過載繼電器工業電氣一站式服務商繼電器工業電氣一站式服務商控制及保護工業電氣一站式服務商產品選型工業電氣一站式服務商工控一選通
控制繼電器用于電路的邏輯控制，繼電器具有邏輯記憶功能，能組成復雜的邏輯控制電路，繼電器用于將某種電量（如電壓、電流）或非電量（如溫度、壓力、轉速、時間等）的變化量轉換為開關量，以實現對電路的自動控制功能。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5A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相似，主要由電磁機構和觸點組成。電磁式繼電器也有直流和交流兩種。圖1-11為直流電磁式繼電器結構示意圖，在線圈兩端加上電壓或通入電流，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。繼電器的吸動值和釋放值可以根據保護要求在一定范圍內調整，現以圖1-11所示的直流電磁式繼電器為例予以說明。（2）改變非磁性墊片的厚度。非磁性墊片越厚，銜鐵吸合后磁路的氣隙和磁阻就越大，釋放電流（電壓）也就越大，反之越小，而吸引值不變。（3）調節螺絲，可以改變初始氣隙的大小。在反作用彈簧力和非磁性墊片厚度一定時，初始氣隙越大，吸引電流（電壓）就越大，反之就越小，而釋放值不變。繼電器的主要特性是輸入-輸出特性，又稱為繼電特性，如圖1-11（B）所示。當繼電器輸入量X由0增加至X2之前，輸出量Y為0。當輸入量增加到X2時，繼電器吸合，輸出量Ｙ為1，表示繼電器線圈得電，常開接點閉合，常閉接點斷開。當輸入量繼續增大時，繼電器動作狀態不變。當輸出量Ｙ為1的狀態下，輸入量X減小，當小于X2時Ｙ值仍不變，當X再繼續減小至小于X1時，繼電器釋放，輸出量Y變為0，X再減小，Y值仍為0。在繼電特性曲線中，X2稱為繼電器吸合值，X1稱為繼電器釋放值。K＝X1/X2，稱為繼電器的返回系數，它是繼電器的重要參數之一。返回系數K值可以調節，不同場合對K值的要求不同。例如一般控制繼電器要求K值低些，在0.1～0.4之間，這樣繼電器吸合后，輸入量波動較大時不致引起誤動作。保護繼電器要求K值高些，一般在0.85～0.9之間。K值是反映吸力特性與反力特性配合緊密程度的一個參數，一般K值越大，繼電器靈敏度越高，K值越小，靈敏度越低。中間繼電器是最常用的繼電器之一，它的結構和接觸器基本相同，如圖1-12（A）所示，其圖形符號如圖1-12（B）所示。中間繼電器在控制電路中起邏輯變換和狀態記憶的功能，以及用于擴展接點的容量和數量。另外，在控制電路中還可以調節各繼電器、開關之間的動作時間，防止電路誤動作的作用。中間繼電器實質上是一種電壓繼電器，它是根據輸入電壓的有或無而動作的，一般觸點對數多，觸點容量額定電流為5A～10A左右。中間繼電器體積小，動作靈敏度高，一般不用于直接控制電路的負荷，但當電路的負荷電流在5A～10A以下時，也可代替接觸器起控制負荷的作用。中間繼電器的工作原理和接觸器一樣，觸點較多，一般為四常開和四常閉觸點。電流繼電器的輸入量是電流，它是根據輸入電流大小而動作的繼電器。電流繼電器的線圈串入電路中，以反映電路電流的變化，其線圈匝數少、導線粗、阻抗小。電流繼電器可分為欠電流繼電器和過電流繼電器。欠電流繼電器用于欠電流保護或控制，如直流電動機勵磁繞組的弱磁保護、電磁吸盤中的欠電流保護、繞線式異步電動機起動時電阻的切換控制等。欠電流繼電器的動作電流整定范圍為線圈額定電流的30%～65%。需要注意的是欠電流繼電器在電路正常工作時，電流正常不欠電流時，欠電流繼電器處于吸合動作狀態，常開接點處于閉合狀態，常閉接點處于斷開狀態；當電路出現不正常現象或故障現象導致電流下降或消失時，繼電器中流過的電流小于釋放電流而動作，所以欠電流繼電器的動作電流為釋放電流而不是吸合電流。過電流繼電器用于過電流保護或控制，如起重機電路中的過電流保護。過電流繼電器在電路正常工作時流過正常工作電流，正常工作電流小于繼電器所整定的動作電流，繼電器不動作，當電流超過動作電流整定值時才動作。過電流繼電器動作時其常開接點閉合，常閉接點斷開。過電流繼電器整定范圍為（110%～400%）額定電流，其中交流過電流繼電器為（110%～400%）IN，直流過電流繼電器為（70%～300%）IN。電壓繼電器的輸入量是電路的電壓大小，其根據輸入電壓大小而動作。與電流繼電器類似，電壓繼電器也分為欠電壓繼電器和過電壓繼電器兩種。過電壓繼電器動作電壓范圍為（105%～120%）UN；欠電壓繼電器吸合電壓動作范圍為（20%～50%）UN，釋放電壓調整范圍為（7%～20%）UN；零電壓繼電器當電壓降低至（5%～25%）UN時動作，它們分別起過壓、欠壓、零壓保護。電壓繼電器工作時并聯在電路中，因此線圈匝數多、導線細、阻抗大，反映電路中電壓的變化，用于電路的電壓保護。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。下面以JS7型空氣阻尼式時間繼電器為例說明其工作原理。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LX5型微動開關，延時機構采用氣囊式阻尼器。空氣阻尼式時間繼電器可以做成通電延時型，也可改成斷電延時型，電磁機構可以是直流的，也可以是交流的，如圖1-15所示。圖1-15（A）中通電延時型時間繼電器為線圈不得電時的情況，當線圈通電后，動鐵心吸合，帶動Ｌ型傳動桿向右運動，使瞬動接點受壓，其接點瞬時動作。活塞桿在塔形彈簧的作用下，帶動橡皮膜向右移動，弱彈簧將橡皮膜壓在活塞上，橡皮膜左方的空氣不能進入氣室，形成負壓，只能通過進氣孔進氣，因此活塞桿只能緩慢地向右移動，其移動的速度和進氣孔的大小有關（通過延時調節螺絲調節進氣孔的大小可改變延時時間）。經過一定的延時后，活塞桿移動到右端，通過杠桿壓動微動開關（通電延時接點），使其常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，起到通電延時作用。當線圈斷電時，電磁吸力消失，動鐵心在反力彈簧的作用下釋放，并通過活塞桿將活塞推向左端，這時氣室內中的空氣通過橡皮膜和活塞桿之間的縫隙排掉，瞬動接點和延時接點迅速復位，無延時。如果將通電延時型時間繼電器的電磁機構反向安裝，就可以改為斷電延時型時間繼電器，如圖1-15（C）中斷電延時型時間繼電器所示。線圈不得電時，塔形彈簧將橡皮膜和活塞桿推向右側，杠桿將延時接點壓下（注意，原來通電延時的常開接點現在變成了斷電延時的常閉接點了，原來通電延時的常閉接點現在變成了斷電延時的常開接點），當線圈通電時，動鐵心帶動L型傳動桿向左運動，使瞬動接點瞬時動作，同時推動活塞桿向左運動，如前所述，活塞桿向左運動不延時，延時接點瞬時動作。線圈失電時動鐵心在反力彈簧的作用下返回，瞬動接點瞬時動作，延時接點延時動作。時間繼電器線圈和延時接點的圖形符號都有兩種畫法，線圈中的延時符號可以不畫，接點中的延時符號可以畫在左邊也可以畫在右邊，但是圓弧的方向不能改變，如圖1-15（B）和（D）所示。空氣阻尼式時間繼電器的優點是結構簡單、延時范圍大、壽命長、價格低廉，且不受電源電壓及頻率波動的影響，其缺點是延時誤差大、無調節刻度指示，一般適用延時精度要求不高的場合。常用的產品有JS7-A、JS23等系列，其中JS7-A系列的主要技術參數為延時范圍，分0.4S～60S和0.4S～180S兩種，操作頻率為600次/H，觸頭容量為5A，延時誤差為±15%。在使用空氣阻尼式時間繼電器時，應保持延時機構的清潔，防止因進氣孔堵塞而失去延時作用。時間繼電器在選用時應根據控制要求選擇其延時方式，根據延時范圍和精度選擇繼電器的類型。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、最普遍的是雙金屬片式熱繼電器。目前，雙金屬片式熱繼電器均為三相式，有帶斷相保護和不帶斷相保護兩種。圖1-16（A）所示是雙金屬片式熱繼電器的結構示意圖，圖1-16（B）所示是其圖形符號。由圖可見，熱繼電器主要由雙金屬片、熱元件、復位按鈕、傳動桿、拉簧、調節旋鈕、復位螺絲、觸點和接線端子等組成。雙金屬片是一種將兩種線膨脹系數不同的金屬用機械輾壓方法使之形成一體的金屬片。膨脹系數大的（如鐵鎳鉻合金、銅合金或高鋁合金等）稱為主動層，膨脹系數小的（如鐵鎳類合金）稱為被動層。由于兩種線膨脹系數不同的金屬緊密地貼合在一起，當產生熱效應時，使得雙金屬片向膨脹系數小的一側彎曲，由彎曲產生的位移帶動觸頭動作。熱元件一般由銅鎳合金、鎳鉻鐵合金或鐵鉻鋁等合金電阻材料制成，其形狀有圓絲、扁絲、片狀和帶材幾種。熱元件串接于電機的定子電路中，通過熱元件的電流就是電動機的工作電流（大容量的熱繼電器裝有速飽和互感器，熱元件串接在其二次回路中）。當電動機正常運行時，其工作電流通過熱元件產生的熱量不足以使雙金屬片變形，熱繼電器不會動作。當電動機發生過電流且超過整定值時，雙金屬片的熱量增大而發生彎曲，經過一定時間后，使觸點動作，通過控制電路切斷電動機的工作電源。同時，熱元件也因失電而逐漸降溫，經過一段時間的冷卻，雙金屬片恢復到原來狀態。熱繼電器動作電流的調節是通過旋轉調節旋鈕來實現的。調節旋鈕為一個偏心輪，旋轉調節旋鈕可以改變傳動桿和動觸點之間的傳動距離，距離越長動作電流就越大，反之動作電流就越小。熱繼電器復位方式有自動復位和手動復位兩種，將復位螺絲旋入，使常開的靜觸點向動觸點靠近，這樣動觸點在閉合時處于不穩定狀態，在雙金屬片冷卻后動觸點也返回，為自動復位方式。如將復位螺絲旋出，觸點不能自動復位，為手動復位置方式。在手動復位置方式下，需在雙金屬片恢復狀時按下復位按鈕才能使觸點復位。熱繼電器主要用于電動機的過載保護，使用中應考慮電動機的工作環境、起動情況、負載性質等因素，具體應按以下幾個方面來選擇：（1）熱繼電器結構型式的選擇：星形接法的電動機可選用兩相或三相結構熱繼電器，三角形接法的電動機應選用帶斷相保護裝置的三相結構熱繼電器。（2）熱繼電器的動作電流整定值一般為電動機額定電流的1.05～1.1倍。（3）對于重復短時工作的電動機（如起重機電動機），由于電動機不斷重復升溫，熱繼電器雙金屬片的溫升跟不上電動機繞組的溫升，電動機將得不到可靠的過載保護。因此，不宜選用雙金屬片熱繼電器，而應選用過電流繼電器或能反映繞組實際溫度的溫度繼電器來進行保護。速度繼電器又稱為反接制動繼電器，主要用于三相鼠籠型異步電動機的反接制動控制。圖1-17為速度繼電器的原理示意圖及圖形符號，它主要由轉子、定子和觸頭3部分組成。轉子是一個圓柱形永久磁鐵，定子是一個鼠籠型空心圓環，由硅鋼片疊成，并裝有鼠籠型繞組。其轉子的軸與被控電動機的軸相連接，當電動機轉動時，轉子（圓柱形永久磁鐵）隨之轉動產生一個旋轉磁場，定子中的鼠籠型繞組切割磁力線而產生感應電流和磁場，兩個磁場相互作用，使定子受力而跟隨轉動，當達到一定轉速時，裝在定子軸上的擺錘推動簧片觸點運動，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合。當電動機轉速低于某一數值時，定子產生的轉矩減小，觸點在簧片作用下復位。常用的速度繼電器有JYL型和JFZ0型兩種。其中JYL型可在700～3600R/MIN范圍工作，JFZ0-1型適用于300～1000R/MIN，JFZ0-2型適用于1000～3000R/MIN。一般速度繼電器都具有兩對轉換觸點，一對用于正轉時動作，另一對用于反轉時動作。觸點額定電壓為380V，額定電流為2A。通常速度繼電器動作轉速為130R/MIN，復位轉速在100R/MIN以下。液位繼電器主要用于對液位的高低進行檢測并發出開關量信號，以控制電磁閥、液泵等設備對液位的高低進行控制。液位繼電器的種類很多，工作原理也不盡相同，下面介紹JYF-02型液位繼電器。其結構示意圖及圖形符號如圖1-18所示。浮筒置于液體內，浮筒的另一端為一根磁鋼，靠近磁鋼的液體外壁也裝一根磁鋼，并和動觸點相連，當水位上升時，受浮力上浮而繞固定支點上浮，帶動磁鋼條向下，當內磁鋼N極低于外磁鋼N極時，由于液體壁內外兩根磁鋼同性相斥，壁外的磁鋼受排斥力迅速上翹，帶動觸點迅速動作。同理，當液位下降，內磁鋼N極高于外磁鋼N極時，外磁鋼受排斥力迅速下翹，帶動觸點迅速動作。液位高低的控制是由液位繼電器安裝的位置來決定的。壓力繼電器主要用于對液體或氣體壓力的高低進行檢測并發出開關量信號，以控制電磁閥、液泵等設備對壓力的高低進行控制。圖1-19為壓力繼電器結構示意圖及圖形符號。壓力繼電器主要由壓力傳送裝置和微動開關等組成，液體或氣體壓力經壓力入口推動橡皮膜和滑桿，克服彈簧反力向上運動，當壓力達到給定壓力時，觸動微動開關，發出控制信號，旋轉調壓螺母可以改變給定壓力。
