Transcript 继电器的种类及其应用
继电器的种类及其应用 前 言 继电器是控制系统中一种重要的元件﹐它的作用 就是按照某重要求接通或断开控制系统中的电路﹒ 常用的 继电器是有触点的﹐触点有通和断两 种状态﹐状态的改变由某种机构带动﹒ 例如可以用一个电磁铁的吸合或断开控制触 点状态﹐这样就组成一个电磁式继电器﹒因此﹐继电 器就是根据某种物理量的变化来改变其触点状态的控 制元件﹒ 根据动作原理不同，继电器可以分为：电磁 式﹑感应式﹑电子式﹑热效应式﹑气动式和电动机式 等﹒最常用的是电磁式继电器﹐它是根据吸引线圈中 的电流量的大小来动作的﹒ 继电器的作用 继电器在控制系统中的主要作用有下列 两点： （1）传递信号 它用触点的转换﹑ 接通或断开电路以传递控制信号﹒ （2）功率放大 使继电器动作的功 率通常是很小的﹐而被其触点所控制电 路的功率要大得多﹐从而达到功率放大 的目的﹒ 控制系统中使用的继电器种类很多﹑下 面仅介绍几种常用的继电器﹕电压及电 流继电器﹑时间继电器﹑中间继电器﹒ 电压及电流继电器 在电动及控制系统中﹐需要监视电动机的 负载状态﹒当负载过大或发生短路时﹐应使电动 及自动脱离电源﹐此时可用电流继电器来反映电 动机负载电流的变化﹒ 电压和电流继电器都是电磁式继电器﹐ 它们的动作原理和接触器基本相同 ﹐由于触点 容量小﹐一般没有灭弧装置﹒ 此外﹐同一继电 器的所有触点容量一般都是相同的﹐不像接触器 那样分为主触点和辅助触点 ﹒ 继电器分为交流和直流两种：吸引线圈采用 直流控制的叫直流继电器；吸引线圈采用交流控 制的叫交流继电器﹒ 电磁式继电器的作用原理如下：当线圈通 电时﹐衔铁承受两个方向彼此相反的作用力﹐即 电磁铁的吸力和弹簧的拉力﹐当吸力大于弹簧拉 历时﹐衔铁被吸住﹐触点闭合﹒线圈断开后﹐线 贴在弹簧拉力作用下离开铁心﹐触点打开﹒触点 为常开触点﹒继电器的吸力是由铁心中磁通量的 大小决定的﹐也就是由激磁线圈的匝数决定的﹒ 因此﹐电压和电流在结构上基本相同﹐只是吸引 线圈有所不同﹒ 电压继电器采用多匝数小电流的线圈﹐电流 继电器则采用少匝数大电流的线圈﹐故电压继 电器线圈的导线截面较小﹐而电流继电器的线 劝导线截面较大﹒ 对于同一系列的继电器可以利用更换线 圈的方法﹐应用于不同电压和电流的电路﹒ 时间继电器 在控制线路中﹐为了达到控制的顺序性﹑ 完善保护等目的﹐常常需要使某些装置的动作 有一定的延缓﹐例如顺序切除绕线转子电动机 转子中的各段启动电阻等﹐这时往往要采用时 间继电器﹒ 时间继电器的特点是当得到控制信号 后（如继电器线圈接通或断开电源）﹐其触点 状态并不立即改变﹐而是经过一段时间的延迟 后﹐触点才闭合或断开﹐因此这种继电器又称 为延时继电器﹒延时继电器的种类很多﹐根据 动作原理可分为：电磁式﹑电子式﹑气动式﹑ 钟表机构适和电动机式等﹒应用最广泛的是直 流电磁式时间继电器和空气式时间继电器﹒ 直流电磁式时间继电器 直流电磁式时间继电器的工作原理 于直流电磁式电压和电流继电器在结构 上基本相同﹐只是再铁心和线圈之间加 入了一个阻尼铜套﹒当衔铁未被吸合 时﹐磁路气隙大﹐线圈电感小﹒ 通电后激磁电流很快建立﹐将 衔铁吸合﹐继电器处点立即改变状态﹐ 这个吸合过程与电压继电器基本上是相 同的﹒继电器的延时作用是在线圈断电 时产生的 ﹒ 在线圈断电之后﹐铁心中磁通将衰减﹐由于 有铜套存在﹐磁通变化将再铜套中感生电势﹐并 产生电流﹐企图阻止磁通的改变﹐因此铁心中的 磁通不会很快消失﹐而是近似地按照指数曲线下 降﹒由于铜套电阻小﹐感应电流衰减较慢﹐所以 铁心中磁通下降也慢﹒经过一段时间﹐当磁通下 降到一定程度﹐铁心吸力不足以维持衔铁的吸合 状态时﹐衔铁打开﹐继电器释放﹐触点状态改 变﹒ 由此可见﹐这种继电器再吸合时是瞬时 动作的﹐而在释放时才能得到延时﹐即线圈断电 后﹐触点延时动作﹒这是它的主要特点﹐再选择 和使用直流电磁式时间继电器时必须注意﹒ 上述延时方法是将继电器线圈断开﹐借助 于铜套的阻尼作用的到延时特性﹒ 此外﹐还有一种得到延时的方法﹐就 是将线圈短路以构成感应电流通路﹐利用线圈 本身的阻尼作用的到延时﹐此时继电器可以带 铜套也可以不带﹒ 如不带铜套﹐则应采用匝数较多和 导线截面较粗的线圈增大电感﹐减小电阻﹐以 便得到较长的延时﹒采用这种方法操作﹐当线 圈短路时﹐线圈激磁电源的电路中应串入电 阻﹐以防电源短路﹒ 调整继电器的延时 根据不同的控制要求需要得到不同的延 时量﹐此时需要调整继电器的延时﹒调整的方 法有两种﹕ （1）在衔铁上装设不同厚度的非磁性垫 片﹐以改变衔铁吸合时的气隙﹐气隙加大﹐磁 阻增加﹐磁通衰减加快﹐延时将减小﹒ （2）改变衔铁返回弹簧的压力﹐增大弹簧 压力后﹐在铁心磁通（它决定吸力）还比较大 的情况下﹐衔铁即被拉开﹐延时减小﹒ 第一种方法调整延时的幅度较大﹐所 以一般先改变垫片厚度做粗调﹐然后改变弹簧 压力作微调﹐以得到准确的延时﹒ 空气式时间继电器 直流电磁式时间继电器结构简单﹐工作 牢靠﹐在控制系统中应用很广﹐但它的延时时 间比较短﹒在需要较长延时的控制线路中﹐则 应采用其他形式的时间继电器﹐如空气式﹑电 子式﹑钟表机械式等﹒ 空气式时间继电器由底板﹑空气 室﹑双断点行程开关和操作电磁铁等几部分组 成﹒继电器带有瞬时动作和延时动作两组触点 （行程开关触点）﹐瞬时动作的触点由电磁机 构直接带动﹐延时触点则由空气室中的气动机 构带动﹒延时长短是靠转动调节头﹐改变进入 空气室的空气量来达到的﹒ 中间继电器 中间继电器的作用是增加被控制线路的 数量或加大触点允许的断开容量﹐以达到分配 控制信号和功率放大的目的﹒ 中间继电器有交﹑直流两种﹒ 中间继电器的特点是触点数目较多﹐ 一般在3—4对以上﹐触点形式常采用桥形触点 （与接触器辅助触点相同）﹒动作功率较大的 中间继电器与小型接触器的结构相同﹒ 继电器在生产中的应用 在实际生产过程中﹐控制电路一般由逻辑 电路﹑记忆（自锁）电路﹑顺序动作电路等组 合而成﹒ 1﹒基本逻辑电路 控制电路要起到逻辑判断的作用﹐必须 有相应的逻辑电路﹒而最基本的逻辑电路是 “与” 逻辑电路（AND电路）﹑“或” 逻辑电 路（OR电路）和“非” 逻辑电路（NOT电 路）﹒ （1）“与”逻辑电路 由几个继电器 （或按钮开关）的常开 触点和一个继电器线圈 串联而构成“与” 逻辑 电路﹒ 如图所示﹐只有 当两个触点SB1和SB2都 闭合时﹐线圈KM才通 电﹐继电器才动作﹐它 具有“与”逻辑的功 能﹐故称为“与”逻辑 电路﹒这种电路在条件 控制中经常使用﹒ SB1 SB2 KM （2）“或”逻辑电路 由几个继电器 （或开关）的常开触点 并联后与继电器线圈串 联﹐则构成了“或”逻 辑电路﹒ 由图看出﹐只 要两个触点KA1和KA2中 的任意一个闭合﹐线圈 KM则通电﹐继电器就动 作﹒它具有“或”逻辑 功能﹐所以称为“或” 逻辑电路﹒ KA1 KM KA2 （3）“非”逻辑电 路 如图所 示﹐当SB常开触点 闭合时﹐继电器KA1 通电动作﹐其常闭 触点KA1断开﹐使继 电器KA2线圈断电﹐ 常开触点KA2复位﹐ 所以触点SB和线圈 KA2的状态相反﹐具 有“非”逻辑功 能﹒ SB KA1 KA1 KA2 KA2 2﹒记忆（自锁）电路 如图所示电路为由继电器﹑继 电器自身的常开辅助触点﹑按钮开关构成 的具有记忆（自锁）功能的电路﹒ 在该电路中﹐若按下启动按钮 SB2﹐则电流沿图中所示的虚线回路流 通﹐使继电器线圈KM通电而动作﹐常开触 点KM闭合﹒如果这时松开按钮SB2﹐因电 流按图中实线回路流通﹐所以继电器还继 续保持通电工作状态﹒这种电路只要按一 下按钮SB2 后﹐继电器就能保持通电状 态﹐这就是电路的记忆（自锁）作用﹐这 种电路则称为记忆（自锁）电路﹒ 要解除这个电路的记忆时﹐只要 按一下停止按钮SB1﹐切断流过继电器的 电流﹐就可以是继电器释放﹒凡是要求连 续运行的电动机﹐都要采用自锁电路﹒ SB1 SB2 KM KM 3﹒顺序动作电路 在某些机床中﹐主轴必须在油泵工作 后才能工作﹒在铣床中﹐只有主轴旋转后﹐工 作台方可移动﹔在皮带运输机中﹐只有前级停 车后﹐后级才能停车﹒上述例子都要求电动机 由顺序地启动和停止﹒下面讨论最基本的顺序 动作电路﹒ （1）优先动作电路 如右图所示电路﹐ 当靠近电源侧的触点ka1没有闭合时﹐后面的 电路便没有电源供给﹐所以称为电源侧优先电 路﹒而对左侧所示电路﹐ 当KA1通电后KA2才 通电﹐然后KA3通电﹐是一种串联式顺序动作 电路﹐ 也是一种电源侧优先电路﹒ SB1 KA1 SB1 KA1 SB2 SB2 KA1 KA2 KA2 KA2 KA1 KA2 SB3 KA3 KM3