CN218039046U - 双交流电压切换继电器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力继电器技术领域，公开一种双交流电压切换继电器装置及切换方法，包括主电源、备用电源、电压切换电路、电压检测电路、扩展电路和磁保持继电器；电压切换电路包括第一继电器和第二继电器且均为转换型继电器，第一继电器的动触点常闭于备用电源的火线端，常开于主电源的火线端，第二继电器的动触点常闭于备用电源的零线端，常开于主电源的零线端；电压检测电路与电压切换电路的输出端相接，电压检测电路的输出端接磁保持继电器和扩展电路并联而成的电路；磁保持继电器常闭触点串联接入第一继电器的输出端和电压检测电路之间；扩展电路包括第三继电器，第一继电器和第二继电器的输出端分别为切换后电源的火线端和零线端。

Description

双交流电压切换继电器装置

技术领域

本实用新型涉及电力继电器技术领域，具体而言涉及一种双交流电压切换继电器装置及切换方法。

背景技术

电压切换装置主要用于切换母线电压，用于电力工程的实际使用过程中。在电力、工业、医院、机房等需要持续供电的场所，都配有双电源或者多电源，在主电源产生波动或者故障的情况下手动或者自动切换为备用电源供电，保证生产经营活动的正常进行。尤其在双电源切换时，往往采用电压切换箱、电压切换继电器等电压切换装置，其中电压切换箱由于工程成本高、接线复杂、扩展困难而逐渐被电压切换继电器取代。

现有技术中的双交流电压切换继电器装置采用每一个电源都由独立的继电器控制的方案，该方案在实现电源切换时，先将某一继电器复位使主电源断开，待电源完全关闭后再将另一继电器动作使备用电源接通。两继电器工作状态的切换有严格时间顺序，若其中一继电器未完全复位断电时另一继电器即动作，会导致系统短路，烧毁元件。

此外，传统的电压切换继电器在电源切换过程中花费的时间过长，仍然会导致有明显的断电状态。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种双交流电压切换继电器装置及切换方法，在实现双交流电压切换的前提下，防止两电源之间短路，缩短切换过程所需时间。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种双交流电压切换继电器装置，包括主电源、备用电源、电压切换电路、电压检测电路、扩展电路和磁保持继电器；其中：

所述电压切换电路包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器和第二继电器均为转换型继电器，所述第一继电器的动触点常闭于备用电源的火线端，常开于主电源的火线端；所述第二继电器的动触点常闭于备用电源的零线端，常开于主电源的零线端；

所述第一继电器的输出端为切换后电源的火线端，所述第二继电器的输出端为切换后电源的零线端；

所述电压检测电路包括单片机，所述电压检测电路与所述电压切换电路的输出端相接，用于监测经由电压切换电路实现的电源输出；

所述电压检测电路的输出端接所述磁保持继电器和所述扩展电路，且所述磁保持继电器与所述扩展电路并联；

所述磁保持继电器的常闭触点串联接入所述第一继电器的输出端和所述电压检测电路之间；

所述扩展电路包括第三继电器，且所述第三继电器为转换型继电器，所述扩展电路包括至少两种工作形态，所述工作形态包括失电预警和过载复位。

进一步地，前述的扩展电路处于过载复位状态时，所述第二继电器的输出端与所述第三继电器的常开触点串联后，作为切换后电源的零线端；所述扩展电路处于失电预警状态时，所述第二继电器的输出端为切换后电源的零线端。

优选地，所述主电源和所述备用电源额定输出电压均为220VAC。

优选地，所述主电源的火线和零线之间包括第一串联电路，所述第一串联电路包括第一二极管、第二二极管、第一发光二极管和第一电阻，各元件之间均为串联关系，且所述第一二极管、第二二极管和第一发光二极管的极性方向相同，阳极与所述主电源的火线端相连，阴极与所述主电源的零线端相连。

优选地，所述备用电源的火线和零线之间包括第二串联电路，所述第二串联电路包括第三二极管、第四二极管、第二发光二极管和第二电阻，各元件之间均为串联关系，且所述第三二极管、第四二极管和第二发光二极管的极性方向相同，阳极与所述备用电源的零线端相连，阴极与所述备用电源的火线端相连。

优选地，所述主电源的火线和零线之间包括并联电路，所述并联电路包括第一压敏电阻、第一电容和第二电容，其中第一电容和第二电容为串联关系，所述第一压敏电阻与两串联电容为并联关系。

优选地，所述备用电源的火线和零线之间包括并联电路，所述并联电路包括第二压敏电阻、第三电容和第四电容，其中第三电容和第四电容为串联关系，所述第二压敏电阻与两串联电容为并联关系。

优选地，所述单片机被设置成持续对主电源和备用电源的电压进行检测，并通过LINK接口控制第一继电器和第二继电器，通过COM接口控制磁保持继电器和扩展电路中的第三继电器。

优选地，所述单片机监测到主电源的输出波动超过设定阈值时，控制电压切换电路的输出端输出为备用电源的电压输出；

在所述单片机监测到主电源恢复稳定在设定阈值范围内，控制第一继电器和第二继电器上电工作，同时控制程序对主电源电压稳定时间进行计时，此时第三继电器的常开触点串联在第二继电器的输出端上，电源没有输出电压；当稳定时间达到预设时长，单片机控制第三继电器上电工作，使其常开触点闭合，进行电源切换，切换恢复为主电源的电压输出。

附图说明

图1是扩展电路处于过载复位工作状态下时双交流电压切换继电器装置原理图。

图2是扩展电路处于失电预警工作状态下时双交流电压切换继电器装置原理图。

图3是两个电源（主电源和备用电源）的火线和零线之间的串联电路示意图。

图4是两个电源（主电源和备用电源）火线和零线之间的并联电路示意图。

图5是本实用新型的继电器驱动电路示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1-图5所示示例的双交流电源切换继电器的示意图，本实用新型的双交流电源切换继电器包括主电源（L1,N1）、备用电源（L2,N2）、电压切换电路、电压检测电路、扩展电路和磁保持继电器KM1。

如图1所示的，主电源的火线端和零线端分别以L1和N1表示，备用电源的火线端和零线端分别以L2和N2表示。

电压切换电路包括第一继电器KM3和第二继电器KM4，第一继电器KM3和第二继电器KM4均为转换型继电器。

结合图5所示，第一继电器KM3的动触点L常闭于备用电源的火线端L2，常开于主电源的火线端L1。第二继电器KM4的动触点N常闭于备用电源的零线端N2，常开于主电源的零线端N1。

其中，第一继电器KM3的输出端L为切换后电源的火线端，第二继电器KM4的输出端N为切换后电源的零线端。

电压检测电路与电压切换电路的输出端（L,N）相接，电压检测电路的输出端（L,N）接磁保持继电器KM1和扩展电路，且磁保持继电器KM1与扩展电路并联。

磁保持继电器KM1的常闭触点NC1串联接入第一继电器KM3的输出端L和电压检测电路之间。

扩展电路包括第三继电器KM2，且第三继电器KM2为转换型继电器。

扩展电路包括至少两种工作形态，工作形态包括失电预警和过载复位。

进一步地，扩展电路处于过载复位状态时，第二继电器KM4的输出端N与第三继电器KM2的常开触点NC2串联后，作为切换后电源的零线端；扩展电路处于失电预警状态时，第二继电器KM4的输出端N为切换后电源的零线端。

在图1所示的实例中，扩展电路工作于过载复位状态下，第二继电器KM4的输出端N与第三继电器KM2的常开触点NC2串联后，作为切换后电源的零线端输出。主电源的火线L1和备用电源的火线L2分别与继电器KM3的两静触点相连，主电源的零线N1和备用电源的零线N2分别与继电器KM4的两静触点相连。

在本示例性实施例中，主电源（L1,N1）和备用电源（L2,N2）均选用高压交流电源220VAC。可选地，位于电压检测电路中的单片机可选用STM32F103系列，具有电压检测功能。单片机持续对主电源（L1,N1）和备用电源（L2,N2）的电压进行检测，并通过LINK接口控制第一继电器KM3和第二继电器KM4，通过COM接口控制磁保持继电器KM1和扩展电路中的第三继电器KM2。

主电源正常工作时，第一继电器KM3和第二继电器KM4处于通电工作状态，电压切换电路的输出端（L,N）即动触点L和动触点N分别与主电源的火线L1和主电源的火线N1相连。

当主电源的电压波动超过设定阈值，如±20%时，单片机检测到电压波动，控制第一继电器KM3和第二继电器KM4断电复位，并通过LINK口控制使第一继电器KM3的动触点L从静触点L1（即连接至主电源火线L1）切换至常闭静触点L2（即备用电源的火线L2），第二继电器KM4的动触点N从静触点N1（即连接至主电源零线N1）切换至常闭静触点N2（即备用电源的零线N2），实现由主电源（L1,N1）切换至备用电源（L2,N2）供电。

当单片机检测到主电源电压稳定在一定阈值范围内，如±20%时，单片机控制第一继电器KM3和第二继电器KM4上电工作，同时控制程序对主电源电压稳定时间进行计时，当稳定时间达到预定的时长，控制进行电源切换。

在第一继电器KM3和第二继电器KM4通电后，第一继电器KM3的动触点L由常闭静触点L2（即备用电源的火线L2）切换至静触点L1（即连接至主电源火线L1），第二继电器KM4的动触点N由常闭动触点N2（即备用电源的零线N2）切换至动触点N1（即连接至主电源零线N11），实现由备用电源（L2,N2）切换至主电源（L1,N1）。

此时由于第三继电器KM2的常开触点NC2串联在第二继电器KM4的输出端N上，电源没有输出电压。当主电源电压稳定时间达到预定时长，如120s后，单片机控制第三继电器KM2上电工作，常开触点NC2闭合，电源输出为主电源电压。

在本示例性实施例中，磁保持继电器KM1受电压检测电路中的单片机控制，当单片机检测到主电源和备用电源均超过一定阈值，如20%时，单片机控制磁保持继电器KM1工作，磁保持继电器KM1的常闭触点NC1断开，阻断第一继电器KM3的L端输出，电源停止供电，保证其他电路元件不被烧毁。

为了使电源恢复输出，需对磁保持继电器KM1通电一段时间，如外加24VDC电源，通电时长可为2s。

在图2所示的实施例中，扩展电路工作于失电预警状态下，第二继电器KM4的输出端N为切换后电源的零线端输出。主电源的火线L1和备用电源的火线L2分别与继电器KM3的两静触点相连，主电源的零线N1和备用电源的零线N2分别与继电器KM4的两静触点相连。

当单片机检测到任一电源电压波动超出一定阈值，如20%时，控制第三继电器KM2上电工作，向操作者发出警示信号。可选地，警示信号可以为通过LED发光元件警示使用者，也可以为使蜂鸣器接通，发出蜂鸣声。此时双交流电压切换继电器装置仍有输出电压，达到不断电的效果。

在可选的实施例中，主电源的火线端L1和零线端N1之间包括第一串联电路，第一串联电路包括依次连接的第一二极管、第一发光二极管、第二二极管和第一电阻，各元件之间均为串联关系，且第一二极管、第二二极管和第一发光二极管的极性方向相同，阳极与主电源的火线端L1相连，阴极与主电源的零线端N1端相连。

备用电源的火线端L2和零线端L2之间包括第二串联电路，第二串联电路包括依次连接的第三二极管、第二电阻、第二发光二极管和第四二极管，各元件之间均为串联关系，且第三二极管、第四二极管和第二发光二极管的极性方向相同，阳极与备用电源的零线端N2相连，阴极与备用电源的火线端L1相连。

主电源的火线端L1和零线端L1之间包括第一并联电路，第一并联电路包括第一压敏电阻、第一电容和第二电容，其中第一电容和第二电容为串联关系，第一压敏电阻与两串联电容为并联关系。

备用电源的火线端L2和零线端N2之间包括第二并联电路，第二并联电路包括第二压敏电阻、第三电容和第四电容，其中第三电容和第四电容为串联关系，第二压敏电阻与两串联电容为并联关系。

在本实用新型的实施例中，前述的两个串联电路和并联电路使用的电路中的电子元器件具体型号如下：

第一串联电路：第一二极管IN4007G、第一发光二极管LED-5R、第二二极管IN4007G和第一电阻180K/RJ40X-2W；

第二串联电路：的第三二极管IN4007G、第二电阻180K/RJ40X-2W、第二发光二极管LED-5R和第四二极管IN4007G；

第一并联电路：第一压敏电阻RV1-S10K300、第一电容C1-222M/KY250和第二电容C2-222M/KY250；

第一并联电路：第二压敏电阻RV2-S10K300、第三电容C3-222M/KY250和第四电容C4-222M/KY250。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种双交流电压切换继电器装置，其特征在于，包括主电源、备用电源、电压切换电路、电压检测电路、扩展电路和磁保持继电器；其中：

所述电压切换电路包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器和第二继电器均为转换型继电器，所述第一继电器的动触点常闭于备用电源的火线端，常开于主电源的火线端；所述第二继电器的动触点常闭于备用电源的零线端，常开于主电源的零线端；

所述第一继电器的输出端为切换后电源的火线端，所述第二继电器的输出端为切换后电源的零线端；

所述电压检测电路包括单片机，所述电压检测电路与所述电压切换电路的输出端相接，用于监测经由电压切换电路实现的电源输出；

所述电压检测电路的输出端接所述磁保持继电器和所述扩展电路，且所述磁保持继电器与所述扩展电路并联；

所述磁保持继电器的常闭触点串联接入所述第一继电器的输出端和所述电压检测电路之间；

所述扩展电路包括第三继电器，且所述第三继电器为转换型继电器，所述扩展电路包括至少两种工作形态，所述工作形态包括失电预警和过载复位；

其中，所述单片机采用具有电压检测功能的STM32F103系列单片机，被设置成持续对主电源和备用电源的电压进行检测，并通过LINK接口控制第一继电器和第二继电器，通过COM接口控制磁保持继电器和扩展电路中的第三继电器。

2.根据权利要求1所述的双交流电压切换继电器装置，其特征在于，所述主电源和所述备用电源额定输出电压均为220VAC。

3.根据权利要求1所述的双交流电压切换继电器装置，其特征在于，所述扩展电路处于过载复位状态时，所述第二继电器的输出端与所述第三继电器的常开触点串联后，作为切换后电源的零线端。

4.根据权利要求1所述的双交流电压切换继电器装置，其特征在于，所述扩展电路处于失电预警状态时，所述第二继电器的输出端为切换后电源的零线端。

5.根据权利要求1所述的双交流电压切换继电器装置，其特征在于，所述主电源的火线和零线之间包括第一串联电路，所述第一串联电路包括第一二极管、第二二极管、第一发光二极管和第一电阻，各元件之间均为串联关系，且所述第一二极管、第二二极管和第一发光二极管的极性方向相同，阳极与所述主电源的火线端相连，阴极与所述主电源的零线端相连。

6.根据权利要求1所述的双交流电压切换继电器装置，其特征在于，所述备用电源的火线和零线之间包括第二串联电路，所述第二串联电路包括第三二极管、第四二极管、第二发光二极管和第二电阻，各元件之间均为串联关系，且所述第三二极管、第四二极管和第二发光二极管的极性方向相同，阳极与所述备用电源的零线端相连，阴极与所述备用电源的火线端相连。

7.根据权利要求1所述的双交流电压切换继电器装置，其特征在于，所述主电源的火线和零线之间包括并联电路，所述并联电路包括第一压敏电阻、第一电容和第二电容，其中第一电容和第二电容为串联关系，所述第一压敏电阻与两串联电容为并联关系。

8.根据权利要求1所述的双交流电压切换继电器装置，其特征在于，所述备用电源的火线和零线之间包括并联电路，所述并联电路包括第二压敏电阻、第三电容和第四电容，其中第三电容和第四电容为串联关系，所述第二压敏电阻与两串联电容为并联关系。

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