繼電器(英文名稱:relay)是一種電控制器件,是當輸入量(激勵量)的變化達到規定要求時,在電氣輸出電路中使被控量發生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(又稱輸入回路)和被控制系統(又稱輸出回路)之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中,它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關"。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。
在18世紀的時候,科學家們還認為電和磁是風馬牛不相及的兩種物理現象。1820年丹麥物理學家奧斯特發現電流的磁效應后,1831年英國物理學家法拉第又發現了電磁感應現象。這些發現證實了電能和磁能可以相互轉化,這也為后來的電動機和發電機的誕生奠定了基礎;人類則因這些發明創造從此邁入電氣時代。19世紀30年代,美國物理學家約瑟夫·亨利在研究電路控制時利用電磁感應現象發明了繼電器。最早的繼電器是電磁繼電器,它利用電磁鐵在通電和斷電下磁力產生和消失的現象,來控制高電壓高電流的另一電路的開合,它的出現使得電路的遠程控制和保護等工作得以順利進行。繼電器是人類科技的一項偉大發明創造,它不僅是電氣工程的基礎,也是電子技術、微電子技術的重要基礎。
繼電器是具有隔離功能的自動開關元件,廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中,是最重要的控制元件之一。
繼電器一般都有能反映一定輸入變量(如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等)的感應機構(輸入部分);有能對被控電路實現“通"、“斷"控制的執行機構(輸出部分);在繼電器的輸入部分和輸出部分之間,還有對輸入量進行耦合隔離,功能處理和對輸出部分進行驅動的中間機構(驅動部分)。
作為控制元件,概括起來,繼電器有如下幾種作用:
擴大控制范圍:例如,多觸點繼電器控制信號達到某一定值時,可以按觸點組的不同形式,同時換接、開斷、接通多路電路。
放大:例如,靈敏型繼電器、中間繼電器等,用一個很微小的控制量,可以控制很大功率的電路。
綜合信號:例如,當多個控制信號按規定的形式輸入多繞組繼電器時,經過比較綜合,達到預定的控制效果。
自動、遙控、監測:例如,自動裝置上的繼電器與其他電器一起,可以組成程序控制線路,從而實現自動化運行。
按繼電器的工作原理或結構特征分類:
1)電磁繼電器:利用輸入電路內電流在電磁鐵鐵芯與銜鐵間產生的吸力作用而工作的一種電氣繼電器。
2)固體繼電器:指電子元件履行其功能而無機械運動構件的,輸入和輸出隔離的一種繼電器。
3)溫度繼電器:當外界溫度達到給定值時而動作的繼電器。
4)舌簧繼電器:利用密封在管內,具有觸電簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧動作來開,閉或轉換線路的繼電器。
5)時間繼電器:當加上或除去輸入信號時,輸出部分需延時或*到規定時間才閉合或斷開其被控線路繼電器。
6)高頻繼電器:用于切換高頻,射頻線路而具有最小損耗的繼電器。
7)極化繼電器:有極化磁場與控制電流通過控制線圈所產生的磁場綜合作用而動作的繼電器。繼電器的動作方向取決于控制線圈中流過的的電流方向。
8)其他類型的繼電器:如光繼電器,聲繼電器,熱繼電器,儀表式繼電器,霍爾效應繼電器,差動繼電器等。
2、按繼電器的外形尺寸分類:
1)微型繼電器:最長邊尺寸不大于10毫米的繼電器。
2)超小型微型繼電器:最長邊尺寸大于10毫米,但不大于25毫米的繼電器。
3)小型微型繼電器:最長邊尺寸大于25毫米,但不大于50毫米的繼電器。
注:對于密封或封閉式繼電器,外形尺寸為繼電器本體三個相互垂直方向的最大尺寸,不包括安裝件,引出端,壓筋,壓邊,翻邊和密封焊點的尺寸。
3、按繼電器的負載分為:
1)微功率繼電器:當觸點開路電壓為直流28V時,(阻性)為0.1A、0.2A的繼電器。
2)弱功率繼電器:當觸點開路電壓為直流28V時,(阻性)為0.A、1A的繼電器。
3)中功率繼電器:當觸點開路電壓為直流28V時,(阻性)為2A、5A的繼電器。
4)大功率繼電器:當觸點開路電壓為直流28V時,(阻性)為10A、15A、20A、25A、40A……的繼電器。
4、按繼電器的防護特征分類:
1)密封繼電器:采用焊接或其他方法,將觸點和線圈等密封在罩子內,與圍介質相隔離,其泄漏率較低的繼電器。
2)封閉式繼電器:用罩殼將觸點和線圈等密封(非密封)加以防護的繼電器。
3)敞開式繼電器:不用防護罩來保護觸電和線圈等的繼電器。
以上繼電器在電子制作中的是電磁繼電器和干簧繼電器兩種。
繼電器主要產品技術參數編輯
①額定工作電壓:是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據繼電器的型號不同可以是交流電壓,也可以是直流電壓。
②直流電阻:是指繼電器中線圈的直流電阻,可以通過萬用表測量。
③吸合電流:是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流。在正常使用時,給定的電流必須略大于吸合電流,這樣繼電器才能穩定地工作。而對于線圈所加的工作電壓,一般不要超過額定工作電壓的1.5倍,否則會產生較大的電流而把線圈燒毀。
④釋放電流:是指繼電器產生釋放動作的最大電流。當繼電器吸合狀態的電流減小到定程度時,繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態,這時的電流遠遠小于吸合電流。
⑤觸點切換電壓和電流:是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小,使用時不能超過此值,否則很容易損壞繼電器的觸點。
①測觸點電阻:用萬用表的電阻擋,測量常閉觸點與動點電阻,其阻值應為0;而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。由此可以區別出那個是常閉觸點,那個是常開觸點。
②測線圈電阻:可用萬用表R×10擋測量繼電器線圈的阻值,從而判斷該線圈是否存在著開路現象。
③測量吸合電壓和吸合電流:用可調穩壓電源和電流表,給繼電器輸入一組電壓,且在供電回路中串入電流表進行監測。慢慢調高電源電壓,聽到繼電器吸合的聲音時,記錄吸合電壓和吸合電流。為求準確,可以嘗試多次求平均值。
④測量釋放電壓和釋放電流:也是像上述那樣連接測試,當繼電器發生吸合后,再逐漸降低供電電壓,當聽到繼電器再次發生釋放聲音時,記下此時的電壓和電流,亦可嘗試多次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下,繼電器的釋放電壓為吸合電壓的10%~50%如果釋放電壓大小(小于1/10的吸合電壓),則不能正常使用,這樣會對電路的穩定性造成威脅,使工作不可靠。
繼電器線圈在電路中用一個長方框符號表示,如果繼電器有兩個線圈,就畫兩個并列的長方框。同時在長方框內或長方框旁標上繼電器的文字符號“J"。繼電器的觸點有兩種表示方法:一種是把它們直接畫在長方框一側,這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要,把各個觸點分別畫到各自的控制電路中,通常在同一繼電器的觸點與線圈旁分別標注上相同的文字符號,并將觸點組編上號碼,以示區別。
繼電器的觸點有3種基本形式:
(1)動合型(常開,H型)線圈不通電時兩觸點是斷開的,通電后兩個觸點閉合。以“合"字的拼音字頭“H"表示。
(2)動斷型(常閉,D型)線圈不通電時兩觸點是閉合的,通電后兩個觸點斷開。用“斷"字的拼音字頭“D"表示。
(3)轉換型(Z型)是觸點組型。這種觸點組共有3個觸點,即中間是動觸點,上下各一個靜觸點。線圈不通電時,動觸點和其中一個靜觸點斷開,和另一個閉合;線圈通電后,動觸點就移動,使原來斷開的呈閉合狀態,原來閉合的呈斷開狀態,達到轉換的目的。這樣的觸點組稱為轉換觸點。用“轉"字的拼音字頭“Z"表示。
繼電器是智能預付費電能表中的關鍵器件,繼電器的壽命在某種程度上決定了電表壽命,該器件性能好壞對智能預付費電能表運行至關重要。而國內、外繼電器生產廠家眾多,生產規模相差較大,技術水平相距懸殊,性能參數千差萬別,因此,電能表生產廠家在繼電器檢測選型時必須有一套完善的檢測裝置,以保證電表質量。同時,國家電網也加強了智能電能表內繼電器性能參數抽樣檢測,同樣需要相應的檢測設備,檢驗不同廠家生產的電表質量。然而,繼電器檢測設備不僅檢測項目比較單一,檢測過程不能實現自動化,檢測數據需要人工處理和分析,檢測結果具有各種隨機性、人為性,而且,檢測效率低,安全性也得不到保證 [7] 。
近兩年來,國家電網逐步規范了電表技術要求,制定相關行業標準以及技術規范,這為繼電器參數檢測提出了一些技術難題,如繼電器的負載通斷能力、開關特性測試等。因此,迫切需要研究一種設備,實現繼電器性能參數的綜合檢測 [7] 。
根據繼電器性能參數測試要求,測試項目可以分為兩大類,一是不帶負載電流的測試項目,如動作值、觸點接觸電阻、機械壽命;二是帶負載電流的測試項目,如觸點接觸電壓、電壽命、過負荷能力。
主要測試項目簡單介紹如下:(1)動作值。繼電器動作時所需電壓值。(2)觸點接觸電阻。觸電閉合時,兩觸頭之間的電阻值。(3)機械壽命。機械部分在不損壞的情況下,繼電器反復開關動作次數。(4)觸點接觸電壓。觸電閉合時,觸電回路中施加一定負載電流,觸點間電壓值。(5)電壽命。繼電器驅動線圈兩端施加額定電壓,觸點回路中施加額定阻性負載時,每小時循環小于300次、占空比1∶4條件下,繼電器的可靠動作次數。(6)過負荷能力。繼電器驅動線圈兩端施加額定電壓,觸點回路中施加1.5倍額定負載時,動作頻率(10±1)次/分條件下,繼電器可靠動作次數 [7] 。
繼電器的種類很多,按輸入量可分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等,按工作原理可分為電磁式繼電器、感應式繼電器、電動式繼電器、電子式繼電器等,按用途可分為控制繼電器、保護繼電器等,按輸入量變化形式可分為有無繼電器和量度繼電器。
有無繼電器是根據輸入量的有或無來動作的,無輸入量時繼電器不動作,有輸入量時繼電器動作,如中間繼電器、通用繼電器、時間繼電器等。
量度繼電器是根據輸入量的變化來動作的,工作時其輸入量是一直存在的,只有當輸入量達到一定值時繼電器才動作,如電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、速度繼電器、壓力繼電器、液位繼電器等。
在控制電路中用的繼電器大多數是電磁式繼電器。電磁式繼電器具有結構簡單,價格低廉,使用維護方便,觸點容量小(一般在SA以下),觸點數量多且無主輔之分,無滅弧裝置,體積小,動作迅速、準確,控制靈敏、可靠等特點,廣泛地應用于低壓控制系統中。常用的電磁式繼電器有電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器以及各種小型通用繼電器等。
電磁式繼電器的結構和工作原理與接觸器的相似,主要由電磁機構和觸點組成。電磁式繼電器有直流和交流兩種。在線圈兩端加上電壓或通人電流,產生電磁力,當電磁力大于彈簧反力時,吸動銜鐵使常開常閉接點動作;當線圈的電壓或電流下降或消失時銜鐵釋放,接點復位。
熱繼電器主要是用于電氣設備(主要是電動機)的過負荷保護。熱繼電器是一種利用電流熱效應原理工作的電器,它具有與電動機容許過載特性相近的反時限動作特性,主要與接觸器配合使用,用于對三相異步電動機的過負荷和斷相保護三相異步電動機在實際運行中,常會遇到因電氣或機械原因等引起的過電流(過載和斷相)現象。如果過電流不嚴重,持續時間短,繞組不超過允許溫升,這種過電流是允許的;如果過電流情況嚴重,持續時間較長,則會加快電動機絕緣老化,甚至燒毀電動機,因此,在電動機回路中應設置電動機保護裝置。常用的電動機保護裝置種類很多,使用最多、的是雙金屬片式熱繼電器。雙金屬片式熱繼電器均為三相式,有帶斷相保護的和不帶斷相保護的兩種。
時間繼電器在控制電路中用于時間的控制。其種類很多,按其動作原理可分為電磁式、空氣阻尼式、電動式和電子式等,按延時方式可分為通電延時型和斷電延時型。空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣阻尼原理獲得延時的,它由電磁機構、延時機構和觸頭系統3部分組成。電磁機構為直動式雙E型鐵心,觸頭系統借用I-X5型微動開關,延時機構采用氣囊式阻尼器。
1、環境對繼電器可靠性的影響:繼電器工作在GB和SF下的平均故障間隔時間最高,達到820000h,而在NU環境下,僅60000h。
2、質量等級對繼電器可靠性的影響:當選用A1質量等級的繼電器時,平均故障間隔時間可達3660000h,而選用C等級的繼電器平均故障間隔時間為110000,其間相差33倍,可見繼電器的質量等級對其可靠性能的影響非常大。
3、觸點形式對繼電器可靠性的影響:繼電器的觸點形式也會對其可靠性產生影響,單擲型繼電器的可靠性都高于相同刀數的雙擲型繼電器,同時隨刀數的增加可靠性逐漸降低,單刀單擲繼電器的平均故障間隔時間是四刀雙擲繼電器的5.5倍。
4、結構類型對繼電器可靠性的影響:繼電器結構類型共有24種,不同類型均對其可靠性產生影響。
5、溫度對繼電器可靠性的影響:繼電器工作溫度范圍在-25~70℃之間。隨著溫度的升高,繼電器的平均故障間隔時間逐漸下降。
6、動作速率對繼電器可靠性的影響:隨著繼電器動作速率的提高,平均故障間隔時間基本呈指數型下降趨勢。因此,若設計的電路要求繼電器的動作速率非常高,那么在電路維修時就需要仔細檢測繼電器以便及時對它更換。
7、電流比對繼電器可靠性的影響:所謂電流比是繼電器的工作負載電流與額定負載電流之比。電流比對繼電器的可靠性影響很大,尤其當電流比大于0.1時,平均故障間隔時間迅速下降,而電流比小于0.1時,平均故障間隔時間基本不變,因此在電路設計時應選用額定電流較大的負載以降低電流比,這樣可保證繼電器乃至整個電路不因工作電流的波動而使可靠性降低。
新型繼電器編輯
新型繼電器是指為了適應新提出的特殊要求,滿足特殊環境條件下的使用而研制生產出的電磁式繼電器,其主要特點是體積小、質量輕、耐振動、抗沖擊、負載范圍從低電平負載到5A、28 V額定負載,產品有可靠性指標(失效率等級)要求,產品采用電阻熔焊或激光熔焊密封的氣密式密封結構,主要應用于電子控制設備中的信號傳遞和弱電功率切換。
新型電磁式繼電器包括:非磁保持繼電器和磁保持繼電器。非磁保持繼電器是一種單穩態繼電器,繼電器線圈在規定的電壓激勵量作用下,其觸點輸出狀態改變,但在線圈激勵撤銷后,觸點輸出狀態復原到初始狀態。磁保持繼電器是一種雙穩態繼電器,分單線圈結構和雙線圈結構,線圈激勵為電脈沖方式。對單線圈結構繼電器,當線圈在規定的電壓激勵量作用下其觸點輸出狀態改變,線圈激勵撤銷后,觸點能保持已有狀態,要改變觸點輸出狀態,需對線圈加一規定的反向電壓激勵量。對雙線圈結構繼電器,當第一線圈在規定的電壓激勵量作用下其觸點輸出狀態改變,線圈激勵撤銷后,觸點能保持已有狀態,要改變觸點輸出狀態,需對第二線圈加規定的電壓激勵量。
由于新型繼電器具有的特殊性能,它的檢測方法和檢測要求也不同于常規繼電器的檢測。主要檢測的內容有電氣參數檢測、電氣性能指標檢測、機械性能指標檢測和物理性能指標檢測等。
熱繼電器的工作原理是電流入熱元件的電流產生熱量,使有不同膨脹系數的雙金屬片發生形變,當形變達到一定距離時,就推動連桿動作,使控制電路斷開,從而使接觸器失電,主電路斷開,實現電動機的過載保護。
熱繼電器作為電動機的過載保護元件,以其體積小,結構簡單、成本低等優點在生產中得到了廣泛應用。
熱繼電器是用于電動機或其它電氣設備、電氣線路的過載保護的保護電器。
電動機在實際運行中,如拖動生產機械進行工作過程中,若機械出現不正常的情況或電路異常使電動機遇到過載,則電動機轉速下降、繞組中的電流將增大,使電動機的繞組溫度升高。若過載電流不大且過載的時間較短,電動機繞組不超過允許溫升,這種過載是允許的。但若過載時間長,過載電流大,電動機繞組的溫升就會超過允許值,使電動機繞組老化,縮短電動機的使用壽命,嚴重時甚至會使電動機繞組燒毀。所以,這種過載是電動機不能承受的。 [1] 熱繼電器就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。
使用熱繼電器對電動機進行過載保護時,將熱元件與電動機的定子繞組串聯,將熱繼電器的常閉觸頭串聯在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中,并調節整定電流調節旋鈕,使人字形撥桿與推桿相距一適當距離。當電動機正常工作時,通過熱元件的電流即為電動機的額定電流,熱元件發熱,雙金屬片受熱后彎曲,使推桿剛好與人字形撥桿接觸,而又不能推動人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態,交流接觸器保持吸合,電動機正常運行。
若電動機出現過載情況,繞組中電流增大,通過熱繼電器元件中的電流增大使雙金屬片溫度升得更高,彎曲程度加大,推動人字形撥桿,人字形撥桿推動常閉觸頭,使觸頭斷開而斷開交流接觸器線圈電路,使接觸器釋放、切斷電動機的電源,電動機停車而得到保護。
熱繼電器其它部分的作用如下:人字形撥桿的左臂也用雙金屬片制成,當環境溫度發生變化時,主電路中的雙金屬片會產生一定的變形彎曲,這時人字形撥桿的左臂也會發生同方向的變形彎曲,從而使人字形撥桿與推桿之間的距離基本保持不變,保證熱繼電器動作的準確性。這種作用稱溫度補償作用。
螺釘8是常閉觸頭復位方式調節螺釘。當螺釘位置靠左時,電動機過載后,常閉觸頭斷開,電動機停車后,熱繼電器雙金屬片冷卻復位。常閉觸頭的動觸頭在彈簧的作用下會自動復位。此時熱繼電器為自動復位狀態。將螺釘逆時針旋轉向右調到一定位置時,若這時電動機過載,熱繼電器的常閉觸頭斷開。其動觸頭將擺到右側一新的平衡位置。電動機斷電停車后,動觸頭不能復位。必須按動復位按鈕后動觸頭方能復位。此時熱繼電器為手動復位狀態。若電動機過載是故障性的,為了避免再次輕易地起動電動機,熱繼電器宜采用手動復位方式。若要將熱繼電器由手動復位方式調至自動復位方式,只需將復位調節螺釘順時針旋進至適當位置即可。
額定電壓:熱繼電器能夠正常工作的最高的電壓值,一般為交流220V,380V,600V。
額定電流:熱繼電器的額定電流主要是指通過熱繼電器的電流
額定頻率:一般而言,其額定頻率按照45~62HZ設計。
整定電流范圍:整定電流的范圍由本身的特性來決定。它描述的是在一定的電流條件下熱繼電器的動作時間和電流的平方成反比。
它由發熱元件、雙金屬片、觸點及一套傳動和調整機構組成。發熱元件是一段阻值不大的電阻絲,串接在被保護電動機的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數的金屬片輾壓而成。圖中所示的雙金屬片,下層一片的熱膨脹系數大,上層的小。當電動機過載時,通過發熱元件的電流超過整定電流,雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板,使常閉觸點斷開。由于常閉觸點是接在電動機的控制電路中的,它的斷開會使得與其相接的接觸器線圈斷電,從而接觸器主觸點斷開,電動機的主電路斷電,實現了過載保護。
熱繼電器動作后,雙金屬片經過一段時間冷卻,按下復位按鈕即可復位。
主要用來對異步電動機進行過載保護,他的工作原理是過載電流通過熱元件后,使雙金屬片加熱彎曲去推動動作機構來帶動觸點動作,從而將電動機控制電路斷開實現電動機斷電停車,起到過載保護的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中,熱量的傳遞需要較長的時間,因此,熱繼電器不能用作短路保護,而只能用作過載保護熱繼電器的過載保護。符號為FR,電路符號如右圖:
熱繼電器主要用于保護電動機的過載,斷相保護及三相電源不平衡的保護,對電動機有著很重要的保護作用。 [2] 因此選用時必須了解電動機的情況,如工作環境、啟動電流、負載性質、工作制、允許過載能力等。
1、原則上應使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動機的過載特性,或者在電動機的過載特性之下,同時在電動機短時過載和啟動的瞬間,熱繼電器應不受影響(不動作)。
2、當熱繼電器用于保護長期工作制或間斷長期工作制的電動機時,一般按電動機的額定電流來選用。例如,熱繼電器的整定值可等于0.95~1.05倍的電動機的額定電流,或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動機的額定電流,然后進行調整。
3、當熱繼電器用于保護反復短時工作制的電動機時,熱繼電器僅有一定范圍的適應性。如果短時間內操作次數很多,就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。
4、對于正反轉和通斷頻繁的特殊工作制電動機,不宜采用熱繼電器作為過載保護裝置,而應使用埋入電動機繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護。
有些型號的熱繼電器還具有斷相保護功能。
熱繼電器的斷相保護功能是由內、外推桿組成的差動放大機構提供的。當電動機正常工作時,通過熱繼電器熱元件的電流正常,內外兩推桿均向前移至適當位置。當出現電源一相斷線而造成缺相時,該相電流為零,該相的雙金屬片冷卻復位,使內推桿向右移動,另兩相的雙金屬片因電流增大而彎曲程度增大,使外推桿更向左移動,由于差動放大作用,在出現斷相故障后很短的時間內就推動常閉觸頭使其斷開,使交流接觸器釋放,電動機斷電停車而得到保護。
熱繼電器的主要技術數據是整定電流。整定電流是指長期通過發熱元件而不致使熱繼電器動作的最大電流。當發熱元件中通過的電流超過整定電流值的20%時,熱繼電器應在20分鐘內動作。熱繼電器的整定電流大小可通過整定電流旋鈕來改變。選用和整定熱繼電器時一定要使整定電流值與電動機的額定電流一致。
由于熱繼電器是受熱而動作的,熱慣性較大,因而即使通過發熱元件的電流短時間內超過整定電流幾倍,熱繼電器也不會立即動作。只有這樣,在電動機起動時熱繼電器才不會因起動電流大而動作,否則電動機將無法起動。反之,如果電流超過整定電流不多,但時間一長也會動作。由此可見,熱繼電器與熔斷器的作用是不同的,熱繼電器只能作過載保護而不能作短路保護,而熔斷器則只能作短路保護而不能作過載保護。在一個較完善的控制電路中,特別是容量較大的電動機中,這兩種保護都應具備。
熱繼器安裝的方向、使用環境和所用連接線都會影響動作性能,安裝時應引起注意。
(1)熱繼電器的安裝方向
熱繼電器的安裝方向很容易被人忽視。熱繼電器是電流通過發熱元件發熱,推動雙金屬片動作。熱量的傳遞有對流、輻射和傳導三種方式。其中對流具有方向性,熱量自下向上傳輸。在安放時,如果發熱元件在雙金屬片的下方,雙金屬片就熱得快,動作時間短;如果發熱元件在雙金屬片的旁邊,雙金屬片熱得較慢,熱繼電器的動作時間長。當熱繼電器與其它電器裝在一起時,應裝在電器下方且遠離其它電器50mm以上,以免受其它電器發熱的影響。熱繼電器的安裝方向應按產品說明書的規定進行,以確保熱繼電器在使用時的動作性能相一致。
(2)使用環境
主要指環境溫度,它對熱繼電器動作的快慢影響較大。熱繼電器周圍介質的溫度,應和電動機周圍介質的溫度相同,否則會破壞已調整好的配合情況。例如,當電動機安裝在高溫處、而熱繼電器安裝在溫度較低處時,熱繼電器的動作將會滯后(或動作電流大);反之,其動作將會提前(或動作電流小)。
對沒有溫度補償的熱繼電器,應在熱繼電器和電動機兩者環境溫度差異不大的地方使用。對有溫度補償的熱繼電器,可用于熱繼電器與電動機兩者環境溫度有一定差異的地方,但應盡可能減少因環境溫度變化帶來的影響。
(3)連接線
熱繼電器的連接線除導電外,還起導熱作用。如果連接線太細,則連接線產生的熱量會傳到雙金屬片,加上發熱元件沿導線向外散熱少,從而縮短了熱繼電器的脫扣動作時間;反之,如果采用的連接線過粗,則會延長熱繼電器的脫扣動作時間。所以連接導線截面不可太細或太粗,應盡量采用說明書規定的或相近的截面積。
1、熱繼電器動作后復位要一定的時間,自動復位時間應在5分鐘內完成,手動復位要在2分鐘后才能按下復位按鈕。
2、當發生短路故障后,要檢查熱元件和雙金屬片是否變形,如有不正常情況,應及時調整,但不能將元件拆下。
3、使用中的熱繼電器每周應檢查一次,具體內容是:熱繼電器有無過熱、異味及放電現象,各部件螺絲有無松動,脫落及解除不良,表面有無破損及清潔與否。
4、使用中的熱繼電器每年應檢修一次,具體內容是:清掃衛生,查修零部件,測試絕緣電阻應大于1兆歐,通電校驗。經校驗過的熱繼電器,除了接線螺釘之外,其它螺釘不要隨便行動。
5、更換熱繼電器時,新安裝的熱繼電器必須符合原來的規格與要求。
6、定期檢查各接線電有無松動,在檢修過程中絕不能折彎雙金屬片。
時間繼電器是指當加入(或去掉)輸入的動作信號后,其輸出電路需經過規定的準確時間才產生跳躍式變化(或觸頭動作)的一種繼電器。是一種使用在較低的電壓或較小電流的電路上,用來接通或切斷較高電壓、較大電流的電路的電氣元件。
時間繼電器是電氣控制系統中一個非常重要的元器件,在許多控制系統中,需要使用時間繼電器來實現延時控制。時間繼電器是一種利用電磁原理或機械動作原理來延遲觸頭閉合或分斷的自動控制電器。其特點是,自吸引線圈得到信號起至觸頭動作中間有一段延時。時間繼電器一般用于以時間為函數的電動機起動過程控制。
時間繼電器的主要功能是作為簡單程序控制中的一種執行器件,當它接受了啟動信號后開始計時,計時結束后它的工作觸頭進行開或合的動作,從而推動后續的電路工作。一般來說,時間繼電器的延時性能在設計的范圍內是可以調節的,從而方便調整它的延時時間長短。單憑一只時間繼電器恐怕不能做到開始延時閉合,閉合一段時間后,再斷開,先實現延時閉合后延時斷開,但總體上說,通過配置一定數量的時間繼電器和中間繼電器都是可以做到的。
隨著電子技術的發展,電子式時間繼電器在時間繼電器中已成為主流產品,采用大規模集成電路技術的電子智能式數字顯示時間繼電器,具有多種工作模式,不但可以實現長延時時間,而且延時精度高,體積小,調節方便,使用壽命長,使得控制系統更加簡單可靠。
選用時間繼電器時應注意,其線圈(或電源)的電流種類和電壓等級,按控制要求選擇延時方式、觸點形式、延時精度以及安裝方式。
一、按工作原理分類
按其工作原理的不同,時間繼電器可分為空氣阻尼式時間繼電器、電動式時間繼電器、電磁式時間繼電器、電子式時間繼電器等。
(1)空氣阻尼式時間繼電器利用空氣通過小孔時產生阻尼的原理獲得延時。其結構由電磁系統、延時機構和觸頭三部分組成。電磁機構為雙口直動式,觸頭系統為微動開關,延時機構采用氣囊式阻尼器。
(2)電子式時間繼電器
電子式時間繼電器是利用RC電路中電容電壓不能躍變,只能按指數規律逐漸變化的原理,即電阻尼特性獲得延時的。
特點:延時范圍廣,最長可達3600 S,精度高,一般為5%左右,體積小,耐沖擊震動,調節方便。
(3)電動機式時間繼電器
電動機式時間繼電器是利用微型同步電動機帶動減速齒輪系獲得延時的。
特點:延時范圍寬,可達72小時,延時準確度可達1%,同時延時值不受電壓波動和環境溫度變化的影響。
電動機式時間繼電器的延時范圍與精度是其他時間繼電器的,其缺點是結構復雜、體積大、壽命低、價格貴,準確度受電源頻率影響。
(4)電磁式時間繼電器。電磁式時間繼電器是利用電磁線圈斷電后磁通緩慢衰減的原理使磁系統的銜鐵延時釋放而獲得觸點的延時動作原理而制成的,它的特點是觸點容量大,故控制容量大,但延時時間范圍小.精度稍差,主要用于直流電路的控制中。
二、按延時方式分類
根據其延時方式的不同,時間繼電器又可分為通電延時型和斷電延時型兩種。
(1)通電延時型時間繼電器在獲得輸入信號后立即開始延時,需待延時完畢,其執行部分才輸出信號以操縱控制電路;當輸入信號消失后,繼電器立即恢復到動作前的狀態。
(2)斷電延時型時間繼電器恰恰相反,當獲得輸入信號后,執行部分立即有輸出信號;而在輸入信號消失后,繼電器卻需要經過一定的延時,才能恢復到動作前的狀態。
時間繼電器的電氣控制系統中是一個非常重要的元器件。一般分為通電延時和斷電延時兩種類型。 從動作的原理上有電子式、機械式等。電子式的是采用電容充放電再配合電子元件的原理來實現延時動作。機械式的樣式較多,有利用氣囊、彈簧的氣囊式。
時間繼電器的接線方法:
1、控制接線:把它看成直流繼電器來考慮;
2、工作控制:雖然控制電壓接上了,但是是否起控制作用,由面板上的計時器決定;
3、功能理解:它就是一個開關,單刀雙擲的,有一個活動點活動臂,就像常見的閘刀開關的活動刀臂一樣;
4:負載接線:電源的零線或負極接用電器的零線或負;
5、工作原理:計時無效期間,相當于平常電燈開關斷開狀態。有效時,繼電器動作,用電器得電工作,相當于平常電燈開關接通狀態。
技術參數包括額定電壓、觸頭工作電流、觸頭型式及數量、延時范圍、準確度、適應環境溫度、機械壽命和電壽命等。現以SJ23系列空氣式時間繼電器為例,其技術參數如下:
1)額定控制容量:AC300VA,DC60W(延時頭組件30W)。
2)繼電器的額定電壓等級:AC380V、220V,DC220V、110V。
3)線圈的額定電壓:ACll0V、220V及380V。
4)觸頭的最大工作電流:AC380V時為0.79A,DC220V時為0.27A(瞬動)及0.14A(延時)。
5)延時重復誤差:≤9%。
6)熱態吸合電壓:不大于85%繼電器的額定電壓,冷態時電壓從額定值降至10%額定值時能可靠地釋放,在110%額定電壓繼電后也能可靠釋放。
7)機械壽命不低于100萬次,電壽命100萬次(延時頭組件直流電壽命50萬次)。
時間繼電器的選用主要是延時方式和參數配合問題,選用時要考慮以下幾個方面。
(1)延時方式的選擇。時間繼電器有通電延時或斷電延時兩種,應根據控制電路的要求選用。動作后復位時間要比固有動作時間長,以免產生誤動作,甚至不延時,這在反復延時電路和操作頻繁的場合,尤其重要。
(2)類型選擇。對延時精度要求不高的場合,一般采用價格較低的電磁式或空氣阻尼式時間繼電器;反之,對延時精度要求較高的場合,可采用電子式時間繼電器。
(3)線圈電壓選擇。根據控制電路電壓選擇時問繼電器吸引線圈的電壓。
(4)電源參數變化的選擇。在電源電壓波動大的場合,采用空氣阻尼式或電動式時間繼電器比采用晶體管式好,而在電源頻率波動大的場合,不宜采用電動式時間繼電器,在溫度變化較大處,則不宜采用空氣阻尼式時間繼電器。
1)要保持時間繼電器的清潔,否則誤差會增大。
2)使用前檢查電源電壓與頻率是否與時間繼電器的電壓與頻率相符。
3)根據用戶要求選擇時間繼電器的控制時間的長短。
4)直流產品要注意按電路圖接線,注意電源的極性。
5)盡量避免在振動明顯、陽光直射、潮濕及接觸油的場合使用。
延時繼電器主要用于直流或交流操作的各種保護和自動控制線路中,作為輔助繼電器,以增加觸點數量和觸點容量。可根據需要自由調節延時的時間。
延時繼電器是在通用電磁繼電器上附加了定時功能的一種繼電器,用于電氣工作設備和裝置中線路的定時閉合或斷開控制。《混合和固體延時繼電器總規范》將延時繼電器分為5種型式。分別為1型動作延時、2型(包括2A型釋放延時和2B型釋放延時)、3型間隔延時、4型重復延時以及5型規定時序。
常見延時繼電器有氣囊式和電子式的,還有鐘表式的。氣囊式的是在利用電磁鐵啟動后氣囊中的氣體經由小孔放氣來延時執行指令。電子式的由電子電路來延時執行指令。這兩種延時繼電器都是當點的,控制時間不長精度也不高,在鍋爐運行和電動機的延時降壓啟動中經常使用,也能夠滿足要求。鐘表式的延時繼電器,利用鐘表的擒縱裝置來控制類似發條彈簧的釋放時間,精度高。
1、通過自動延遲負載的閉合時間降低能耗。
2、提高用戶舒適度(例如,ON-OFF 開關同時控制照明和通風)。
3、延時繼電器是常規工業繼電器的替代方案,模塊化結構可以提供更多好處。
這些產品可用廣泛應用于商業和工業樓宇,實現簡單的自動化功能:通風、供暖、百葉窗升降調節和互鎖。升降機、泵、照明、標識、監控。
延時繼電器可用廣泛應用于商業和工業樓宇,實現簡單的自動化功能:如通風、供暖、百葉窗升降調節和互鎖、升降機、泵、照明、標識、監控等場合。
最初的延時器是由鐘表齒輪機構構成的機械式延時器,隨著近代半導體技術的發展,由分立式元器件構成的模擬電路RC延時繼電器替代了機械式延時器。后來又由于微電子技術和數字集成電路的發展及廣泛應用,模擬電路RC延時繼電器已升級為數字計數分頻式延時繼電器。當今計算機技術的飛躍發展,單片機技術在智能控制領域的應用已經越來越廣泛,當這一技術應用到延時繼電器的設計中時,延時繼電器研制過程中遇到的許多問題也就迎刃而解,以單片機作為延時電路核心的延時繼電器正在取代傳統的分立元件組成模擬電路RC延時繼電器,甚至在較大范圍取代數字計數分頻式延時繼電器。
斷電延時
1.簡介:斷電延時繼電器用于交流操作的繼電保護和自動化,作為交流(直流)通電后瞬時動作斷電后延時返回的時間元件;
2.技術要求:
1)、延時范圍:0.02-5.00S,級差0.01S;0-999S,級差1S;
2)、動作值:動作電壓直流應不大于額定電壓70%,交流應不大于額定電壓80%;
3)、觸點容量:在電壓不超過250V,電流不超過1A,時間常數為5MS±0.75MS直流有感負荷電路中,觸點斷開容量不小于50W;在電壓不超過250V,電流不超過5A,功率因數為COSφ=0.4±0.1的交流電路中,斷開容量不小于500VA。觸點在上述規定的負荷條件下能可靠動作及返回不少于50000次。觸點長期允許接通電流不小于5A。
4)、功率消耗:額定值下不大于5W/7VA。
5)、絕緣性能:同一付開點間耐壓不小于1KV/50Hz為時1分鐘的工頻耐壓。不同組觸點間,不同回路間不小于2KV/50Hz為時1分鐘的工頻耐壓。用1KV搖表測試任意端子對外殼,其絕緣電阻不小于100M。
通電延時
1.簡介:通電延時時間繼電器用于電力系統二次回路繼電保護及自動控制回路中,作為延時裝置, 使被控元件得到所需延時;延時范圍:0.02-9.99S、0.02-99.99S、0.02S-999H ;本繼電器為導軌式集成電路靜態型繼電器,精度高、功耗小、動作時間準確、整定直觀方便、范圍寬,*可替代電磁型時間繼電器、體積較大成套開關柜所使用的時間繼電器;
2.技術要求:
1)、 延時準確度
A)、延時整定值的平均誤差;在基準條件下,繼電器延時整定值平均誤差絕對值不大于整定值的0.1% +3ms;平均誤差=(5次測量平均值-整定值)/整定值*100%
B)、延時一致性:在基準條件下,繼電器延時一致性不大于整定值的(3-10ms)
C)、在-10~50℃的溫度下,任一延時整定值的平均誤差(包含一致性)的絕對值不大于整定值的0.1%+5ms
2)、 工作電壓:動作電壓不大于額定電壓的70%時,繼電器應可靠工作。
3)、 繼電器的返回時間
切斷電器電源,出口觸點返回至起始位置的時間,對于使用直流電源工作的品種,應不大于25ms。
4)、 繼電器的返回電壓降低繼電器電壓不小于額定電壓的10%時,繼電器觸點應可靠返回。
5)、 功率消耗不大于2.5w(4.5VA)
延時中間
1.簡介:延時中間繼電器用于直流或交流操作的各種保護和自動控制線路中,作為輔助繼電器,以增加觸點數量和觸點容量。可根據需要自由調節通電延時或斷電延時的時間。
2.技術參數:
1)、環境基準條件:環境溫度:20±2℃;相對濕度:45%~75%;大氣壓力:86~106Kpa
2)、正常使用條件:環境溫度:-10℃~+50℃;環境相對濕度:不大于90%;大氣壓力:86~110Kpa;儲存和運輸過程中極限溫度:-25℃~+70℃;使用地點的海拔高度:不大于2500 米;使用環境的周圍介質無爆炸危險,不含有腐蝕性氣體;所含導電塵埃的濃度不應使絕緣水平降低到允許極限值以下。
3)、最大功耗:額定電壓380VAC 下不大于7VA ;額定電壓220VAC 下不大于4VA。
4)、特性參數:動作范圍:0.04~1S 級差:0.01S 誤差不大于3ms ;0.1~10S 級差:0.1S 誤差不大于3ms;電源電壓:220VAC、380VAC、110VDC、220VDC
5)、供電電源允許波動范圍:0.8~1.15 倍額定電壓。
6)、觸點最大容量:切斷負載能力:直流250V 以下,τ=5ms,感性負載50W,阻性負載150W;交流250V 以下,負載1200VA;允許長期接通電流:5A。
7)、絕緣電阻:用1000V 搖表測量各引出端子對端子導軌之間的絕緣電阻不小于10MΩ。
8)、絕緣耐壓:各引出端子對端子導軌能承受工頻電壓2000V,同組觸點間能承受工頻電壓1000V,歷時一分鐘無擊穿。
9)、電氣壽命:觸點在額定負荷下為一萬次。
10)、機械壽命:觸點在空載狀態下為三百萬次。
模擬電路Rc延時繼電器與數字計數分頻式延時繼電器比較,模擬電路RC延時繼電器存在4個主要缺點:
①難以實現長延時;
②整個溫度范圍內的定時準確度難以保證;
③產品貯存時間短:
④產品體積大、重量重。
因為模擬電路RC延時繼電器的延時時間主要是由延時電路充放電時間常數t=RC決定,由t=RC可知延時時間
與延時電路中電阻阻值R和電容容量C之乘積成正比,要想實現長延時也就必然要選用大阻值的延時電阻R和高容量的延時電容C,同時盡量提高比較環節器件的輸入阻抗。選用高容量的鉭電容,不但會增大體積,還會增加漏電流(因為漏電流和電容量成正比),導致難以實現延時時問長、整個溫度范圍內定時準確度高的延時繼電器。從綜合因素考慮,模擬電路RC延時繼電器中的延時電容C選用容量較高、漏電流較小的液體鉭電容,但由于液體鉭電容貯存時間短,制約了延時繼電器的貯存時間。由于模擬電路RC延時繼電器主要由分立元器件構成,基本不能采用表面貼裝元件,制約了SMT技術在延時繼電器中的應用,導致模擬電路RC延時繼電器體積大、重量重。
數字計數分頻式延時繼電器雖然在延時范圍、定時準確度、體積、重量、可靠性等諸多方面優于模擬電路RC延時繼電器,但與單片機混合式延時繼電器比較,也存在4個方面的缺點:
①延時時間調試繁瑣,生產效率不高。因為為了保證產品在整個溫度范圍內的定時準確度,就必須對每只產品反復進行高低溫調試和常溫時間測試,這就使產品生產周期很長。
②難以實現靈活多變的延時型式,即一種延時型式就必須設計一種延時電路。
③兩級或兩級以上的延時繼電器電路復雜,元器件多,成本高,體積大,重量重。
④產品完工后延時時間、延時類型不能更改。當用單片機作為延時電路的核心器件時,這些問題也都迎刃而解。
安全繼電器是由數個繼電器與電路組合而成,為的是要能互補彼此的異常缺陷,達到正確且低誤動作的繼電器完整功能,使其失誤和失效值愈低,安全因素則愈高,因此需設計出多種安全繼電器以保護不同等級機械,主要目標在保護暴露於不同等級之危險性的機械操作人員。
所謂“安全繼電器"并不是“*的繼電器",而是發生故障時做出有規則的動作,它具有強制導向接點結構,萬一發生接點熔結現象時也能確保安全,這一點同一般繼電器*不同。
安全繼電器是一個安全回路中所必須的控制部分,它接受安全輸入,通過內部回路的判斷,確定性的輸出開關信號到設備的控制回路里。簡單地說,安全繼電器都是雙通道信號型,只有兩個通道信號都正常時,安全繼電器才能正常工作;在工作過程中,只要其中任一通道信號斷開,安全繼電器都會停止輸出,直到兩個通道信號都正常且復位后才能正常工作。
要求
1、在緊急停止解除時,機器不能出現突然再啟動;
2、萬一機器安全電路發生故障時,可以停止機器動力電源;
3、安全電路發生故障時,機器不能再啟動;
單靠雙重化是不行的。
雙重化是必要的,但是除此之外,比如如下幾個條件,雙重化電路的互相檢查,確認所有安全電路已經斷開一次,必要時由作業者操作便可以啟動等條件。還有從另一個角度來說,輸入的開關接線短路或電線外皮破損而引起的接地的可能性時,必須預防因此而引起的機器突然啟動。
實際上,為了方便安全電路的構成,將安全繼電器和其他組件組合配套,把基本的緊急停止電路、安全電路組成電路模塊的產品稱為安全繼電器模塊。
用在帶有確認機器安全的輸入,確認安全后,給接觸器等的輸入進行控制的安全電路的設計上。
電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產生電磁效應,銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點(常開觸點)與靜觸點(常閉觸點)吸合。當線圈斷電后,電磁的吸力也隨之消失,銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置,使動觸點與原來的靜觸點釋放。這樣吸合、釋放,從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉"觸點,可以這樣來區分:繼電器線圈未通電時處于斷開狀態的靜觸點,稱為“常開觸點";處于接通狀態的靜觸點稱為“常閉觸點" [1] 。如圖2所示。
熱敏干簧
熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關。它由感溫磁環、恒磁環、干簧管、導熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵磁,而由恒磁環產生的磁力驅動開關動作。恒磁環能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環的溫控特性決定的。
固態式
固態繼電器是一種兩個接線端為輸入端,另兩個接線端為輸出端的四端器件,中間采用隔離器件實現輸入輸出的電隔離。