電氣控制技術

第4講2011-03-21回顧：繼電器的基本概念電磁式繼電器特性、種類、電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器濟南大學控制科學與工程學院本課主要內容：§1.2.2繼電器

電磁式繼電器的選擇、型號、圖形符號磁電式繼電器舌簧繼電器時間繼電器速度繼電器熱繼電器

濟南大學控制科學與工程學院電磁式繼電器型號標識濟南大學控制科學與工程學院常用的國產電磁式繼電器JL3、JL7、JL9、JL12、JL14、JL15、JT3、JT4、JT9、JT10、JTX、JZ1、JZ7、JZ8、JZ14、JZ15、JZ17JZ7JZ7系列中間繼電器適用于交流50Hz或60Hz，電壓至380V，及直流電壓至220V的控制電路中，用來控制各種電磁線圈，以使信號放大或將信號同時傳遞給有關控制元件。濟南大學控制科學與工程學院JZ7型中間繼電器JZ7型中間繼電器，其銜鐵為直動式結構，軀殼由塑料制成開啟式，考慮到額定電流較小，繼電器不設滅孤罩，僅借軀殼上的相隔板將各對觸點隔開，以防止因飛弧而發生短路事故。觸頭采用橋式雙斷點結構，上下兩層各有四對，下層觸頭只能是常開的，上層觸頭則常開、常閉均可，所以整個觸點系統可按8常開、6常開2常閉以及4常開4常閉的方式組合。濟南大學控制科學與工程學院電磁式繼電器的圖形符號和文字符號(a)線圈(b)常開觸頭(c)常閉觸頭圖電磁式繼電器的圖形符號接觸器有主觸點濟南大學控制科學與工程學院§1.2.2.2磁電式繼電器主要用于自動檢測和自動控制系統中，實現微弱信號的檢測與傳送。工作原理同磁電式儀表，只是在指針式小桿上多加了一對觸點。觸點通常用白金或鎳合金制成，接觸壓力很小。小桿固定在活動線圈上。動圈通入電流后，在永久磁鐵的作用下，動圈將旋轉，電流達到某值時，動靜觸點閉合；動圈電流減小至某值時，動圈在游絲彈簧的作用下返回，觸點斷開。當通入反向電流時，動圈反轉，接通另一對觸點。濟南大學控制科學與工程學院§1.2.2.3舌簧繼電器濟南大學控制科學與工程學院濕簧繼電器的結構如圖。其動靜觸點由一小段鉑絲或鉑銠絲分別焊在導磁片上制成，彼此交叉垂直，形成十字形點接觸。動簧片上刻有細槽，下部水銀通過毛細管作用，沿細槽上升至動靜觸點接觸面。整個觸點為水銀所潤濕，觸點表面附有一層水銀膜，故稱濕簧管。濕簧管內還充以氫氣。當線圈未通電時，動簧片在彈力作用下偏于右側；當線圈通電后，沿下極靴、動簧片和上極靴路徑產生磁通，動簧片與上極靴相吸并使動觸點左移而轉換電路。動靜觸點的接通或斷開均通過水銀來完成，因此消除了觸點的彈跳和燒損。圖中的濕簧繼電器需直立安裝，此外，也有結構不同的可任意位置安裝的濕簧繼電器。濟南大學控制科學與工程學院舌簧繼電器將感測與執行機構高度集中在很少的零件上，其結構簡單，動作迅速，靈敏度和工作可靠性高，壽命長。已廣泛應用于通信、檢測、計算技術、自動遠動控制及軍事工程等領域中。常用舌簧繼電器的型號：JAG-2-1、JAG-4、JAG-5濟南大學控制科學與工程學院1.2.2.4時間繼電器用途：用于時間控制，又稱定時器。延時類型：通電延時型、斷電延時型。結構分類：電磁阻尼式、空氣阻尼式、電子式和電動機式在自動控制系統中，需要有瞬時動作的繼電器，也需要延時動作的繼電器。時間繼電器就是利用某種原理實現觸頭延時動作的自動電器，經常用于時間原則進行控制的場合。定義：從得到輸入信號起到產生相應的輸出（如觸點的通斷等），有一個符合一定準確度的延時過程的繼電器被稱作時間繼電器。它在電路中起控制動作時間的作用。濟南大學控制科學與工程學院JT3JT3系列直流電磁繼電器主要用于直流440伏及以下的動力傳動控制系統中，作為電壓(或中間)、電流和時間繼電器之用；派生的雙線圈繼電器，具有獨特的性能，應用在電氣聯鎖繁多的自動化控制系統中，能使系統的工作穩定和可靠，因而在電力傳動自動控制系統中，廣泛選作時間或中間繼電器之用。

濟南大學控制科學與工程學院空氣阻尼式時間繼電器空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣阻尼原理獲得延時的，其結構由電磁系統、延時機構和觸頭3部分組成。電磁機構為雙E直動式，觸頭系統是LX5型微動開關，延時機構采用氣囊式阻尼器。濟南大學控制科學與工程學院空氣阻尼式時間繼電器空氣阻尼式時間繼電器的電磁機構可以是直流的，也可以是交流的；既有通電延時型，也有斷電延時型的。只要改變電磁機構的安裝方向，便可實現不同的延時方式：當銜鐵位于鐵心和延時機構之間時為通電延時，如圖a；當鐵心位于銜鐵和延時機構之間時為斷電延時，如圖b。

濟南大學控制科學與工程學院空氣阻尼式時間繼電器按照通電延時和斷電延時兩種形式，空氣阻尼式時間電器的延時觸頭有：延時閉合的常開觸頭、延時斷開的常閉觸頭延時斷開的常開觸頭、延時閉合的常閉觸頭特點：延時短，價低、可靠、定時精度差，一般用于要求不高的場合國產常用型號：JS7系列、JS7-A系列濟南大學控制科學與工程學院電動機式時間繼電器電動機式時間繼電器是用微型同步電動機帶動減速齒輪系獲得延時的，分為通電延時和斷電延時型兩種。由微型同步電動機、電磁離合系統、減速齒輪機構及執行機構組成。常用的有JS10、JS11系列和7PR系列。JS10JS11濟南大學控制科學與工程學院電動機式時間繼電器電動機式時間繼電器的延時范圍寬。

以JS11通電延時型時間繼電器為例，延時范圍分別為0-8s、0-40s、0-4min、0-20min、0-2h、0-12h、0-72h。由于同步電機的轉速恒定，減速齒輪精度較高，延時準確度高達1%。同時延時值不受電源電壓波動和環境溫度變化的影響。由于具有上述優點，就延時范圍和準確度而言，是電磁式、空氣阻尼式、晶體管式時間繼電器無法比擬的。電動機式的主要缺點是結構復雜、體積大、壽命低、價格貴、準確度受電源頻率的影響等。所以，這種時間繼電器不宜輕易選用，只有在要求延時范圍較寬和精度較高的場合才選用。濟南大學控制科學與工程學院晶體管式時間繼電器特點：體積小、重量輕、延時精度高、壽命長、工作穩定可靠、安裝維修方便、觸點輸出容量大、產品規格齊全等廣泛用于電力拖動、自動順序控制以及各種生產過程的自動控制中，起時間控制作用。型號：晶：JS14、ST3P系列數：JSS14系列濟南大學控制科學與工程學院時間繼電器的圖形符號及文字符號

(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(a)線圈一般符號(b)通電延時線圈(c)斷電延時線圈(d)延時閉合常開觸頭(e)延時斷開常閉觸頭(f)延時斷開常開觸頭(g)延時閉合常閉觸頭(h)瞬動常開觸頭(i)瞬動常閉觸頭時間繼電器的圖形符號及文字符號濟南大學控制科學與工程學院時間繼電器的選用*在選用時間繼電器時，首先應考慮滿足控制系統所提出的工藝要求和控制要求，并應根據對延時方式的要求選用通電延時型和斷電延時型。當要求的延時準確度低和延時時間較短時，可以選用電磁式（只能斷電延時）或空氣阻尼式；當要求的延時準確度較高、延時時間較長時，可以選用晶體管式；若晶體管式不能滿足要求時，再考慮使用電動機式。這是因為雖然電動式精度高，延時范圍大，但體積大，成本高。總之，選用時除考慮延時范圍和準確度外，還要考慮控制系統對可靠性、經濟性、工藝安裝尺寸等提出的要求。濟南大學控制科學與工程學院它主要由轉子、定子和觸頭組成。轉子是一個圓柱形永久磁鐵，定子是一個籠型空心圓環，由硅鋼片疊成，并裝有籠型的繞組。其結構如圖1-19所示。1-轉軸2轉子3-定子4-繞組5-擺錘6、9-簧片7、8-靜觸點

圖1-19速度繼電器結構原理圖濟南大學控制科學與工程學院速度繼電器的轉軸應與被控電動機的軸相聯接，當電動機軸旋轉時，速度繼電器的轉子隨之轉動。這樣定子圓環內的繞組便切割轉子旋轉磁場，產生使圓環偏轉的轉矩。偏轉角度與電動機的轉速成正比。當轉速使定子偏轉到一定角度時，與定子圓環連接的擺錘推動觸頭，使常閉觸頭分斷，當電動機轉速進一步升高后，擺錘的繼續偏轉，使動觸頭與靜觸頭的常開觸頭閉合。當電動機轉速下降時，圓環偏轉角度隨之下降，動觸頭在簧片作用下復位（常開觸頭斷開，常閉觸頭閉合）。1-轉軸2轉子3-定子4-繞組5-擺錘6、9-簧片7、8-靜觸點

圖1-19JY1型速度繼電器結構原理圖工作原理濟南大學控制科學與工程學院速度繼電器的圖形符號及文字符號

(a)轉子(b)常開觸頭(c)常閉觸頭速度繼電器的圖形、文字符號濟南大學控制科學與工程學院型號：JY1（復位轉速100r/min）、JFZ0速度繼電器主要根據電動機的額定轉速進行選擇濟南大學控制科學與工程學院§1.2.2.6熱繼電器

熱繼電器是利用電流的熱效應原理，在出現電動機不能承受的過載時切斷電動機電路，為電動機提供過載保護的保護電器。熱繼電器可以根據過載電流的大小自動調整動作時間，具有反時限保護特性，當電動機的工作電流為額定電流時，熱繼電器應長期不動作。濟南大學控制科學與工程學院熱繼電器的結構及工作原理熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸頭三部分組成。1-熱元件2-雙金屬片3-導板4-觸頭圖1-20熱繼電器工作原理示意圖濟南大學控制科學與工程學院熱繼電器的結構及工作原理雙金屬片是熱繼電器的感測元件，由兩種線膨脹系數不同的金屬片用機械碾壓而成。線膨脹系數大的稱為主動層，小的稱為被動層。在加熱以前，兩金屬片長度基本一致。當串在電動機定子電路中的熱元件有電流通過時，熱元件產生的熱量使兩金屬片伸長。由于線膨脹系數不同，且因它們緊密結合在一起，所以，雙金屬片就會發生彎曲。電動機正常運行時，雙金屬片的彎曲程度不足以使熱繼電器動作，當電動機過載時，熱元件中電流增大，加上時間效應，所以雙金屬片接受的熱量就會大大增加，從而使彎曲程度加大，最終使雙金屬片推動導板使熱繼電器的觸頭動作，切斷電動機的控制電路。

它的主要缺點是雙金屬片靠發熱元件間接加熱，熱耦合較差．雙金屬片的彎曲程度受環境溫度影響不能正確反映保護對象的發熱特性，容易引起誤動作。濟南大學控制科學與工程學院熱繼電器的型號及選用我國目前生產的熱繼電器主要有JR0、JR5、JR10、JR14、JR15、JR16等系列。按熱元件的數量分為兩相結構和三相結構。三相結構中有三相帶斷相保護和不帶斷相保護裝置兩種。濟南大學控制科學與工程學院熱繼電器的型號及選用新系列產品如JR0型繼電器采用了雙金屬片與加熱元件同時串聯在負載電路中的所謂復合加熱方式和溫度補償元件，容易誤動的缺點便得以克服．當電流超過20％額定電流時，熱繼電器20分鐘內動作；超過50%額定電流時，小于2分鐘動作、JR0型熱繼電器可用于交流500V以下的電路中。濟南大學控制科學與工程學院濟南大學控制科學與工程學院斷相保護熱繼電器普通熱繼電器用作感應電動機均衡過載時的保護，但不適用于感應電動機定子為△形接法的斷相保護。因為相電流小于線電流。濟南大學控制科學與工程學院濟南大學控制科學與工程學院熱繼電器的圖形符號及文字符號a)熱元件(b)常閉觸頭熱繼電器的圖形及文字符號濟南大學控制科學與工程學院整定：通常整定在電動機的額定電流上。