Для чего предназначен и как работает поплавковый выключатель — советы эксперта

Самостоятельное изготовление датчика

Предположим, стоит задача автоматизировать использование насоса типа «Малыш» для обеспечения водой дачи или загородного дома. Как правило, вода нагнетается в аккумулирующий резервуар, и нужно обеспечить своевременное, автоматическое отключение насоса при достаточном заполнении ёмкости. Для этого нет необходимости устанавливать сложные и дорогие датчики. Изготовление устройства на основе геркона, которое отлично выполнит поставленную задачу, можно осуществить своими руками. Назовём это устройство: электрический поплавковый клапан уровня воды в баке на базе герконового выключателя.

Герконовый выключатель

Геркон — это выключатель, который является главной исполняющей деталью в устройстве герконового датчика уровня воды для управления насосом. Он выглядит как маленькая герметичная стеклянная ёмкость с вакуумом внутри или инертным газом. Внутри находится замкнутая или разомкнутая контактная группа, проще говоря, два замкнутых или разомкнутых контакта из ферромагнитного материала с золотым или серебряным верхним покрытием. При попадании в магнитное поле контакты детали намагничиваются и отталкиваются друг от друга, размыкая цепь, в которую они включена, останавливая её работу, или, наоборот, замыкаются и включают цепь. Герконы разделяются на два вида:

• Геркон с нормально замкнутыми контактами.
• Геркон с нормально разомкнутыми контактами.

Среда внутри стеклянной колбы препятствует окислению контактов и образованию искр при замыкании.

Устройство датчика на основе геркона

Для изготовления устройства понадобится магнитный катушечный пускатель на 220 вольт и пара герконов, один из которых замкнут в нормальном состоянии, а второй — разомкнут. И также понадобится поплавок для бака с водой, который изготавливается из пенопласта, шток, трубки и трех проводов небольшого сечения и толщины.

Схема работы устройства проста и, главное, безопасна. Принцип работы следующий:

• В процессе набора жидкости поплавок с магнитом, достигнув геркона максимального уровня, находящегося в замкнутом состоянии, размыкается под действием магнитного поля, коммутируя силовую, пускающую катушку на отключение, которая выключает насос.
• По мере убывания воды из резервуара поплавок опускается и при достижении нижнего геркона, срабатывающего на замыкание под воздействием магнитного поля, пускающая катушка коммутируется на запуск насоса.
• Датчик, изготовленный по такому принципу, способен работать много лет без нареканий в отличие от электронных систем управления контролем заполнения ёмкостей. Изготовить поплавковый датчик уровня воды своими руками несложно, и это не требует особых специальных знаний в области электротехники.

Схема контроля откачки воды дренажным насосом

По принципу вертикальной работы поплавкового механизма можно предложить схему подключения датчика для коммутации реле запуска дренажного насоса с дополнительным питанием 12 вольт.

Стоит отметить, что герконовые переключатели не способны работать с большими токами и не могут включать или отключать насос напрямую. Поэтому они используются в низковольтных схемах для коммутации мощных реле для запуска или отключения насоса. При высоком уровне начинается откачка жидкости до достижения минимального установленного уровня. Принцип работы следующий:

• При подъёме жидкости в ёмкости до верхнего уровня поплавок с магнитом замыкает верхний геркон SV 1, и на катушку реле P1 начинает поступать ток. Происходит замыкание контактов параллельно с подключённым герконом, что приводит реле в состояние самозахвата. Такая функция не позволяет отключиться напряжению питания катушки при размыкании геркона SV 1. Это достигается подключением нагрузки реле и его катушки в одну цепь.
• Происходит включение силовой катушки реле P2 в цепи питания электронасоса и начинается откачка жидкости.
• При уменьшении уровня жидкости поплавок с магнитом достигает нижнего геркона SV 2, замыкая его контакты. Положительный потенциал напряжения начинает подаваться на катушку реле P1 также и с другой стороны. Это приводит к снятию функции самозахвата и отключению реле, что коммутирует отключение силовой катушки P2, обеспечивающей питание электронасоса.
• Поменяв герконы SV 1 и SV 2 местами, датчик будет отключать насос при наполнении ёмкости до установленного уровня и включать при падении уровня жидкости.

Поплавки на монтажной штанге

В одном резервуаре может располагаться до нескольких выключателей, у каждого из которых своя функция: один управляет вспомогательным насосом, другой – основным, третий выступает в роли аварийного датчика уровня воды, четвертый следит за переливом. В любом случае количество поплавков определяется числом подключаемых насосов, а также потребностью системы в защитных устройствах.
Крепеж нескольких поплавков производится на особой монтажной штанге. В её роли можно с успехом использовать трубу из пластика, надежно закрепленную в резервуаре. Поплавки-переключатели фиксируются на штанге поодаль друг от друга с таким расчетом, чтобы не мешать работе соседа. Крепление кабеля каждого выключателя выполняется креплением хомутами. Бывают ситуации, когда необходимостью диктуется применение сразу нескольких штанг для крепления поплавков.
С учетом условий работы и особенностей проекта определяется количество поплавков- переключателей, нужное для организации работ той или иной системы.

Существует два типа поплавковых выключателей:

• Легкий – для системы, управляющей водоснабжением либо отведением воды;
• Тяжелый — предназначенный для управления дренажными либо фекальными насосами.

Принцип работы поплавка в разных системах

Область применения выключателей поплавкового типа очень широка. Элемент корректно функционирует в стандартных системах водоснабжения, эффективно контролирует наполнение и опустошение емкости накопительного бака резервуара, предохраняет оборудование от работы вхолостую и продлевает его эксплуатационный срок.

Роль выключателя в водоподающих комплексах

Устройство, помещенное в емкость, всплывает на поверхность, когда резервуар наполняется водой, и своевременно отключает действующий насос, не допустив таким способом перелива. Когда уровень воды понижается, поплавок опускается вместе с ним и сразу же активирует насос для последующего наполнения емкости водой.

Находясь на поверхности резервуара (при заполненной емкости), прибор подаст сигнал к работе автоматической водоснабжающей станции и отключит ее, когда опустится на дно (при опорожнившейся емкости).

Многие производители современных бытовых насосов изначально комплектуют свои изделия практичным, удобным, высокопрочным, термостойким и водонепроницаемым плавающим выключателем. Приобретя такой агрегат, хозяевам уже не придется подбирать к нему поплавок и возиться с корректным подключением прибора к качающему воду оборудованию

Закрыть клапан или опустить задвижку с сервоприводом поплавок скомандует, оказавшись на поверхности наполнившейся жидкостью емкости. Опустившись на дно (при пустом резервуаре) прибор опять откроет клапан или задвижку, заново активируя наполнение емкости водой.

На диспетчерский пункт или непосредственно оператору поплавок пошлет сигнал, когда окажется на поверхности заполнившейся емкости. Об отсутствии воды в баке устройство сообщит, когда опустится на дно рабочей емкости.

Контакт с дренажной или канализационной системой

Для дренажных, канализационных и фекальных насосов рекомендуется использовать тяжелый поплавковый выключатель. Он приспособлен для работы в жидкостях высокой плотности и легко справляется с порученными задачами.

Прибор четко следит за работой насосного комплекса и, всплыв на поверхность при заполненной емкости, сразу же активирует оборудование. Отключение осуществляется в тот момент, когда устройство опускается на дно в результате опорожнения резервуара.

Наличие в дренажно-канализационной системе выключателя поплавкового типа позволяет автоматически отключить насос в тот момент, когда резервуар будет опустошен. Сигнал для остановки работы подаст регулятор барореле, располагающийся в поплавковом устройстве

Функционал допускает подключение двух насосов к одному поплавковому выключателю. В этом случае качающие агрегаты будут работать по очереди. Один начнет наполнять емкость, когда поплавок займет нижнее положение, а второй включится в работу, когда выключатель окажется наверху.

Однако специалисты указывают на малую эффективность системы и обращают внимание на потенциально возможные перепады с поставкой бытовой воды во время наполнения емкости

Конструкционное устройство и возможности агрегата

Выключатель поплавкового типа имеет элементарную конструкцию. Внутри корпуса, сделанного из прочного термостойкого пластика, располагается рабочий электрический переключатель. Там же находится рычаг для переброски контактов в переключателе и стальной шарик, меняющий положение рычажного элемента при изменении положения самого поплавка.

Устройства такого типа относятся к универсальным вариантам бытового оборудования, потому что одинаково корректно срабатывают как в случае переполнения, так и при опустошении накопительного резервуара.

Несмотря на конструкционную простоту, поплавковый выключатель демонстрирует высокую эффективность и может решать параллельно сразу несколько задач. Наличие этого устройства существенно облегчает управление оборудованием и продлевает его полноценное, качественное функционирование

От переключательного узла ответвляется кабель, состоящий из трех проводов — синего, коричневого и черного. Один из них (черный) является общим, коричневый выходит от нормально закрытого, а синий — от нормально открытого контактов переключателя.

Когда поплавок в резервуаре находится в нижнем положении, цепь замыкается между синим и черным проводами. Если прибор переходит в верхнее положение, происходит замыкание контактов между коричневым и черным элементами. В каждом отдельном случае провод, не задействованный в схеме подключения, должен быть надежно и качественно заизолирован

К подводящему кабелю и коробке корпуса тоже предъявляются особые требования. Первый элемент просто обязан иметь максимально высокий уровень влагостойкости, а вторая деталь должна быть полностью герметична и непроницаема для воды.

Выходное отверстие прибора укрепляется дополнительным высокопрочным уплотнителем и оснащается практичным приспособлением, обеспечивающим нейтрализацию в кабеле механических напряжений.

Поплавковый выключатель защищает насос от холостого хода, возникающего в момент, когда из резервуара почти полностью откачана накопившаяся жидкость

Заизолированная полая часть кабельного ввода заполняется полимерной смолой. Это исключает попадание внутрь влаги или любой другой жидкости, в которой функционирует оборудование. Корпус и оболочка кабеля обладают высокой прочностью и термостойкостью. Благодаря этому они практически неуязвимы к воздействию таких элементов агрессивной среды, как жидкие масла, фекальные воды, мочевая и фруктовая кислота, бензин и пр.

Для более точного контроля работы насоса в коммуникационной системе можно разместить внутри резервуара с жидкостью несколько поплавковых выключателей. Каждый из них будет выполнять определенную функцию и существенно облегчит процесс эксплуатации оборудования

Внутреннее пространство корпуса выключателя заполнено воздухом. Поэтому прибор стремится всплыть на поверхность и занять максимально высокое положение. Когда уровень жидкости в резервуаре падает, поплавок естественным путем опускается вниз.

Длина провода, предусмотренного для перемещения механизма, регулирует разброс между верхним и нижним положениями поплавка. Базовую отправную точку, относительно которой осуществляется движение, задает груз, перемещающийся вдоль кабеля выключателя.

Пластиковый корпус обладает гладкой, непористой поверхностью. К ней не пристают загрязнения и не прилипают фрагменты отходов жизнедеятельности человека, оказавшиеся в сточных или канализационных водах. Песок, бумага и любые другие твердые или плотные кусочки и элементы соскальзывают с агрегата, никак не влияя на его работоспособность, плавучесть и функциональность.

Что умеют приборы

Выключатели-поплавки мультифункциональны и способны решать целый комплекс заданий разного уровня сложности. Всего несколько модулей, смонтированных в одном резервуаре, обеспечивают:

• эффективное функционирование главного насоса коммуникационной системы;
• полноценную работу вспомогательной помпы.

Кроме того, они могут играть роль аварийного контроллера, четко фиксируя резкое понижение уровня жидкости в резервуаре и выступать в качестве датчика-сигнализатора перелива.

Дренажный насос, оснащенный выключателем поплавкового типа, поможет в период таяния снегов или в сезон дождей осушить прилегающую к домовладению местность или выкачать воду из бассейна для плановой чистки и дальнейшей полноценной эксплуатации

Это даст возможность снизить нагрузку на оборудование и защитит насосную систему от лишнего износа, перехода на «сухой ход» и прочих неприятных, но потенциально возможных происшествий.

Подключение и ремонт поплавка для насоса

Подсоединение поплавкого выключателя в системы, где используются погружные насосы для откачки воды, ничем не отличается от подключения к дренажным, канализационным системам. Подключение к насосу производится следующим путём:

• грузило цепляется на провод и опытным путём регулируется длина от грузила до устройства;
• кабель следует надёжно зафиксировать, чтобы избежать его задевания за трубы и другие устройства внутри ёмкости;
• если устройство двухфазное то следует использовать два (или больше) агрегата – один на закачивание воды в ёмкость, другой для выкачивания. В колодцах и самовосполняющихся резервуарах можно установить один двухфазный;
• подключение проводков к насосу.

При подключении к насосу используются влагозащитные клеммы. Проводки и места подключения на насосе обозначены, сложности могут возникнуть лишь с подключением двухфазного поплавка к трёхфазному насосу. Два важных пункта выбора устройств:

1. Одинаковое потребление тока в амперах у насоса и поплавка (или даже чуть меньше у последнего).
2. Одинаковое количество фаз подключения.

Следует учитывать и мощность насоса.

Поплавок в разобранном виде

Установленный в системе аппарат может быть подсоединён к поплавку двумя путями:

• если его мощность менее 1,2 киловатт, то подключение идёт напрямую через сетевой провод;
• если же мощность выше 1,2 киловатт, в таком случае соединение происходит через электромагнитное реле или другое коммутирующее звено.

Многие неисправности вызываются загрязнением. Отремонтировать поплавок от погружного насоса в случае засорения несложно. Для этого достаточно пропустить через него струю чистой воды. Если после разборки и прочистки поплавка его функции не восстановились, а повреждения не заметны, то рекомендуется заменить механизм другим, поскольку сложная починка чаще обходится в ту же стоимость.

Поплавковый выключатель своими руками

Чтобы сделать поплавок для насоса своими руками потребуется:

• 2 корпуса;
• металлический шарик;
• два магнита;
• контактные пластины.

Контактные пластины изготавливаются из меди, луженой жести, латуни и другого электропроводящего материала. Располагаться они должны по бокам корпуса внутри, таким образом, чтобы шарик, попадая между ними, замыкал контакт. Для пружинистости полоски металла можно отбить молотком, положив на напильник.

Магниты подбираются из расчёта, чтобы они не могли поднять шарик, но держали его под углом в 60-70 градусов, даже находясь с обратной стороны корпуса устройства. Сам же корпус можно изготовить из пластика, текстолита, любого не проводящего электричество материала.

Устройство дренажного насоса с поплавком

К контактам припаиваются провода с сечением жилы не больше 2 мм. Их изолируют и эту структуру помещают в общий поплавковый корпус из пластика или подобного материала. Самое главное – тщательно заизолировать внутренний корпус, чтобы не было короткого замыкания. Внутрь полости поплавка заливается монтажная пена, и внешний корпус также изолируется.

По торцам главного корпуса устанавливаются петли. В зависимости от того к какой петле подсоединять шнур – со стороны контактов или обратной, – насос является наполняющим или же осушающим.

Вместо эпилога

В связи с тем, что описываемая техника достаточно проста по своей конструкции, то опасаться применения особо некачественных материалов в ее составе вряд ли нужно. Приобретать ее можно и в розничных сетях и посредством интернет-площадок. Однако, это будет справедливо лишь по отношению к бытовым моделям. Для обеспечения эффективной работы канализационных систем и в резервуарах большой емкости, когда требуется установка нескольких датчиков, выгоднее покупку совершить через интернет. Тяжелые поплавки-сигнализаторы для дренажа стоят в 3-5 раз больше, чем для проточной воды, поэтому интернет покупка позволит знатно сэкономить на разнице с розничной ценой.

Описание поплавкового выключателя

Погружные и насосы дренажные работают в условиях, когда жидкость может неожиданно закончиться или загрязниться. В таком случае дальнейшее выкачивание воды уже смешанной с большим количеством грязи может серьёзно навредить системе. Поэтому обязательно наличие поплавкового выключателя для насосов, чтобы предотвращать поломку из-за сухого хода. Некоторые поплавки требуется устанавливать самостоятельно, тогда как другие насосы производятся с внутренним поплавком.

Они размещаются в разнообразных резервуарах – от ёмкостей в системах откачивания сточной воды до колодцев с питьевой водой. И задачи, которые выполняют поплавки, в зависимости от места использования, могут разниться. Также в один резервуар есть возможность поставить больше одного поплавка, каждый из них выполняет разные задания:

• контроль за работой главной помпы;
• контроль за работой дополнительной (вспомогательной) помпы, а также улучшение её эффективности;
• датчик уровня;
• датчик перелива.

Датчик уровня необходим, чтобы погружной насос не работал на сухом ходу и тем самым не засасывал сильно загрязнённую воду, что приводит поломке всей станции. Датчик перелива требуется, чтобы водяной резервуар не переполнялся. В зависимости от типа ёмкости, это может привести к серьёзным проблемам, вплоть до короткого замыкания.

Разновидности поплавков для насосов

Поплавковые выключатели подсоединяются к различным типам помп, а также могут быть встроенными. Чтобы установить отдельно купленный поплавок на насос не потребуется больших усилий и обширных знаний. Насос со встроенным поплавком куда проще, пусть и дороже, если необходимо максимально быстро обеспечить систему поплавковым контролем.

Существует лёгкий дренажный насос со встроенным поплавковым выключателем и тяжёлый. Первый тип подходит для помпы с поплавком, использующимся в водоснабжении – колодцы, скважины. А также в системах водоотведения. Вторые дренажные насосы со встроенным поплавком, тяжёлые, предполагают, во-первых загрязнённую среду, а во-вторых сложные условия эксплуатации. Дренажный насос с поплавком второго типа применяется в стоках: канализационных, дождевых, дренажных.

Начать свой выбор датчика уровня воды следует с определения целей – для водоснабжения дачи, фермы, дома, полива участка лучше подойдёт лёгкий. Для организации канализационной системы, дренажной либо сточной, рекомендуется покупка тяжёлого агрегата.

Технические характеристики поплавкового выключателя

Корпус устройства выполняется из пластиковых материалов разнообразных форм. Он требует абсолютной герметичности и водонепроницаемости. Поплавок состоит из следующих элементов:

• плавающий корпус из пластика;
• электрический переключатель;
• рычаг для контактов переключателя;
• стальной шарик;
• три провода в кабеле.

Провода подключаются: один к закрытому контакту, другой к открытому, третий же является общим. Существуют поплавки с двумя проводами. Они разрывают электрическую цепь, если необходимо выключить погружной насос и соединяют цепь, если требуется его снова включить. Трёхпроводные переключатели универсальны, они подходят для слежения не только за сухим ходом, но и за переливом. Имеется один общий и два провода, между которыми и производится переключение режимов.

Провода у них различаются по цвету. Общим, как правило, является чёрный провод. Синий провод отключает систему, когда насос для откачки начинает «садиться на мель» и в резервуаре (например, в колодце) слишком мало воды. Коричневым проводком регулируется помпа, когда резервуар заполнен.

В зависимости от длины провода от груза до поплавка, значения, при которых помпа включается, либо отключается, будут меняться. Таким образом, их вручную легко отрегулировать, чтобы не допустить перелива или сухого хода. Учитывать стоит и то, что поплавок должен отключат работу в то время, когда насос ещё находится под водой с небольшим запасом.

Стальной шарик регулирует положение рычага в зависимости от положения самого поплавка. Рычаг же в свою очередь переключает контакты, чтобы производить включение или отключения насоса с поплавком. Для фиксирования шарика в необходимых положениях используются магниты. Наклон, при котором шарик перемещается из одного положения в другое, чаще всего составляет 70 градусов, однако следует при покупке устройства уточнить.

Характеристики поплавкового выключателя для контроля за уровнем воды:

• степень защиты от проникновения IP – 68;
• напряжение сети 220 вольт плюс-минус 10 процентов;
• диапазон рабочей температуры от 0 до +60 °C ;
• 8 ампер – максимально коммутируемый ток для реактивной нагрузки;
• 10 ампер – активная нагрузка.

Особенности монтажа поплавка

Корректно установить поплавковый выключатель можно несколькими способами. Перед началом работ в первую очередь следует убедиться, что ток, потребляемый насосом, меньше, чем максимально допустимый показатель тока, прописанный в документах по эксплуатации оборудования.

Простая установка для одного модуля

Наиболее простой, быстрый и не слишком трудозатратный способ установки сводится к монтажу поплавка в емкость посредством водонепроницаемого кабеля и специального грузила, которое обычно входит в базовый комплект агрегата.

Работы по установке осуществляются в следующем порядке:

1. Грузило нанизывается на кабельный трос. Потом путем эксперимента определяется длина плеча свободного хода поплавкового устройства.
2. Затем положение грузила фиксируется на кабеле с помощью специальной практичной защелки.
3. Кабель посредством соединительных элементов крепится к наружной стороне резервуара.
4. Когда подготовительные работы сделаны, осуществляется подключение поплавка к насосной системе. Монтаж и настройка оборудования проводятся согласно схемам, содержащимся в документации, прилагающейся к устройству.

По окончании всех необходимых действий оборудование обязательно тестируется на работоспособность. Для этого насос под контролем хозяев запускается в обычном режиме на 2-3 часа.

Монтировать выключатель поплавкового типа на подводящий кабель допустимо лишь в том случае, когда в резервуаре будет работать всего один такой агрегат. Также не должно быть никаких предпосылок к тому, что прибор за что-нибудь зацепится или зависнет внутри емкости

Если прокачка воды идет нормально и не дает сбоев, значит установка и последующее подключение были сделаны с соблюдением всех правил.

Правила монтажа двух и более изделий

Когда, согласно проектной документации, требуется установить несколько поплавковых приборов, имеет смысл использовать штанговый способ монтажа. На роль крепежного элемента (штанги) подойдет фрагмент прочной пластиковой трубы. Его четко и надежно закрепляют внутри емкости, предназначенной для наполнения.

Затем на штанговую основу осуществляется монтаж поплавков. Они равномерно распределяются по всей длине трубы так, чтобы после фиксации и регулировки вокруг каждого модуля оставалось свободное пространство, обеспечивающее приборам возможность четко выполнять свои функции, при этом не мешая друг другу. Отходящие от выключателей кабели прикрепляются к штанге с помощью хомутов.

Этот способ позволяет установить практически любое количество выключателей, взяв таким образом под контроль полноценный комплекс, состоящий из нескольких насосов. В случае надобности допустимо использовать две и более штанги и монтировать на них необходимое число поплавков, соответствующее количеству используемых насосов или пультов управления.