电气控制从理论到实践:电动机控制一点通
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第五节 电磁式继电器

继电器是一种将电量或非电量信号转化为电磁力(有触头式)或输出状态的阶跃变化(无触头式),并促使同一电路或另一电路中的其他器件或装置动作的一种控制元件。用在各种控制电路中完成信号传递、放大、转换、联锁等功能,以控制主电路和辅助电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作,实现自动控制和保护的目的。

任何一种继电器都具有两个基本机构,一是能反应外界输入信号的感应机构;二是对被控电路实现通、断控制的执行机构。感应机构又由变换机构和比较机构组成,其中变换机构将输入的电量或非电量变换成适合执行机构动作的某种特定物理量,如电磁式继电器中的铁心和线圈,能将输入的电压或电流信号变换为电磁力;比较机构用于对输入量的大小进行判断,当输入量达到规定值时才发出命令使执行机构动作,例如电磁式继电器中的返回弹簧,由于事先的压缩产生了一定的预压力,使得只有当电磁力大于此力时触头系统才动作。而继电器的执行机构,对有触头继电器就是触头的接通与断开,对无触头的固体继电器则利用晶体管的截止、饱和两种状态来实现对电路的通断控制。

一、电磁式继电器的主要参数

额定参数:继电器的线圈和触头在正常工作时允许的电压值或电流值称为继电器额定电压或额定电流。

动作参数:继电器的吸合值与释放值。对于电压继电器有吸合电压和释放电压;对于电流继电器有吸合电流与释放电流。

整定值:根据控制要求,对继电器的动作参数进行人为调整的数值。

返回参数:继电器的释放值与吸合值的比值,用K表示。可通过调节释放弹簧或调节铁心与衔铁之间非磁性垫片的厚度来达到所要求的K值。不同应用场合对K值的要求也不同。如对一般继电器要求具有低的返回系数,K值应为0.1~0.4,这样当继电器吸合后,输入量波动较大时不至于引起误动作。欠电压继电器则要求高的返回系数,K值应在0.6以上。如有一种电压继电器,其吸合电压为额定电压的90%,当电压降低到额定电压的75%时,继电器就释放,起到欠电压保护的作用,则这种电压继电器的返回系数K=0.75/0.90=0.83。返回系数反映了继电器吸力特性与反力特性配合的紧密程度,是电压和电流继电器的主要参数。

动作时间:动作时间包括吸合时间和释放时间。吸合时间是指从线圈接受电信号起,到衔铁完全吸合止所需的时间;释放时间是从线圈断电到衔铁完全释放所需的时间。一般电磁式继电器动作时间为0.05~0.2s,动作时间小于0.05s的为快速动作继电器,动作时间大于0.2s的为延时动作继电器。

二、电磁式电压继电器与电流继电器

当电磁式继电器线圈输入的是电压信号时,为电压继电器;当线圈输入的是电流信号时为电流继电器。两种继电器在结构上的区别主要在线圈上,电压继电器的线圈匝数多,导线细;电流继电器的线圈匝数少,导线粗。

电压继电器线圈并联在电路中,用来反映电路电压的高低,触头的动作与其线圈电压大小直接相关,在电力拖动控制系统中起电压保护和控制作用。根据吸合电压与额定电压之间的大小关系可分为过电压继电器和欠电压继电器。

1.过电压继电器

在电路中用于过电压保护。当线圈为额定电压时,衔铁不吸合,只有线圈电压高于其额定电压时,衔铁才吸合动作。交流过电压继电器吸合电压调节范围为(1.05~1.2)倍的额定电压Un

2.欠电压继电器

在电路中用于欠电压保护。当线圈上连接的线路电压为额定电压或稍低于额定电压时,衔铁吸合,而当线圈电压很低时衔铁才释放。一般直流欠电压继电器的吸合电压为额定电压Un的0.3~0.5倍,释放电压为额定电压Un的0.07~0.2倍;交流欠电压继电器的吸合电压与释放电压的调节范围分别为(0.6~0.85)Un和(0.1~0.35)Un

电压继电器的图形与文字符号如图2-22所示。

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图2-22 电压继电器的图形与文字符号

3.电流继电器

电磁式电流继电器线圈串接在电路中,用来反映电路电流的大小,触头的动作与否与线圈电流大小直接相关。按吸合电流大小可分为过电流继电器和欠电流继电器。

过电流继电器的线圈即使流过额定电流,衔铁仍处于释放状态而不吸合,当流过线圈的电流超过额定电流一定倍数时,衔铁才被吸合,这时常闭触头断开负载电流的控制电路,进而切断负载电流,保护用电设备。

欠电流继电器应用于直流电路中,交流电路无需欠电流保护。

电流继电器的图形与文字符号如图2-23所示。

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图2-23 电流继电器的图形与文字符号

三、常用电磁式中间继电器

电磁式中间继电器是电动机起动与控制电路中不可或缺的电路元件,用于放大控制容量,增加触头数量。常用的电磁式继电器有JZ7、JDZ2、JZ14等系列,进口产品有3TH系列和MA406N系列等中间继电器。其中JZ14系列中间继电器的型号、规格和技术数据见表2-26,型号组成及其含义如图2-24所示。

表2-26 JZ14系列中间继电器的型号、规格和技术数据

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图2-24 JZ14系列中间继电器的型号组成及其含义