控制繼電器是一種自動電器，它適用于遠距離接通和分斷交、直流小容量控制電路，并在電力驅(qū)動系統(tǒng)中供控制、保護及信號轉(zhuǎn)換用?？刂评^電器的輸入量通常是電流、電壓等電量，也可以是溫度、壓力、速度等非電量，輸出量則是觸點動作時發(fā)出的電信號或輸出電路的參數(shù)變化。繼電器的特點是當(dāng)其輸入量的變化達到一定程序時，輸出量才會發(fā)生階躍性的變化。
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控制繼電器是一種自動電器,它適用于遠距離接通和分斷交、直流小容量控制電路,并在電力驅(qū)動系統(tǒng)中供控制、保護及信號轉(zhuǎn)換用。
繼電器的輸入量通常是電流、電壓等電量,也可以是溫度、壓力、速度等非電量,輸出量則是觸點動作時發(fā)出的電信號或輸出電路的參數(shù)變化。繼電器的特點是當(dāng)其輸入量的變化達到一定程序時,輸出量才會發(fā)生階躍性的變化。
控制繼電器用途廣泛,種類繁多,習(xí)慣上按其輸入量不同分為如下幾類:
①電壓繼電器它是根據(jù)電路電壓變化而動作的繼電器,如用于電動機失壓、欠壓保護的交直流電壓繼電器;用于繞線式電動機制動和反轉(zhuǎn)控制的交流電壓繼電器;用于直流電動機反轉(zhuǎn)及反接制動的直流電壓繼電器等。
供增大控制電路中觸點數(shù)量或容量而用的中間繼電器,實質(zhì)上也是電壓繼電器,僅僅是其動作值無需調(diào)整而已。
②電流繼電器它是根據(jù)電路電流變化而動作的繼電器,被用于電動機和其他負載的過載及短路保護、以及直流電動機的磁場控制或失磁保護等。
③時間繼電器這是從接受信號到執(zhí)行元件動作有一定時間間隔的繼電器,如起電動機時用以延時切換起動電阻、電動機能耗制動和生產(chǎn)過程的程序控制等所用的繼電器。
④熱繼電器供交流電動機過載及斷相保護用的繼電器。
⑤溫度繼電器供各種設(shè)備作過熱保護或溫度控制用的繼電器。
⑥速度繼電器供電動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化監(jiān)測的繼電器。
如圖所示，以具有常開觸點的繼電器為例，當(dāng)輸入量x由0開始增大時，在x﹤xc的整個過程中，輸出量始終保持為y=ymin（對于有觸點電器，ymin=0）；及至x增大到動作值xc，輸出量就由ymin躍升為ymax。再繼續(xù)增大x到其大值xmax或其正常工作值，輸出量仍保持為ymax而不變。若自xmax開始減小x，在x>xf（返回值，它一般大于xc）的過程中，y還是等于ymax。一旦x= xf，y便從ymax突然減小到y(tǒng)min。此后，即使再減小x直到它等于零，y亦保持為ymin。這樣的輸入-輸出特性稱為繼電特性，它是開關(guān)電器所共有的。
圖 繼電器的輸入-輸出特性
它是指輸入量的額定值及觸點的額定電壓和額定電流,額定工作制、觸頭的通斷能力、繼電器的機械和電氣壽命等。
動作參數(shù)與整定參數(shù)
輸入量的動作值和返回值統(tǒng)稱動作參數(shù),如吸合電壓（電流）和釋放電壓（電流）、動作溫度和返回溫度等?？梢哉{(diào)整的動作參數(shù)則稱為整定參數(shù)。
此系數(shù)Kf是指繼電器的返回值xf與動作值xc的比值,即Kf=xf/xc。按電流計算的返回系數(shù)為Kf=If/Ic（If為返回電流,Ic為動作電流）;按電壓計算的返回系數(shù)為Kf=Uf/Uc（Uf為返回電壓,Uc為動作電壓）。
繼電器輸入量的額定值（或正常工作值）xn與動作值xc的比值稱為儲備系數(shù)Ks,亦稱安全系數(shù)。為保證繼電器運行可靠,不發(fā)生誤動作,儲備系數(shù)Ks必須大于1,一般為1.5~4。
它是指使繼電器動作所需的功率（或線圈磁動勢）。為便于比較,有時以每對常開觸頭所需的動作功率或動作安匝數(shù)作為靈敏度指標(biāo)。電磁式繼電器靈敏度較低,動作功率達0.01W;半導(dǎo)體繼電器靈敏度較高,動作功率只需0.000001W。
繼電器動作時間是指其吸合時間和釋放時間。從繼電器接受控制信號起到所有觸頭均達到工作狀態(tài)為止所經(jīng)歷的時間間隔稱為吸合時間;而從接受控制信號起到所有觸頭均恢復(fù)到釋放狀態(tài)為止所經(jīng)歷的時間間隔稱為釋放時間。按動作時間的長短繼電器可以分為瞬時動作型和延時動作型兩大類。
通用繼電器是可用作電壓繼電器、欠電流繼電器、中間繼電器和時間繼電器的直流電磁式繼電器。它以結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、成本低而被廣泛用于低壓控制系統(tǒng)。
通用繼電器作為電壓繼電器使用時,吸引電壓可在30%~50%Un的范圍內(nèi)調(diào)節(jié),釋放電壓可在7%~20%Un的范圍內(nèi)調(diào)節(jié);作為欠電流繼電器使用時,吸引電流可在30%~65%In的范圍內(nèi)調(diào)節(jié);作為時間繼電器使用時.斷電延時范圍為0.3~5s。對它的返回系數(shù)不作規(guī)定。但作過電流或過電壓繼電器使用時,返回系數(shù)小于1;作欠電流或欠電壓繼電器使用時,返回系數(shù)大于1。
常用的通用繼電器有K18型、K3型、具有雙線圈的K3-S型、高返回系數(shù)的K9、K10型、交流的K4型以及小型的KX型等產(chǎn)品。
K18系列產(chǎn)品的額定絕緣電壓為440V,作電壓繼電器和時間繼電器時的額定工作電壓有24、48、110、220、440V五級,作欠電流繼電器時的額定電流有1.6、2.5、4、6、10、16、25、40、63、100、160、250、400、630A等十四級。額定操作頻率一般為1200次/h（作時間繼電器時除外）。觸頭的額定電壓為AC380V及DC220V,約定發(fā)熱電流為10A,機械壽命為1000萬次,電壽命為50萬次。
電流繼電器一般可兼作過電流和欠電流繼電器,用于電動機的起動控制和過載保護。
常用的過電流繼電器產(chǎn)品有KA12、KA14及KA18等系列。KA12系列適用于額定電壓為AC380V（50Hz）、DC440V及以下的電路,供交流繞線式電動機和直流電動機起動控制及過載保護用。它具有以甲基硅油為阻尼系統(tǒng),故其保護特性為反時限的。其線圈電流由1A至300A分12級。觸頭額定電流為。KA14及KA18系列產(chǎn)品的線圈額定電流由1A至1500A分15級,且有高返回系數(shù)產(chǎn)品。
中間繼電器主要起擴大觸頭數(shù)量及觸頭容量用。從本質(zhì)上來說,它仍屬電磁式電壓繼電器,但其動作參數(shù)無需調(diào)整,對其返回系數(shù)亦無要求。
繼電器的電磁系統(tǒng)采用螺管式電磁鐵。線圈通電時,動鐵心被吸向錐形擋鐵,并帶動橫梁,使兩側(cè)的動觸頭支架向上運動,令觸點進行轉(zhuǎn)換。線圈斷電后,在反力彈簧作用下,動鐵心和動觸點支架均恢復(fù)原位。
隨工作原理的不同,時間繼電器可分為:電磁式時間繼電器、鐘表式時間繼電器、氣囊式時間繼電器、電子式時間繼電器和數(shù)字式時間繼電器。
隨延時方式不同,時間繼電器又分為:通電延時型和斷電延時型兩種。前者在獲得輸入信號后立即開始延時,需待延時完畢,其執(zhí)行部分才輸出信號以操縱控制電路;當(dāng)輸入信號消失后,繼電器立即恢復(fù)到動作前的狀態(tài)。后者恰恰相反,當(dāng)獲得輸入信號后,執(zhí)行部分立即有輸出信號;而在輸入信號消失后,繼電器卻需要經(jīng)過一定的延時,才能恢復(fù)到動作前的狀態(tài)。
電子式時間繼電器
電子式時間繼電器按構(gòu)成原理可分為阻容式和數(shù)字式兩種。按延時的方式又可分為通電延時型、斷電延時型和帶瞬動觸點的通電延時型等三種。電子式時間繼電器全部電路由延時環(huán)節(jié)、鑒幅器、輸出電路、電源和指示燈等五部分組成。
電子式時間繼電器產(chǎn)品種類很多,如KT13、KT14、KT15以至KT20系列等等,常用的KT20系列產(chǎn)品采用的電路有單結(jié)晶體管的和場效應(yīng)管的兩類。
KT20系列產(chǎn)品的工作電壓有AC36、110、127、220、380V（50Hz）及DC24、48、110V等。延時范圍分0.1~300s、0.1~3600s、0.1~180s等三檔。其大延時值應(yīng)小于標(biāo)稱延時值的110%,小延時值應(yīng)小于該等級標(biāo)稱延時值的10%。通電延時型的重復(fù)工作時間間隔不小于1s;斷電延時型的小通電時間不大于1s。重復(fù)延時誤差不大于±3%;綜合延時誤差在正常工作條件下連續(xù)動作時不大于±10%。產(chǎn)品具有一定的抗*力。觸頭共兩對,分通電延時或斷電延時2對和通電延時1對及瞬時動作1對等搭配方式。觸頭工作電壓為AC220、380V（50Hz）及DC220V,工作電流因有無瞬動觸頭、負載性質(zhì)、接通或分斷、電壓種類而異,在0.5~7.的范圍內(nèi)。
熱繼電器是利用電流通過發(fā)熱元件時產(chǎn)生的熱量,使雙金屬片受熱彎曲而推動機構(gòu)動作的一種電器。它主要用于電動機的過載、斷相及電流不平衡的保護,以及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。
熱繼電器的形式有許多種,其中常用的有:雙金屬片式、熱敏電阻式、易熔合金式三種,常用的是雙金屬片式熱繼電器。產(chǎn)品主要有JR16及JR20兩個系列。
熱繼電器的熱元件加熱方式有四種:直接加熱式、間接加熱式、復(fù)合加熱式和電流互感器加熱式。
直接加熱式是以雙金屬片本身作為加熱元件,讓負載電流通過它,借其自身的電阻損耗產(chǎn)生熱量加熱,因而具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、省材料、發(fā)熱時間常數(shù)小和反映溫度變化快等特點,但由于其發(fā)熱量受到雙金屬片尺寸的限制,只適用于容量較小的場合。間接加熱式的熱元件由電阻絲或帶制成,繞在雙金屬片四周,并且互相絕緣,故發(fā)熱時間常數(shù)大、反映溫度變化較慢,但熱元件可按發(fā)熱需要選擇,因而容量較大。復(fù)合加熱式介于上述兩種加熱方式之間,熱元件電阻值可通過與雙金屬片串聯(lián)或并聯(lián)的方式調(diào)整,應(yīng)用較廣泛。電流互感器加熱方式多用于負載電流大時,以減小通過熱元件的電流。
熱繼電器的基本性能有:
①安秒特性 即電流-時間特性,它表示熱繼電器的動作時間與通過電流之間的關(guān)系,通常為反時限特性。為了可靠地實現(xiàn)電動機的過載保護,熱繼電器的安秒特性應(yīng)低于電動機的允許過載特性。
②溫度補償 為了減少因環(huán)境溫度變化引起的動作誤差,熱繼電器應(yīng)采取溫度補償措施。
③熱穩(wěn)定性 即耐受過載電流的能力。對熱元件的熱穩(wěn)定性要求是:在大整定電流時,對額定電流為100A及以下的通以10倍大整定電流、對整定電流在100A以上的通以8倍大整定電流后,熱繼電器應(yīng)能可靠地動作5次。
④控制觸點的壽命 熱繼電器的常開、常閉觸點在規(guī)定的工作電流下,應(yīng)能操作交流接觸器的線圈線路1000次以上。
⑤復(fù)位時間 熱繼電器的自動復(fù)位時間應(yīng)不大于5min,手動復(fù)位時間應(yīng)不大于2min。
⑥電流調(diào)節(jié)范圍 一般為66%~*,大為50%~*。
時間繼電器的選用
選用時間繼電器時可從下列六個方面來考慮:
①根據(jù)控制線路組成的需要,確定使用通電延時型或斷電延時型的繼電器;
②由于時間繼電器動作后的復(fù)位時間應(yīng)比固有動作時間長一些,否則將增大延時誤差甚至不能產(chǎn)生延時,故組成重復(fù)延時線路或動作頻繁處,應(yīng)特別注意;
③凡對延時要求不高處,宜采用價格較低的電磁阻尼式或氣囊式時間繼電器,反之則采用電動機式或晶體管式時間繼電器;
④電源電壓波動大處,宜采用氣囊式或電動機式時間繼電器,電源頻率變動大處,忌用電動機式的產(chǎn)品;
⑤應(yīng)注意環(huán)境溫度的變化,凡變化大處,不宜采用氣囊式時間繼電器;
⑥對操作頻率亦應(yīng)注意,若它過高則不僅影響電壽命,還會導(dǎo)致動作失調(diào)。
選擇熱繼電器時應(yīng)注意到:
①電動機的型號規(guī)格和特性,從原則上來說,熱繼電器的熱元件額定電流是按電動機額定電流選擇,但對過載能力較差的電動機,熱元件的額定電流就宜適當(dāng)小些（為電動機額定電流的60%~80%）;
②根據(jù)電動機定子繞組聯(lián)結(jié)方式確定熱繼電器是否帶斷相運行保護;
③保證熱繼電器在電動機起動過程中不致誤動作;
④若電動機驅(qū)動的生產(chǎn)機械不充許停車或停車會造成重大損失,就寧可使電動機過載甚至燒壞,也不宜讓熱繼電器冒然動作;
⑤在斷續(xù)周期工作制時,應(yīng)特別注意熱繼電器的允許操作頻率。
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