CN111338258A - 低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路及控制方法，该方法是电压检测单元输入至主控单元、主控单元控制复位控制单元、连锁控制单元、启动控制单元三个部分。如果低压交流控制回路中有连锁控制的连锁设备，或电源电压异常会引发保护动作需复位后才能重新运行的保护设备，当电源电压短时异常不超过允许时间时，能通过主控单元控制连锁控制单元输出闭合接点，使连锁设备不因用电设备已退出运行而停止，电压正常后，主控单元按用电设备延时设定时间使用电设备重新运行；如果控制回路中有因电源电压异常而使保护动作，需要复位后才能重新运行的保护设备，主控单元在电压正常后控制复位控制单元输出短时闭合接点，使保护设备复位。

Description

低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及低压交流控制回路中对用电设备的控制，特别是低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路及控制方法。属于机电领域。

背景技术

工业控制回路中大量使用电动机等用电设备，这些用电设备一般通过交流接触器进行控制，由于用电设备容量大，启动时冲击电流大，造成电网电压波动，影响同一电网的其它设备的正常运行，因此这些设备在启动时会采用自耦降压启动、星－三角启动、软启动、变频启动等多种启动方式，这些启动方式在电动机启动时能显著降低启动电流、减少电网电压的波动，但使控制环节复杂，当电网电压异常时，有些控制环节会因电压的影响退出运行，造成电动机停机、控制流程中断。如果电网电压异常时间短，在电压恢复正常后，这些设备能够及时的重新投入运行，并不会对正常生产造成影响或影响较小。因此，在控制回路增加了再启动设备，包括再启动控制器、再启动控制柜、防晃电设备等，但由于有些控制设备是有连锁控制关系，一个设备的停机会连动其它设备停机；有些设备带有保护功能，比如软启动、变频器、马达控制器等，在电压异常时保护动作，设备退出运行，再次运行前必须先进行复位。因此，这些再启动设备对单独交流接触器控制回路能起到很好的作用，但对有连锁控制的交流接触器回路和有保护功能的变频器、软启动、马达控制器等控制设备的控制回路就无法使用。

发明内容

本发明的目的是：为了克服现有的再启动设备只适用于单独的交流接触器控制回路，不适用于有连锁控制或有保护功能的用电设备控制回路，本发明提供一种低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路及控制方法，可以使电源电压短时异常时，对连锁控制的连锁设备不会造成影响，电源电压正常后又能使有保护功能的用电设备再次启动。

本发明所采用的技术方案是：低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，包括电压检测单元、主控单元、复位控制单元和启动控制单元，电压检测单元与主控单元电性连接，主控单元分别与复位控制单元、启动控制单元电性连接，电压检测单元将电压信号输入至主控单元，主控单元分别输出控制信号用于控制复位控制单元和启动控制单元。

进一步，所述的低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，还包括连锁控制单元，连锁控制单元与主控单元电性连接，主控单元输出控制信号用于控制连锁控制单元。

进一步，所述的电压检测单元至少包含两路电压输入：电源电压、用电设备的工作电压（以下简称工作电压），电源电压Ｌ、Ｎ端分别与电压检测单元输入端的1、２端子连接，通过1、２端子向电压检测单元提供电源电压；用电设备的工作电压A与电压检测单元输入端的３端子电性连接，与电源电压共用N端，电压检测单元的输出端与主控单元输入端电性连接，电压检测单元将电源电压、工作电压降压后的电压信号输入至主控单元,由主控单元根据两路电压来判断用电设备的运行状态和电源电压是否异常；所述的主控单元的输出端分别与复位控制单元、连锁控制单元、启动控制单元输入端电性连接；主控单元输出电压信号分别控制复位控制单元、连锁控制单元、启动控制单元输出接点的闭合或断开，复位控制单元的输出接点与保护设备连接，对保护设备进行复位操作；连锁控制单元的输出接点与和用电设备有连锁控制关系的连锁设备控制回路连接，在用电设备停止运行时，向与用电设备有连锁控制关系的连锁设备提供一个虚假运行信号，防止连锁设备停止运行；启动控制单元的输出接点并联在电压检测单元输入端的1、3端子或启动按钮的两端。

进一步，所述的电压检测单元包括将交流电压降低为主控单元能够识别的低电压电路。

进一步，所述的主控单元为单片机，该单片机至少可以接收两路电压量输入，且可以输出至少三路电压信号。

进一步，所述的复位控制单元、连锁控制单元和启动控制单元均为一个由主控单元控制的继电器，所述的继电器至少有一对常开接点，由主控单元控制其闭合或断开。

低压交流控制回路电源电压异常时的控制方法， 电压检测单元将电压降压后的电压信号输入至主控单元，电压检测单元至少包含两路输入电压，分别为电源电压和用电设备的工作电压；主控单元通过电压检测单元的输入对电源电压和工作电压进行检测，对电源电压进行判断，确定电源电压是否异常，对工作电压进行判断，确定用电设备的运行状态是运行或停止；主控单元根据电源电压和用电设备的运行状态来控制复位控制单元、连锁控制单元、启动控制单元的输出接点闭合或断开。

进一步，低压交流控制回路电源电压异常时的控制方法，根据电源电压是否异常和异常时间是否超过用电设备允许电压异常时间的设定值（以下简称允许时间）分为三部分：电源电压正常、电源电压异常时间超过允许时间、电源电压异常时间没有超过允许时间，其控制方法如下：

A、电源电压正常时，主控单元检测电压检测单元的输入，根据工作电压判断用电设备是运行或停止，如果工作电压正常，则用电设备运行，如果工作电压不正常，则用电设备停止；用电设备运行时，主控单元可以控制连锁控制单元输出闭合接点，也可以不输出闭合接点，如果连锁控制单元输出闭合接点，当用电设备停止时，需要控制连锁控制单元断开闭合接点；

B、用电设备运行时，当主控单元通过电压检测单元检测到电源电压异常，如果用电设备连接有其它连锁控制的连锁设备，主控单元控制连锁控制单元输出闭合接点，连锁设备可以继续运行；如果用电设备运行时，连锁控制单元已输出闭合接点，此步骤可省；

由于电源电压异常时间长短不同，有超过允许时间和没有超过允许时间两种情况：

１）超过允许时间：如果电源电压异常时间超过允许时间，主控单元控制连锁控制单元输出闭合接点断开；如连锁控制单元没有输出闭合接点，此步骤可省，退出控制过程，等用电设备下次运行；

２）没有超过允许时间：电源电压在允许时间内恢复正常，则主控单元控制复位控制单元输出短时闭合接点，对保护设备进行复位，如果没有需要进行复位控制的保护设备，则此步骤可省；当电源电压正常时间达到用电设备延时启动设定时间，主控单元控制启动控制单元输出短时闭合接点，用电设备再次启动运行；用电设备再次启动运行后，如果正常运行时不需要连锁控制单元输出闭合接点，则需要将连锁控制单元输出的闭合接点断开，如果该接点没有闭合，则此步骤可省。

本发明的优点是：如果低压交流控制回路中有连锁控制的连锁设备，或电压异常会引发保护动作需复位后才能重新运行的保护设备，当电源电压短时异常不超过允许时间时，可以通过主控单元控制连锁控制单元输出闭合接点，使连锁设备不因用电设备已退出运行而停止，电源电压正常后，主控单元按用电设备延时设定时间使用电设备重新运行；如果控制回路中有因电源电压异常而使保护动作，需要复位后才能重新运行的保护设备，主控单元在电源电压正常后控制复位控制单元输出闭合接点，使该保护设备复位而可以重新运行。通过以上控制，使用电设备能在短时电源电压异常后快速重新运行，保持生产工艺的连续运转。

本发明的低压交流控制回路电源电压异常时控制方法，所有控制并联在原有控制回路中，不影响原用电设备的正常操作运行，不需要对原控制回路中的用电设备进行改造。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但不作为对本发明的限定。

图1是本发明低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路的原理图；

图2是本发明的实际应用的电路示意图，其中（a）为低压交流控制回路的连接示意图，（b）是保护设备连接示意图，（c）是连锁设备的控制电路图；

图中，01、电压检测单元；02、主控单元；03、复位控制单元；04、连锁控制单元；05、启动控制单元；06、用电设备；07、停止按钮；08、启动按钮；09、保护接点；10、保护设备；11、连锁接点；12、连锁设备。

具体实施方式

实施例1

低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，包括电压检测单元01、主控单元02、复位控制单元03和启动控制单元05，电压检测单元01与主控单元02电性连接，主控单元02分别与复位控制单元03、启动控制单元05电性连接，电压检测单元01将电压信号输入至主控单元02，主控单元02分别输出控制信号用于控制复位控制单元03和启动控制单元05。

实施例2

如图1所示，低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，包括电压检测单元01、主控单元02、复位控制单元03、连锁控制单元04和启动控制单元05，电压检测单元01与主控单元02电性连接，主控单元02分别与复位控制单元03、连锁控制单元04、启动控制单元05电性连接，电压检测单元01将电压信号输入至主控单元02，主控单元02分别输出控制信号用于控制复位控制单元03、连锁控制单元04和启动控制单元05。

低压交流控制回路电源电压异常时的控制方法是：电压检测单元01将电压降压后的电压信号输入至主控单元02，电压检测单元01至少包含两路输入电压，分别为电源电压和用电设备06的工作电压；主控单元02通过电压检测单元01的输入对电源电压和工作电压进行检测，对电源电压进行判断，确定电源电压是否异常，对工作电压进行判断，确定用电设备06的运行状态是运行或停止；主控单元02根据电源电压和用电设备06的运行状态来控制复位控制单元03、连锁控制单元04、启动控制单元05的输出接点闭合或断开。

实施例3

在实施例2的基础上，如图2中所示，低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路：所述的电压检测单元01至少包含两路电压输入：电源电压、用电设备06的工作电压，电源电压Ｌ、Ｎ端分别与电压检测单元01输入端的1、２端子连接，通过1、２端子向电压检测单元01提供电源电压；电源电压L端与用电设备06的工作电压Ａ端之间依次串联有停止按钮07和启动按钮08；用电设备06的工作电压A与电压检测单元01输入端的３端子电性连接，与电源电压共用N端，电压检测单元01的输出端与主控单元02输入端电性连接，电压检测单元01将电源电压、工作电压降压后的电压信号输入至主控单元02,由主控单元02根据两路电压来判断用电设备06的运行状态和电源电压是否异常；所述的主控单元02的输出端分别与复位控制单元03、连锁控制单元04、启动控制单元05输入端电性连接，主控单元02与电压检测单元01、复位控制单元03、连锁控制单元04、启动控制单元05共地；主控单元02输出电压信号分别控制复位控制单元03、连锁控制单元04、启动控制单元05输出接点的闭合或断开，复位控制单元03的输出接点与保护设备10连接，对保护设备10进行复位操作，保护设备10的保护接点09串联在用电设备06控制回路中；连锁控制单元04的输出接点与和用电设备06有连锁控制关系的连锁设备12控制回路连接，并联在连锁设备12的控制回路中的连锁接点11的两端，在用电设备06停止运行时，向与用电设备06有连锁控制关系的连锁设备12提供一个虚假运行信号，防止连锁设备12停止运行；启动控制单元05的输出接点并联在电压检测单元01输入端的1、3端子或启动按钮08的两端；用电设备06的一个常开触点作为连锁接点11串联在连锁设备12的控制回路中，用电设备06运行后，连锁接点11闭合，连锁设备12才可以运行，用电设备06停止，连锁接点11断开，连锁设备12也停止运行。

低压交流控制回路电源电压异常时的控制方法：根据电源电压是否异常和异常时间是否超过用电设备06允许电压异常时间的设定值分为三部分：电源电压正常、电源电压异常时间超过允许时间、电源电压异常时间没有超过允许时间，其控制方法如下：

A、电源电压正常时，主控单元02检测电压检测单元01的输入，根据工作电压判断用电设备06是运行或停止，如果工作电压正常，则用电设备06运行，如果工作电压不正常，则用电设备06停止；用电设备06运行时，主控单元02可以控制连锁控制单元04输出闭合接点，也可以不输出闭合接点，如果连锁控制单元04输出闭合接点，当用电设备06停止时，需要控制连锁控制单元04断开闭合接点；

B、用电设备06运行时，当主控单元02通过电压检测单元01检测到电源电压异常，如果用电设备06连接有其它连锁控制的连锁设备12，主控单元02控制连锁控制单元04输出闭合接点，连锁设备12可以继续运行；如果用电设备06运行时，连锁控制单元04已输出闭合接点，此步骤可省；

由于电源电压异常时间长短不同，有超过允许时间和没有超过允许时间两种情况：

１）超过允许时间：如果电源电压异常时间超过允许时间，主控单元02控制连锁控制单元04输出闭合接点断开，如连锁控制单元04没有输出闭合接点，此步骤可省，退出控制过程，等用电设备06下次运行；

２）没有超过允许时间：电源电压在允许时间内恢复正常，则主控单元02控制复位控制单元03输出短时闭合接点，对保护设备10进行复位，使保护设备10的保护接点09闭合，如果没有需要进行复位控制的保护设备10，则此步骤可省；复位控制单元03输出闭合接点必须在电源电压正常时间达到用电设备06延时启动设定时间前完成，当电源电压正常时间达到用电设备06延时启动设定时间，主控单元02控制启动控制单元05输出短时闭合接点，用电设备06再次启动运行；用电设备06再次启动运行后，如果正常运行时不需要连锁控制单元04输出闭合接点，则需要将连锁控制单元04输出的闭合接点断开，如果该接点没有闭合，则此步骤可省。

实施例4

在实施例2或3的基础上，优选地，所述的电压检测单元01包括将交流电压降低为主控单元02能够识别的低电压电路。属于本领域技术人员的公知技术，这里就不做一一说明。

优选地，所述的主控单元02为单片机，该单片机至少可以接收两路电压量输入，且可以输出至少三路电压信号。

进一步优选地，所述的主控单元02为单片机XC866或其它控制元件。

优选地，所述的复位控制单元03、连锁控制单元04和启动控制单元05均为一个由主控单元02控制的继电器，所述的继电器至少有一对常开接点，由主控单元02控制其闭合或断开。

如图2所示，电压检测单元01至少包含两路电压输入：电源电压、用电设备的工作电压，电源电压L、N分别接在电压检测单元01的1、２端子，用电设备的工作电压A接在电压检测单元01的３端子，与电源电压共用N端，电源电压L端与用电设备06的工作电压Ａ端之间依次串联有停止按钮07和启动按钮08，用电设备06有一个常开接点连接在启动按钮08的两端（即：图2（a）中的B端，工作电压A端），电压检测单元01将电源电压、工作电压降压后的电压信号输入至主控单元02,由主控单元02根据两路电压来判断用电设备的运行状态和电源电压是否异常。主控单元至少可以接收两路电压量输入，且可以输出至少三路电压信号，输出电压信号分别控制复位控制单元03、连锁控制单元04、启动控制单元05的接点闭合或断开，主控单元02与电压检测单元01、复位控制单元03、连锁控制单元04、启动控制单元05共地。保护设备10的保护接点09串联在用电设备06控制回路中。复位控制单元03的接线端子4、5并联在保护设备10的复位端子101、102上，见图2（b）；连锁控制单元04的接线端子6、7并联在连锁接点11的两端。启动控制单元05的接线端子8、9并联在电压检测单元01的1、3端子或启动按钮08的两端，用电设备06的连锁接点11串联在连锁设备12的控制回路中，见图2（c）。

以图2所示接线对低压交流控制回路电源电压异常时控制方法进行说明。本方法说明假定控制回路中有连锁设备12和需要复位才能重新运行的保护设备10。如果没有该设备，则不需要该部分元件和控制环节,或不将对应接线端子接入该设备。保护设备10在电源电压异常时，会退出运行，保护设备10的保护接点09会断开，使用电设备06控制回路中断，电压正常后，保护接点09不会自动闭合，需要对保护设备10的复位端子101、102短接复位后，保护接点09才会闭合。用电设备06与连锁设备12有连锁控制关系，用电设备06运行后，连锁接点11闭合，连锁设备12才可以运行，当连锁设备12运行时，如果用电设备06退出运行，连锁接点11就会断开，连锁设备12也会退出运行。

电源电压正常时，L、N通过电压检测单元01输入至主控单元02，主控单元02判定电源电压正常。启动按钮08接通后，用电设备06开始运行，A点电压通过电压检测单元01输入至主控单元02，主控单元02判定工作电压正常，用电设备开始正常运行。用电设备运行时，主控单元02可以控制连锁控制单元04输出闭合接点，也可以不输出闭合接点。如果用电设备需要停止，则按下停止按钮07，用电设备06停止运行，此时电源电压正常，工作电压不正常，主控单元02判定用电设备正常停止，如果正常运行时，连锁控制单元04有输出闭合接点，则主控单元02将该接点断开。

用电设备运行时，如果电源电压发生异常，L、N通过电压检测单元01输入至主控单元02；主控单元02检测到电源电压异常，控制连锁控制单元04输出闭合接点（6、7接线端子闭合）。如果用电设备正常运行时，连锁控制单元04已输出闭合接点，此步骤可省，此时，虽然用电设备06停止运行，连锁接点11断开，但连锁控制单元04的6、7端子闭合，连锁设备12可以继续运行，不会因为用电设备06的停止而退出运行；电源电压异常时，保护设备10的保护接点09会断开；由于电源电压异常时间长短不同，如果电源电压异常时间超过允许时间，主控单元02控制连锁控制单元04闭合接点断开（6、7接线端子断开），退出控制过程，等待用电设备下次运行。如果电源电压异常时间没有超过允许时间，当电源电压正常后，主控单元02控制复位控制单元03输出短时闭合接点（4、5接线端子短时闭合），对保护设备10进行复位，使保护设备10的保护接点09闭合。电源电压正常时间达到用电设备06延时启动时间，主控单元02控制启动控制单元05输出短时闭合接点（8、9接线端子闭合），用电设备再次启动运行。用电设备再次运行后，如果正常运行时不需要连锁控制单元04输出闭合接点，则主控单元02将连锁控制单元04的闭合接点断开，再次启动过程结束，重新进入用电设备正常运行流程。

进一步优选地，保护设备可以是软启动、变频器、马达控制器等。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (8)

1.低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，其特征是：包括电压检测单元（01）、主控单元（02）、复位控制单元（03）和启动控制单元（05），电压检测单元（01）与主控单元（02）电性连接，主控单元（02）分别与复位控制单元（03）、启动控制单元（05）电性连接，电压检测单元（01）将电压信号输入至主控单元（02），主控单元（02）分别输出控制信号用于控制复位控制单元（03）和启动控制单元（05）。

2.根据权利要求1所述的低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，其特征是：还包括连锁控制单元（04），连锁控制单元（04）与主控单元（02）电性连接，主控单元（02）输出控制信号用于控制连锁控制单元（04）。

3.根据权利要求2所述的低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，其特征是：所述的电压检测单元（01）至少包含两路电压输入：电源电压、用电设备（06）的工作电压，电源电压Ｌ、Ｎ端分别与电压检测单元（01）输入端的1、２端子连接，通过1、２端子向电压检测单元（01）提供电源电压；用电设备（06）的工作电压A与电压检测单元（01）输入端的３端子电性连接，与电源电压共用N端，电压检测单元（01）的输出端与主控单元（02）输入端电性连接，电压检测单元（01）将电源电压、工作电压降压后的电压信号输入至主控单元（02）,由主控单元（02）根据两路电压来判断用电设备（06）的运行状态和电源电压是否异常；所述的主控单元（02）的输出端分别与复位控制单元（03）、连锁控制单元（04）、启动控制单元（05）输入端电性连接；主控单元（02）输出电压信号分别控制复位控制单元（03）、连锁控制单元（04）、启动控制单元（05）输出接点的闭合或断开，复位控制单元（03）的输出接点与保护设备（10）连接，对保护设备（10）进行复位操作；连锁控制单元（04）的输出接点与和用电设备（06）有连锁控制关系的连锁设备（12）控制回路连接，在用电设备（06）停止运行时，向与用电设备（06）有连锁控制关系的连锁设备（12）提供一个虚假运行信号，防止连锁设备（12）停止运行；启动控制单元（05）的输出接点并联在电压检测单元（01）输入端的1、3端子或启动按钮（08）的两端。

4.根据权利要求2所述的低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，其特征是：所述的电压检测单元（01）包括将交流电压降低为主控单元（02）能够识别的低电压电路。

5.根据权利要求2所述的低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，其特征是：所述的主控单元（02）为单片机，该单片机至少可以接收两路电压量输入，且可以输出至少三路电压信号。

6.根据权利要求2所述的低压交流控制回路电源电压异常时的控制电路，其特征是：所述的复位控制单元（03）、连锁控制单元（04）和启动控制单元（05）均为一个由主控单元（02）控制的继电器，所述的继电器至少有一对常开接点，由主控单元（02）控制其闭合或断开。

7.低压交流控制回路电源电压异常时的控制方法，其特征是： 电压检测单元（01）将电压降压后的电压信号输入至主控单元（02），电压检测单元（01）至少包含两路输入电压，分别为电源电压和用电设备（06）的工作电压；主控单元（02）通过电压检测单元（01）的输入对电源电压和工作电压进行检测，对电源电压进行判断，确定电源电压是否异常，对工作电压进行判断，确定用电设备（06）的运行状态是运行或停止；主控单元（02）根据电源电压和用电设备（06）的运行状态来控制复位控制单元（03）、连锁控制单元（04）、启动控制单元（05）的输出接点闭合或断开。

8.根据权利要求7所述的低压交流控制回路电源电压异常时的控制方法，其特征是：根据电源电压是否异常和异常时间是否超过用电设备（06）允许时间分为三部分：电源电压正常、电源电压异常时间超过允许时间、电源电压异常时间没有超过允许时间，其控制方法如下：

A、电源电压正常时，主控单元（02）检测电压检测单元（01）的输入，根据工作电压判断用电设备（06）是运行或停止，如果工作电压正常，则用电设备（06）运行，如果工作电压不正常，则用电设备（06）停止；用电设备（06）运行时，主控单元（02）可以控制连锁控制单元（04）输出闭合接点，也可以不输出闭合接点，如果连锁控制单元（04）输出闭合接点，当用电设备（06）停止时，需要控制连锁控制单元（04）断开闭合接点；

B、用电设备（06）运行时，当主控单元（02）通过电压检测单元（01）检测到电源电压异常，如果用电设备（06）连接有其它连锁控制的连锁设备（12），主控单元（02）控制连锁控制单元（04）输出闭合接点，连锁设备（12）可以继续运行；如果用电设备（06）运行时，连锁控制单元（04）已输出闭合接点，此步骤可省；

由于电源电压异常时间长短不同，有超过允许时间和没有超过允许时间两种情况：

1）超过允许时间：如果电源电压异常时间超过允许时间，主控单元（02）控制连锁控制单元（04）输出闭合接点断开；如连锁控制单元（04）没有输出闭合接点，此步骤可省，退出控制过程，等用电设备（06）下次运行；

２）没有超过允许时间：电源电压在允许时间内恢复正常，则主控单元（02）控制复位控制单元（03）输出短时闭合接点，对保护设备（10）进行复位，如果没有需要进行复位控制的保护设备（10），则此步骤可省；当电源电压正常时间达到用电设备（06）延时启动设定时间，主控单元（02）控制启动控制单元（05）输出短时闭合接点，用电设备（06）再次启动运行；用电设备（06）再次启动运行后，如果正常运行时不需要连锁控制单元（04）输出闭合接点，则需要将连锁控制单元（04）输出的闭合接点断开，如果该接点没有闭合，则此步骤可省。

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