節能型相序保護器及保護方法與流程

2023-07-14 03:48:46

本發明涉及一種電力三相交流電源相序檢測裝置，具體涉及一種節能型相序保護器及保護方法。

背景技術：

相序保護器也稱相序繼電器，是控制繼電器的一種，能自動對三相交流電源進行相序判別，防止一些特殊機電設備因為電源相序接反後倒轉而導致出現事故或設備損壞。

相序保護器，可在相序不對時不讓電動機啟動，相序正確時，電動機正常啟動，從而避免了可能由反轉引發的事故。它特別適用於流動作業而又要求相序正確的電動機。如電梯、中央空調，行吊、電機、空壓機、風機、水泵、油泵、中央空調機組、起重機等，是工業設備運行中不可缺少的保護產品。如果電源在維修後相序出錯會導致事故的發生，則必須在控制迴路接入相序保護器，保證相序無誤。空調壓縮機，也有採用相序保護器，保證壓縮機不至於在維修後發生反轉的情況。

現有的相序保護器品牌有施耐德、ANLYCHNT/正泰、成志、欣靈、臺菱、德力西等，大部分的接線方式為相序保護器的端子1、2、3分別接入三相交流電源A、B、C輸入端，熔斷絲的後面，相序保護器的端子5、6為常開輸出端，與主迴路交流接觸器線圈串聯，相序保護器的端子7、8為常閉輸出端，接入聲光報警設備。

現有相序保護器的繼電器輸出端子工作狀態有兩種，一種通電檢測相序正常後輸出繼電器不動作(觸點狀態保持)，一種通電檢測相序正常後輸出繼電器動作(觸點狀態翻轉)。

按照連接方式的不同，目前相序保護器的工作狀態還可以分為以下兩種：

(1)第一種連接方式參見圖1所示，三相電源2連接熔斷絲3，相序保護器1的電源輸入端S1、S2、S3分別接在熔斷絲3後面，然後和交流接觸器觸點4的輸入端連接。交流接觸器觸點4的輸出端和負載5(一般為電動機)連 接。啟動按鈕開關7和停止按鈕開關8串聯，一端和三相電源1的A相熔斷絲連接，另一端連通相序保護器1的S5、S6輸出端(即相序保護器常開觸頭9)以後再與交流接觸器線圈6連接，然後接入三相電源1的B相熔斷絲後面。採用這種連接方式時，無論負載5是否工作，相序保護器1都一直與三相電源2接通產生不必要的能耗，特別是應用於一些短暫工作的負載設備時，存在功耗大(電流8-15毫安)、可靠性差、電子零件壽命縮短等問題。

(2)第二種連接方式參見圖2所示，相序保護器1的電源輸入端S1、S2、S3分別接在交流接觸器觸點4的輸出端，再和負載5連接。相序保護器1的S5、S6輸出端(即相序保護器常開觸頭9)和啟動按鈕開關7並聯，一端連接停止按鈕開關8後再與三相電源2的A相熔斷絲連接，另一端連接交流接觸器線圈6，然後接入三相電源1的B相熔斷絲後面。採用這種連接方式時，用戶按動啟動按鈕開關7，無論相序是否正常，交流接觸器線圈6均加電工作，負載5瞬間啟動。用戶放開啟動按鈕開關7時，會出現兩種情況：若相序正常，相序保護器1的S5、S6輸出端閉合，交流接觸器線圈6繼續加電工作，負載5正常工作；若相序不正常，相序保護器1的S5、S6輸出端斷開，交流接觸器線圈6失電不工作，負載5停止工作。由此可見，雖然相序保護器1隨負載5一起工作，但是會出現保護延遲，負載5瞬間啟動的問題，大型設備的瞬間啟動，仍然存在安全風險。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種節能型相序保護器及保護方法，在現有相序保護器增設中間繼電器、轉換開關(撥動開關、旋轉開關、船型開關)等，並將中間繼電器、轉換開關內置，利用原相序保護器接線端子，形成一個新的相序保護器及保護方法。

被保護設備啟動時，相序保護器首先加電工作，在判斷相序正常後，在加電啟動被保護設備，本發明可以縮短在線時間、分級啟動、降低功耗，同時可以避免被保護設備瞬間啟動的問題，提高了安全性。

本發明的技術解決方案是：所提供的節能型相序保護器，配套組成由啟動按鈕開關、停止按鈕開關和交流接觸器；所述交流接觸器包括交流接觸器線圈和交流接觸器觸點；所述交流接觸器觸點位於三相電源和負載之間；所述電源 輸入端接入三相電源和交流接觸器觸點之間；所述節能型相序保護器常開觸頭一端依次連接交流接觸器線圈、啟動按鈕開關和停止按鈕開關後與三相電源中的A相接通，常開觸頭的另一端與三相電源中的B相接通；其特殊之處在於：所述相序保護器還包括中間繼電器；所述中間繼電器包括中間繼電器線圈和中間繼電器觸頭；所述中間繼電器線圈一端與三相電源的B相相連，中間繼電器線圈的另一端連接於交流接觸器線圈和啟動按鈕開關之間；所述中間繼電器觸頭一端連接三相電源，中間繼電器觸頭的另一端連接相序保護器的電源輸入端。

上述中間繼電器觸頭為三開三閉開關；開關一端與三相電源的A、B、C三相相連，開關的另一端與所述相序保護器電源輸入端的三個端子S1、S2和S3相連。

上述中間繼電器觸頭也可為二開二閉開關；開關一端與三相電源的B、C兩相相連，開關的另一端與所述電源輸入端的兩個端子S1和S2相連；所述相序保護器電源輸入端的第三個端子S3連接於交流接觸器線圈和啟動按鈕開關之間。

上述中間繼電器觸頭還可為單開單閉開關；開關一端與三相電源的C相相連，開關的另一端與所述相序保護器電源輸入端的端子S1相連；所述中間繼電器線圈一端連接相序保護器電源輸入端的端子S2後再與三相電源的B相連通，中間繼電器線圈的另一端連接相序保護器電源輸入端的端子S3後再連接於交流接觸器線圈和啟動按鈕開關之間。

上述相序保護器還包括轉換開關；所述轉換開關為四開四閉、三開三閉、二開二閉等，二開二閉應用於中間繼電器觸頭為單開單閉開關，轉換開關的單常開端子並聯於中間繼電器的單開觸頭，轉換開關的單常閉端子串接於中間繼電器的線圈供電電路。

撥動轉換開關可以實現現有模式和節能模式的轉換。

本發明還提供一種基於上述節能型相序保護器及保護方法，其特殊之處在於：包括以下步驟：

1】首先輸出被保護設備啟動信號；

2】輸出被保護設備啟動信號首先使中間繼電器啟動閉合；

3】中間繼電器啟動閉合輸出電源給相序保護器，相序保護器加電工作；

4】相序保護器判斷相序正常時，端子S5和S6閉合導通，交流接觸器加電工作，輸出電源給被保護設備，被保護設備加電工作；

5】相序保護器判斷相序不正常時，端子S5和S6繼續保持斷開，交流接觸器失電不工作，不給被保護設備加電，被保護設備不啟動。

本發明的有益效果在於：

(1)被保護設備啟動時，相序保護器首先加電工作，在判斷相序正常後，在加電啟動被保護設備。

(2)本發明在現有相序保護器的基礎上增加中間繼電器，可以使相序保護器隨被保護設備一同工作，縮短在線時間，降低功耗並提高安全性。

(3)本發明提供的節能型相序保護器和被保護設備的工作時間非常接近，僅相差相序保護器啟動時間。

(4)本發明通過設置轉換開關可以實現新舊兩種運行模式，使用方式靈活。

(5)本發明將中間繼電器和轉換開關內置，利用原相序保護器的接線端子即可，安裝方式不變。

附圖說明

圖1為傳統相序保護器的第一種連接方式示意圖；

圖2為傳統相序保護器的第二種連接方式示意圖；

圖3為本發明節能型相序保護器實施例一的連接方式示意圖；

圖4為本發明節能型相序保護器實施例二的連接方式示意圖；

圖5為本發明節能型相序保護器實施例三並增設轉換開關的連接方式示意圖。

附圖標記如下：1-相序保護器，2-三相電源，3-熔斷絲，4-交流接觸器觸點，5-負載，6-交流接觸器線圈，7-啟動按鈕開關，8-停止按鈕開關，9-常開觸頭，10-常閉觸頭，11-中間繼電器線圈，12-中間繼電器觸頭，13-轉換開關。

具體實施方式

本發明提供的節能型相序保護器的結構主要包括電源輸入端、端子S5和S6之間的常開觸頭9，端子S7和S8之間的常閉觸頭10、還配套啟動按鈕開關7、停止按鈕開關8和交流接觸器。節能型相序保護器電源輸入端包括S1、S2、S3三個端子。交流接觸器包括交流接觸器線圈6和交流接觸器觸點4；交流接 觸器觸點4位於三相電源2和負載5之間；電源輸入端的三個端子S1、S2、S3分別接入三相電源2的A、B、C三相和交流接觸器觸點4之間；常開觸頭9一端依次連接交流接觸器線圈6、啟動按鈕開關7和停止按鈕開關8後與三相電源中的A相接通，常開觸頭9的另一端與三相電源中的B相接通。本發明所提供的節能型相序保護器還包括中間繼電器；中間繼電器包括中間繼電器線圈11和中間繼電器觸頭12；中間繼電器線圈11一端與三相電源的B相相連，中間繼電器線圈11的另一端連接於交流接觸器線圈6和啟動按鈕開關7之間；中間繼電器觸頭12一端連接三相電源，中間繼電器觸頭的另一端連接相序保護器的電源輸入端。

本發明中增設的中間繼電器型號例如歐姆龍MY系列中間繼電器、ABB中間繼電器CR-MX系列，額定電壓為DC：5V、6V、12V、24V、48V、110V、220V；AC：110V、220V、380V等，中間繼電器觸頭可以從單開單閉到多開多閉。

本發明的工作原理為：將中間繼電器觸頭12串接在相序保護器的端子S1、S2、S3和三相交流電源A、B、C三相的輸入端中間，將中間繼電器線圈11接在啟動按鈕開關7和交流接觸器線圈6的電路中(停止或啟動控制)，中間繼電器線圈11的驅動電壓等同於停止或啟動控制電壓，加電次序為按動啟動按鈕開關7，中間繼電器線圈11通電工作，中間繼電器觸頭12閉合接通，三相交流電源A、B、C和相序保護器的端子S1、S2、S3接通，相序保護器1通電工作。此時如果檢測到相序正常，相序保護器1的端子S5和S6閉合接通，交流接觸器線圈6通電工作，交流接觸器端子4閉合接通，負載(一般為電動機)啟動。而如果檢測到相序錯誤，相序保護器1的端子S5、S6斷開，交流接觸器線圈6失電停止工作，交流接觸器觸點4斷開，電動機停止運行。

實施例一：

在本實施例中，中間繼電器觸頭12採用三開三閉開關；開關一端與三相電源的A、B、C三相相連，開關的另一端與電源輸入端的三個端子S1、S2和S3相連，將中間繼電器線圈11接在停止按鈕開關7和交流接觸器線圈6的電路中(停止或啟動控制)，中間繼電器線圈11的驅動電壓等同於停止或啟動控制電壓，加電次序為按動啟動按鈕開關7，中間繼電器線圈11通電工作，中間繼電 器觸頭12閉合接通，三相交流電源A、B、C和相序保護器的端子1、2、3接通，相序保護器1通電工作。此時如果檢測到相序正常，相序保護器1的端子5和6閉合接通，交流接觸器線圈6通電工作，交流接觸器端子4閉合接通，負載(一般為電動機)啟動，同時交流接觸器一組觸點KM4並聯接通啟動控制按鈕8，用戶放開啟動控制按鈕8後，電路仍能繼續工作，也可並聯中間繼電器觸點KA12，啟動時間短於前者。

而如果檢測到相序錯誤，相序保護器1的端子5、6繼續保持斷開，交流接觸器線圈6失電停止工作，交流接觸器觸點4斷開，電動機停止運行。

實施例二：

在本實施例中，中間繼電器觸頭12採用二開二閉開關；開關一端與三相電源2的B、C兩相相連，開關的另一端與電源輸入端的兩個端子S1和S2相連；電源輸入端的第三個端子S3連接於交流接觸器線圈6和啟動按鈕開關7之間，中間繼電器線圈11接在停止按鈕開關7和交流接觸器線圈6的電路中。

首先按動啟動按鈕開關7，中間繼電器線圈11通電工作，中間繼電器觸頭KA12閉合接通，三相交流電源B、C和相序保護器的端子1、2接通，另外按動啟動按鈕開關7還將三相交流電源A和相序保護器的端子3接通，相序保護器1通電工作。此時如果檢測到相序正常，相序保護器1的端子5和6閉合接通，交流接觸器線圈6通電工作，交流接觸器端子4閉合接通，負載(一般為電動機)啟動，同時交流接觸器一組觸點KM4並聯接通啟動控制按鈕8，用戶放開啟動控制按鈕8後，電路仍能繼續工作，也可並聯中間繼電器觸點KA12，啟動時間短於前者。

實施例三：

在本實施例中，中間繼電器觸頭12採用單開單閉開關；開關一端與三相電源的C相相連，開關的另一端與相序保護器電源輸入端的端子S1相連，單開單閉開關並聯撥動轉換開關常開觸點，三相電源的B和相序保護器電源輸入端的端子2相連，相序保護器電源輸入端子3連接於交流接觸器線圈6和停止按鈕開關7之間，中間繼電器線圈11接在停止按鈕開關7和交流接觸器線圈6的電路中，中間繼電器線圈11另外一端串聯由單開單閉開關並聯撥動轉換開關常閉觸點，

首先按動啟動按鈕開關7，中間繼電器線圈11通電工作(撥動轉換開關常閉觸點)，中間繼電器觸頭KA12閉合接通，三相交流電源C和相序保護器的端子1接通，另外按動啟動按鈕開關7還將三相交流電源A和相序保護器的端子3接通，三相電源的B和相序保護器電源輸入端的端子2相連，相序保護器1通電工作。此時如果檢測到相序正常，相序保護器1的端子5和6閉合接通，交流接觸器線圈6通電工作，交流接觸器端子4閉合接通，負載(一般為電動機)啟動，同時交流接觸器一組觸點KM4並聯接通啟動控制按鈕8，用戶放開啟動控制按鈕8後，電路仍能繼續工作，也可並聯中間繼電器觸點KA12，啟動時間短於前者。

進一步的，相序保護器還包括轉換開關，轉換開關包括常開端子和常閉端子；常開端子並聯於中間繼電器觸頭KA 12上，閉合端子串聯於中間繼電器線圈和三相電源輸入端的端子B之間，此時相序保護器處於節能模式。當撥動轉換開關使常開端子閉合，同時使常閉端子斷開，此時中間繼電器不工作，短路中間繼電器觸頭KA 12，相序保護器進入舊模式連接狀態。