.4.
Рис. 4
Как видно из рис.4, по соображениям компактного расположения и конструктивного удобства (соединительная линия из 2 проводников) фазосдвигающие конденсаторы установлены на верхней металлической крышке, клеммной коробки.
Увеличение размеров клеммной коробки для «вписывания» в них фазосдвигающих конденсаторов осуществлено при помощи удлинительной коробки, которая изготовлена из листового алюминия в соответствие с рис.5.
Рис. 5
Для взаимной механической фиксации корпуса насоса, удлинительной коробки, и верхней крышки клеммной коробки с установленными на ней фазосдвигающими конденсаторами, изготовлены новые стяжные шпильки в соответствии с рис.6.
Рис. 6
Внешний вид насоса в сборе с доработанной клеммной коробкой показан на рис.7.
Рис. 7
Направление вращения вала насоса (которое зависит от того, к какой обмотке подключен фазосдвигающий конденсатор), указано при изготовлении на нижней крышке насоса стрелкой.
Детали
Фазосдвигающие конденсаторы могут быть марок КБГ-МН (конденсатор бумажный, герметический в металлическом корпусе), БГТ — (бумажный, герметический термостойкий), МБГЧ — (металлобумажный герметический, частотный) на напряжение 400-630 В. Последний тип конденсаторов наиболее предпочтителен.
Для работы с насосом можно использовать конденсаторы и других типов с напряжением (для переменного тока) 250 В.
Как правильно выбрать и доработать насос
Приобрести бывший в употреблении центробежный подающий насос, который изначально предназначался для подачи охлаждающей жидкости в зону резания в металлорежущих станках, за вполне разумную (по сравнению с заморскими собратьями) цену можно на развалах «деиндустриализации», которые есть в любом городе, что вполне может устроить садоводов с не очень большими доходами.
Наиболее распространённые насосы такого типа имеют мощность 200 Вт (диаметр корпуса статора электродвигателя около 110 мм), и мощность 400 Вт которые внешне отличаются диаметром корпуса статора электродвигателя и крыльчатки.
При покупке насоса откройте присоединительную коробку и посмотрите, каким образом выведены его обмотки.
Если имеются 6 выводов обмоток статора, а также ленточные перемычки, и клеммник с маркировкой мест присоединения — можно считать, что вам повезло, и насос не перематывался!
При шести выводах обмоток статора трёхфазных машин переменного тока начало обмотки первой фазы обозначается (и маркируется) С1, второй — С2, третьей – С3. Конец первой фазы обозначается С4, второй фазы — С5, третьей фазы – С6.
Если же из статора в присоединительную коробку выведены три провода, то можно предположить, что обмотки статора насос при перемотке были соединены треугольником, а если четыре — то звездой. При использовании электродвигателей, которые конструктивно предназначены для питания от трёхфазной сети, используют два типа фазосдвигающих конденсаторов — пусковой, и рабочий.
Первый из них обеспечивает запуск электродвигателя, когда мощность на валу максимальна, после чего тем или иным способом отключается, а второй — обеспечивает необходимый сдвиг фаз для поддержания требуемой мощности на валу электродвигателя.
Поскольку в нашем случае насос работает с небольшой начальной нагрузкой на валу, то для его надёжного запуска достаточно только одного рабочего конденсатора.
Ёмкость рабочего фазосдвигающего конденсатора пропорциональна мощности электродвигателя (номинальному току) и обратно пропорциональна напряжению его питания.
Рис. 8
Варианты электрических схем, взятые из [1], в зависимости от схемы соединения обмоток статора (звезда или треугольник) электродвигателя приведены на рис.8 и рис.9.
Рис. 9
Для схемы, изображённой на рис.8, ёмкость рабочего конденсатора равна:
СP =2800xIном /U [мкФ].
Для схемы, изображённой на рис.9, ёмкость рабочего конденсатора равна:
СP =4800xIном /U [мкФ].
где:
- Ср — рабочая ёмкость для номинальной нагрузки, мкФ;
- Iном — номинальный ток, А;
- U — напряжение однофазной сети В.
При необходимости, ёмкость пускового конденсатора можно рассчитать по формуле:
СП = (2,5-3)СР.
Из сравнения приведенных формул, очевидно, что сточки зрения уменьшения значения пусковой ёмкости (по экономическим причинам) более выгодна схема, изображенная на рис.8.
Поскольку при трёх проводниках, которые выведены в распределительную коробку, сложно определить, какой именно тип соединения был организован внутри статора при перемотке электродвигателя, емкость пускового конденсатора в авторском варианте насоса при работе с номинальным током нагрузки 0,5 А, была выбрана компромиссной, а именно — 8 мкФ.
Сопротивление между всеми выводами обмоток статора в авторском варианте насоса было равно 126 Ом.
При правильном выборе значения фазосдвигающей ёмкости, значение номинальной мощности трёхфазного электродвигателя при питании от однофазной сети может достигать 65-85% от паспортной (она указанна на шильдике, укреплённом на корпусе насоса для трёхфазного включения).
Если такой насос мощностью 200 Вт (у которого вал легко вращается от руки), с фазосдвигающей ёмкостью 8 мкФ запускается нечётко, и потребляет от сети 220 В на «холостом ходу» ток более 0,5 А, то он неисправен. Такой насос приобретать не стоит.
Литература
- ШипульТ.П. Спутник электрика. — Минск: Ураджай, -1978. — С.61.
Автор: Сергей Ёлкин, г. Житомир
Источник: журнал Радиоаматор №1, 2016
