CN107147100B - 一种预防电源连接短路的设备和不间断电源 - Google Patents

一种预防电源连接短路的设备和不间断电源 Download PDF

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CN107147100B CN201710282043.7A CN201710282043A CN107147100B CN 107147100 B CN107147100 B CN 107147100B CN 201710282043 A CN201710282043 A CN 201710282043A CN 107147100 B CN107147100 B CN 107147100B
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Abstract

本申请公开一种预防电源连接短路的设备及不间断电源，设备包括：主接触器、辅接触器、限流电阻和延时继电器；主接触器连接于电源的输出端和用电设备的供电连接点之间；辅助接触器与限流电阻串联后连接于电源的输出端和供电连接点之间；供电连接点用于为延迟继电器的线圈供电，延迟继电器的常开触点用于控制主接触器的供电通路。电源任意两个输出端出现短路，由于辅助接触器与限流电阻串联，出现短路的两个输出端之间的电压将施加在限流电阻上，供电连接点对应的端点将不会存在电压，对应的延时继电器将不会动作，当延时继电器不动作时，主接触器的供电通路不会导通，因此，可以避免电源短路时给用电设备上电引发的安全事故。

Description

一种预防电源连接短路的设备和不间断电源
技术领域
本申请涉及不间断供电技术领域，尤其涉及一种预防电源连接短路的设备和不间断电源。
背景技术
随着大数据时代的到来，金融和互联网行业对于设备不间断供电的需求越来越强烈。因此，不间断电源(UPS，Uninterruptible Power System)在供电环节的地位越来越重要。这些行业的用电设备对于UPS的可靠性要求也越来越高。
大功率UPS外接的电池组容量大、电压也较高，通常为几百伏。现有技术中对于UPS的保护一般采用断路器，或者断路器加熔断器的方式。
但是实际应用中，由于断路器和熔断器的分断速度及分断容量有限，如果UPS中电池的线路连接出现短路，当合闸上电时电池还会发生***等安全事故。
现有技术中，一般在电池的供电线路中增加电流检测元件，当出现短路引起大电流时，电流检测元件检测的电流信号需要超过预设门限值，才会关断供电开关器件。
但是，这种方式需要检测到大电流信号时才断开电源，然而短时间内大电流也可能导致电池损坏甚至***。
发明内容
本申请提供了一种预防电源连接短路的设备和不间断电源，能够预防电源连接短路，防止发生连接短路时损坏电源。
第一方面，提供一种预防电源连接短路的设备，包括：主接触器、辅接触器、限流电阻和延时继电器；
所述主接触器连接于电源的输出端和用电设备的供电连接点之间；
所述辅助接触器与所述限流电阻串联后连接于所述电源的输出端和所述供电连接点之间；
所述供电连接点用于为所述延迟继电器的线圈供电，所述延迟继电器的常开触点用于控制所述主接触器的供电通路。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述电源的输出端包括三个输出端：第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述电源为蓄电池组时，所述第一输出端、第二输出端和第三输出端分别为：正极输出端、中线输出端和负极输出端；
所述主接触器和辅接触器均包括三个触点，所述三个触点分别对应第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述限流电阻包括：第一限流电阻和第二限流电阻；
所述延时继电器包括：第一延时继电器和第二延时继电器；
所述第一限流电阻与所述辅接触器中与所述第一输出端对应的触点串联，所述第二限流电阻与所述辅接触器中与所述第三输出端对应的触点串联；
所述第一延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的正极和中线点，所述第二延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的负极和中线点；
所述第一延时继电器的常开触点和第二延时继电器的常开触点用于控制所述主接触器的供电通路。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第二种可能的实现方式中，还包括：第一中间继电器和第二中间继电器；
所述第一中间继电器的线圈供电由所述第一延时继电器的常开触点控制，所述第一中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中；
所述第二中间继电器的线圈供电由所述第二延时继电器的常开触点控制，所述第二中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第三种可能的实现方式中，还包括第一分压电路和第二分压电路；
所述第一分压电路用于将所述供电连接点的电压分压后为所述第一延时继电器的线圈供电；
所述第二分压电路用于将所述供电连接点的电压分压后为所述第二延时继电器的线圈供电。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第四种可能的实现方式中，所述第一分压电路包括串联的第三电阻和第五电阻；
所述第二分压电路包括串联的第四电阻和第六电阻；
所述第一延时继电器的线圈并联在所述第五电阻的两端；
所述第二延时继电器的线圈并联在所述第六电阻的两端。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第五种可能的实现方式中，还包括：合闸开关；
所述合闸开关用于控制所述辅接触器的线圈通电。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第六种可能的实现方式中，还包括：第一断路器和第二断路器；
所述第一断路器与所述第一输出端串联，所述第二断路器与所述第三输出端串联。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第七种可能的实现方式中，所述电源的输出端包括三个输出端：第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述电源为交流电源时，所述第一输出端、第二输出端和第三输出端分别为：A相输出端、B相输出端和C相输出端；
所述主接触器和辅接触器均包括三个触点，所述三个触点分别对应第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述限流电阻包括：第一限流电阻、第二限流电阻和第三电流电阻；
所述延时继电器包括：第一延时继电器、第二延时继电器和第三延时继电器；
所述第一限流电阻与所述辅接触器中与所述第一输出端对应的触点串联，所述第二限流电阻与所述辅接触器中与所述第二输出端对应的触点串联；所述第三限流电阻与所述辅接触器中与所述第三输出端对应的触点串联；
所述第一延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的A相和B相，所述第二延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的B相和C相点；所述第三延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的A相和C相；
所述第一延时继电器的常开触点、第二延时继电器的常开触点和第三延时继电器的常开触点均用于控制所述主接触器的供电通路。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第八种可能的实现方式中，还包括：第一中间继电器、第二中间继电器和第三中间继电器；
所述第一中间继电器的线圈供电由所述第一延时继电器的常开触点控制，所述第一中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中；
所述第二中间继电器的线圈供电由所述第二延时继电器的常开触点控制，所述第二中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中；
所述第三中间继电器的线圈供电由所述第三延时继电器的常开触点控制，所述第三中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中。
第二方面，提供一种不间断电源，包括所述的设备，还包括：蓄电池组；
所述蓄电池组，用于在不间断电源的交流输入端掉电时，为用电设备供电；
所述设备，用于在所述蓄电池组的线缆连接短路时，保护所述蓄电池组。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
当电源任意两个输出端出现短路时，由于辅助接触器与限流电阻串联，这样电源出现短路的两个输出端之间的电压将完全施加在限流电阻上，供电连接点对应的端点将不会存在电压，当供电连接点对应的点不存在电压时，对应的延时继电器将不会动作，当延时继电器不动作时，主接触器的供电通路就不会导通，因此，可以避免电源短路时给用电设备上电引发的安全事故。
附图说明
图1是本申请提供的预防电源连接短路的设备一种实施例示意图；
图2是本申请提供的预防电源连接短路的设备又一实施例二示意图；
图3是本申请提供的不间断电源示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种预防电源连接短路的设备，用于在电源的输出端两两之间连接输出短路时，起到保护作用，避免电源损坏甚至***。
下面结合附图对本申请实施例提供的设备的工作原理进行详细的说明。
参见图1，该图为本申请提供的预防电源连接短路的设备一种实施例示意图。
本实施例提供的预防电源连接短路的设备，包括：主接触器KM01、辅接触器KM02、限流电阻R和延时继电器KT；
所述主接触器KM01连接于电源100的输出端和用电设备200的供电连接点M之间；
所述辅助接触器KM02与所述限流电阻R串联后连接于所述电源100的输出端和所述供电连接点M之间；
所述供电连接点M用于为所述延迟继电器KT的线圈供电，所述延迟继电器KT的常开触点用于控制所述主接触器KM01的供电通路。
图1中未示出KT的线圈和常开触点，可以理解的是，当KT的线圈得电时，对应的常开触点才闭合，此时KM01才接通电源，进而KM01的常开触点闭合，蓄电池组100为用电设备200供电。反之KT的线圈不得电时，对应的常开触点不闭合，此时KM01不接通电源，KM01的常开触点不闭合。
可以理解的是，电源的输出端一般存在多个，例如电源的输出端包括三个输出端：第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述电源为蓄电池组时，所述第一输出端、第二输出端和第三输出端分别为：正极输出端、中线输出端和负极输出端；
所述电源为交流电源时，所述第一输出端、第二输出端和第三输出端分别为：A相输出端、B相输出端和C相输出端。
可以理解的是电源为三相交流时，也可能存在中线输出端，此时电源对应四个输出端。如果任意两个输出端之间出现短路后果都会很严重。
当电源任意两个输出端出现短路时，由于辅助接触器KM02与限流电阻R串联，这样电源出现短路的两个输出端之间的电压将完全施加在限流电阻R上，供电连接点M对应的端点将不会存在电压，当供电连接点M对应的点不存在电压时，对应的延时继电器KT将不会动作，当延时继电器不动作时，主接触器KM01的供电通路就不会导通，因此，可以避免电源短路时给用电设备上电引发的安全事故。
下面以电源为UPS中的蓄电池组为例进行说明，由于UPS根据不同的供电场合，可能需要的能量很大，往往需要多个电池组成蓄电池组。
电源为蓄电池组时，所述三个输出端分别为：正极输出端、中线输出端和负极输出端；
参见图2，该图为本申请提供的预防电源连接短路的设备又一实施例示意图。
所述主接触器KM01和辅接触器KM02均包括三个触点，如图2所示。所述三个触点分别对应电源的第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述限流电阻包括：第一限流电阻R1和第二限流电阻R2；
所述延时继电器包括：第一延时继电器KT1和第二延时继电器KT2；
所述第一限流电阻R1与所述辅接触器KM02中与所述第一输出端对应的触点串联，所述第二限流电阻R2与所述辅接触器KM02中与所述第三输出端对应的触点串联；
所述第一延时继电器KT1的线圈由所述供电连接点M的正极供电，所述第二延时继电器KT2的线圈由所述供电连接点M的负极供电；
所述第一延时继电器KT1的常开触点和第二延时继电器KT2的常开触点用于控制所述主接触器KM01的供电通路。
另外，由于主接触器KM01的容量很大(2000A)，线包功率大，所以线包工作电流较大，超过了延时继电器的驱动能力。因此，该设备还可以包括：第一中间继电器KM1和第二中间继电器KM2；
KM1和KM2的作用是提高驱动能力，能够驱动KM01动作。
所述第一中间继电器KM1的线圈供电由所述第一延时继电器KT1的常开触点控制，所述第一中间继电器KM1的常开触点串联在所述主接触器KM01的供电通路中；
所述第二中间继电器KM2的线圈供电由所述第二延时继电器KT2的常开触点控制，所述第二中间继电器KM2的常开触点串联在所述主接触器KM01的供电通路中。
可以理解的是，当蓄电池组的正极输出端和中线输出端短路时，正电压全部加在R1，KT1的线圈不得电，对应的KM1线圈不得电，KM01不会闭合。当蓄电池组的负极输出端和中线输出端短路时，负电压全部加在R2上，KT2的线圈不得电，对应的KM2线圈不得电，KM01不会闭合。当蓄电池组的正极输出端和负极输出端短路时，KT1和KT2的线圈均不得电，对应的KM1和KM2的线圈均得电，KM01不会闭合。
另外，由于供电连接点M的电压较高，KT1和KT2的承压较低，因此，需要将供电连接点M的电压分压后为KT1和KT2的线圈供电。
该设备还包括：第一分压电路和第二分压电路；
所述第一分压电路用于将所述供电连接点的电压分压后为所述第一延时继电器的线圈供电；
所述第二分压电路用于将所述供电连接点的电压分压后为所述第二延时继电器的线圈供电。
具体地，继续参见图2，所述第一分压电路包括串联的第三电阻R3和第五电阻R5；
所述第二分压电路包括串联的第四电阻R4和第六电阻R6；
所述第一延时继电器KT1的线圈并联在所述第五电阻R5的两端；
所述第二延时继电器KT2的线圈并联在所述第六电阻R6的两端。
另外，为了实现远程控制KM02的闭合，可以包括：合闸开关S1；通过远程控制S1闭合和断开。
所述合闸开关S1用于控制所述辅接触器KM02的线圈通电，进而控制KM02的常开触点闭合。
为了起到常规的保护作用，该设备还可以包括：第一断路器QF1和第二断路器QF2；
所述第一断路器QF1与所述第一输出端串联，所述第二断路器QF2与所述第三输出端串联。
如图2所示，QF1与R1串联，QF2与R2串联。当对应的支路电流太大时，对应的断路器动作，断开该支路，起到保护作用。
可以理解的是，正常状态下，QF1和QF2为常闭状态。
另外，该设备还可以包括：第三限流电阻(图2中未示出)；
所述第三限流电阻与所述第二输出端串联。第三电流电阻的作用是进一步起到限流的作用，当正极与中线，或，负极与中心线短路时，可以联合R1或R2进一步进行限流。
该设备还可以包括：第三断路器(图2中未示出)；
所述第三断路器与所述第二输出端串联。即在中线输出端连接的支路上也串联一个断路器。
下面介绍图2的具体工作原理。
蓄电池组100上电时，闭合S1后，KM02将闭合，蓄电池组100经QF1/QF2、KM02、R1/R2支路供电到供电连接点M，如果线缆连接正确，则该M电压正常。同时该电压经R3+R5、R4+R6分压电路分别给KT1、KT2供电，经短时延时后动作，分别控制KM1、KM2动作。+48V控制电源经KM1和KM2的常开触点供电到KM01，KM01闭合，蓄电池组100开始为用电设备200供电。
如果蓄电池组100接线时出现短路，例如供电连接点M处的正极与中线短路，则当KM02闭合时，正电压全部加在R1上，而KT1将由于没有电压不工作，KM1也不动作，KM01无法合闸。
同理，负极与中线短路时，KT2、KM2不会动作，KM01无法合闸。
正极与负极短路时，2个延时继电器(KT1和KT2)和2个中间继电器(KM1和KM2)都不会动作。因此，只要出现接线短路，KM01都无法闭合上电，从而有效避免了蓄电池组100上电短路引起的安全事故。
需要说明的是，以上实施例提供的设备优选应用于UPS中，对应蓄电池组的保护。由于UPS通常包括三种功率端口：交流输入、直流输入和交流输出。在实验室进行UPS测试验证时，需要给输入端口提供相应的供电电源，输出端连接用电设备，才能进行各项功能参数的测试。测试时都是使用软线缆进行连接。UPS的直流输入通常是由蓄电池组供电，对于大功率UPS，蓄电池组的供电电流大，线缆都是多根并联使用，测试中需要不断更换UPS样机。因此，需要经常拆线缆，接线缆。如果线缆连接错误导致短路，当闭合蓄电池组的送电开关时则会引起电池***起火等严重事故。本申请以上实施例提供的设备可以避免线缆接错短路引起的电池***起火等事故。
另外，该设备也不局限于适用于UPS中，也可以应用于其他电源，例如三相交流供电电源。随着实际应用场景的不同，变换延时继电器的数目即可。需要保证任意两根线短接时，短接后的回路中存在一个延时继电器。下面针对电源为三相交流时进行简单介绍。
所述电源为交流电源时，电源的输出端包括三个输出端：第一输出端、第二输出端和第三输出端；所述第一输出端、第二输出端和第三输出端分别为：A相输出端、B相输出端和C相输出端；
所述主接触器和辅接触器均包括三个触点，所述三个触点分别对应第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述限流电阻包括：第一限流电阻、第二限流电阻和第三电流电阻；
所述延时继电器包括：第一延时继电器、第二延时继电器和第三延时继电器；
所述第一限流电阻与所述辅接触器中与所述第一输出端对应的触点串联，所述第二限流电阻与所述辅接触器中与所述第二输出端对应的触点串联；所述第三限流电阻与所述辅接触器中与所述第三输出端对应的触点串联；
所述第一延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的A相和B相，所述第二延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的B相和C相点；所述第三延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的A相和C相；
所述第一延时继电器的常开触点、第二延时继电器的常开触点和第三延时继电器的常开触点均用于控制所述主接触器的供电通路。
可以理解的是，与电源为蓄电池组的不同是，三相交流电源需要对应三个延时继电器，A、B、C三相中的任意两相之间需要连接一个延时继电器的线圈。
同理，三相交流电源需要对应三个中间继电器：第一中间继电器、第二中间继电器和第三中间继电器；
所述第一中间继电器的线圈供电由所述第一延时继电器的常开触点控制，所述第一中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中；
所述第二中间继电器的线圈供电由所述第二延时继电器的常开触点控制，所述第二中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中；
所述第三中间继电器的线圈供电由所述第三延时继电器的常开触点控制，所述第三中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中。
三相交流电源的保护与蓄电池组的保护类似，具体工作原理在此不再赘述。
基于以上实施例提供的设备，本申请实施例还提供一种不间断电源，包括以上实施例所述的设备，还包括：蓄电池组100；
所述蓄电池组100，用于在不间断电源的交流输入端掉电时，为用电设备200供电；
所述设备300，用于在所述蓄电池组100的线缆连接短路时，保护所述蓄电池组100。以免蓄电池组100的多个输出端之间出现短路时，损坏蓄电池组内的电池甚至引起电池***。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种预防电源连接短路的设备，其特征在于，包括：主接触器、辅接触器、限流电阻和延时继电器；
所述主接触器连接于电源的输出端和用电设备的供电连接点之间；
所述辅接触器与所述限流电阻串联后连接于所述电源的输出端和所述供电连接点之间；
所述供电连接点用于为所述延时继电器的线圈供电，所述延时继电器的常开触点用于控制所述主接触器的供电通路；
所述电源的输出端包括三个输出端：第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述电源为蓄电池组时，所述第一输出端、第二输出端和第三输出端分别为：正极输出端、中线输出端和负极输出端；
所述主接触器和辅接触器均包括三个触点，所述三个触点分别对应第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述限流电阻包括：第一限流电阻和第二限流电阻；
所述延时继电器包括：第一延时继电器和第二延时继电器；
所述第一限流电阻与所述辅接触器中与所述第一输出端对应的触点串联，所述第二限流电阻与所述辅接触器中与所述第三输出端对应的触点串联；
所述第一延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的正极和中线点，所述第二延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的负极和中线点；
所述第一延时继电器的常开触点和第二延时继电器的常开触点用于控制所述主接触器的供电通路。
2.根据权利要求1所述的预防电源连接短路的设备，其特征在于，还包括：第一中间继电器和第二中间继电器；
所述第一中间继电器的线圈供电由所述第一延时继电器的常开触点控制，所述第一中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中；
所述第二中间继电器的线圈供电由所述第二延时继电器的常开触点控制，所述第二中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中。
3.根据权利要求1所述的预防电源连接短路的设备，其特征在于，还包括第一分压电路和第二分压电路；
所述第一分压电路用于将所述供电连接点的电压分压后为所述第一延时继电器的线圈供电；
所述第二分压电路用于将所述供电连接点的电压分压后为所述第二延时继电器的线圈供电。
4.根据权利要求3所述的预防电源连接短路的设备，其特征在于，所述第一分压电路包括串联的第三电阻和第五电阻；
所述第二分压电路包括串联的第四电阻和第六电阻；
所述第一延时继电器的线圈并联在所述第五电阻的两端；
所述第二延时继电器的线圈并联在所述第六电阻的两端。
5.根据权利要求1所述的预防电源连接短路的设备，其特征在于，还包括：合闸开关；
所述合闸开关用于控制所述辅接触器的线圈通电。
6.根据权利要求1所述的预防电源连接短路的设备，其特征在于，还包括：第一断路器和第二断路器；
所述第一断路器与所述第一输出端串联，所述第二断路器与所述第三输出端串联。
7.一种预防电源连接短路的设备，其特征在于，包括：主接触器、辅接触器、限流电阻和延时继电器；
所述主接触器连接于电源的输出端和用电设备的供电连接点之间；
所述辅接触器与所述限流电阻串联后连接于所述电源的输出端和所述供电连接点之间；
所述供电连接点用于为所述延时继电器的线圈供电，所述延时继电器的常开触点用于控制所述主接触器的供电通路；
所述电源的输出端包括三个输出端：第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述电源为交流电源时，所述第一输出端、第二输出端和第三输出端分别为：A相输出端、B相输出端和C相输出端；
所述主接触器和辅接触器均包括三个触点，所述三个触点分别对应第一输出端、第二输出端和第三输出端；
所述限流电阻包括：第一限流电阻、第二限流电阻和第三限流电阻；
所述延时继电器包括：第一延时继电器、第二延时继电器和第三延时继电器；
所述第一限流电阻与所述辅接触器中与所述第一输出端对应的触点串联，所述第二限流电阻与所述辅接触器中与所述第二输出端对应的触点串联；所述第三限流电阻与所述辅接触器中与所述第三输出端对应的触点串联；
所述第一延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的A相和B相，所述第二延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的B相和C相点；所述第三延时继电器的线圈的两端分别连接所述供电连接点的A相和C相；
所述第一延时继电器的常开触点、第二延时继电器的常开触点和第三延时继电器的常开触点均用于控制所述主接触器的供电通路。
8.根据权利要求7所述的预防电源连接短路的设备，其特征在于，还包括：第一中间继电器、第二中间继电器和第三中间继电器；
所述第一中间继电器的线圈供电由所述第一延时继电器的常开触点控制，所述第一中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中；
所述第二中间继电器的线圈供电由所述第二延时继电器的常开触点控制，所述第二中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中；
所述第三中间继电器的线圈供电由所述第三延时继电器的常开触点控制，所述第三中间继电器的常开触点串联在所述主接触器的供电通路中。
9.一种不间断电源，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的设备，还包括：蓄电池组；
所述蓄电池组，用于在不间断电源的交流输入端掉电时，为用电设备供电；
所述设备，用于在所述蓄电池组的线缆连接短路时，保护所述蓄电池组。
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