- 中文名
- 继电器
- 外文名
- relay
- 类 型
- 电控制器件
- 组 成
- 线圈和触点组
- 分 类
- 电磁继电器、固体继电器等
- 作 用
- 自动调节、转换电路等作用
- 应用领域
- 电力系统
在18世纪的时候,科学家们还认为电和磁是风马牛不相及的两种物理现象。1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应后,1831年英国物理学家法拉第又发现了电磁感应现象。这些发现证实了电能和磁能可以相互转化,这也为后来的电动机和发电机的诞生奠定了基础;人类则因这些发明创造从此迈入电气时代。19世纪30年代,美国物理学家约瑟夫·亨利在研究电路控制时利用电磁感应现象发明了继电器。最早的继电器是电磁继电器,它利用电磁铁在通电和断电下磁力产生和消失的现象,来控制高电压高电流的另一电路的开合,它的出现使得电路的远程控制和保护等工作得以顺利进行。继电器是人类科技史上的一项伟大发明创造,它不仅是电气工程的基础,也是电子技术、微电子技术的重要基础。 [2]
继电器一般都有能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构(输入部分);有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构(输出部分);在继电器的输入部分和输出部分之间,还有对输入量进行耦合隔离,功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构(驱动部分)。 [3]
作为控制元件,概括起来,继电器有如下几种作用: [3]
继电器是智能预付费电能表中的关键器件,继电器的寿命在某种程度上决定了电表寿命,该器件性能好坏对智能预付费电能表运行至关重要。而国内、外继电器生产厂家众多,生产规模相差较大,技术水平相距悬殊,性能参数千差万别,因此,电能表生产厂家在继电器检测选型时必须有一套完善的检测装置,以保证电表质量。同时,国家电网也加强了智能电能表内继电器性能参数抽样检测,同样需要相应的检测设备,检验不同厂家生产的电表质量。然而,继电器检测设备不仅检测项目比较单一,检测过程不能实现自动化,检测数据需要人工处理和分析,检测结果具有各种随机性、人为性,而且,检测效率低,安全性也得不到保证 [7]。
按继电器的工作原理或结构特征分类 | (1)电磁继电器 | |
(2)固体继电器 | ||
(3)温度继电器 | ||
(4)舌簧继电器 | ||
(5)时间继电器 | ||
(6)高频继电器 | 用于切换高频,射频线路而具有最小损耗的继电器。 | |
(7)极化继电器 | ||
(8)其他类型的继电器 | ||
(1)微型继电器 | 最长边尺寸不大于10毫米的继电器。 | |
(2)超小型微型继电器 | 最长边尺寸大于10毫米,但不大于25毫米的继电器。 | |
(3)小型微型继电器 | 最长边尺寸大于25毫米,但不大于50毫米的继电器。 | |
按继电器的负载分为 | (1)微功率继电器 | 当触点开路电压为直流28V时,(阻性)为0.1A、0.2A的继电器。 |
(2)弱功率继电器 | 当触点开路电压为直流28V时,(阻性)为0.5A、1A的继电器。 | |
(3)中功率继电器 | 当触点开路电压为直流28V时,(阻性)为2A、5A的继电器。 | |
(4)大功率继电器 | 当触点开路电压为直流28V时,(阻性)为10A、15A、20A、25A、40A……的继电器。 | |
按继电器的防护特征分类 | (1)密封继电器 | |
(2)封闭式继电器 | ||
(3)敞开式继电器 | ||
参考资料 [4-5] |
③吸合电流:是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时,给定的电流必须略大于吸合电流,这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压,一般不要超过额定工作电压的1.5倍,否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 [4]
国家电网逐步规范了电表技术要求,制定相关行业标准以及技术规范,这为继电器参数检测提出了一些技术难题,如继电器的负载通断能力、开关特性测试等。因此,迫切需要研究一种设备,实现继电器性能参数的综合检测 [7]。
主要测试项目简单介绍如下:(1)动作值。继电器动作时所需电压值。(2)触点接触电阻。触电闭合时,两触头之间的电阻值。(3)机械寿命。机械部分在不损坏的情况下,继电器反复开关动作次数。(4)触点接触电压。触电闭合时,触电回路中施加一定负载电流,触点间电压值。(5)电寿命。继电器驱动线圈两端施加额定电压,触点回路中施加额定阻性负载时,每小时循环小于300次、占空比1∶4条件下,继电器的可靠动作次数。(6)过负荷能力。继电器驱动线圈两端施加额定电压,触点回路中施加1.5倍额定负载时,动作频率(10±1)次/分条件下,继电器可靠动作次数 [7]。
③测量吸合电压和吸合电流:用可调稳压电源和电流表,给继电器输入一组电压,且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压,听到继电器吸合的声音时,记录吸合电压和吸合电流。为求准确,可以尝试多次求平均值。 [4]
④测量释放电压和释放电流:也是像上述那样连接测试,当继电器发生吸合后,再逐渐降低供电电压,当听到继电器再次发生释放声音时,记下此时的电压和电流,亦可尝试多次而取得平均的释放电压和释放电流。一般情况下,继电器的释放电压为吸合电压的10%~50%如果释放电压大小(小于1/10的吸合电压),则不能正常使用,这样会对电路的稳定性造成威胁,使工作不可靠。 [4]
继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示,如果继电器有两个线圈,就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号“J”。继电器的触点有两种表示方法:一种是把它们直接画在长方框一侧,这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要,把各个触点分别画到各自的控制电路中,通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号,并将触点组编上号码,以示区别。 [6]
继电器的触点有3种基本形式: [6]
(2)动断型(常闭,D型)线圈不通电时两触点是闭合的,通电后两个触点断开。用“断”字的拼音字头“D”表示。 [6]
(3)转换型(Z型)是触点组型。这种触点组共有3个触点,即中间是动触点,上下各一个静触点。线圈不通电时,动触点和其中一个静触点断开,和另一个闭合;线圈通电后,动触点就移动,使原来断开的呈闭合状态,原来闭合的呈断开状态,达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“Z”表示。 [6]
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。 [8]
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SA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。 [8]
电磁式继电器的结构和工作原理与接触器的相似,主要由电磁机构和触点组成。电磁式继电器有直流和交流两种。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。 [8]
热继电器主要是用于电气设备(主要是电动机)的过负荷保护。热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器,它具有与电动机容许过载特性相近的反时限动作特性,主要与接触器配合使用,用于对三相异步电动机的过负荷和断相保护三相异步电动机在实际运行中,常会遇到因电气或机械原因等引起的过电流(过载和断相)现象。如果过电流不严重,持续时间短,绕组不超过允许温升,这种过电流是允许的;如果过电流情况严重,持续时间较长,则会加快电动机绝缘老化,甚至烧毁电动机,因此,在电动机回路中应设置电动机保护装置。常用的电动机保护装置种类很多,使用最多、最普遍的是双金属片式热继电器。双金属片式热继电器均为三相式,有带断相保护的和不带断相保护的两种。 [8]
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。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I-X5型微动开关,延时机构采用气囊式阻尼器。 [8]
2、质量等级对继电器可靠性的影响:当选用A1质量等级的继电器时,平均故障间隔时间可达3660000h,而选用C等级的继电器平均故障间隔时间为110000,其间相差33倍,可见继电器的质量等级对其可靠性能的影响非常大。 [9]
3、触点形式对继电器可靠性的影响:继电器的触点形式也会对其可靠性产生影响,单掷型继电器的可靠性都高于相同刀数的双掷型继电器,同时随刀数的增加可靠性逐渐降低,单刀单掷继电器的平均故障间隔时间是四刀双掷继电器的5.5倍。 [9]
6、动作速率对继电器可靠性的影响:随着继电器动作速率的提高,平均故障间隔时间基本呈指数型下降趋势。因此,若设计的电路要求继电器的动作速率非常高,那么在电路维修时就需要仔细检测继电器以便及时对它更换。 [9]
7、电流比对继电器可靠性的影响:所谓电流比是继电器的工作负载电流与额定负载电流之比。电流比对继电器的可靠性影响很大,尤其当电流比大于0.1时,平均故障间隔时间迅速下降,而电流比小于0.1时,平均故障间隔时间基本不变,因此在电路设计时应选用额定电流较大的负载以降低电流比,这样可保证继电器乃至整个电路不因工作电流的波动而使可靠性降低。 [9]
新型继电器是指为了适应新提出的特殊要求,满足特殊环境条件下的使用而研制生产出的电磁式继电器,其主要特点是体积小、质量轻、耐振动、抗冲击、负载范围从低电平负载到5A、28 V额定负载,产品有可靠性指标(失效率等级)要求,产品采用电阻熔焊或激光熔焊密封的气密式密封结构,主要应用于电子控制设备中的信号传递和弱电功率切换。 [10]
新型电磁式继电器包括:非磁保持继电器和磁保持继电器。非磁保持继电器是一种单稳态继电器,继电器线圈在规定的电压激励量作用下,其触点输出状态改变,但在线圈激励撤销后,触点输出状态复原到初始状态。磁保持继电器是一种双稳态继电器,分单线圈结构和双线圈结构,线圈激励为电脉冲方式。对单线圈结构继电器,当线圈在规定的电压激励量作用下其触点输出状态改变,线圈激励撤销后,触点能保持已有状态,要改变触点输出状态,需对线圈加一规定的反向电压激励量。对双线圈结构继电器,当第一线圈在规定的电压激励量作用下其触点输出状态改变,线圈激励撤销后,触点能保持已有状态,要改变触点输出状态,需对第二线圈加规定的电压激励量。 [10]