继电器是一种根据主电路中的电压、电流、时间、转速、压力及温度等物理参数变化而动作，从而来实现电力拖动装置的自动控制及保护的控制电器。继电器一般不会去直接控制大电流的主电路，而是串接在控制线路中，经它去控制接触器以执行对主电路的接通与分断。

继电器的种类很多，但多数继电器的结构均与交流接触器大致相似，也是由铁芯、电磁线圈、动静触点等部分组成。在控制线路中继电器具有反应灵敏、切换迅速、动作准确、工作可靠、体积小、重量轻等一系列优点，因而被广泛应用在电力拖动控制系统中。表2-24所示为继电器分类及应用范围。

表2-24　继电器分类及应用范围

常用的继电器主要有：电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、速度继电器、热继电器及频率继电器等。表2-25所示即为继电器结构特点。

表2-25　继电器结构特点

继电器一般主要用于反映控制信号，而不是用来直接控制较强电流的主电路。故与接触器相比，继电器触头的分断能力较小，而且通常均不设置灭弧装置。

继电器种类很多，其工作原理和结构也不尽相同，不过一般来说继电器总是由承受机构、中间机构及执行机构这三大部分组成。承受机构它是将输入量反映和接入继电器，并且传递给中间机构，将其值与额定值进行比较，在达到额定值时（比如过量或欠量），中间机构就驱使执行机构内的触头动作，产生输出量，以接通或断开被控制电路。

继电器的分类有多种方法，若按工作原理则可分为电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、晶体管式继电器等；按输出形式可分为有触点式和无触点式两类；如按输入信号的性质可分为电流继电器、电压继电器、速度继电器、压力继电器等。

（一）电磁式继电器

电磁式继电器是最早得到应用的继电器形式，它属于一种有触点式自动切换电器，被广泛使用于电力拖动系统中，起着控制、放大、联锁、保护及调节的作用，用以实现生产过程控制自动化。

电磁式继电器，若按吸引线圈的电流种类可分为交流电磁继电器和直流电磁继电器；如按继电器反映的参数则可分为电流继电器、电压继电器及中间继电器等。如图2-39所示即为电磁式继电器典型结构。

图2-39　电磁式继电器典型结构图

1—座底；2—反力弹簧；3、4—调节螺钉；5—非磁性垫片；6—衔铁；7—铁芯；8—极靴；9—电磁线圈；10—触头系统

1.电流继电器

按电流值的大小而动作的继电器称为电流继电器。工作时电流继电器的电磁线圈串接在被测量的电路中，这时继电器所反映的是电路中电流的变化。为了使串入继电器后的电磁线圈不影响电路正常工作，电流继电器的线圈匝数要少，导线要粗、阻抗要小，只有这样线圈的功率损耗才小。通常根据实际应用的要求，电流继电器则可分为过电流继电器及欠电流继电器。

正常工作时过电流继电器电磁线圈通过的电流均在额定值范围内，这时它所产生的电磁吸力尚不能克服反作用弹簧的反作用力，因而衔铁不会动作。当通过电磁线圈的电流超过某一整定值时，电磁吸力若大于反作用弹簧拉力，则将吸引衔铁动作，于是常闭触头断开而常开触头则予以闭合。

过电流继电器主要用于频繁启动及重载启动的场合，以作为电动机或主电路的过载及短路保护。通常情况下，交流过电流继电器调整在110%～400%Ie动作，直流过电流继电器调整在70%～300%Ie动作。在选用过电流继电器时，绕线异步电动机和小功率直流电动机电磁线圈的额定电流通常可根据电动机长期工作时的额定电流来选取；而对于频繁启动的电动机，因电动机启动电流在继电器电磁线圈中的发热效应，则对继电器电磁线圈的额定电流可按选大一级考虑。

欠电流继电器则是在通过电磁线圈的电流降低到某一整定值时，继电器的衔铁即被释放，因此欠电流继电器是在电路电流处于正常状态时其衔铁才会吸合的。欠电流继电器的吸引电流约为电磁线圈额定电流的30%～65%，释放电流则为额定电流的10%～20%。所以当继电器电磁线圈电流降低到额定电流10%～20%时，继电器即会动作，并发出信号以使控制电路作出相应的反应。

常用的电流继电器为JL14系列，技术数据如表2-26所示。

表2-26　JL14系列交直流电流继电器技术数据

JL14系列交直流电流继电器的磁系统为绕棱角转动拍合式，由铁芯、衔铁、磁轭和线圈组成，触头为桥式双断点，触头数量有多种，并带有透明外罩。

型号含义：

过电流继电器及欠电流继电器的电气图形及文字符号如图2-40所示。

图2-40　电流继电器符号

2.电压继电器

根据电压大小而动作的继电器称为电压继电器。电压继电器的线圈并联在被测量的电路中，此时继电器所反映的是电路中电压的变化，电压继电器的电磁机构及工作原理与接触器类同。

根据实际应用的要求，电压继电器有过电压、欠电压、零电压继电器之分。过电压继电器是当电压超过规定电压高限时，衔铁吸合，一般动作电压为（105%～120%）Ue以上时对电路进行过电压保护；欠电压继电器是当电压不足于所规定的电压低限时，衔铁释放，一般动作电压为（40%～70%）Ue以下时对电路进行欠电压保护；零电压继电器是当电压降低到接近零时，衔铁释放，一般动作电压为（10%～35%）Ue时对电路进行零压保护。具体的吸合电压及释放电压值的调整，应根据需要决定。

常用的过电压继电器为JT4-A型，欠电压及零电压继电器为JT4-P型。JT4系列电压继电器技术数据如表2-27所示。

表2-27　JT4系列电磁继电器型号规格技术数据

注　1.Ue为吸引线圈额定电压，Ie为吸引线圈额定电流。
2.可调参数调整范围、标称误差和返回系数均指20±5℃冷态。

型号含义：

电压继电器的图形及文字符号如图2-41所示。

图2-41　电压继电器图形及文字符号

3.中间继电器

中间继电器是将一个输入信号变成一个或多个输出信号的继电器。其输入信号为线圈的通电及断电，而输出信号则是触头的动作，不同动作状态的触头分别将信号传给几个元件或电路。中间继电器的基本结构及工作原理与接触器完全相同，因而称为接触器式继电器。不同的则是中间继电器所配置的触头对数较多，而且这些触头没有主、辅之分，各对触头所允许通过的电流大小也是完全相同的，其额定电流约为5A。

常用的中间继电器主要有两种，一种为JZ7系列中间继电器，其外形和结构如图2-42所示，它与小容量交流接触器类同。

图2-42　JZ7系列中间继电器外形及结构

该继电器采用立体布置，铁芯及衔铁用E型硅钢片叠装而成，电磁线圈置于铁芯的中柱，组成双E直动式电磁系统。触头采用桥式双断点结构，上、下两层各有4对触头，下层触头则只能是常开的，故该继电器的触头系统只可按4常开4常闭、6常开2常闭及8常开组合。

另一种交直流中间继电器则如JZ14系列，其型号组成及其含义如图2-43所示。该继电器采用螺管式电磁系统及双断点桥式触头，基本结构为交直流通用型。

图2-43　JZ14系列中间继电器的型号组成及其含义

在电路中，中间继电器的用途主要有两项：

（1）若电流或电压继电器的触头容量不够，则可借用中间继电器来实行控制，即以中间继电器来作为执行元件，此时中间继电器实际起一级放大器的作用。

（2）在其他继电器或接触器的触头数量不够用时，则可使用中间继电器去切换多条电路。

表2-28所示为常用中间继电器的技术数据。

表2-28　常用中间继电器主要技术数据

中间继电器的选择主要依据被控制电路的电压等级、所需触头的数量、种类、容量等要求来选择。

型号意义：

中间继电器的图形及文字符号如图2-44所示。

图2-44　中间继电器的图形及文字符号

（二）时间继电器

时间继电器是按时间原则确定的，对生产工艺过程进行控制的自动控制电器，它被用来将输入信号进行延迟后去控制线路的接通与分断。

时间继电器的种类很多，若按其工作方式的不同则大概可以分为两类，即电磁线圈通电后开始延时和电磁线圈断电后开始延时。常用时间继电器的结构型式主要有电磁式、电动式、空气阻尼式和晶体管式等。

1.空气阻尼式时间继电器

该种时间继电器是利用气囊中的空气经过小孔节流原理来获得延时动作的。因此，空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器。常用的型号有JS7-A系列时间继电器，按触头延时特点则又分为通电延时动作与断电延时复位两种方式。

JS7-A系列时间继电器主要由电磁机构、触头系统、气室、传动机构及基座等几部分组成，其外形和结构如图2-45所示。图2-46所示为JS7-A型通电延时型时间继电器；图2-47所示则为JS7-A型断电延时型时间继电器。

图2-45　JS7-A系列时间继电器的外形和结构

（a）外形；（b）结构

图2-46　JS7-A型通电延时型时间继电器

1—线圈；2—动铁芯；3—活塞杆；4—弹簧；5—伞形活塞；6—橡皮膜；7—进气孔；8—杠杆；9—微动开关；10—调节螺钉；11—复位弹簧；12—出气孔；13—瞬动触点

图2-47　JS7-A型断电延时型时间继电器

空气阻尼式时间继电器的主要优点有：它可以制成通电延时和断电延时两种型式；延时范围较大（0.4～180s），而且不受电压及频率波动的影响；结构较简单、使用寿命长、价格低廉。其缺点则有：延时的误差大（±10%～20%）；无调节数值显示，延时值难以精确整定；延时值易受环境温度、尘埃及安装方向的影响。这种时间继电器不宜使用在对延时精度要求比较高的场合。

表2-29所示为JS7-A系列空气阻尼式时间继电器的技术数据。

表2-29　JS7-A系列空气式时间继电器技术数据

型号意义：

2.电动式时间继电器

电动式时间继电器是一种由同步电动机带动减速齿轮以获得延时的时间继电器。现在应用比较多的有JS17系列时间继电器，该系列时间继电器适用于交流50Hz、额定电压500V及以下的自动控制线路，即用来由一个电路向另一个需要延时的被控制电路发送信号。

JS17系列时间继电器也具有通电延时型和断电延时型两种。图2-48所示即为JS17系列通电延时型时间继电器原理结构，它是由同步电动机、离合电磁铁、减速齿轮、差动轮系和脱扣机构、凸轮等组成。

图2-48　JS17通电延时型时间继电器原理结构

1—延时长短整定处；2—指针定位；3—指针；4—刻度盘；5—复位游丝；6—差动轮系；7—减速齿轮；8—同步电动机；9—凸轮；10—脱扣机构；11—延时触头；12—不延时触头；13—离合电磁铁；14—接线插座

JS17系列时间继电器技术数据如表2-30所示。

表2-30　JS17系列时间继电器技术数据

3.晶体管时间继电器

晶体管时间继电器也称半导体时间继电器或电子式时间继电器。它是自动控制系统中一个重要元件。晶体管时间继电器具有延时范围广、返回时间短、功率消耗小、调节方便、耐冲击、精度高、寿命长和机械结构简单等许多优点，因此发展极其迅速且日益得到广泛应用。

晶体管时间继电器的种类很多。若按结构原理则可分为数字式和阻容式两类；按延时方式则有通电延时型、断电延时型及带瞬动触点的通电延时型；按电压鉴别线路的不同则分为单结晶体管延时电路、不对称双稳态延时电路及MOS型场效应管延时电路三类。图2-49所示即为JS20单结晶体管时间继电器原理。

全部电路由延时环节、鉴幅器、输出电路、电源和指示灯电路等五部分组成。

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图2-49　JS20单结晶体管时间继电器原理

图2-50所示则为JSJ型晶体管时间继电器原理，它的全部线路由主电源、辅助电源、双稳态触发器及附属电路等几部分组成。

图2-50　JSJ型晶体管时间继电器原理

表2-31所示为JS20系列时间继电器主要参数。

表2-31　JS20系列时间继电器主要参数

型号含义：

图2-51所示为时间继电器的电气图形符号。

图2-51　时间继电器的电气图形符号

选用时间继电器的三要素：

（1）按照控制电压选用电磁吸引线圈的电压等级。

（2）依据控制系统的延时范围去选择适宜的类型及系列。

（3）按照控制电路的功能特点去选择合适的延时方式。

当出现以下情况则可选择采用晶体时间继电器。

（1）当控制电路要求具有较高延时精度时。

（2）如果电磁式、电动式或空气阻尼式时间继电器对控制电路的要求不能满足时。

（3）当控制回路的相互协调需要采用无触点输出时。

（三）速度继电器

速度继电器是应用在电动机制动及速度控制线路中的继电器。它主要用来反映运行中电动机的转速和转向的变化，电动机旋转速度的高、低、快慢被作为信号，经接触器执行对电动机的控制。图2-52所示为JY1型、JFZ0型速度继电器的外形及结构。

图2-52　JY1型、JFZ0型速度继电器外形及结构图

（a）外形；（b）结构

速度继电器主要由定子、转子、端盖、可动支架及触头系统等组成，图2-53所示即为速度继电器的工作原理示意图和符号。

图2-53　速度继电器的工作原理示意图和符号

（a）工作原理示意图；（b）图形符号和文字符号
1—外环；2—鼠笼绕组；3—永久磁铁；4—转轴；5—顶块；6—动触片；7—静触片

机床电气线路中目前常用的速度继电器有JY1型，它能够在3000r/min以下可靠地工作；另外还有一种型号为JFZ0型，它的优点是其触头动作速度不受定子偏转的影响，且两组触头改用两个微动开关，其额定工作转速有300～1000r/min（JFZ0-1型）与1000～3000r/min（JFZ0-2型）。通常速度继电器转速达到120r/min以上转速时触头即予动作，若转轴转速低于100r/min时触头即复位。

表2-32所示为JY1、JFZ0型速度继电器技术数据。

表2-32　JY1、JFZ0型速度继电器技术数据

（四）压力继电器

在电力拖动系统中，压力继电器多用于机床的油压、气压和水压等系统。在机床设备运行前或运行中，它通过不同压力源的压力变化，发出相应的工作指令或信号，以达到操纵、控制、保护的目的。图2-55所示为压力继电器的原理结构，它主要由缓冲器、橡皮薄膜、顶杆、压缩弹簧、调节螺母和微动开关等组成。

常用的压力继电器有YJ、TE52和YT-1226等系列。

图2-54所示为速度继电器的电气图形符号。

图2-54　速度继电器的电气图形符号

图2-55　压力继电器的原理结构

表2-33所示为YJ系列压力继电器技术数据。

表2-33　YJ系列压力继电器技术数据

图2-56所示为压力继电器的电气图形符号。

图2-56　压力继电器的电气图形符号

压力继电器一般均装在水路、油路和气路中，在管路内压力超过整定值时，经过缓冲器、橡皮薄膜推动顶杆，使微动开关动作至常闭触头129和130分断、常开触头129和131则予以闭合。而当管路中压力低于整定值后，顶杆脱离微动开关，使触头重新复位。

（五）热继电器

热继电器是利用电流的热效应来推动工作机构使触头系统闭合或分断的保护电器。它在电气控制线路中主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热的保护。

热继电器有两相结构和三相结构两种型式，常用的热继电器有JR0和JR10系列。图2-57所示为热继电器的外形及结构。

图2-57　热继电器的外形及结构

（a）外形；（b）结构

图2-58所示则为热继电器的工作原理图及符号。

热继电器一般由加热元件、主双金属片、动作机构和触头系统、电流整定装置、温度补偿元件及复位机构这几部分组成。

1.两相结构的热继电器

两相结构的热继电器是一种双金属片间加热式热继电器，它有两个主双金属片1、2和两个发热元件3、4，两个热元件分别串接在电路的两相中，图2-59所示即为两相结构热继电器的工作原理。

从图中可以看到，动触头8与静触头9接至控制电路的接触器线圈回路中，若负载电流超过整定电流值并经过一定时间之后，其发热元件所产生的热量将足以使双金属片受热向右弯曲，并推动导板5向右移动一定距离，导板则又推动温度补偿片6与推杆7，使动触头8与静触头9分断，因而接触器线圈断电释放，使电源得以切除而起到保护作用。当电源切断后电流即消失，双金属片将逐渐冷却并在经过一段时间后即恢复原状，此时动触头在失去作用力的情况下，则靠自身弓簧13的弹性自动复位去与静触头闭合。

图2-58　热继电器的工作原理图及符号

（a）工作原理图；（b）图形符号和文字符号
1—热元件；2—双金属片；3—复位按钮；4—轴；5—扣板；6—弹簧；7—动断触点

图2-59　热继电器工作原理

1、2—主双金属片；3、4—加热元件；5—导板；6—温度补偿片；7—推杆；8—动触头；9—静触头；10—螺钉；11—复位按钮；12—凸轮；13—弓簧

2.三相结构的热继电器

在通常情况下，采用两相结构的热继电器已可以对电动机进行过载保护。这是因为电动机具有良好的绝缘，并且三相线电流也是对称的。此外，电源的三相电压也是非常平衡的。但是，如果三相电源因线路故障而发生严重的不平衡状况；或者因电动机内部的绕组短路、接地等故障时，就可能产生电动机某一相的线电流要比另外两相线电流高，假如该相线路中恰巧没有热元件，此时就不可能对电动机进行可靠的保护。故此，就需要选用三相结构的热继电器。

三相结构热继电器的工作原理、结构及外形和两相结构的热继电器基本相同，只仅在两相结构的基础上，增加了一个加热元件和一个主双金属片而已。三相结构的热继电器还可细分为带断相保护装置和不带断相保护装置两种型式。三相电源的断相是引起电动机常见故障之一。不过一般热继电器能否对电动机进行断相保护，则须看电动机绕组的联接方式。

（1）形接法电动机。当采用（星）形接法的电动机在运行中发生电源断相故障时，则另外两相就会出现故障现象，这时流过继电器热元件的电流也就是电动机绕组的电流。因此，普通的两相结构或三相结构的热继电器均可以达到断相保护的作用。

（2）△形接法电动机。对于采用△（三角）形接法的电动机而言，如将继电器的热元件串接在电源进线中，并且将电动机的额定电流作为整定值，则当运行中发生断相故障时其流过热继电器的电流和流过电动机绕组的电流增加比例是不同的。即在电动机三相绕组内部，产生故障相的电流将会超过其额定相电流。但这时故障线电流并未超过继电器的整定电流值，故热继电器此时将不会动作，但是对电动机而言，其某相绕组就有过载的危险。因此，对于采用三角形接法的电动机进行断相保护，则必须选配三相结构带断相保护装置的热继电器。

表2-34所示为电动机各种断相情况下的电流值。表2-35所示为常用热继电器的技术规格。

表2-34　电动机各种断相情况下的电流值

续表

表2-35　常用热继电器的技术规格

T系列热继电器是从德国BBC公司引进制造的新产品，产品符合IEC、VDE等国际标准和一些国家的有关标准和规范。

T系列热继电器主要用于交流50Hz或60Hz、电压600V及以下、电流100A及以下的电力线路中，一般作为交流电动机的过载保护，常与B系列交流接触器配合组成MSB系列磁力启动器。表2-36所示即为T系列继电器整定电流调节范围。

表2-36　T系列热继电器整定电流调节范围

（六）固体继电器

固体（态）继电器（SSR）是一种无触点型电子开关，它没有可动触点或者部件，却具有相当于电磁继电器的各项功能。它可以采用微弱的信号去对几十安甚至几百安电流负载进行无触点的接通及断开。当对固体继电器施加输入信号后，其主回路将呈导通状态；而无信号输入时则呈阻断状态。

若与电磁继电器相比，固体继电器具有开关速度快、工作可靠、使用寿命长、对外干扰小、抗振动和抗干扰能力强、并能与逻辑电路兼容等优点。因此，固体继电器应用广泛，并逐渐扩展到电磁继电器都无应用的领域，例如计算机终端接口、程控装置、腐蚀潮湿和要求防爆的场所等。

固体继电器的不足之处有漏电流大、具有导通压降、触点单一、交直流通用性差、耐温及过载能力差等。

1.型号

固体继电器的型号标志由以下几部分组成：

若某交流输出过零型固体继电器的直流输入最大电压为14V，输出电流为2A，额定电压为220V，则其型号表示则如下所示：

2.类型

固体继电器有很多类型，也有许多的分类方法。若按固体继电器负载特性来分则有交流固体继电器和直流固体继电器两大类。而交流固体继电器又可以分为过零型和非过零型；若按隔离方式分则固体继电器又可分为光隔离固体继电器和变压器隔离固体继电器。此外，固体继电器还可以按封装结构及用途来分类。

固体继电器一般均由输入电路、驱动电路及输出电路这三部分组成。图2-60所示即为交流固体继电器结构方框图；图2-61所示则为直流固体继电器结构方框图。

图2-60　交流固体继电器结构方框图

图2-61　直流固体继电器结构方框图