CN203813699U - 一种用于接触器的电动机再起动控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于接触器的电动机再起动控制器，属于工业控制领域。该控制器包括逻辑继电单元、时间继电单元、电压比较单元、后备电源单元和输出继电器；逻辑继电单元检测到被控接触器常开辅助触点断开瞬间，控制输出继电器的输出接点瞬时闭合；如果检测到电源电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度、且发生在被控接触器的辅助触点断开之前，则通过时间继电单元和电压比较单元一起控制输出继电器的输出接点动作方式为：在预设的辅助保持时段瞬时闭合，延时断开；在预设的来电重合时段延时闭合，瞬时断开。本实用新型具有辅助保持和来电重合双时段控制特性，能够区分处理晃电和备用电源切换时的电动机再起动方式。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种用于接触器的电动机再起动控制器。
背景技术
交流接触器普遍用于现代工业低压电动机控制器，它的特性带电自保持，无压释放。然而，电动机正常运行时遭遇电源瞬时失压（比如当电源侧发生或发生电源切换、线路重合闸动作时以及瞬时失压、欠压造成的“晃电”），接触器就会释放，造成运行中电动机不必要的停机，这对会对石油、石化、化工、电力、冶金等连续性生产企业造成经济损失，甚至导致安全事故。
以线路重合闸动作或电源备自投动作时引起的电源瞬时失压，失压时间为重合闸或备自投动作时间一般大于1秒。由于失压时间较长，电动机转速衰减较大，此时全部电动机再起动其冲击电流会对电源造成较大冲击。按自起动原则，参加自起动的电动机容量不能超过变压器容量的20%-25%，而且要检测来电重合电压阀值，每批起动要有一定时差。所以，在失压时间大于1秒时，重要设备要依据系统容量验算分批再起动电动机的数量、容量及分批时间参数，确保重要设备的再起动对电源不会造成冲击。
但由于电源侧的瞬时失压故障类型具有不确定性，为兼顾既保障生产连续性又保证生产安全性的双重要求，需要考虑如果电源侧瞬时失压时间在500毫秒以下，则大部分电动机全部参与防晃电控制，这样可保障生产的连续性，此外，由于微处理器的电压采集刷新周期时间要大于电源瞬时故障时间，常规的微处理器方式的再起动设备因无法快速捕捉响应到电压瞬时变化对200毫秒以下的电源瞬时失压“晃电”无法起作用，需要规避计算机数据采集与刷新周期的固有特性。如果电源侧瞬时失压时间大于1秒或500毫秒以上，则重要负荷电动机采用分批再起动方式，以确保生产安全性得以保证。目前，准确区分处理晃电和备用电源切换，并据此确定电动机的再起动方式没有得到解决。
发明内容
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于接触器的电动机再起动控制器，以采用继电电子一体化的方式准确区分处理晃电和备用电源切换时的电动机的再起动方式，确保再起动不会对电源造成冲击。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本实用新型提供的用于接触器的电动机再起动控制器包括：用于市电瞬时欠压或失压时对控制器进行供电的后备电源单元；以及分别与后备电源单元相连的逻辑继电单元、用于预设时限控制的时间继电单元、用于检测来电电压是否达到重合电压阀值的电压比较单元和用于提供输出接点的输出继电器，其中：
逻辑继电单元，其一对电源端子分别与火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，其一对输入端子与被控接触器的一对常开辅助触点相连，检测被控接触器的状态；当检测到被控接触器常开辅助触点断开瞬间，控制输出继电器的输出接点瞬时闭合；如果电源电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度、且发生在被控接触器的辅助触点断开之前，则通过时间继电单元在预设的允许失压时间内和电压比较单元一起控制输出继电器的后备电源单元的开关的闭合或断开而控制输出继电器的输出接点动作方式为：在预设的辅助保持时段瞬时闭合，延时断开；在预设的来电重合时段延时闭合，瞬时断开。
优选地，逻辑继电单元包括电压检测电路、接触器状态检测电路、逻辑判断电路和后备电源控制电路，其中：
电压检测电路，输入端与控制电源的火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，输出给逻辑判断电路；
接触器状态检测电路，输入端与被控接触器的一对常开辅助触点相连，检测被控接触器常开辅助触点的状态，输出给逻辑判断电路；
逻辑判断电路，根据电源电压的瞬时凹陷幅值是否达到预设的幅度、且发生在被控接触器的辅助触点断开之前，判断被控接触器是否由于晃电原因断开；
后备电源控制电路，用于根据被控接触器是否由于晃电原因断开，通过时间继电单元在预设时限内配合电压比较单元控制输出继电器的后备电源单元的开关的闭合或断开。
优选地，电压检测电路包括电压继电器及其辅助电路。
优选地，电压检测电路还用于检测电压瞬时变化量，相应地，逻辑判断电路还用于根据电压瞬时变化量是否达到预设的斜率、且发生在瞬时凹陷幅值达到预设的幅度之前，判断被控接触器是否由于晃电原因断开。
优选地，时间继电单元包括至少三个在出厂时固化或者通过数显装置固化时间参数的时间继电器，所述时间参数分别为预设的允许失压时间、预设的辅助保持时段和预设的来电重合时段。
优选地，后备电源单元包括内置的超级电容、第一开关控制电路和第二开关控制电路，第一开关控制电路用于控制是否给控制器供电，第二开关控制电路用于控制是否给输出继电器供电。
优选地，上述控制器还包括中间信号继电单元，与后备电源单元相连，用于在DCS和PLC信号连锁控制电路中，在逻辑继电单元的控制下，通过时间继电单元和电压比较单元控制中间信号继电单元的后备电源单元的开关的闭合或断开，限时闭锁被控接触器以及外接的继电器的输出运行状态信号。
本实用新型提供的用于接触器的电动机再起动控制器，具有辅助保持和来电重合双时段控制特性。通过在辅助保持时段为被控接触器晃电跳停后瞬间闭锁其运行指令，来电后接触器立即闭合。若在辅助保持时段内电源没有恢复则其运行闭锁指令解除，进入来电重合控制时段，当来电达到预设的重合电压阀值时，则通过时间继电单元发出延时重合指令。能够区分处理晃电和备用电源切换时的电动机再起动方式，特别是针对小于0.5秒的失压故障，原则上所有电动机均允许来电即起而不会对电源形成冲击，从而确保生产的连续性；针对备用电源切换时（大于0.5秒），则对重要负荷电动机采用分批再起动方式，以确保生产的安全性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种用于接触器的电动机再起动控制器的结构示意图。
图2为本实用新型实施例提供的一种控制时序图。
图3为本实用新型优选实施例提供的一种逻辑继电单元的结构示意图。
图4为应用本实用新型的一种电动机再起动控制器的接线原理图。
图5为应用本实用新型的另一种电动机再起动控制器的接线原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一
请参阅图1，本实用新型实施例提供的一种用于接触器的电动机再起动控制器，包括后逻辑继电单元10、时间继电单元20、电压比较单元30和备电源单元40以及输出继电器50，其中：
逻辑继电单元10，其一对电源端子分别与火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，其一对输入端子与被控接触器的一对常开辅助触点相连，检测被控接触器的状态；当检测到被控接触器常开辅助触点断开瞬间，控制输出继电器50的输出接点瞬时闭合；如果电源电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度、且发生在被控接触器的辅助触点断开之前，则通过时间继电单元20在预设的允许失压时间内，与电压比较单元30一起控制输出继电器50的后备电源单元的开关的闭合或断开而控制输出继电器50的输出接点动作方式为：在预设的辅助保持时段瞬时闭合，延时断开；在预设的来电重合时段延时闭合，瞬时断开。
具体来说，逻辑继电单元10通过控制后备电源单元40的第一开关401给整个控制器回路供电，通过控制后备电源单元40的第二开关401的断开与闭合控制输出继电器50的断开与闭合。
时间继电单元20，用于预设时限控制。
具体地，时间继电单元20也是一种等效计时仪器，当加入或者去掉一些动作信号后，其输出经过规定准确的时间才能产生跳变。时间继电单元20可以通过多个固化了时间参数的时间继电器来实现。包括至少三个在出厂时固化时间参数的时间继电器，其时间参数分别为预设的允许失压时间、预设的辅助保持时段和预设的来电重合时段。当然，也可以根据需要由用户通过数显装置进行设置。
请参阅图2所示的一种控制时序图，辅助保持时段Tc=t2-t1，再启动重合电压阀值Kv为电源电压的85%，来电重合允许时限Te=t5-t1：0～10秒；重合延时Ty=t4-t3:0～3秒
作为一种优选实施例，辅助保持时段Tc为0.5秒，来电重合允许时限为10秒，重合延时Ty范围在0-3秒，级差为0.5秒。
电压比较单元30，其输入端与控制电源的火线连接，检测来电电压是否达到重合电压阀值。
优选的，电压比较单元30输入端与控制电源电压相连，用于比较来电电压是否达到预设的重合电压阀值，将比较结果输出给后备电源的第二开关控制模块402，用于控制是否给输出继电器50供电。电压比较单元30可以以接触器铁芯线圈吸合电压作为重合电压阀值判式，比如：电源侧的电源电压UK为220Vac或者380Vac，重合电压阀值KV：≥85%UK，输出接点为8A/440Vac（COSΦ＝0.4）。
后备电源单元40，用于市电瞬时欠压或失压时对控制器进行供电。
优选地，后备电源单元40包括内置的电容、第一开关控制电路401和第二开关控制电路402，第一开关控制电路401用于控制是否给控制器供电，第二开关控制电路402用于控制是否给输出继电器50供电。其中，为了延长控制器的使用寿命，电容可以采用超级电容。
输出继电器50，用于在逻辑继电单元10的控制下提供输出接点传递信号。
具体来说，当输出继电器50的后备电源单元的开关断开时，输出继电器50的输出接点断开，当当输出继电器50的后备电源单元的开关闭合时，输出继电器50的输出接点闭合。
作为本实施例的另一种优选的方案，上述控制器还包括中间信号继电单元，与后备电源单元相连，用于在DCS和PLC信号连锁控制电路中，在逻辑继电单元10的控制下，通过时间继电单元20和电压比较单元30控制中间信号继电单元的后备电源单元的开关的闭合或断开，限时闭锁被控接触器以及外接的继电器的输出运行状态信号。
实施例二
请参阅图3，本实用新型优选实施例提供的一种逻辑继电单元10包括电压检测电路101、接触器状态检测电路102、逻辑判断电路103和后备电源控制电路104，其中：其中：
电压检测电路101，输入端与控制电源的火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，输出给逻辑判断电路103；
接触器状态检测电路102，输入端与被控接触器的一对常开辅助触点相连，检测被控接触器常开辅助触点的状态，输出给逻辑判断电路103；
逻辑判断电路103，根据电源电压的瞬时凹陷幅值是否达到预设的幅度、且发生在被控接触器的辅助触点断开之前，判断被控接触器是否由于晃电原因断开，输出给后备电源控制电路104；
后备电源控制电路104，用于根据被控接触器是否由于晃电原因断开，通过时间继电单元在预设时限内配合电压比较单元控制输出继电器的后备电源单元的开关的闭合或断开。
具体来说，当被控接触器分断瞬间，先控制输出继电器50的后备电源单元的开关闭合而闭合其输出接点，再进一步判断接触器是否是因为晃电而跳开，判断的条件是按顺序满足：（1）L11电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度（比如是否下降到额定电压的50%），（2）接触器辅助触点是否已断开（模拟逻辑量），如果以上两个条件按时间顺序满足，说明接触器因晃电而跳开，则控制输出继电器50的输出接点继续闭合，延时打开。若在预设时段内电压恢复，则接触器吸合，输出继电器50的输出接点即复位，若在预设时段内电压未恢复，则输出继电器50的输出接点断开。如果在第一预设时间内以上两个条件不满足，说明接触器不是因晃电而跳开，是正常停车或故障停车，则输出继电器50的输出接点即断开，从而不会误动作。
优选的，晃电判断条件还可以进一步包括：L11电压的瞬时变化量是否达到预设的斜率，且在L11电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度之前发生，
优选地，电压检测电路101还用于检测电压瞬时变化量，相应地，逻辑判断电路103还用于根据电压瞬时变化量是否达到预设的斜率（比如是否有15%的变化量）、且发生在瞬时凹陷幅值达到预设的幅度之前，判断被控接触器是否由于晃电原因断开。如果这三个条件均满足，则可进一步避免误判，提高安全性。
实施例三
如图4所示是应用本实用新型提供的用于接触器的电动机再起动控制器的应用接线原理图，三相线圈L1、L2、L3、三相断路器MCCS、熔断器Fuse、接触器KC和电动机M形成主回路，电动机再起动控制器DZQ-A并联在接触器KC的控制器中，DZQ-A包括6个接点，其中：
第1接点和第2接点：是DZQ-A的逻辑继电单元的电源端子，第1接点连接控制电源的火线L11作为DZQ-A的输入电源；第2接点连接零线，考虑对电子器件的保护，第2接点应可靠接地。该对接点也是检测L11电源电压变化的检测点，采集并检测电源电压瞬时凹陷幅值。
第3接点和第4接点：是DZQ-A的逻辑继电单元的输入端子，接入接触器KC的一对常开点。当接触器KC吸合，则第3接点和第4接点接入的接触器KC常开接点闭合，DZQ-A内部电源被接通，表明接触器KC在吸合状态，电动机正常运行。当第3接点和第4接点断开，则判断接触器KC断开，DZQ-A的逻辑继电单元进一步判断接触器KC是否为电源侧晃电还是正常原因跳开，若不是晃电原因导致，则DZQ-A的后备电源单元立即解除，若是晃电原因导致，则DZQ-A的后备电源单元延时解除。
第6接点和第8接点：是DZQ-A的输出接点，也是输出继电器常开干接点。
当接触器KC断开瞬间，DZQ-A的逻辑继电单元控制第6接点和第8接点立即闭合，瞬间闭锁其运行指令，然后再进一步判断接触器KC是否由于晃电原因断开。
如果判断接触器KC是由于晃电原因跳开，则第6接点和第8接点继续闭合，延时断开。若在预设辅助保持时段（Tc=0.5秒）内电压恢复，则接触器KC吸合，第6接点和第8接点即复位。若辅助保持时段内电源没有恢复，则其运行闭锁指令解除，进入来电重合控制时段。当来电电压达到控制器预设的重合电压阀值时，则通过时间继电单元发出重合指令。即输出继电器输出接点状态为组合输出：在辅助保持时段是延时断开，由被控接触器“晃电”跳停激励；在来电重合时段是瞬时闭合，由来电恢复激励。
如果判断接触器KC不是由于晃电原因跳开，说明是正常停车或故障停车，则第6接点和第8接点不执行动作，从而不会引起误动作。
实施例四
如图5所示，应用本实用新型提供的另一种用于接触器的电动机再起动控制器的应用接线原理图，三相线圈L1、L2、L3、三相断路器MCCS、熔断器Fuse、接触器KC和电动机M形成主回路，电动机再起动控制器DZQ-A并联在接触器KC的控制器中。
本实施例与实施例三不同的是，DZQ-A包括8个接点，其内还中间信号继电单元RUM，中间信号继电单元RUM提供一对状态接点（第5接点和第7接点）在逻辑控制器的控制下输出控制回路的信号状态。
本实用新型提供的用于接触器的电动机再起动控制器，具有辅助保持和来电重合双时段控制特性。通过在辅助保持时段为被控接触器晃电跳停后瞬间闭锁其运行指令，来电后接触器立即闭合。若在辅助保持时段内电源没有恢复则其运行闭锁指令解除，进入来电重合控制时段，当来电达到预设的重合电压阀值时，则通过时间继电单元发出延时重合指令。能够区分处理晃电和备用电源切换时的电动机再起动方式，特别是针对小于0.5秒的失压故障，原则上所有电动机均允许来电即起而不会对电源形成冲击，从而确保生产的连续性；针对备用电源切换时（大于0.5秒），则对重要负荷电动机采用分批再起动方式，以确保生产的安全性。
以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型的权利范围之内。
Claims (8)
1.一种用于接触器的电动机再起动控制器，其特征在于，所述控制器包括用于市电瞬时欠压或失压时对所述控制器进行供电的后备电源单元；以及分别与所述后备电源单元相连的逻辑继电单元、用于预设时限控制的时间继电单元、用于检测来电电压是否达到重合电压阀值的电压比较单元和用于提供输出接点的输出继电器，其中：
所述逻辑继电单元，其一对电源端子分别与火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，其一对输入端子与被控接触器的一对常开辅助触点相连，检测被控接触器的状态；当检测到被控接触器常开辅助触点断开瞬间，通过控制所述后备电源单元控制输出继电器的输出接点瞬时闭合；如果电源电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度、且发生在被控接触器的辅助触点断开之前，则通过所述时间继电单元在预设的允许失压时间内和所述电压比较单元一起控制所述输出继电器的后备电源单元的开关的闭合或断开而控制输出继电器的输出接点动作方式为：在预设的辅助保持时段瞬时闭合，延时断开；在预设的来电重合时段延时闭合，瞬时断开。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述逻辑继电单元包括电压检测电路、接触器状态检测电路、逻辑判断电路和后备电源控制电路，其中：
所述电压检测电路，输入端与控制电源的火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，输出给所述逻辑判断电路；
所述接触器状态检测电路，输入端与被控接触器的一对常开辅助触点相连，检测被控接触器常开辅助触点的状态，输出给所述逻辑判断电路；
所述逻辑判断电路，根据电源电压的瞬时凹陷幅值是否达到预设的幅度、且发生在被控接触器的辅助触点断开之前，判断所述被控接触器是否由于晃电原因断开；
所述后备电源控制电路，用于根据被控接触器是否由于晃电原因断开，通过所述时间继电单元在预设的允许失压时间内和所述电压比较单元一起控制所述输出继电器的后备电源单元的开关的闭合或断开。
3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述电压检测电路包括电压继电器及其辅助电路。
4.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述电压检测电路还用于检测电压瞬时变化量，相应地，所述逻辑判断电路还用于根据所述电压瞬时变化量是否达到预设的斜率、且发生在瞬时凹陷幅值达到预设的幅度之前，判断被控接触器是否由于晃电原因断开。
5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述时间继电单元包括至少三个在出厂时固化或者通过数显装置固化时间参数的时间继电器；所述时间参数包括所述预设的允许失压时间、所述辅助保持时段和所述预设的来电重合时段。
6.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述后备电源单元包括内置的电容、第一开关控制电路和第二开关控制电路，所述第一开关控制电路用于控制是否给控制器供电，第二开关控制电路用于控制是否给所述输出继电器供电。
7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述电容为超级电容。
8.根据权利要求1-7任一项权利要求书所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括中间信号继电单元，与后备电源单元相连，用于在DCS和PLC信号连锁控制电路中，在逻辑继电单元的控制下，通过所述时间继电单元和电压比较单元控制中间信号继电单元的后备电源单元的开关的闭合或断开，限时闭锁所述被控接触器以及外接的继电器的输出运行状态信号。
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