PILZ 继电器产品定位与基本结构及工作原理

一、产品定位与基本结构

核心组成部分：

• 电源电路：24Vdc 工作电源 (20.4-26.4Vdc)，为内部电路提供稳定能源

• 电压检测模块：三相电压互感器，将 400/440V AC 高压转换为安全测量信号

• 信号处理单元：高精度 A/D 转换器和微处理器，实时分析三相电压参数

• 逻辑控制电路：执行预设保护逻辑，判断是否触发保护

• 输出继电器：1 组延时 SPDT 触点 (NO/NC)，最大负载 5A/24Vdc，控制外部设备

• 状态指示：LED 指示灯显示电源、运行和故障状态

二、工作流程详解

1. 电压信号采集

• 通过三相电压互感器实时采集 L1/L2/L3 三相电压

• 信号经隔离和降压处理后传输至微处理器

• 采样频率高达500 次 / 秒，确保捕捉瞬时电压波动

2. 多维监测机制（核心功能）

① 过压保护 (OV)

• 当任一相电压 >110% 额定值(>440V) 时触发

• 防止设备因电压过高而绝缘击穿或元件损坏

② 欠压保护 (UV)

• 当任一相电压 <75% 额定值(<300V) 时触发

• 避免电机因电压不足而堵转烧毁或设备工作异常

③ 相序监测 (Phase Sequence)

• 分析三相电压的相位差 (应为 120°)

• 识别相序错误 (A-B-C 变为 A-C-B 等)，防止电机反转引发事故

④ 缺相检测 (Phase Failure)

• 监测三相中任意一相电压骤降至接近零的情况

• 保护设备免受单相运行导致的过热和损坏

⑤ 电压不平衡监测 (Unbalance)

• 计算三相电压平均值，当任一相偏离平均值 >**15%** 时触发

• 防止因电压不平衡导致的电机绕组过热和寿命缩短

3. 信号处理与判断

• 微处理器对采集的电压数据进行 ** 快速傅里叶变换 (FFT)** 分析，提取幅值和相位信息

• 与预设阈值(过压 / 欠压 / 不平衡) 进行比较

• 采用数字滤波技术消除干扰，避免误判

• 支持0.1-10 秒可调延时，防止瞬时电压波动引起的误触发

4. PILZ 继电器保护执行机制

• 当检测到异常且持续时间超过设定延时时：

• 输出继电器状态翻转(常开变常闭，常闭变常开)

• 触发外部设备 (如接触器) 切断电源或启动报警

• 故障锁定功能记录故障类型，便于排查

• 红色 LED 指示灯亮起，直观显示故障状态

5. 恢复与复位

• 故障排除后，继电器进入自动复位模式

• 电压恢复正常并持续复位延时后，输出恢复正常状态

• 具有40% 回差(H40 型号特性)，避免电压临界波动时频繁切换

三、核心技术特性解析

1. 精密电压测量

• 测量精度：±1%FS(满量程)，确保可靠检测微小电压偏差

• 频率适应范围：40-400Hz，兼容不同电网标准和变频设备

2. 智能延时与回差设计

• 可调延时(0.1-10 秒)：

• 短延时 (0.1-1 秒)：适用于关键设备，快速保护

• 长延时 (5-10 秒)：适用于允许短时波动的设备，减少误触发

• 40% 固定回差：

• 例如：欠压阈值设为 300V，电压需升至300V×1.4=420V才解除报警

• 有效防止电压在阈值附近波动时的频繁动作

3. 安全可靠设计

• 强制导向触点：即使触点熔焊也能保证安全断开，符合 EN 60947-5-1 标准

• 故障安全机制：内部电路失效时，输出自动转为安全状态

• 宽温工作范围：-25℃~+55℃，适应严苛工业环境

四、工作时序图

正常工作状态：  三相电压正常 → 输出继电器保持常态(如常开闭合) → 绿色LED亮过压故障序列：  电压升高>110% → 延时计时开始 → 延时结束 → 输出翻转(常开断开) → 红色LED亮 → 故障锁定  (电压恢复90%时不立即复位，需降至420V才复位)欠压故障序列：  电压下降75%但300V×1.4=420V才复位)