断电延时继电器

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1、电器学课程设计1课课程程设计设计名称：名称： 电电器学器学课课程程设计设计 题题 目：目： 断断电电延延时继电时继电器器设计设计 专 业： 电气技术 班 级： 电技 08-1 班 姓 名： 秦希望 学 号： 0805040414 断电延时继电器设计2简介继电器是一种自动电器，它适用于远距离接通和分断交直流小容量控制电 路，并在电力驱动系统中供控制、保护及信号转换用。继电器的输入量通常是 电流、电压等电量，也可以是温度、压力、速度等非电量，输出量则是触点动 作时发出的电信号或者输出电路的参数变化。继电器的特点是当其输入量的变 化达到一定程度时，输出量才会发生阶跃性的变化。时间继电器是一种延时功

2、能由电子线路来实现的控制器。在许多场合都需要用断电延时型继电器进行控 制。例如需要控制一台电机，要求在按下停止按钮需要延时一段时间后，电机 再重新启动工作，则就需用到断电延时继电器来实现以上功能。所谓断电延时 继电器，是当时间继电器线圈通电时，各延时触头瞬时动作，而线圈断电以后 触头呈延时置位工作状态，当所设延时到达后，延时触头又恢复为初始状态。 断电延时型因其工作状态(在延时过程中不需外接工作电源)以及控制触点在断 电延时过程中吸合触点(常开触点变为接通状态应保持接通状态;常闭触点变为 断开状态，应呈保持断开状态)转换特殊性(与常规通电延时型时间继电器触点 工作状态正好相反)来满足其控制要求

3、。断电延时型时间继电器由最早分离器件 构成(延时精度低、延时时间短);现用相应可编程定时集成电路或 CMOS 计数分 频集成来完成延时，与之相比，具有延时精度高，延时时间长的特点。以此满 足断电长延时的控制场合。电器学课程设计31.断电延时继电器1.1 断电延时继电器分类继电器是一种自动电器，它适用于远距离接通和分断交直流小容量控制电 路，并在电力驱动系统中供控制、保护及信号转换用。继电器的输入量通常是 电流、电压等电量，也可以是温度、压力、速度等非电量，输出量则是触点动 作时发出的电信号或者输出电路的参数变化。继电器的特点是当其输入量的变 化达到一定程度时，输出量才会发生阶跃性的变化。根据其

4、延时原理延时继电 器可以分为直流电磁式延时继电器、空气阻尼式延时继电器、同步电动机式延 时继电器、电子式延时继电器。本文介绍的是一种电子式延时继电器。下图为ATS 断电延图： 图 1 断电延时继电器实物图1.2 断电延时继电器原理分析断电延时继电器整体构成包括断电延时继电器电源部分(经降压、整流、滤 波)以提供断电延时继电器内置瞬动电磁继电器和 2 绕组闭锁型 R 复位线圈工作); 二次电源部分(供断电后延时部分与 2 绕组闭锁型 S 置位线圈工作);延时工作部 分(可编程定时集成或 CMOS 计数分频集成);驱动部分;执行继电器部分组成(图 1)。图图 2 2 控制框图控制框图断电延时继电器

5、设计4图 3 分立器件原理图由 V2 P 沟道场效应管、V3、V4 三极管以及继电器为主要器件构成的断电 延时型继电器示于图 2。如下：端加入工作电源后，C1C5 都按其回路完成充电 过程(充电时间应参照产品规定的时间)。同时内部 2 绕组闭锁继电器 R 复位线 圈得电工作(虚框内转换触点 4 与 6 由电源接通转为断开状态，4 与 8 接通)， 相应外部触点进行转换端接通，呈延时工作状态)。 端工作电源呈断电时，则相应继电器进入延时工作状态。对 V2 P 沟道场效 应管而言，随着 C4 经 R6、RP2 的放电，致使其源极 S 电压不断降低(在通电状 态时，因 UGS 较小，ID 为零，V2

6、 为截止工作状态)，根据场效应管相应转移特 性(漏极电流 ID 与栅源电压 VGS 间的关系曲线)当 VGS 电压达到 VGS(Th)(开启 电压)时，V2 导通。随着 V2 导通，则漏电流 ID 经 R4 产生相应电压降，使 V3 三极管导通工作，最终致使 V4 也导通。当 V4 导通后，C5 电容器上的储能将使 2 绕组闭锁继电器置位线圈通电工作，使延时触点又恢复原始状态，从而完成 了断电延时工作。 该电路的缺点是延时参数不易于设定，通常要对 RP2 调整(控制 C4 放电回 路)、RP1 调整(确定 V2 栅极电压)，并对 C4、C3 电容容量参数进行计算，再加 上器件的离散性使延时误差

7、较大，调整也不方便，现在基本上很少使用。1.3 集成芯片原理电器学课程设计5集成 CD4060 构成的延时电路示于图 3。该电路核心延时由 CD4060 构成， 延时设定由 RP1 与配置的 C3 来设定。内部 2 绕组闭锁继电器采用 DC24V(采用 较高工作电压的继电器，可降低其驱动电流，使驱动部分较为简单)。端加入工 作电源，V1 三极管工作，使其 R 复位线圈吸合工作，内部触点回至原始状态。 C2、C4 完成充电工作。图 4 CD4060 集成原理图端工作电源断电时，则进入相应的断电延时工作状态。IC12 引脚因 C1 放电在 R3 产生一个电平经 R4 加至12 引脚清零引脚清零，使

8、其延时开始，延 时时间经 Q4Q14(根据需求延时时间)来驱动 V2 工作，待延时到达后经 VD7 使 其振荡停止。根据延时情况，对 C2 电容可进行相应的增大或减小(通过并联来 完成 C2 的容量的增大或减小)C4 电容来完成 S 置位线圈的工作。 该线路特点是延时设定方便，延时精度高，产品调整简便，目前使用较为 广泛。 集成 IC4541 构成的延时电路示于图 4。断电延时继电器设计6图 5 IC4541 集成原理图该电路核心部分由 IC4541 构成，延时设定由 RP2、C*设定，A-B 端根据需 求接相应高、低电平(设定端)内部 2 绕组闭锁继电器采用 DC12V(因继电器工作 电压与

9、 IC4060 组成延时电器要低，则为保证其驱动则分别由 V6、V7、V1、V3 构成)。其中 C2 为二次储能器件，可根据延时的长短予以调整，C4 为完成 S 置 位线圈工作。 总之采用由相应集成电路来完成延时的断电延时继电器，通常在选择集成 上应考虑功耗低，闭锁继电器选择工作电压较高的继电器，从而使继电器在断 电延时过程中的电能耗最小，以保证延时精确并可靠的工作。电器学课程设计72.断电延时继电器使用的器件因断电延时继电器控制触电触点转换要求，通常采用双稳态极化电磁继电 器(又称为 2 绕组闭锁型继电器)来完成和满足其触点转换要求。该继电器内部 拥有置位线圈 S 和复位线圈 R，是一种可以

10、保持置位状态或复位状态的闭锁结 构继电器。当置位线圈 S 中有电流流过时，由内部铁芯、磁体、衔铁组成线圈 和工作气隙组成磁路内产生磁通，并在工作气隙内建立起磁场，产生电磁吸力 ，吸引衔铁。在线圈中的电流达到一定值(即动作值)时，产生的电磁吸力足以 克服磁体吸力和接触簧片产生的阻力时，驱动衔铁组动作，衔铁组两端推动卡 推动接触簧片，使动合触点组闭合和动断触点组断开，从而完成触点转换，并 保持置位状态。当断电延时结束后，此时复位线圈 R 有电流流过(置位线圈已无 电流)，工作状态于置位线圈工作相同，在最终使闭合的动合触点断开、断开的 动断触点又重新闭合。在此使用时应注意置位线圈 S 与复位线圈 R

11、 的极性。 鉴于断电延时继电器的应用场合，通常在选用内部闭锁型继电器时，应参 考下列条件为选择标准：功耗低、灵敏度高、大负载、高绝缘耐压、耐振动与 冲击;只有如此才能保证断电延时工作可靠。尤其在耐震动和抗冲击方面，因其 自身内部结构特殊性，所以与之相配套的断电延时型继电器在安装使用时，应 注意其方面，以避免闭锁型继电器触点因振动或冲击造成触点误转换。 在继电器工作电压选择上，如同功耗的继电器，原则上选择线圈的工作电 压较高的电磁继电器，这样可以减小加至置位线圈 S 和复位线圈 R 电流动作值 ，从而保证了电磁继电器在延时后加至复位线圈的动作电流满足其额定所需动 作值，也充分保证了触点工作的可靠

12、转换。 在有些断电延时时间继电器中，内部执行继电器也有采用 1 绕组闭锁型继 电器，该继电器拥有一个线圈(S、R)并用)，是一种可根据外加电压极性切换并 保持置位或复位状态的闭锁继电器。但因自身工作线圈外加电压极性必须切换 ，则使控制线路较为复杂，目前基本上很少使用。通常采用 2 绕组闭锁型继电 器，使内部控制线路简单，且工作可靠。断电延时继电器设计83.断电延时继电器应用用于电机制动电路示于图 6。图 6 电机控制电路正常起动过程：按起动按钮 SB2KM1 通电，主触点 KM1 闭合，电机工作 ，KM1 辅助常开触点自锁，KM1 辅助常闭触点断开;KT 通电，KT 常开延时打开触 头闭合，K

13、M2 断电。制动过程：按下停止按钮 SB1KM1 断电，KM1 主触点断开，电机脱离电 源，KM1 辅助常闭触点恢复闭合，KM2 通电，接入直流电源，制动开始，同时 K M1 辅助常开触点又恢复断开，则 KT 线圈呈断电状态，延时开始，待所设延时 时间到达后，KT 的延时断开常开触点恢复断开，KM2 失电，切断直流电源，制 动结束。在时间继电器控制线路中，应对其工作电源以及涉及触头在相应控制线 路中应规范化，以便于更好的反映其在工作中的使用。电器学课程设计94. 使用注意事项1.继电器电源电压应在允许电压波动范围内工作，通常为额定值 85%110%;直 流电压峰值纹波系数不大于 5%。如继电器

14、工作电源有强的感性负载频繁工作， 则应考虑在继电器工作电源端增加和使用浪涌吸收装置，以承受较高的(1500V) 的浪涌电压，防止继电器电源击穿烧毁。 2.继电器在使用时，电源接通时间必须大于 1s，以便使继电器内部二次电 源有充足的能量储备而保证在断开电源后按预设时间接通或分断负载;如需使用 继电器外部复位信号功能，则接通持续时间不小于 50ms，以保证其复位功能正 常工作，严禁在复位信号端接入电源、有源信号或接地，否则会损坏继电器。 3.继电器电源回路一般情况下是高阻抗的，因此在具体使用上应保证切断 电源后漏电流要尽可能小，以免产生相应的感应电压而呈假关断引起误动作(断 电延时后延时时间到但

15、继电器出现不释放的现象)。为避免上述情况发生，对断 电延时型电源端残留电压应小于额定电压的 7%，而通电延时型所允许的残留电 压小于额定电压的 20%。 4.断电延时继电器因内部采用 2 绕组闭锁继电器，该继电器与通常继电器 相比较而言，适应环境能力较差，尤其在强磁场、高冲击振动场所对其影响更 为突出，所以在使用时应尽可能避免在上述环境中使用。 5.在控制负载上，不要用其直接控制大容量负载(内部所用 2 绕组闭锁继电 器通常负载能力不强)应在额定允许情况下使用，并考虑负载形式和留有相应的 裕量。 6.继电器在使用环境、安装形式、温度、湿度、污染等级等方面要求应按 继电器所规定的要求下工作。断电

16、延时继电器设计105.结论随着时间继电器在自动控制领域的广泛应用，不仅常规的通电延时时间继 电器使用越来越多，而且断电延时型继电器也频繁在特定的场合得以应用，以 此满足控制之需。所以具有延时精密高、断电延时长、可控制较大负载、抗干 扰能力强等特点的断电延时型继电器定会在自动控制领域中起到更为重要的作 用。电器学课程设计11参考文献1 夏天伟，丁明道 电器学 北京：机械工业出版社，19992 常用电工材料手册 上海市电子电器协会3 王宝龄电磁电器设计手册北京：国防工业出版社，19894 张节容高压电器理论及应用北京：清华大学出版社，19895 张冠生电器理论基础北京：机械工业出版社，20026 方大千高低压电器速查速算手册北京：中国水利水电出版社，20047 张节容高压断路器原理和应用北京：清华大学