继电器是一种自动切换电器。它能根据外界输入的信号来控制电路的通、断。这些信号包括电量,如电压、电流等;也包括非电量,如时间、速度、热量等。其触点常接在控制电路中。值得注意的是,继电器的触点不能用来接通和分断负载电路。这就是继电器的作用与接触器的作用的区别。
继电器的种类较为繁多。从输入信号的角度来看,可分成不同的类型。其中有电压继电器,还有电流继电器。另外还有时间继电器、热继电器、速度继电器以及压力继电器等。
保护继电器包括热继电器、过电流继电器以及欠电压继电器。控制继电器包含时间继电器、速度继电器和中间继电器。
按工作原理划分,有电磁式继电器、感应式继电器、热敏式继电器、机械式继电器、电动式继电器和电子式继电器等。在电力拖动系统里,电磁式继电器是应用最多且最广泛的。
电磁式继电器 :
电磁式继电器在输入电磁线圈的电流作用下,其机械部件会产生相对运动,从而产生预定的响应动作,它是一种电器。
主要有以下几种:有交流电磁继电器;有直流电磁继电器;有磁保持继电器;有舌簧继电器等。
电磁式继电器的工作原理
电磁式继电器的主要参数
1.灵敏度:使继电器动作的最小功率称为继电器的灵敏度。
电压继电器的线圈额定电压就是该继电器的额定电压;电流继电器的线圈额定电流就是该继电器的额定电流。
继电器衔铁开始运动时线圈的电压值,对于电压继电器来说,此电压值称为吸合电压,用 UXH 表示;继电器衔铁开始运动时线圈的电流值,对于电流继电器来说,此电流值称为吸合电流,用 IXH 表示。
释放电压继电器衔铁开始释放时的线圈电压用 USF 表示;释放电流继电器衔铁开始释放时的线圈电流用 ISF 表示。
返回系数释放电压(或电流)与吸合电压(或电流)存在比值关系,此比值用 K 来表示,并且 K 的值始终小于 1。
电压继电器的返回系数 K=USF/UXH
电流继电器的返回系数 K=ISF/IXH
吸合时间指的是从线圈接收到电信号开始,到衔铁完全吸合所经历的时间;释放时间则是在线圈失去电之后,到衔铁完全释放所需要的时间。
根据控制系统的要求,预先让继电器达到某一个吸合值,这个预先设定的吸合值(无论是电压还是电流)就叫整定值;同时,根据控制系统的要求,预先使继电器达到某一个释放值,这个预先设定的释放值(无论是电压还是电流)也叫整定值。
热继电器
电动机工作时,若负载过大,其电流会增大;若电压过低,电流也会增大;若发生一相断路故障,电流同样会增大,且增大后的值往往超过额定电流。倘若超过的量不多,电路中熔断器的熔体不会熔断,但时间一长,就会影响电动机的寿命,甚至可能烧毁电动机,所以需要具备过载保护。热继电器可对电动机进行过载保护。它借助电流热效应,让双金属片受热后发生弯曲。接着通过联动机构,使触点做出动作。热继电器是一种自动电器。
热元件、触头、动作机构、复位按钮和整定电流装置这五部分构成了它。 热元件是其中一部分。 触头也是其中一部分。 动作机构同样是其中一部分。 复位按钮属于其中一部分。 整定电流装置亦是其中一部分。
热元件由双金属片和绕在双金属片外面的电阻丝构成。双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成的。
触头:由一个公共动触头、一个常开触头和一个常闭触头组成。
动作机构:由导板、补偿双金属片、推杆、杠杆、拉簧等组成。
复位按钮是在热继电器动作之后用于进行手动复位的按钮。整定电流装置由旋钮和偏心轮构成,它可以用来调节整定电流的大小,这个整定电流就是热继电器长期不动作时的最大电流。
2.工作原理
电动机过载时,电流会流经串联在定子电路中的电阻丝。电阻丝因电流通过而发热过量。双金属片会受热膨胀。由于膨胀系数不同,膨胀系数较大的左边那一片的下端会向右弯曲。通过导板推动补偿双金属片,从而使推杆绕轴转动。推杆带动杠杆绕轴转动。杠杆将常闭触头断开。接触器线圈断电,主触头释放,使电动机脱离电源,从而得到保护。
时间继电器
在生产过程中,时常需要依据特定的时间间隔来对生产机械展开控制。比如说,电动机进行降压起动这一操作需要一定的时间,之后才能够加上额定电压;在一条自动线当中的多台电动机,通常需要分成批次来起动,当第一批电动机起动完毕后,需要历经一定的时间才可以起动第二批。像这样的自动控制被称作时间控制。而时间控制一般是借助时间继电器来达成的。时间继电器是一种继电器,它能让感受部分在接收到感受信号(比如线圈通电或断电)之后,自动地延时输出信号(像触点闭合或分断)。时间继电器的种类较为繁多,其中主要包含电磁式、空气阻尼式、晶体管式等。分类情况如下:有空气阻尼式,还有电子式、电动式以及电磁式。
1.空气阻尼式时间继电器
根据延时的特点来划分,有通电延时的情况,例如 JS7-1A 和 JS7-2A;还有断电延时的情况,像 JS7-3A 和 JS7-4A。
型号含义:
1)JS7-A系列时间继电器的结构
如图 1 - 31 所示,n 结构主要由以下部分组成:电磁机构、延时机构、工作触头。其中,通电延时型的衔铁(动铁心)位于静铁心和延时机构之间;断电延时型的静铁心位于衔铁和延时机构之间。
(2)JS7-A系列时间继电器的工作原理
①通电延时型时间继电器
结构:见图1-31(a)示.
原理:当线圈 1 通电时,会产生磁场。衔铁 3 能够克服反力弹簧的阻力,与铁心吸合。在塔形弹簧 8 的作用下,活塞杆 6 会带动活塞 12 以及橡皮膜 10 向上移动。此时,橡皮膜下方空气室的空气变得稀薄,从而形成负压。由于存在负压,活塞杆只能缓慢移动,其移动速度是由进气孔气隙的大小来决定的。经过一段延时之后,活塞杆会通过杠杆 7 压动微动开关 15,使微动开关的触头动作,起到通电延时的作用。
空气阻尼式时间继电器(通电延时)
线圈断电时,衔铁会释放。橡皮膜下方空气室内的空气,会通过活塞肩部所形成的单向阀迅速排出。这样一来,活塞杆、杠杆、微动开关等就会迅速复位。从线圈得电到触头动作,这中间会有一段时间,这段时间就是时间继电器的延时时间。而延时的长短,可以通过调节螺钉 13 来改变进气孔气隙的大小。
时间继电器的图形、文字符号
电子式时间继电器
它又被称作半导体时间继电器,是通过利用 RC 电路中电容器的充放电原理来达成延时效果的。
原理:主电源是通过变压器二次侧的 18V 电压进行整流和滤波而获得的;辅助电源则是由变压器二次侧的 12V 电压经过整流和滤波而得到的。当变压器接通电源后,晶体管 VT1 处于导通状态,而 VT2 处于截止状态,此时继电器 KA 线圈中的电流非常小,所以 KA 不会动作。两个电源经由可调电阻 RP、R 以及 KA 的常闭触点向电容 C 进行充电,这样 a 点的电位就会逐渐升高。当 a 点电位比 b 点电位高时,VT1 处于截止状态,而 VT2 处于导通状态。此时,VT2 的集电极电流会流过继电器 KA 的线圈,使得 KA 动作,进而输出控制信号。在图中,KA 的常闭触头会断开充电电路,常开触头则会闭合,从而将电容放电,为下一次工作做好准备。通过调节 n 所对应的 RP,能够改变延时时间。
主要技术数据:JSJ 系列的相关数据见表 1-18(P34)。
新产品:系列、系列、JS20系列等。
速度继电器
它又被称作反接制动继电器,其作用是和接触器相互配合,从而对笼型异步电动机实施反接制动控制。
外形及结构主要包括以下部分:由永久磁铁制成的转子;用硅钢片叠成且铸有笼形绕组的定子;支架;胶木摆杆;触头系统等。
工作原理:速度继电器与被控电动机是同轴联接的。当电动机制动时,它仍会因惯性而旋转,进而带动速度继电器的转子一同转动。转子的旋转磁场会在速度继电器的定子绕组中感应出电动势和电流,依据左手定则能够确定这一情况。在此时,定子会受到与转子转向相同的电磁转矩的作用,从而使定子和转子沿着同一方向进行转动。定子上固定的胶木摆杆会随着转动,它会推动端部有动触头的簧片与静触头闭合,而静触头闭合的情况是按照轴的转动方向来确定的。同时,静触头还起到挡块的作用,能够限制胶木摆杆继续转动。所以,当转子转动时,定子只能转过一个不大的角度。另外,当转子转速接近于零(低于 100r/min)时,胶木摆杆会恢复到原来的状态,此时触头断开,从而切断电动机的反接制动电路。复位的转速大约在 100r/min 以下 。
4 中间继电器
中间继电器在结构方面属于一个电压继电器。它的一个特点是触点数量较多,并且触点容量较大,其额定电流为 5 至 10A。它是用来转换控制信号的中间元件。
中间继电器的输入为线圈的通电情况或者断电情况的信号。其输出信号的形式是触点的动作。
中间继电器的主要用途在于,当其他继电器的触点数不足或者触点容量不够的时候,能够借助中间继电器来将它们的触点数进行扩大,或者将它们的触点容量进行扩大。
外形及结构方面:主要包含线圈、静铁心、动铁心、触头系统、反作用弹簧以及复位弹簧等部分。
工作原理方面,它与 CJ10-10 等小型交流接触器大致相同。其触头不存在主、辅的区别,并且它的额定电流通常为 5A。
图形、文字符号:
过电流继电器:主要在频繁且重载起动的场合中被使用,用作电动机的过载和短路保护。常用的型号有 JT4、JL12 以及 JL14 等系列。其型号含义如下:
过电流继电器的外形结构及动作原理
线圈被串接在主电路里。当流经线圈的电流达到额定值时,它所生成的电磁吸力还不足以对抗反作用弹簧力,此时常闭触头会一直保持闭合状态。而当流经线圈的电流超过整定值后,电磁吸力就会大于反作用弹簧力,铁心会吸引衔铁,使常闭触头断开,从而切断控制回路,让负载得到保护。
6 欠电压继电器
继电器是根据线圈两端电压的大小来接通或断开控制电路的。这种继电器的线圈,其导线细,匝数多,阻抗大,并且是并联在电路中的。电压继电器有过电压、欠电压和零电压等不同种类。常用型号为 JT4P 系列,n 代表其型号含义。
外形结构方面与 JT4L 过电流继电器相似。动作原理上,其不同点在于电压继电器的线圈匝数较多,导线较为纤细,阻抗较大,并且能够直接并联在两相电源上。图形、文字符号方面:
选用原则:主要依据电源电压、控制线路所需触头种类和数量。
其他种类继电器实物图片
继电器的检验与测试
用万能表的电阻档测量常闭触点与动点的电阻,其阻值应为 0;同时用万能表的电阻档测量常开触点与动点的电阻,其阻值应为无穷大。通过这样的测量,可以区分出哪个是常闭触点,哪个是常开触点。
测线圈电阻时,可用万能表的 R×10Ω档来测量继电器线圈的阻值,通过这种方式可以判断该线圈是否存在开路现象。
准备好可调稳压电源与电流表。接着给继电器输入一组电压,与此同时,在供电回路中串入电流表以便进行监测。之后逐步调高电源电压,当听到继电器吸合的声音时,将该吸合电压的数值以及吸合电流的数值记录下来。
为求准确,可以多试几次而求平均值。
4. 应进行多次测试,以获取平均的释放电压和释放电流值。通常情况下,继电器的释放电压大概在吸合电压的 10%到 50%之间。若释放电压过小,即小于吸合电压的 1/10,就无法正常使用了。而这样的继电器,因其工作不可靠,会对电路的稳定性构成威胁。
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