继电器基础与电磁继电器

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1、电力机车电器 继电器 relay,继电器,任务一 概述 一、继电器的定义及组成 1.继电器的定义和作用 继电器是根据某种输入信号（输入量）接通或断开小电流控制电路，实现远距离控制自动控制和保护的自动控制电器。 接触器是在工业控制中应用非常广泛的一种电器。在电力机车上是用来频繁地接通或切断带有负载的主电路、辅助电路或大容量的控制电路。 在电力机车上，继电器用于控制电路中，具有控制、保护或转换信号的作用。,继电器,2.继电器的组成 （1）结构组成 对于有触点的继电器，从其结构组成方面可认为是由触头装置和传动装置（一般没有灭弧装置）组成。 （2）原理组成 所有继电器，不论其形状，动作原理有何不同，均

2、可认为是由测量机构，比较机构和执行机构等组成，其原理组成方框如下图所示。,第三章 继电器,继电器根据外界输入的一定信号来控制响应电路中电流的“通”与“断”，对于大部分继电器来说输入量可以是电量，如电压、电流、阻抗、功率等，也可以是非电量，如压力、速度、温度等。输人量可以是一个量，也可以是两个或多个量。 测量机构（亦称环节或部分的作用是反应输入量并进行物理量的相应转换。比如电磁型继电器，测量机构是线圈和铁心构成的磁系统，用来测量输人电量的大小，并在衔铁上将电量的大小转换成相应的电磁吸力。,继电器,比较机构的作用是将输入量（或转换量）与其预设的整定值进行比较，根据比较结果决定执行机构是否动作。如：

3、电磁继电器的反力弹簧等。当电磁力大于反力时，衔铁吸合，接点动作；当电磁力小于反力时，衔铁不吸合，接点不动作，没有输出。一般可以在比较环节上调整（整定）继电器的动作值。 执行机构的作用是根据比较结果决定是否动作，执行机构对有触点电器来说是接点。对无触点电器来说一般是晶体管的导通和截止，执行机构的动作与否能实现对电路的“通”“断”控制。 输出量是根据比较结果来决定有无的。不管输人是何物理量，输出量往往是电量。,继电器,二、继电器的工作原理,继电器,继电器,继电特性：输入量用X来表示，输出量用Y表示。当输入量从零增加时，在XXdz的过程中，衔铁不吸合，常开接点保持打开，继电器不动作，输出量Y0；当X

4、Xdz时，衔铁吸合，常开接点闭合，输出量即达到YY1，继续增加X到Xe（额定输入量），输出仍保持Y1（常开接点继续闭合）。当输入量X从Xe减少时，在Xfh XXe过程中，常开接点继续闭合，输出保持Y1不变。当XXfh时，输入量产生的吸力不足以吸合衔铁，衔铁释放，常开触头打开，继电器返回，输出量Y为零，继续减少输入量X到零，输出均保持在Y为零状态。,继电器,可见，继电特性由连续输入、跃变输出的折线组成，只要某装置有该输入输出特性就能称为继电器。图中 Xdz称为继电器动作值，Xfh称为继电器的返回值。,继电器,三、继电器的特点 在电力机车上，继电器一般不直接控制主电路（或辅助电路），而是通过其他较

5、大的电器来控制主辅电路。 与其他开关电器相比，接触器具有可动作频繁，能通断较大电流，可以实现一定距离的控制等特点。 同接触器等较大的电器相比，继电器具有以下几个特点：,第三章 继电器,继电器,四、继电器的分类 继电器的用途广，种类多，有时对同一类型继电器，也常从不同的方面去说明它的特性。因此继电器有很多种分类方法，下面仅根据目前电力机车上使用的情况来分类继电器。,继电器,第三章 继电器,继电器,五、继电器的参数 在继电器的选用、维护和维修工作中，需要对继电器的一般参数有一定的了解和掌握。 1、额定值 指输入量的额定值及输出量的额定值。如额定电压、电流、额定气压等。 2、动作值 能使接点闭合的输

6、人物理量中的最小值。有时也称整定值。 3、释放值 能使接点打开的输人物理量中的最大值。对于具有常开接点的继电器而言，其释放值也是返回值。需要注意的是衔铁的释放值不一定是继电器的返回值（如常闭接点来说）。,继电器,4、返回系数 继电器的返回值 Xfh与动作值Xdz之比，称为返回系数，用 Kfh表示，即： 返回系数是继电器的重要参数之一对继电器来说一般Kfhl，Kfh越接近于1，继电器动作越灵敏，但抗干扰能力就差，所以返回系数也不完全是越高越好，对控制继电器来说，返回系数要求不高，对保护继电器要求有较高的返回系数。 5、额定工作制 对于继电器，一般有三种额定工作制，即长期工作制、短时工作制、间断工

7、作制,第三章 继电器,长期工作制:电器接通电源后连续工作到发热稳定的工作机制。 短时工作制：电器短时通电，温升未达到稳定就停止工作，并且下一次工作要等到电器冷却到介质温度以后。 间断工作制：电器一会儿通电一会儿断电的反复循环的工作过程。,继电器,6、使用寿命 使用寿命包括机械寿命和电气寿命，是继电器的重要技术指标。目前控制继电器的机械寿命可高达一千万次以上，它与使用条件有关。 7、动作时间和释放时间 对于电磁式继电器，动作时间是指继电器通电起，到所有触点达到工作状态止所经过的时间间隔。释放时间是指继电器断电起，到所有触点恢复到释放状态止所经过的时间间隔。按动作时间或释放时间的长短，继电器可分为

8、快速动作、正常动作和延时动作三种类型。 接触器基本参数除额定电压和电流外还有、切换能力 、动作值和释放值、操作频率、机械寿命和电气寿命,继电器,五、继电器在电路中的表示方法 不同车型的代号编制方法不同。国产电力机车的继电器触点表示方法“上开下闭，左开右闭”。,继电器,任务二 电磁继电器Electromagnetic relay 电磁式继电器的测量机构是电磁铁，执行机构是触头。它具有工作可靠，结构简单，易于制造等优点，所以在电力机车上得到广泛应用。 电磁式继电器可以分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等。 电压继电器：当继电器线圈两端电压达到规定值时动作的继电器，其吸引

9、线圈与电路并联，故线圈直径较细，匝数较多，主要作控制用。 电流继电器：当继电器线圈中流过的电流达到规定值时动作的继电器，其吸引线圈与电路串联，故线圈直径较粗，匝数较少，多作过载或者短路保护之用。,继电器,中间继电器：是指用来增加控制电路数目或将信号放大的继电器，它实际上也属于电压继电器。 时间继电器：时间继电器是指从接受信号至触头动作（或使输出电路的电参数产生跳跃和改变）具有一定的延时，该延时又符合其准确度要求的继电器。 按照电流种类的不同，电磁式继电器还可以分为直流电磁式继电器和交流电磁式继电器。 一、直流继电器 1.JZ1544Z型中间继电器 （1）型号 SS型电力机车上装有JZ1544Z

10、型中间继电器。 其中；J一继电器；Z一中间；15一设计序号；444常开、4常闭接点数；Z一直流控制。,继电器,（2）作用 该型继电器用在直流控制电路中，用来控制各种控制电器的电磁线圈，以使信号放大或用一个信号控制几个电器。 （3）组成 主要由传动装置和触头（接点）装置组成。,继电器,继电器,该型继电器的接点容量为10A，为了保证继电器体积小，结构紧凑，及大电流的分断能力，触头系统采用永磁钢吹弧以提高触头直流分断能力。小型化的永磁钢嵌装在静触头的下部，采用无极性布置法，可加强直流电弧的拉长，实现吹弧的目的。 在检修时特别注意以下两点： 永磁钢极性不能改变，应保证两个静触头下的永磁钢极性相反，若装

11、成同极性，则可能在某一电流方向时发生两弧隙电弧拉向内侧，造成静触头间飞弧的事故。 若永磁钢丢失，则分断能力要降低一倍，触头必须降容量使用。 （4）主要技术参数 见P69 表3-1,第三章 继电器,2、JT3215型时间继电器 （1）型号 JT3215型时间继电器。其中：J继电器；T 通用；3 设计序号在；21 2开1闭接点数目，5 表示动作值（s）（延时时间）。 （2）作用 作为控制电路中时间控制环节元件，作衔铁延时释放用。如控制通风机间隔启动的延时继电器，使两台通风机间隔3s启动，以避免同时启动带来的过电流的叠加。该型继电器有3个时间等级：1s（0.30.9s），3s（0.83s），5s（2

12、.55s）。,继电器,（3）组成 该型继电器的铁芯和磁轭采用圆柱整体电工钢，使铁芯与磁轭成为一体，再用铝基座浇铸而成，从而减小了装配气隙，降低磁阻，有利于提高继电器的灵敏度，极靴为一圆环，套在铁芯端部，衔铁制成板状，装在磁轭端部，可绕棱角转动，继电器在不通电释放状态情况下，借助于反力弹簧的作用使衔铁打开，铁芯上套有线圈，而在磁轭上套装有阻尼铜套（或阻尼铝套）起延时作用。在衔铁内侧与铁芯相接触处，装有一非磁性垫片，可减少伤铁释放时剩磁的影响。继电器的联锁触头装置装在前侧，衔铁支件与联锁触头支架联接，衔铁的动作即带动联锁触头支架上下动作，使联锁触头相应的开或阅。触头采用标准的CI1型组件。,继电器

13、,又称为磁极头，其作用是为了获得磁场较好的线性分布，是用两个结构相同的磁路组成,继电器,（4）动作原理（延时原理） 当继电器的线圈通电时，在磁路中产生磁通。当磁通增加到能使衔铁吸动的数值时，衔铁开始动作，随着衔铁与铁芯之间气隙的减小，磁通也增加。当衔铁与铁芯吸合以后，磁通最大（此时的磁通大于将衔铁吸住时所需的磁通）。在线圈通电时，因为磁通的增长和衔铁的动作时间很短，所以联锁触头的动作几乎是瞬时的。当线圈断电时，电流将瞬时下降为零，相应于电流的主磁通亦迅速减小；但因其变化率很大，根据楞次定律，在阻尼铜套（或阻尼铝套）内部将产生感应电势，并流过感应电流，此电流产生与原主磁通相同方向的磁通以阻止主磁

14、通下降，这样就使磁路中的主磁通缓慢地衰减，直到磁通衰减到不能吸住衔铁时，衔铁才释放，接点才相应地打开（或闭合），这样就得到了所需的延时。,第三章 继电器,为保证继电器延时的准确性，在使用时间继电器时必须保证有足够的充电时间（即线圈通电时间），使衔铁和铁芯中的磁通完全达到稳定值，若充电不足没有建立起稳定的磁通，延时作用将大大削减。JT3系列时间继电器的充电器充电时间不能小于0.8s， 故继电器通电时间必须大于1s。 （5）延时时间的调整 时间继电器的延时整定必须符合所选继电器相对应的时间等级范围，否则将不能保证时间精度。 时间继电器不同延时时间等级之间的调节（又称大范围调节）可以用更换阻尼套的办

15、法来实现。时间继电器的延时等级取决于阻尼套的材质和参数，电阻愈小，延时愈长。5s级的时间继电器一般采用大截面铜套以降低电阻值，3s级的时间继电器则采用吕套或者小截面的铜套以增加电阻值。,继电器,时间继电器相对应的阻尼套都是专用的，由制造厂配给，不能随意拆换。若确需改变继电器的使用等级，则可调换相应等级的阻尼套，以确保整定延时的足够精度。 在允许范围内，延时的调节方法有两种：,继电器,3、TJJ21821型接地继电器 （1）型号 TJJ21821型接地继电器，其中T铁路；JJ接地继电器；2设计序号；18一动作值（18 V）；212主触头数1联锁触头数。 （ 2）作用 该继电器用作主电路接地保护。

16、SS4改电力机车上共装有两个该型继电器，分别在1，2号高压柜内，对1，2号主电路进行接地保护。 （3）组成 主要由传动装置、触头装置、指示装置和机械联锁等组成，组装在由酚醛玻璃纤维的有机玻璃透明外罩上。,继电器,第三章 继电器,传动装置：由拍合式电磁铁构成，带有吸引线圈。 触头装置：有两对主触头和一对联锁触头，均为桥式双断点，主触头由衔铁控制，联锁触头由指示杆带动。 指示装置：带有恢复线圈，螺管式电磁铁和指示杆。 机械联锁：由钩子和扭簧组成。 （4）工作原理 正常工作时，红色指示杆埋在罩内，接地继电器的控制线圈无电流，衔铁处于释放位置，指示杆被钩子勾住，接地继电器的联锁触头处于常开位置。当机车主电路发生接地故障时，控制电磁铁吸合动作带动触头切换有关电路，使主断路器跳闸切断机车总电源，保护了主电路。与此同时，衔铁与钩子的尾部相接触，迫使钩子克服扭簧的作用力，而使其顺时针旋转，使得钩子不再钩住指示杆并在弹簧的作用下跳出罩外，显示机械动作信号，同时联锁触头相应闭合，司机台上显示故障信号。,继电器,当故障消失