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1、 第四章继电器 继电器是铁路信号技术中的重要部件 无论作为继电式信号系统的核心部件 还是作为电子式或计算机式信号系统的接口部件 都发挥着重要的作用 信号继电器概述安全型继电器继电器的应用 第一节信号继电器概述 一 继电器的基本原理1 组成 由接点系统和电磁系统两大部分组成 电磁系统由线圈 固定的铁心 轭铁以及可动的衔铁 接点系统由动接点 静接点构成 2 动作原理线圈通电 产生磁通 衔铁 铁心 产生吸引力 克服衔铁阻力 衔铁吸向铁心 衔铁带动动接点动作 前接点闭合 后接点断开 电流减少 吸引力下降 衔铁依靠重力落下 动接点与前接点断开 后接点闭合 可见 继电器具有开关特性 利用其接点的通 断电路
2、 从而构成各种控制表示电路 二 继电器的继电特性 回差特点 吸起值 释放值不一样 吸起值 释放值 三 继电器的作用能够以极小的电信号控制执行电路中相当大的对象 能够控制数个对象和数个回路 也能控制远距离的对象 有着良好的开关性能 闭合阻抗小 断开阻抗大 有故障 安全性能 能控制多回路 抗雷击性能强 无噪声 温度影响小等 在以继电技术构成的系统中 大量使用 在以电子元件和微机构成的系统中 作为接口部件 将系统主机与信号机 轨道电路 转辙机等执行部件结合起来 四 铁路信号对继电器的要求 1 安全 可靠2 动作可靠 准确3 使用寿命长4 有足够的闭合和断开电路的能力5 有稳定的电气特性和时间特性6
3、保持良好的电气绝缘强度 五 信号继电器的分类1 按动作原理分 电磁 感应继电器2 按动作电流分 直流 无极 偏极 有极 交流继电器直流继电器由直流电源供电的 它所通电流的极性 又可分为无极 偏极有极继电器 直流继电器都是电磁继电器 交流继电器由交流电源供电的 DJ 3 按输入物理量 电流 电压继电器电流继电器反映电流的变化 它的线圈必须串联在所反映的电路中 电压继电器反映电压的变化 它的线圈励磁电路单独构成 4 按动作速度 正常 缓动继电器正常动作继电器衔铁动作时间为0 1 0 3s 缓动继电器衔铁动作时间超过0 3s 又分为缓吸 缓放 时间继电器是利用脉冲延时电路或软件设定使之缓吸 5 按接
4、点结构 普通接点 加强接点继电器普通接点继电器具有开断功率较小的接点的能力 以满足一般信号电路的要求 加强接点继电器具有开断功率较大的接点的能力 以满足电压较高 电流较大的信号电路的要求 6 按工作可靠度 安全型 非安全型 前者称为N 重力式继电器 后者称为C型弹力式继电器 六 继电器的参数1 额定值 继电器在运用状态时的电压值或电流值 2 吸起值 使继电器动作 动接点与前接点接触 所需要的最小电流或电压值 3 工作值 使继电器动作 前接点全部闭合 井满足规定的接点压力所需的最小电流或电压值 4 释放值 继电器从规定值降低到前接点断开时的电压或电流值 5 转极值 有极继电器的动接点由定位转换到
5、反位或由反位转换到定位所需要的电压或电流值 6 过负载值 继电器允许接入的最大电压或电流值 一般为工作值的四倍 接入过负载值后 线圈不受损伤 电气特性亦不变化 7 吸起时间 从继电器线圈接通规定的电压或电流时起至全部前接点闭合的时间 8 释放时间 切断供以规定的电压或电流的电源时起至全部动接点与后接点闭合的时间 9 安全系数 额定值与工作值之比 10 返还系数 释放值与工作值之比称为返还系数 第二节安全型继电器 一 安全型继电器概述AX系列安全型继电器是直流24V系列的重弹力式直流电磁继电器 其典型结构为无极继电器 其它各型号都是由其派生而成 因此 绝大部分零件都能通用 1 插入式和非插入式外
6、观上是否有防尘罩 前者单独使用 后者装于匣内使用 2 型号的表示法采用汉字拼音字母和数字表示 字母表示继电器种类 数字表示线圈的阻值 3 安全型继电器的品种及用途无极 无极加强接点 无极缓放 无极加强接点缓放 整流式 有极 有极加强 偏极 单闭磁等5种9类20品种及3个派生品种 4 安全型继电器的特点 前接点代表危险侧信息后接点代表安全侧信息接点符合 故障 安全原则 处于禁止运行的状态的故障有利于行车的安全称为安全侧 处于允许运行状态的故障可能危及行车安全 称为危险侧故障 发生安全侧故障的可能性远远大于发生危险侧故障的可能性 由于其在故障情况下 使前接点闭合的概率远远小于后接点闭合的概率 二
7、无极继电器的结构和动作原理 1 结构 电磁系统 线圈 铁心 轭铁 衔铁 接点系统 拉杆 动静接点组 2 动作原理 电 磁 力 动作拉杆 F吸引力 F重力为吸起状态 线圈通电 产生磁通 衔铁 铁心 产生吸引力 克服衔铁阻力 衔铁吸向铁心 衔铁带动动接点动作 前接点闭合 后接点断开 3 F吸引力 F重力为落下状态 电流减少 吸引力下降 衔铁依靠重力落下 动接点与前接点断开 后接点闭合 4 无极特性 不能辨别输入物理量的特征 1 4 1 4 继电器都会吸起 断电就会落下 5 无极继电器释放值小于吸起值 返还系数小于1 1 工作气隙在吸起状态与释放状态不同 2 磁滞影响 继电器的工作值一般大于吸起值
8、所以工作值大于释放值 返还系数小于1 安全型最高0 5 一般0 3 0 4 二 直流有极电磁继电器 偏极继电器JPX极性保持继电器JYX特点 1 磁路结构中加入永久磁铁或起永久磁铁作用的线圈 2 衔铁动作受两种磁路的作用 3 灵敏度高 只需要较少的安匝就能动作 4 动作较快 1 偏极继电器JPX 具有反应电流极性的性能 一般用在道岔表示电路及单复线自动闭塞电路中 结构与无极继电器基本相同 不同之处在于铁芯极靴为方形 极靴下装有L型永久磁铁 继电器只有在通以规定方向的电流时才吸起 不通电时处于打落状态 动接点与后接点闭合原因 永久磁铁产生两路极化磁通 通正电时 1 4 通负电时 1 4 不通电时
9、 动作上 能反映电流的极性 1 4 时 中接点与前接点闭合吸起状态1 4 时 中接点与后接点闭合落下状态不通电时 中接点与后接点闭合落下状态鉴别电流的极性 只有线圈中的电源极性1 4 继电器才励磁 能反映电流极性 并能保持其极性状态 特殊 用刀形永久磁铁代替了无极继电器的部分轭铁 产生两路极化磁通 特点 1 在磁路结构中有永久磁铁或线圈2 衔铁受两种独立磁路控制 控制磁通和极化磁通3 灵敏度提高 只要较少的安匝就可以动作4 动作时间较快 2 极性保持继电器JYX 通正电时 1 4 通负电时 1 4 动作上 能反映电流的极性 1 4 时 中接点与前接点闭合定位吸起状态断电后 保持定位吸起状态 1
10、 4 时 中接点与后接点闭合反位打落状态断电后 保持反位打落状态 三 JZX型整流式继电器 结构上 与无极继电器相同 只是为了能使用于交流电路中 在继电器中安装有半导体半波或全波整流器 在线圈上佳的是半波或全波的脉动直流电 使电磁吸力产生脉动 工作时发出响声 对继电器正常工作带来不利影响 使用中注意其电源端子1 4短接 第三节安全型继电器特性 一 机械特性当线圈中通入一定数值的电流后 由于电磁作用或感应方法产生电磁吸引力 吸引衔铁 由衔铁带动接点系统 改变其状态 以完成接通 断开或转接电路的任务 衔铁受两种作用力 牵引力和机械力机械力由接点簧片的弹性力和衔铁上重锤片重力等组成 随着衔铁与铁心磁
11、极间的气隙的变化而变化 机械特性 继电器释放时 1 线段ab 衔铁运动 气隙减小 机械力增大 2 线段bc 动接点与后接点刚刚分离 3 线段cd 动接点离开后接点 继续运动 4 线段de 动接点与前接点接触 5 线段ef 衔铁继续运动 使前接点与动接点一起弯曲 接点压力 继电器的机械特性曲线是一条折线 折线上c e两个折点向上突出 反映了衔铁运动在这两个位置时机械反作用力变化最大 取c e两个折点中的一个作为确定电磁吸力所需安匝值的依据 这个点称为临界点 二 直流继电器的吸力计算 当安匝 IW 一定时随着工作气隙的减小呈双曲线急剧增大 相同的工作气隙在不同的安匝的情况下 牵引力也不同 安 IW
12、 匝大 牵引力也大 三 牵引特性与机械特性的配合 当线圈中通入一定数值的电流后 由于电磁作用感应产生电磁吸引力 为要继电器能吸起 必须要求继电器衔铁在整个运动过程中 牵引力处处大于或等于机械力 即牵引特性曲线必须在机械特性曲线之上 至少也要与机械特性曲线相切 临界安匝 临界点 C工作安匝 四 安全型继电器的电气特性 1额定值 继电器在运用状态时的电压值或电流值 2吸起值 使继电器动作所需要的最小电流或电压值 3工作值 使继电器动作 前接点全部闭合 并满足规定的接点压力所需要的最小电流或电压值 不大于额定值的70 4释放值 继电器从规定值降低到前接点断开时的电压或电流 5转极值 有极继电器的动接
13、点由定位转换到反位或由反位转换到定位所需要的电压或电流 不大于工作值得120 6过负载值 继电器允许接入的最大电压或电流 接入过负载值后 线圈不会损伤 电气特性亦不变化 7吸起时间 从继电器线圈接通规定的电压或电流时起至全部前接点闭合的时间 8释放时间 切断供以规定的电压或电流的电源起至全部动接点与后接点闭合的时间 9安全系数 额定值与工作值之比 10返还系数 额定值与工作值之比 返还系数高标志着继电器的落下越灵敏 规定普通继电器的返还系数不小于30 缓放型继电器不小于20 轨道继电器不小于50 一 继电器的时间特性当线圈通电到衔铁动作 带动后接点断开 前接点接通 需要一定的时间 当线圈衔铁动
14、作 带动前接点断开 后接点接通 也需要一定的时间 即吸合需要时间 释放也需要时间 五 继电器的时间特性 电磁继电器的电磁系统是具有铁心的大电感 在接通电源或切断电源时 由于电磁感应的作用 在铁心中产生涡流 在线圈中产生感应电流 这些电流产生的磁通对铁心中原来磁通的变化起了一定程度的影响 即原磁通增大时反对增大 减小时反对减小 使原磁通变化缓慢 因此 电磁继电器或多或少地都有一些缓动的时间特性 1 直流无极电磁继电器的时间特性 分析吸起和落下时间的电路 吸起与落下时过渡过程 继电器衔铁的运动时间 对于吸起运动时间 与衔铁的动程 质量 吸力 机械力等有关 其时间一般较吸起启动时间小的多 所以吸起时
15、间主要取决于吸起启动时间 对于落下运动时间 与衔铁的动程 质量 机械力等有关 对于结构一定的继电器来说 落下运动时间是一个常数 继电器的动作时间主要是继电器的启动时间 2 改变继电器时间参数的方法改变继电器结构的方法a 改变衔铁与铁心磁吸间止片的厚度 以改变继电器的落下时间 止片增厚 落下时间减小 止片减薄 落下时间增大 b 磁路系统选用电阻率较高的铁磁性材料 使涡流影响减小从而缩短继电器的动作时间 c 在保证工作安匝的前提下增大线圈导线的线径 以此来提高电流的储备系数 使额定电流提高 加速电流的增长速度使其减小吸起时间 d 在铁心上套铜套 铜环 使继电器达到缓动 缓吸和缓放 改变电路的方法a
16、 提高继电器的端电压使继电器快吸b 在继电器线圈电路中串联一个灯泡使继电器快吸 继电器与灯泡串联后的时间特性 c 与继电器线圈串联RC并联电路使继电器快吸 d 并联电阻或二极管使继电器缓放 e 并联RC串联电路使继电器缓放 并联RC串联电路又串联电阻R0 使继电器缓吸又缓放 缓吸过程曲线 第四节其他类型的继电器 一 时间继电器借助电子电路实现不同时间的缓动 可以满足信号电路的需要 由时间控制单元与JWXC无极继电器组合而成 在单结晶体管BT的发射极e和第一基极b1的放电回路中接入继电器J的前线圈 3 4 370 后线圈 1 2 480 通过电阻R1直接与电源相连 接电源 后线圈有电流 24电源 73端子 D1 R3 R1 J1 2 负电源 62端子 但R1很大 电流很小 继电器不会吸起 同时电容C1充电 24电源 73端子 D1 R3 R6 R7 C1 D4 J4 3 R2 负电源 62端子 电流流过线圈的方向相反 更不吸起 当电容C1充电电压上升使得BT击穿时 发射极e和第一基极b1导通 C1放电 C1 BTe b1 R2 J3 4 C1 电流流过线圈的方向相同 当达到工作值时 继电
