在控制电路中用的继电器大多数是电磁式继电器。电磁式继电器具有结构简单、价格低廉、使用维护方便、触点容量小(一般在5A以下)、触点数量多且无主、辅之分、无灭弧装置、体积小、动作迅速、准确、控制灵敏、可靠等特点,广泛地应用于低压控制系统中。常用的电磁式继电器有电流继电器、电压继电器、中间继电器以及各种小型通用继电器等。
1.电磁式继电器的基本结构
电磁式继电器的结构和工作原理与接触器相似,主要由电磁机构和触头系统组成。由于继电器多用于控制电路,工作电流较小,所以不需要灭弧装置。另外,继电器可以对各种输入量做出反应,而接触器只有在一定的电压信号下动作。但继电器为满足控制要求,需要调节动作参数,因此具有调节装置。
电磁式继电器也有直流和交流两种。图1.8为直流电磁式继电器结构示意图,在线圈两端加上电压或通入电流,产生电磁力,当电磁力大于弹簧反力时,吸动衔铁使常开、常闭接点动作;当线圈的电压或电流下降或消失时衔铁释放,接点复位。
图1.8 直流电磁式继电器结构示意图
2.电磁式继电器的主要参数和特性
(1)电磁式继电器的参数。
①额定参数。继电器线圈和触头在正常工作时允许的电压值或电流参数称为继电器额定电压或者继电器额定电流。
②动作参数。包括继电器的吸合值和释放值。对于电压继电器有吸合电压U0与释放电压Ur;对于电流继电器有吸合电流I0和释放电流Tr。
③返回系数。是指继电器释放值与吸合值的比值,用k来表示。
④整定值。继电器动作参数的实际整定数值,可人为调整。继电器的吸动值和释放值可以根据保护要求在一定范围内调整,现以图1.8(a)所示直流电磁式继电器为例予以说明。
·转动调节螺母,调整反力弹簧的松紧程度可以调整动作电流(电压)。弹簧反力越大动作电流(电压)就越大,反之就越小。
·改变非磁性垫片的厚度。非磁性垫片越厚,衔铁吸合后磁路的气隙和磁阻就越大,释放电流(电压)也就越大,反之越小,而吸引值不变。
·调节螺丝,可以改变初始气隙的大小。在反作用弹簧力和非磁性垫片厚度一定时,初始气隙越大,吸引电流(电压)就越大,反之就越小,而释放值不变。
⑤动作时间。分吸合时间和释放时间两种。
⑥灵敏度。是指继电器在整定值下动作时所需最小功率或安匝数。
(2)电磁式继电器的特性。
继电器的主要特性是继电器的输出量随输入的变化规律,即输入-输出特性,又称为继电特性,如图1.8(b)所示。
当继电器输入量X由0增加至X2之前,输出量Y为0。当输入量增加到X2时,继电器吸合,输出量Y为1,表示继电器线圈得电,常开接点闭合,常闭接点断开。当输入量继续增大时,继电器动作状态不变。
当输出量Y为1的状态下,输入量X减小,当小于X2时Y值仍不变,当X再继续减小至小于X1时,继电器释放,输出量Y变为0,X再减小,Y值仍为0。
在继电特性曲线中,X2称为继电器吸合值,X1称为继电器释放值。返回系数k=X1/X2值可以调节,不同场合对k值的要求不同。例如,一般控制继电器要求k值低些,在0.1~0.4之间,这样继电器吸合后,输入量波动较大时不致引起误动作。保护继电器要求k值高些,一般在0.85~0.9之间。一般k值越大,继电器灵敏度越高,k值越小,灵敏度越低。
3.电流继电器、电压继电器与中间继电器(www.daowen.com)
(1)电流继电器。
电流继电器的输入量是电流,它是根据输入电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串入电路中,以反映电路电流的变化,其线圈匝数少、导线粗、阻抗小。电流继电器可分为欠电流继电器和过电流继电器。
欠电流继电器用于欠电流保护或控制,如直流电动机励磁绕组的弱磁保护、电磁吸盘中的欠电流保护、绕线式异步电动机起动时电阻的切换控制等。欠电流继电器的动作电流整定范围为线圈额定电流的30%~65%。电流正常不欠电流时,欠电流继电器处于吸合动作状态,常开接点处于闭合状态,常闭接点处于断开状态;当电路出现不正常现象或故障现象导致电流下降或消失时,继电器中流过的电流小于释放电流而动作,所以欠电流继电器的动作电流为释放电流而不是吸合电流。
过电流继电器用于过电流保护,如起重机电路中的过电流保护。过电流继电器在电路正常工作时流过正常工作电流,正常工作电流小于继电器所整定的动作电流,继电器不动作,当电流超过动作电流整定值时才动作。过电流继电器动作时,其常开接点闭合,常闭接点断开。过电流继电器整定范围为(110%~400%)额定电流,其中交流过电流继电器为(110%~400%)IN,直流过电流继电器为(70%~300%)IN。
常用的电流继电器的型号有JL12、JL15等。电流继电器作为保护电器时,其图形符号如图1.9所示。
图1.9 电流继电器的图形符号
(2)电压继电器。
电压继电器的输入量是电路的电压大小,其根据输入电压大小而动作。与电流继电器类似,电压继电器也分为欠电压继电器和过电压继电器两种。欠电压继电器吸合电压动作范围为(20%~50%)UN,释放电压调整范围为(7%~20%)UN;过电压继电器动作电压范围为(105%~120%)UN;零电压继电器当电压降低至(5%~25%)UN时动作,它们分别起欠压、过压、零压保护。电压继电器工作时并联在电路中,反映电路中电压的变化,用于电路的电压保护。
电压继电器常用在电力系统继电保护中,在低压控制电路中使用较少。电压继电器作为保护电器时,其图形符号如图1.10所示。
图1.10 电压继电器的图形符号
(3)中间继电器。
中间继电器是常用的继电器之一,它的结构和接触器基本相同,如图1.11(a)所示,其图形符号如图1.11(b)所示。
图1.11 中间继电器的结构示意图及图形符号
中间继电器在控制电路中起逻辑变换和状态记忆的功能,以及用于扩展接点的容量和数量。另外,在控制电路中还有调节各继电器、开关之间的动作时间,防止电路误动作的作用。中间继电器实质上是一种电压继电器,它是根据输入电压的有或无而动作的,一般触点对数多,触点容量额定电流为5A~10A左右。中间继电器体积小,动作灵敏度高,一般不用于直接控制电路的负荷,但当电路的负荷电流在5A~10A以下时,也可代替接触器起控制负荷的作用。中间继电器的工作原理和接触器一样,触点较多,一般为四常开和四常闭触点。常用的中间继电器型号有JZ7、JZ14等。
4.电磁式继电器的选用
(1)使用类别的选用。根据继电器的用途来选择相应继电器类别,如AC-11控制交流磁铁负载,DC-11控制直流电磁铁负载。
(2)额定工作电压和额定工作电流的选择。继电器正常工作时线圈所需要的电压为其额定电压,此时的电流为额定工作电流。另外,继电器最高工作电压为继电器的绝缘电压,继电器最高工作电流应小于继电器额定发热电流。
(3)工作制的选用。继电器工作制应与使用场合工作制一致,且实际操作频率应低于继电器额定操作频率。
(4)返回系数的调节。根据控制要求来调节电压和电流继电器的返回系数,一般采用增加衔铁吸合后的气隙、减小衔铁打开后的气隙和适当放松释放弹簧等措施来调整。
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