CN207977918U - 工频变频切换装置及供水设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工频变频切换装置及供水设备，涉及变频驱动领域。该装置用于将多个电机的驱动电源分别在工频电源和变频电源之间进行切换，该装置包括工频变频切换装置包括控制器、变频器、多个变频负载继电器和多个工频负载继电器，多个工频负载继电器用于分别电连接工频电源和多个电机，多个变频负载继电器的用于分别电连接变频器和多个电机，控制器分别与变频器、多个变频负载继电器和多个工频负载继电器的电连接，以控制变频器的运行，以及选择性地控制变频负载继电器或者工频负载继电器开启。该装置的控制线路简单，装置成本费用投入少，能够将多个电机的驱动电源分别在工频电源和变频电源之间双向切换。

Description

工频变频切换装置及供水设备

技术领域

本实用新型涉及变频驱动领域，具体而言，涉及工频变频切换装置及供水设备。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，变频器的技术已日趋成熟，在各个领域的应用也如雨后春笋般的蓬勃崛起，已成为各个生产环节不可或缺的重要工具，为企业改进生产工艺、提高劳动生产率、节约能源、减轻工人的劳动强度发挥着越来越积极的作用。

在变频器的使用当中，常常需要将电机的驱动电源在工频电源和变频电源之间切换，例如：当变频器出现故障或者因为某些特殊应用时，需要把电动机切换到工频电源运行，又或者在电机启动或者降速运行时，需要把电动机切换到变频电源运行。

但是，现有变频与工频的切换装置是利用相位检测仪器检测工频电源相位与变频器输出相位差，调整变频器的输出电压及频率，将电机由变频器驱动切换到由工频电源驱动。该切换装置的费用投入高，且与变频器构成的控制调制回路十分复杂。此外，现有技术主要应用到电机由变频驱动切换到工频驱动的一拖一的单向的切换，即一套切换系统对应一台电机的变频切换工频驱动的单向的切换的应用，十分浪费资源。

有鉴于此，设计出一种控制电路简单，费用投入少，能够控制多个电机的，并且，能够工频与变频双向切换的工频与变频切换控制装置显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种工频变频切换装置，该装置的控制线路简单，装置成本费用投入少，能够将多个电机的驱动电源分别在工频电源和变频电源之间双向切换。

本实用新型的另一目的在于提供一种供水设备，该设备使用工频变频切换装置控制水泵，该装置的控制线路简单，装置成本费用投入少，能够将多个电机的驱动电源分别在工频电源和变频电源之间双向切换。

本实用新型提供一种技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种工频变频切换装置，用于将多个电机的驱动电源分别在工频电源和变频电源之间进行切换，所述工频变频切换装置包括控制器、变频器、多个变频负载继电器和多个工频负载继电器；多个所述工频负载继电器用于分别电连接所述工频电源和多个所述电机，多个所述变频负载继电器的用于分别电连接所述变频器和多个所述电机，所述控制器分别与所述变频器、多个所述变频负载继电器和多个所述工频负载继电器的电连接，以控制所述变频器的运行，以及选择性地控制所述变频负载继电器或者所述工频负载继电器开启。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，多个所述变频负载继电器之间互锁。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，与同一个所述电机电连接的所述变频负载继电器和所述工频负载继电器互锁。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述工频变频切换装置还包括工频变频断路器，所述工频变频断路器用于电连接所述变频器和所述工频电源。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述工频变频切换装置还包括变频负载隔离开关，所述变频负载隔离开关用于电连接于所述电机和所述变频负载继电器之间。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，所述工频变频切换装置还包括显示模块，所述显示模块与所述控制器电连接。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，所述工频变频切换装置还包括传感器组件，所述传感器组件包括变频电流传感器和变频电压传感器，所述变频电流传感器和所述变频电压传感器均与所述控制器电连接，所述变频电流传感器和所述变频电压传感器分别用于检测所述变频器的输入端的电流和电压。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第七种实现方式中，所述传感器组件还包括电机电流传感器和电机电压传感器，所述电机电流传感器和所述电机电压传感器均与所述控制器电连接，所述电机电流传感器用于电连接于所述工频负载继电器和所述电机之间，并检测所述电机的电流，所述电机电压传感器用于电连接于所述工频负载继电器和所述电机之间，并检测所述电机的电压。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第八种实现方式中，所述传感器组件还包括电机转速传感器，所述电机转速传感器与所述控制器电连接，所述电机转速传感器用于安装于所述电机并检测所述电机的转速。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种供水设备，包括工频变频切换装置和多台水泵，所述工频变频切换装置包括控制器、变频器、多个变频负载继电器和多个工频负载继电器，多台所述水泵均包括相互连接的泵体和电机，多个所述工频负载继电器分别与所述工频电源和多个所述电机电连接，多个所述变频负载继电器的分别与所述变频器和多个所述电机电连接。所述控制器分别与所述变频器、多个所述变频负载继电器和多个所述工频负载继电器的电连接，以控制所述变频器的运行，以及选择性地控制所述变频负载继电器或者所述工频负载继电器开启。

相比现有技术，本实用新型提供的工频变频切换装置及供水设备的有益效果是：

该装置的多个所述工频负载继电器分别与所述工频电源和多个所述电机电连接，多个所述变频负载继电器的分别与所述变频器和多个所述电机电连接，所述控制器分别与所述变频器、多个所述变频负载继电器和多个所述工频负载继电器的电连接，以控制所述变频器的运行，并选择性地控制所述变频负载继电器或者所述工频负载继电器开启，以及控制多台电机的驱动电源分别在变频电源和工频电源之间切换，该装置的控制线路简单，装置成本费用投入少，能够将多个电机的驱动电源分别在工频电源和变频电源之间双向切换。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的工频变频切换装置应用于供水设备的组成示意框图；

图2为本实用新型的工频变频切换装置的组成示意框图；

图3为本实用新型的工频变频切换装置的部分组成电路图；

图4为本实用新型的工频变频切换装置的传感器组件的组成示意框图。

图标：900-供水设备；950-水泵；951-泵体；953-电机；100-工频变频切换装置；110-控制器；120-变频器；130-变频负载继电器；180-变频负载隔离开关；140-工频负载继电器；150-工频变频断路器；160-显示模块；170-传感器组件；171-变频电流传感器；173-变频电压传感器；175-电机电流传感器；177-电机电压传感器；179-电机转速传感器；500-工频电源。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型的较佳实施例提供了一种多个电机的控制装置，涉及变频驱动领域，用于将多个电机的驱动电源分别在工频电源和变频电源之间进行切换，并且只使用一个变频器对多个电机的驱动电源分别在工频电源和变频电源之间进行切换，可由变频电源驱动分别电机启动，以完成变频启动，再将电机的驱动电源由变频电源切换至工频电源，以提高电机的出力效率，在需要电机较小的输出力矩时，再将电机的驱动电源分别由工频电源切换至变频电源，以适应电机较小的输出力矩的要求，该装置的控制电路简单，成本少，能够控制多个电机的，并且，能够工频与变频双向的切换。该装置用于汽轮机、供水系统、送风系统、离心式风机控制系统等，当然，该电机的控制装置也可以独立使用。

实施例：

请参阅图1，图1为本实用新型的工频变频切换装置100应用于供水设备900的组成示意框图。

供水设备900包括工频变频切换装置100和多台水泵950，多台水泵950包括相互连接的泵体951和电机953，工频变频切换装置100用于控制多个电机953，并将多个电机953的驱动电源分别在工频电源500和变频电源(图未标)之间进行切换，在水泵950启动或是需要较小的输出力矩时，由变频电源驱动电机953，以带动与电机953连接的泵体951转动，在水泵950正常运转时，将电机953的驱动电源由变频电源切换至工频电源500，以提高电机953的输出效率，使用该工频变频切换装置100使得供水设备900的控制电路简单，装置成本投入少，能够控制多个电机953，并能够将多个电机953的驱动电源分别在工频电源500和变频电源之间双向切换。

请参阅图2，图2为本实用新型的工频变频切换装置100的组成示意框图。

工频变频切换装置100用于将多个电机953的驱动电源分别在工频电源500和变频电源(图未标)之间进行切换，该装置包括控制器110、变频器120、多个变频负载继电器130和多个工频负载继电器140，其中，多个工频负载继电器140分别电连接工频电源500和多个电机953，多个变频负载继电器130的分别电连接变频器120和多个电机953，控制器110分别与变频器120、多个变频负载继电器130和多个工频负载继电器140的电连接，以控制变频器120的运行，以及选择性地控制变频负载继电器130或者工频负载继电器140开启。

需要说明的是，在组成示意框图中仅展示了对一个电机953的控制组成框图，并不意味着该工频变频切换装置100仅能对一个电机953的驱动电源在工频电源500和变频电源之间的切换和控制，其中其余的工频负载继电器140、变频负载继电器130和电机953与变频器120、工频电源500等的连接方式与组成示意框图中相同。

请参照图3，图3为本实用新型的工频变频切换装置100的部分组成电路图。

在工频变频切换装置100运行时，控制器110可依据工艺要求或者用户指示命令启动某个电机953，控制器110控制与该电机953电连接的变频负载继电器130闭合以电连接该电机953和变频器120，并控制变频器120输出变频电源，以将该电机953变频启动，当电机953带动泵体951转动并转速提升至额定转速时，可由控制器110控制变频器120停止输出变频电源，再由控制器110控制与该电机953电连接的变频负载继电器130断开，以断开该电机953与变频器120的电连接，并再由控制器110控制与该电机953电连接的工频负载继电器140闭合，以电连接该电机953和工频电源500，将电机953由变频电源驱动切换至工频电源500驱动，以提高电机953的输出效率，当工艺要求或者指示命令要求某个电机953需要减少输出力矩时，控制器110可依据工艺要求或者用户指示断开与该电机953电连接的工频负载继电器140，以断开该电机953与工频电源500之间的电连接，再闭合与该电机953电连接的变频负载继电器130，以使该电机953与变频器120电连接，并启动变频器120，以将电机953由工频电源500驱动切换至变频电源驱动，以使电机953的转动输出满足工艺要求或者指示命令，同样的，控制器110也可分别变频启动多个电机953，并分别将多个电机953的驱动电源由变频电源切换至工频电源500，控制器110也可分别将多个电机953的驱动电源由工频电源500切换至变频电源，以实现对对台水泵950的控制，简化控制线路，提高变频器120的利用率，降低设备成本。

可以理解的是，在本实施例中，控制器110为S7-200的PLC控制器110，在其他实施例中，也可以是其他控制器110，例如：ARM系列处理器、Cortex系列处理器等。

可以理解的是，变频负载继电器130和工频负载继电器140也可以为断路器，以对线路、变频器120和电机953等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路等故障时能自动切断电路，以提高设备稳定性，例如：型号为IC65N的断路器等。

进一步地，上述的多个变频负载继电器130之间互锁，以保证在同一时间里分别与多个电机953电连接的多个变频负载继电器130中只有一个闭合，即，在多个电机953中仅有一个电机953与变频器120电连接，避免因误操作，或者其他原因导致变频器120同时与多个电机953电连接而导致变频器120过载或损坏，提高设备稳定性。

进一步地，上述的与同一个电机953电连接的变频负载继电器130和工频负载继电器140互锁，以保证在同一时间里与同一电机953电连接变频负载继电器130和工频负载继电器140中仅有一个继电器闭合，避免因误操作，或者其他原因导致电机953同时与变频电源和工频电源500电连接而导致变频器120和电机953等的损坏，提高设备稳定性。

请继续参阅图2，作为优选，工频变频切换装置100还包括工频变频断路器150，工频变频断路器150电连接变频器120和工频电源500，工频变频断路器150用于对线路、变频器120和电机953等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，以提高设备稳定性。

作为优选，工频变频切换装置100还包括变频负载隔离开关180，变频负载隔离开关180电连接于电机953和变频负载继电器130之间，以保证工频变频切换装置100、电机953的检修工作的安全。

可以理解的是，在本实施例中，变频负载隔离开关180的型号为INS400，在其他实施例中，也可以根据线路和负载的不同，使用其他的隔离开关，例如，当负载较小时，可使用型号为VCD02C的隔离开关。

作为优选，工频变频切换装置100还包括显示模块160，显示模块160与控制器110电连接，用户可由显示模块160观看工频变频切换装置100的运行状态、提示和警告信息等，可以理解的是，显示模块160还可以作为工频变频切换装置100的输入设备，用户可以在显示模块160输入控制命令等，以控制工频变频切换装置100驱动水泵950工作。

可以理解的是，在其他实施例中，也可以使用按键和指示灯等的组合代替显示模块160，以完成向用户展示装置的运行状态、提示或者报警等信息，也可以由按键等输入控制命令，以控制工频变频切换装置100驱动水泵950工作。

请参阅图4，图4为本实用新型的工频变频切换装置100的传感器组件170的组成示意框图。

作为优选，工频变频切换装置100还包括传感器组件170，传感器组件170包括变频电流传感器171和变频电压传感器173，变频电流传感器171和变频电压传感器173均与控制器110电连接，变频电流传感器171和变频电压传感器173分别检测变频器120的输入端的电流和电压，控制器110可依据检测到的变频器120的输入端的电流和电压调整，变频器120的输出，还可以对工频电源500变化进行预警，以提高设备运行的稳定性。

进一步地，传感器组件170还包括电机电流传感器175和电机电压传感器177，电机电流传感器175和电机电压传感器177均与控制器110电连接，电机电流传感器175电连接于工频负载继电器140和电机953之间，并检测电机953的电流，电机电压传感器177电连接于工频负载继电器140和电机953之间，并检测电机953的电压，控制器110可依据电机953的电压和电流，来判断电机953的运行状态，在电机953的驱动电源分别在工频电源500和变频电源之间切换时，作为参考依据，提高切换的平顺性。

进一步地，传感器组件170还包括电机转速传感器179，电机转速传感器179与控制器110电连接，电机转速传感器179安装于电机953并检测电机953的转速，控制器110可依据检测到的电机953的转速来检测电机953是否在控制转速内，当也可由转速的变化，计算出负载变化，以方便控制器110调整控制工艺，提高设备的智能程度，提高设备的稳定性。

本实施例提供的供水设备900的工频变频切换装置100的工作原理是：

控制器110可依据显示模块160录入的工艺要求或者用户输入的指示命令启动某个电机953，控制器110控制与该电机953电连接的变频负载继电器130闭合以电连接该电机953和变频器120，并控制变频器120输出变频电源，以将该电机953变频启动，当电机953带动泵体951转动并转速提升至额定转速时，可由控制器110控制变频器120停止输出变频电源，再由控制器110控制与该电机953电连接的变频负载继电器130断开，以断开该电机953与变频器120的电连接，并再由控制器110控制与该电机953电连接的工频负载继电器140闭合，以电连接该电机953和工频电源500，将电机953由变频电源驱动切换至工频电源500驱动，以提高电机953的输出效率，当工艺要求或者指示命令要求某个电机953需要减少输出力矩时，控制器110可依据工艺要求或者指示命令断开与该电机953电连接的工频负载继电器140，以使该电机953与工频电源500之间的电连接，再闭合与该电机953电连接的变频负载继电器130，以使该电机953与变频器120电连接，并启动变频器120，以将电机953由工频电源500驱动切换至变频电源驱动，以使电机953的转动输出满足工艺要求或者指示命令，同样的，控制器110也可分别变频启动多个电机953，并分别将多个电机953的驱动电源由变频电源切换至工频电源500，控制器110也可分别将多个电机953的驱动电源由工频电源500切换至变频电源，以实现对对台水泵950的控制，简化控制线路，提高变频器120的利用率，降低设备成本。

综上所述：

本实用新型实施例提供了一种工频变频切换装置100，该装置的控制线路简单，装置成本费用投入少，能够将多个电机953的驱动电源分别在工频电源500和变频电源之间双向切换。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，在不冲突的情况下，上述的实施例中的特征可以相互组合，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种工频变频切换装置，其特征在于，用于将多个电机的驱动电源分别在工频电源和变频电源之间进行切换，所述工频变频切换装置包括控制器、变频器、多个变频负载继电器和多个工频负载继电器；

多个所述工频负载继电器用于分别电连接所述工频电源和多个所述电机，多个所述变频负载继电器的用于分别电连接所述变频器和多个所述电机，所述控制器分别与所述变频器、多个所述变频负载继电器和多个所述工频负载继电器的电连接，以控制所述变频器的运行，以及选择性地控制所述变频负载继电器或者所述工频负载继电器开启。

2.根据权利要求1所述的工频变频切换装置，其特征在于，多个所述变频负载继电器之间互锁。

3.根据权利要求1所述的工频变频切换装置，其特征在于，与同一个所述电机电连接的所述变频负载继电器和所述工频负载继电器互锁。

4.根据权利要求1所述的工频变频切换装置，其特征在于，所述工频变频切换装置还包括工频变频断路器，所述工频变频断路器用于电连接所述变频器和所述工频电源。

5.根据权利要求1所述的工频变频切换装置，其特征在于，所述工频变频切换装置还包括变频负载隔离开关，所述变频负载隔离开关用于电连接于所述电机和所述变频负载继电器之间。

6.根据权利要求1所述的工频变频切换装置，其特征在于，所述工频变频切换装置还包括显示模块，所述显示模块与所述控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的工频变频切换装置，其特征在于，所述工频变频切换装置还包括传感器组件，所述传感器组件包括变频电流传感器和变频电压传感器，所述变频电流传感器和所述变频电压传感器均与所述控制器电连接，所述变频电流传感器和所述变频电压传感器分别用于检测所述变频器的输入端的电流和电压。

8.根据权利要求7所述的工频变频切换装置，其特征在于，所述传感器组件还包括电机电流传感器和电机电压传感器，所述电机电流传感器和所述电机电压传感器均与所述控制器电连接，所述电机电流传感器用于电连接于所述工频负载继电器和所述电机之间，并检测所述电机的电流，所述电机电压传感器用于电连接于所述工频负载继电器和所述电机之间，并检测所述电机的电压。

9.根据权利要求7所述的工频变频切换装置，其特征在于，所述传感器组件还包括电机转速传感器，所述电机转速传感器与所述控制器电连接，所述电机转速传感器用于安装于所述电机并检测所述电机的转速。

10.一种供水设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的工频变频切换装置和多台水泵，多台所述水泵均包括相互连接的泵体和电机，多个所述工频负载继电器分别与所述工频电源和多个所述电机电连接，多个所述变频负载继电器的分别与所述变频器和多个所述电机电连接。