常用低壓電器----繼電器

繼電器是一類用於監測各種電量或非電量的電器，廣泛用於電動機或線路的保護以及生產過程自動化控制。

一般來說，繼電器通過測量環節輸入外部信號（比如電壓、電流等電量或溫度、壓力、速度等非電量）並傳遞給中間機構，將它與設定值（即整定值）進行比較，當達到整定值時（過量或欠量），中間機構就使執行機構產生輸出動作，從而閉合或分斷電路，達到控制電路的目的。

常用的繼電器有電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器、熱與溫度繼電器等。

主要技術參數：額定參數、吸合時間和釋放時間、整定參數、靈敏度、觸頭的接通和分斷能力、使用壽命等。

一、普通電磁式繼電器

普通電磁式繼電器的結構、工作原理與接觸器類似，主要由電磁機構和觸頭系統組成，但沒有滅弧裝置，不分主副觸頭。

與接觸器的主要區別在於：能靈敏地對電壓、電流變化作出反應，觸頭數量很多但容量較小，主要用來切換小電流電路或用作信號的中間轉換。

電壓繼電器可以對所接電路上的電壓高低作出動作反應。分過電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。

過電壓繼電器在額定電壓下不吸合，當線圈電壓達到額定電壓的105%至120%以上時動作。欠電壓繼電器在額定電壓下吸合，當線圈電壓降低到額定電壓的40%至70%時釋放；零電壓繼電器在額定電壓下也吸合，當線圈電壓達到額定電壓的5%至25%時釋放。常用來構成過電壓、欠電壓和零電壓保護。

2．中間繼電器

中間繼電器實質是一種電壓繼電器。主要用來對外部開關量的接通能力和觸頭數量進行放大。其種類有: JZ系列，適用於在交流電壓500V（頻率50Hz或60Hz）、直流電壓220V以下的控制電路中用於控制各種電磁線圈，(如JZC4，JZC1，JZ7)；DZ系列，主要用於各種繼電保護線路中，用以增加主保護繼電器的觸點數量或容量。該系列中間繼電器的線圈只用在直流操作的繼電保護迴路中。

3．電流繼電器

電流繼電器的線圈被做成阻抗小、導線粗、匝數少的電流線圈，串接在被測量的電路中（或通過電流互感器接入），用於檢測電路中的電流是否越限。分過電流繼電器和欠電流繼電器。

過電流繼電器在電路額定電流下正常工作時不動作，當電流超過整定值時電磁機構動作，整定範圍為額定電流的1.1至1.4倍。欠電流繼電器在電路額定電流下正常工作時處在吸合狀態，當電流降低到額定電流的10%至20%時，繼電器釋放。

常用的交直流過電流繼電器有JL14、JL15、JL18等系列，其中JL18正在逐漸取代JL14和JL15系列；交流過電流繼電器有JT14、JT17等系列；直流電磁式電流繼電器有JT13、JT18等系列。

JL18系列電流繼電器的型號含義

普通電磁式繼電器的電氣符號

中間繼電器的外形及底座

二、時間繼電器

在生產中經常需要按一定的時間間隔來對生產機械進行控制，時間控制通常是利用時間繼電器來實現的。

時間繼電器是一種利用電磁或機械動作原理實現觸頭延時通或斷的自動控制電器。常用的有電磁式、空氣阻尼式、電動式和晶體管式等。

1．空氣阻尼式時間繼電器

利用空氣阻尼原理獲得延時的，它由電磁機構、延時機構、觸頭三部分組成，有通電延時型和斷電延時型，兩者結構相同，電磁機構安裝的方向不同。

通電延時型

動作過程

動作過程

動作過程

電路符號

延時時間

通過調整進氣螺釘可以調整延時時間。

斷電時：各觸點瞬時動作。恢復常態。

時間繼電器的符號

2．晶體管式時間繼電器

晶體管式時間繼電器也稱為半導體式時間繼電器，它主要利用電容對電壓變化的阻尼作用作為延時環節而構成。其特點是延時範圍廣、精度高、體積小、便調節、壽命長，是發展快、有前途的電子器件。

繼電器

非對稱雙穩態觸發器的晶體管時間繼電器的外形及原理圖

整個線路可分為主電源、輔助電源、雙穩態觸發器及其附屬電路等幾部分。主電源是有電容濾波的半波整流電路，它是觸發器和輸出繼電器的工作電源。輔助電源是也帶電容濾波的半波整流電路，它與主電源疊加起來作為R、C環節的充電電源。 另外，在延時過程結束、二極管V3導通後，輔助電源的正電壓又通過R和V3加到晶體管V5的基極上，使之截止，從而使觸發器翻轉。

觸發器的工作原理：接通電源時，晶體管V5處於導通狀態，V6處於截止狀態。主電源與輔助電源疊加後，通過可變電阻R1和R對電容器C充電。在充電過程中，a點的電位逐漸升高， 直至a點的電位高於b點的電位，二極管V3則導通，使輔助電源的正電壓加到晶體V5的基極上。這樣，V5就由導通變為截止，而V6則由截止變為導通，便觸發器發生翻轉。於是，繼電器K便動作；通過觸頭髮出相應的控制信號。與此同時，電容器C經由繼電器的常開觸頭對電阻R4放電，為下一步工作做準備。

超級時間繼電器（電子式）

數顯時間繼電器

三、速度繼電器

速度繼電器主要用作籠型異步電動機的反接制動控制，所以也稱反接制動繼電器。它主要由轉子、定子和觸頭三部分組成 ，轉子是一個園柱形永久磁鐵，定子是一個籠形空心圓環，由硅鋼片疊成，並裝有籠型繞組。

速度繼電器外形和結構示意圖

速度繼電器工作原理：速度繼電器轉子的軸與被控電動機的軸相連接，而定子空套在轉子上。當電動機轉動時，速度繼電器的轉子隨之轉動，定子內的短路導體便切割磁場，產生感應電動勢，從而產生電流，此電流與旋轉的轉子磁場作用產生轉矩，於是定子開始轉動，當轉到一定角度時，裝在定子軸上的擺錘推動簧片動作，使常閉觸頭分斷，常開觸頭閉合。當電動機轉速低於某一值時，定子產生的轉矩減小，觸頭在彈簧作用下復位。

速度繼電器電氣符號

四、熱繼電器

熱繼電器是一種保護電器，專門用來對過載及電源斷相進行保護，以防止電動機因上述故障導致過熱而損壞。

1． 熱繼電器的結構及工作原理

熱繼電器具有結構簡單、體積小、成本低等特點，選擇適當的熱元件可得到良好的反時限特性。所謂反時限特性，是指熱繼電器動作時間隨電流的增大而減小的性能。

熱繼電器的結構主要由幾大部分組成：加熱元件（熱電電器的加熱元件有直接加熱式、複合加熱式、間接加熱式和電流互感器加熱式四種）；動作機構（大多采用弓簧式\\壓簧式或拉簧跳躍式機構）；復位機構（有手動復位及自動復位兩種型式，可根據使用要求自由調整）。

熱元件

雙金屬片

兩種具有不同線膨脹係數的金屬片。受熱時，雙金屬片的膨脹程度不同，下層的膨脹係數大，下層的膨脹程度大於上層，雙金屬片向上彎曲，使扣板託扣，觸點動作。常閉觸點接在控制電路中。

工作原理：

2．熱繼電器的主要技術參數和型號

熱繼電器的主要技術參數有：額定電壓、額定電流、相數、熱元件編號、整定電流及刻度電流調節範圍等。

熱繼電器的額定電流是指可裝入的熱元件的最大額定電流值。每種額定電流的熱繼電器可裝入幾種不同整定電流的熱元件。為了便於用戶選擇，某些型號中的不同整定電流的熱元件是用不同編號表示的。

熱繼電器的整定電流是指熱元件能夠長期通過而不致引起熱繼電器動作的電流值。手動調節整定電流的範圍，稱為刻度電流調節範圍，可用來使熱繼電器更好地實現過載保護。

常用的熱繼電器有JR20、JRS1、JR16等系列。

JRS1系列和JR20系列熱繼電器的型號含義

熱繼電器的外形及電氣符號

3．熱繼電器的選用

熱繼電器主要用於保護電動機的過載，因此，在選用時必須瞭解被保護對象的工作環境、起動情況、負載性質、工作制以及電動機允許的過載能力。要遵循的原則是：應使熱繼電器的安-秒特性位於電動機的過載特性之下，並儘可能地接近，甚至重合，以充分發揮電動機的能力，同時使電動機在短時過載和起動瞬間（5～6IN）時不受影響。

一般情況下，常按電動機的額定電流選取，使熱繼電器的整定值為0.95～1.05IN（IN為電動機的額定工作電流）。使用時，熱繼電器的旋鈕應調到該額定值，否則將不能起到保護作用。對於三角形接法電動機，一相斷線後，流過熱繼電器的電流與流過電動機繞組的電流增加比例是不同的，其中最嚴重的一相比其餘兩相繞組電流要大一倍，增加比例也最大。這種情況應該選用帶有斷相保護裝置的熱繼電器。

對於頻繁正反轉、起制動的電動機不宜採用熱繼電器來保護。

五、固態繼電器

隨著微電子和功率電子技術的發展，現代自動化控制設備中新型的以弱電控制強電的電子器件應用越來越廣泛。固態繼電器就是一種新型無觸點繼電器，它能夠實現強、弱電的良好隔離，其輸出信號又能夠直接驅動強電電路的執行元件，與有觸點的繼電器相比具有開關頻率高、使用壽命長、工作可靠等突出特點。

固態繼電器是四端器件，有兩個輸入端，兩個為輸出端，中間採用光電器件。以實現輸入與輸出之間的電氣隔離。

固態繼電器有多種產品，以負載電源類型可分直流型固態繼電器和交流型固態繼電器。直流型以功率晶體管作為開關元件，交流型以晶閘管作為開關元件。以輸入、輸出之間的隔離形式可分為光電耦合隔離和磁隔離型。以控制觸發的信號可分為：過零型和非過零型，有源觸發型和無源觸發型。

光電耦合式交流固態繼電器內部原理

只要在該電路的輸入端輸入很小的信號電壓，就可以使發光二極管VD2發光、光電三極管V1導通，三極管V2截止，VT1控制門極為高電位，VT1導通，雙向晶閘管VT2可以經R8、R7、VD整流橋、VT1對稱電路獲得正負兩個半周的觸發信號，保持兩個輸出端處於接通狀態。

固態電子繼電器的使用注意事項：

1）固態繼電器選擇時應根據負載類型（阻性、感性）來確定，並且要採用有效的過壓吸收保護。

2）過流保護應採用專門保護半導體器件的熔斷器或動作時間小於10ms的自動開關。

光電耦合式交流固態繼電器外形

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