控制继电器用于电路的逻辑控制,继电器具有逻辑记忆功能,能组成复杂的逻辑控制电路,继电器用于将某种电量(如电压、电流)或非电量(如温度、压力、转速、时间等)的变化量转换为开关量,以实现对电路的自动控制功能。
继电器的种类很多,按输入量可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器等;按工作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器等;按用途可分为控制继电器、保护继电器等;按输入量变化形式可分为有无继电器和量度继电器。
有无继电器是根据输入量的有或无来动作的,无输入量时继电器不动作,有输入量时继电器动作,如中间继电器、通用继电器、时间继电器等。
量度继电器是根据输入量的变化来动作的,工作时其输入量是一直存在的,只有当输入量达到一定值时继电器才动作,如电流继电器、电压继电器、热继电器、速度继电器、压力继电器、液位继电器等。
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。
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点组成。电磁式继电器也有直流和交流两种。图1-11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1-11 直流电磁式继电器结构示意图
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1-11所示的直流电磁式继电器为例予以说明。
(1)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。
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。k=X1/X2,称为继电器的返回系数,它是继电器的重要参数之一。
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%。需要注意的是欠电流继电器在电路正常工作时,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或控制,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1-13所示。
图1-13 电流继电器的图形符号
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。过电压继电器动作电压范围为(105%~120%)UN;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;零电压继电器当电压降低至(5%~25%)UN时动作,它们分别起过压、欠压、零压保护。电压继电器工作时并联在电路中,因此线圈匝数多、导线细、阻抗大,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。
图1-14 电压继电器的图形符号
时间继电器在控制电路中用于时间的控制。其种类很多,按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等;按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。下面以JS7型空气阻尼式时间继电器为例说明其工作原理。
空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的,它由电磁机构、延时机构和触头系统3部分组成。电磁机构为直动式双E型铁心,触头系统借用LX5型微动开关,延时机构采用气囊式阻尼器。
空气阻尼式时间继电器可以做成通电延时型,也可改成断电延时型,电磁机构可以是直流的,也可以是交流的,如图1-15所示。
现以通电延时型时间继电器为例介绍其工作原理。
图1-15(a)中通电延时型时间继电器为线圈不得电时的情况,当线圈通电后,动铁心吸合,带动L型传动杆向右运动,使瞬动接点受压,其接点瞬时动作。活塞杆在塔形弹簧的作用下,带动橡皮膜向右移动,弱弹簧将橡皮膜压在活塞上,橡皮膜左方的空气不能进入气室,形成负压,只能通过进气孔进气,因此活塞杆只能缓慢地向右移动,其移动的速度和进气孔的大小有关(通过延时调节螺丝调节进气孔的大小可改变延时时间)。经过一定的延时后,活塞杆移动到右端,通过杠杆压动微动开关(通电延时接点),使其常闭触头断开,常开触头闭合,起到通电延时作用。
空气阻尼式时间继电器的优点是结构简单、延时范围大、寿命长、价格低廉,且不受电源电压及频率波动的影响,其缺点是延时误差大、无调节刻度指示,一般适用延时精度要求不高的场合。常用的产品有JS7-A、JS23等系列,其中JS7-A系列的主要技术参数为延时范围,分0.4s~60s和0.4s~180s两种,操作频率为600次/h,触头容量为5A,延时误差为±15%。在使用空气阻尼式时间继电器时,应保持延时机构的清洁,防止因进气孔堵塞而失去延时作用。
图1-16(a)所示是双金属片式热继电器的结构示意图,图1-16(b)所示是其图形符号。由图可见,热继电器主要由双金属片、热元件、复位按钮、传动杆、拉簧、调节旋钮、复位螺丝、触点和接线端子等组成。
热继电器主要用于电动机的过载保护,使用中应考虑电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素,具体应按以下几个方面来选择:
(1)热继电器结构型式的选择:星形接法的电动机可选用两相或三相结构热继电器,三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。
常用的速度继电器有JYl型和JFZ0型两种。其中JYl型可在700~3600 r/min范围工作,JFZ0-1型适用于300~1000r/min,JFZ0-2型适用于1000~3000r/min。
一般速度继电器都具有两对转换触点,一对用于正转时动作,另一对用于反转时动作。触点额定电压为380V,额定电流为2A。通常速度继电器动作转速为130r/min,复位转速在100r/min以下。
压力继电器主要用于对液体或气体压力的高低进行检测并发出开关量信号,以控制电磁阀、液泵等设备对压力的高低进行控制。图1-19为压力继电器结构示意图及图形符号。
图1-19 压力继电器结构示意图及图形符号
来源:云回路
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