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1、电气控制技术电气控制技术第第4讲讲济南大学控制科学与工程学院2011-03-21回顾：回顾：n继电器的基本概念继电器的基本概念n电磁式继电器电磁式继电器 特性、种类、特性、种类、电压继电器、电流继电器、中间继电器电压继电器、电流继电器、中间继电器本课主要内容：本课主要内容：n1.2.2 继电器继电器 电磁式继电器的选择、型号、图形符号 磁电式继电器 舌簧继电器 时间继电器 速度继电器 热继电器 n电磁式继电器的选择q电磁式继电器主要包括电流继电器、电压继电器和中间继电器q选用时主要依据继电器所保护或所控制对象对继电器提出的要求，如触头的数量、种类，返回系数，控制电路的电压、电流、负载性质等q由
2、于继电器触头容量小，所以经常将触头并联使用q有时为增加触头的分断能力，也有把触头串联起来使用的n电磁式继电器型号标识常用的国产电磁式继电器JL3、JL7、JL9、JL12、JL14、JL15、JT3、JT4、JT9、JT10、JTX、JZ1、JZ7、JZ8、JZ14、JZ15、JZ17JZ7JZ7系列中间继电器适用于交流50Hz或60Hz，电压至380V，及直流电压至220V的控制电路中，用来控制各种电磁线圈，以使信号放大或将信号同时传递给有关控制元件。nJZ7型中间继电器qJZ7型中间继电器，其衔铁为直动式结构，躯壳由塑料制成开启式，考虑到额定电流较小，继电器不设灭孤罩，仅借躯壳上的相隔板将
3、各对触点隔开，以防止因飞弧而发生短路事故。触头采用桥式双断点结构，上下两层各有四对，下层触头只能是常开的，上层触头则常开、常闭均可，所以整个触点系统可按8常开、6常开2常闭以及4常开4常闭的方式组合。nJZ7型中间继电器qJZ7中间继电器按其电磁线圈的额定频率和电压可分为：n交流50Hz：12、22、36、36、48、110、127、220、380、420、440、500V共11种规格；n交流60Hz：12、36、110、127、220、380、440共7 种规格。n电磁式继电器的图形符号和文字符号(a)线圈 (b)常开触头 (c)常闭触头图 电磁式继电器的图形符号 接触器有主触点1.2.2.
4、2 磁电式继电器磁电式继电器主要用于自动检测和自动控制系统中，主要用于自动检测和自动控制系统中，实现微弱信号的检测与传送。实现微弱信号的检测与传送。工作原理同磁电式仪表，只是在指针式小杆上多加了一对触点。触点通常用白金或镍合金制成，接触压力很小。小杆固定在活动线圈上。动圈通入电流后，在永久磁铁的作用下，动圈将旋转，电流达到某值时，动静触点闭合；动圈电流减小至某值时，动圈在游丝弹簧的作用下返回，触点断开。当通入反向电流时，动圈反转，接通另一对触点。1.2.2.3 舌簧继电器舌簧继电器q舌簧继电器一种具有密封接点的继电器。按不同的密封接点分为干簧和湿簧继电器。q干簧继电器由干簧管、线圈、屏蔽罩和引
5、线等组成（图1-15）。干簧管中的簧片用磁性材料做成，接点端部镀金，所以它既是导磁体又是导电体。玻璃管与簧片相封结，管内充以惰性气体（一般为氮气）。当线圈通电后，簧片被磁化，两簧片自由端部分别呈现出N、S极性而相互吸引，使两簧片自由端部的接点接通，从而接通被控电路。线圈断电后，簧片在本身弹力作用下分开，被控电路分断。q湿簧继电器的结构如图。其动静触点由一小段铂丝或铂铑丝分别焊在导磁片上制成，彼此交叉垂直，形成十字形点接触。动簧片上刻有细槽，下部水银通过毛细管作用，沿细槽上升至动静触点接触面。整个触点为水银所润湿，触点表面附有一层水银膜，故称湿簧管。湿簧管内还充以氢气。当线圈未通电时，动簧片在弹
6、力作用下偏于右侧；当线圈通电后，沿下极靴、动簧片和上极靴路径产生磁通，动簧片与上极靴相吸并使动触点左移而转换电路。动静触点的接通或断开均通过水银来完成，因此消除了触点的弹跳和烧损。图中的湿簧继电器需直立安装，此外，也有结构不同的可任意位置安装的湿簧继电器。n舌簧继电器将感测与执行机构高度集中在很少的零件上，其结构简单，动作迅速，灵敏度和工作可靠性高，寿命长。已广泛应用于通信、检测、计算技术、自动远动控制及军事工程等领域中。常用舌簧继电器的型号：JAG-2-1、JAG-4、JAG-51.2.2.4 时间继电器时间继电器p用途：用于时间控制，又称定时器。n延时类型：通电延时型、断电延时型。n结构分
7、类：电磁阻尼式、空气阻尼式、n 电子式和电动机式 在自动控制系统中，需要有瞬时动作的继电器，也需要延时动作的在自动控制系统中，需要有瞬时动作的继电器，也需要延时动作的在自动控制系统中，需要有瞬时动作的继电器，也需要延时动作的在自动控制系统中，需要有瞬时动作的继电器，也需要延时动作的继电器。时间继电器就是利用某种原理实现触头延时动作的自动电器，继电器。时间继电器就是利用某种原理实现触头延时动作的自动电器，继电器。时间继电器就是利用某种原理实现触头延时动作的自动电器，继电器。时间继电器就是利用某种原理实现触头延时动作的自动电器，经常用于时间原则进行控制的场合。经常用于时间原则进行控制的场合。经常用
8、于时间原则进行控制的场合。经常用于时间原则进行控制的场合。定义定义：从得到输入信号起到产生相应的输出（如触：从得到输入信号起到产生相应的输出（如触点的通断等），有一个符合一定准确度的延时过程点的通断等），有一个符合一定准确度的延时过程的继电器被称作时间继电器。它在电路中起控制动的继电器被称作时间继电器。它在电路中起控制动作时间的作用。作时间的作用。n直流电磁式时间继电器q在直流电磁式电压继电器的铁心上加上阻尼铜套，即可构成断电延时时间继电器，其结构原理如图1-16所示。1-铁心 2-阻尼铜套 3-绝缘层 4-线圈图1-16 带有阻尼铜套的铁心示意图 由电磁感应定律，在继电器通断电过程中铜由电磁
9、感应定律，在继电器通断电过程中铜套内产生涡流，它将阻止穿过铜套内产生涡流，它将阻止穿过铜(铝铝)套的磁套的磁通变化，因而对原吸合磁通起阻尼作用。通变化，因而对原吸合磁通起阻尼作用。继电器吸合时，衔铁处于释放位置，气隙大、继电器吸合时，衔铁处于释放位置，气隙大、磁阻大、铜套阻尼作用相对小，触点闭合时磁阻大、铜套阻尼作用相对小，触点闭合时延时不明显；继电器断电时，磁通变化大，延时不明显；继电器断电时，磁通变化大，铜套阻尼作用也大。铜套阻尼作用也大。释放延时型：通电时正常动作释放延时型：通电时正常动作 断电时延时释放断电时延时释放常用的有JT3系列、JS3系列JT3JT3系列直流电磁继电器主要用于直
10、流440伏及以下的动力传动控制系统中，作为电压(或中间)、电流和时间继电器之用；派生的双线圈继电器，具有独特的性能，应用在电气联锁繁多的自动化控制系统中，能使系统的工作稳定和可靠，因而在电力传动自动控制系统中，广泛选作时间或中间继电器之用。n空气阻尼式时间继电器q空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的，其结构由电磁系统、延时机构和触头3部分组成。电磁机构为双E直动式，触头系统是LX5型微动开关，延时机构采用气囊式阻尼器。n空气阻尼式时间继电器q空气阻尼式时间继电器的电磁机构可以是直流的，也可以是交流的；既有通电延时型，也有断电延时型的。只要改变电磁机构的安装方向，便可实现不同的延时方
11、式：当衔铁位于铁心和延时机构之间时为通电延时，如图a；当铁心位于衔铁和延时机构之间时为断电延时，如图b。原理：当电磁铁线圈通电后将衔铁吸下，于是顶杆与衔铁之间原理：当电磁铁线圈通电后将衔铁吸下，于是顶杆与衔铁之间出现一个空隙，顶杆与活塞相连，活塞下面固定有橡皮膜，活塞在出现一个空隙，顶杆与活塞相连，活塞下面固定有橡皮膜，活塞在弹簧作用下向下移动时，在橡皮膜上面造成空气稀薄的空间，活塞弹簧作用下向下移动时，在橡皮膜上面造成空气稀薄的空间，活塞受到下面空气的阻力，不能迅速下降，而橡皮膜上面有进气孔，空受到下面空气的阻力，不能迅速下降，而橡皮膜上面有进气孔，空气由此孔进入橡皮膜上面的空间，使活塞逐渐
12、下降、降到一定位置气由此孔进入橡皮膜上面的空间，使活塞逐渐下降、降到一定位置时，杠杆使触点动作（常开触头闭合，常闭触点断开）。从线圈通时，杠杆使触点动作（常开触头闭合，常闭触点断开）。从线圈通电到触点动作所经过的时间，即为通电延时时间。一般通电延时动电到触点动作所经过的时间，即为通电延时时间。一般通电延时动作的继电器，断电后就瞬时复位，即在线圈断电后，弹簧使衔铁和活塞复位，空气经过极橡皮作的继电器，断电后就瞬时复位，即在线圈断电后，弹簧使衔铁和活塞复位，空气经过极橡皮膜与项杆之间的空隙迅速排出。断电延时型的结构及工作原理与通电延时型相似，只是电磁铁膜与项杆之间的空隙迅速排出。断电延时型的结构及
13、工作原理与通电延时型相似，只是电磁铁安装方向不同即当街铁吸和时推动活塞复位、排出空气；当街铁释放时预杆在弹簧作用下可使安装方向不同即当街铁吸和时推动活塞复位、排出空气；当街铁释放时预杆在弹簧作用下可使活塞向下移动，实现断电延时。活塞向下移动，实现断电延时。调节螺钉的位置可改变进气气隙大小即调节延时长短。调节螺钉的位置可改变进气气隙大小即调节延时长短。JS 7型时间继电器的延时范围为型时间继电器的延时范围为180S。这类时间继电器的优点是延时范围大、延时不受电压及频率的影响、结构简单、价格低廉。它的这类时间继电器的优点是延时范围大、延时不受电压及频率的影响、结构简单、价格低廉。它的缺点是延时受环
14、境温度、尘埃及安装情况的影响，误差较大，没有调节延时的刻度指示，难以准缺点是延时受环境温度、尘埃及安装情况的影响，误差较大，没有调节延时的刻度指示，难以准确地整定延时值，故这类继电器常用于对延时精确度要求不高的交流控制电路中。确地整定延时值，故这类继电器常用于对延时精确度要求不高的交流控制电路中。n空气阻尼式时间继电器n空气阻尼式时间继电器q按照通电延时和断电延时两种形式，空气阻尼式时间电器的延时触头有：延时闭合的常开触头、延时断开的常闭触头 延时断开的常开触头、延时闭合的常闭触头q特点：延时短，价低、可靠、定时精度差，一般用 于要求不高的场合q国产常用型号：JS7系列、JS7-A系列n电动机
15、式时间继电器q电动机式时间继电器是用微型同步电动机带动减速齿轮系获得延时的，分为通电延时和断电延时型两种。由微型同步电动机、电磁离合系统、减速齿轮机构及执行机构组成。p常用的有JS10、JS11 系列和7PR系列。JS10JS11n电动机式时间继电器q电动机式时间继电器的延时范围宽。以JS11通电延时型时间继电器为例，延时范围分别为0-8s、0-40s、0-4min、0-20min、0-2h、0-12h、0-72h。由于同步电机的转速恒定，减速齿轮精度较高，延时准确度高达1%。同时延时值不受电源电压波动和环境温度变化的影响。p由于具有上述优点，就延时范围和准确度而言，是电磁式、空气阻尼式、晶体
16、管式时间继电器无法比拟的。电动机式的主要缺点是结构复杂、体积大、寿命低、价格贵、准确度受电源频率的影响等。所以，这种时间继电器不宜轻易选用，只有在要求延时范围较宽和精度较高的场合才选用。随着电子技术的兴起，晶体管时间继电器迅速发展。这类继电器机械结构简单、延时范围宽，随着电子技术的兴起，晶体管时间继电器迅速发展。这类继电器机械结构简单、延时范围宽，经久耐用，正在日益得到推广应用。晶体管时间继电器的种类也很多，现以经久耐用，正在日益得到推广应用。晶体管时间继电器的种类也很多，现以JS系列时间继电系列时间继电器为例，介绍其工作原理。器为例，介绍其工作原理。JSJ系列时间继电器延时时间精度远远高于电
17、磁系列时间继电器延时时间精度远远高于电磁型时间继电器型时间继电器.n晶体管式时间继电器 原理说明原理说明图中图中C1、C2为滤波电容。当电源变压器接上电为滤波电容。当电源变压器接上电源，正、负半波由两个二次绕组分别向电容源，正、负半波由两个二次绕组分别向电容C4充电，充电，A点电位按指数规律上升。原始状态点电位按指数规律上升。原始状态V1管导通，管导通，V2管截止。当管截止。当A点电位高压点电位高压B点电位点电位时，时，V1管截止，管截止，V2管导通，管导通，V2管集电极电流管集电极电流通过高灵敏继电器通过高灵敏继电器K的线圈，由继电器的线圈，由继电器K的触的触点输出信号，同时点输出信号，同时
18、K的常闭触点断开充电回路，的常闭触点断开充电回路，其常开触点闭合使电容放电，为下次工作做好其常开触点闭合使电容放电，为下次工作做好准备。调节电位器准备。调节电位器RP1的数值，可以改变延时的数值，可以改变延时的大小，延时可达。的大小，延时可达。图1-18 JSJ型晶体管式时间继电器 BAn晶体管式时间继电器q特点：体积小、重量轻、延时精度高、寿命长、工作稳定可靠、安装维修方便、触点输出容量大、产品规格齐全等q广泛用于电力拖动、自动顺序控制以及各种生产过程的自动控制中，起时间控制作用。n型号：晶：JS14、ST3P系列 数：JSS14系列n时间继电器的图形符号及文字符号(a)(b)(c)(d)(
19、e)(f)(g)(h)(i)(a)线圈一般符号 (b)通电延时线圈 (c)断电延时线圈(d)延时闭合常开触头(e)延时断开常闭触头 (f)延时断开常开触头 (g)延时闭合常闭触头(h)瞬动常开触头 (i)瞬动常闭触头 n时间继电器的图形符号及文字符号n时间继电器的选用*q在选用时间继电器时，首先应考虑满足控制系统所提出的工艺要求和控制要求，并应根据对延时方式的要求选用通电延时型和断电延时型。当要求的延时准确度低和延时时间较短时，可以选用电磁式（只能断电延时）或空气阻尼式；当要求的延时准确度较高、延时时间较长时，可以选用晶体管式；若晶体管式不能满足要求时，再考虑使用电动机式。这是因为虽然电动式精
20、度高，延时范围大，但体积大，成本高。总之，选用时除考虑延时范围和准确度外，还要考虑控制系统对可靠性、经济性、工艺安装尺寸等提出的要求。p 速度继电器是根据电磁感应原理制成的，常用于笼型异步电动机的反接制动控制线路中，也称反接制动继电器。p是一种利用速度原则对电动机进行控制的自动电器。当电动机制动转速下降到一定值时，由速度继电器切断电动机控制电路。p用途：检测转速的过零点。多用于反接制动时，切除反相序电源。1.2.2.5 速度继电器速度继电器p 它主要由转子、定子和触头组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型的绕组。其结构如图1-19所示。1-转轴 2转子
21、 3-定子 4-绕组 5-摆锤 6、9-簧片 7、8-静触点 图1-19 速度继电器结构原理图 速度继电器的转轴应与被控电动机速度继电器的转轴应与被控电动机的轴相联接，当电动机轴旋转时，的轴相联接，当电动机轴旋转时，速度继电器的转子随之转动。这样速度继电器的转子随之转动。这样定子圆环内的绕组便切割转子旋转定子圆环内的绕组便切割转子旋转磁场，产生使圆环偏转的转矩。偏磁场，产生使圆环偏转的转矩。偏转角度与电动机的转速成正比。当转角度与电动机的转速成正比。当转速使定子偏转到一定角度时，与转速使定子偏转到一定角度时，与定子圆环连接的摆锤推动触头，使定子圆环连接的摆锤推动触头，使常闭触头分断，当电动机转
22、速进一常闭触头分断，当电动机转速进一步升高后，摆锤的继续偏转，使动步升高后，摆锤的继续偏转，使动触头与静触头的常开触头闭合。当触头与静触头的常开触头闭合。当电动机转速下降时，圆环偏转角度电动机转速下降时，圆环偏转角度随之下降，动触头在簧片作用下复随之下降，动触头在簧片作用下复位（常开触头断开，常闭触头闭合）。位（常开触头断开，常闭触头闭合）。1-转轴 2转子 3-定子 4-绕组 5-摆锤 6、9-簧片 7、8-静触点 图1-19 JY1型速度继电器结构原理图 工作原理n速度继电器的图形符号及文字符号 (a)转子 (b)常开触头 (c)常闭触头 速度继电器的图形、文字符号 p 型号：JY1（复位
23、转速100r/min）、JFZ0p 速度继电器主要根据电动机的额定转速进 行选择1.2.2.6 热继电器热继电器 q热继电器是利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。q热继电器可以根据过载电流的大小自动调整动作时间，具有反时限保护特性，当电动机的工作电流为额定电流时，热继电器应长期不动作。n热继电器的结构及工作原理 q热继电器主要由热元件、双金属片和触头三部分组成。1-热元件 2-双金属片3-导板 4-触头 图1-20 热继电器工作原理示意图 n热继电器的结构及工作原理 q双金属片是热继电器的感测元件，由两种线膨胀系双金属片是热继电器的
24、感测元件，由两种线膨胀系数不同的金属片用机械碾压而成。线膨胀系数大的数不同的金属片用机械碾压而成。线膨胀系数大的称为主动层，小的称为被动层。在加热以前，两金称为主动层，小的称为被动层。在加热以前，两金属片长度基本一致。当串在电动机定子电路中的热属片长度基本一致。当串在电动机定子电路中的热元件有电流通过时，热元件产生的热量使两金属片元件有电流通过时，热元件产生的热量使两金属片伸长。由于线膨胀系数不同，且因它们紧密结合在伸长。由于线膨胀系数不同，且因它们紧密结合在一起，所以，双金属片就会发生弯曲。电动机正常一起，所以，双金属片就会发生弯曲。电动机正常运行时，双金属片的弯曲程度不足以使热继电器动运行
25、时，双金属片的弯曲程度不足以使热继电器动作，当电动机过载时，热元件中电流增大，加上时作，当电动机过载时，热元件中电流增大，加上时间效应，所以双金属片接受的热量就会大大增加，间效应，所以双金属片接受的热量就会大大增加，从而使弯曲程度加大，最终使双金属片推动导板使从而使弯曲程度加大，最终使双金属片推动导板使热继电器的触头动作，切断电动机的控制电路。热继电器的触头动作，切断电动机的控制电路。它的主要缺点是双金属片靠发热元件间接加热，热它的主要缺点是双金属片靠发热元件间接加热，热耦合较差双金属片的弯曲程度受环境温度影响不耦合较差双金属片的弯曲程度受环境温度影响不能正确反映保护对象的发热特性，容易引起误
26、动作。能正确反映保护对象的发热特性，容易引起误动作。n热继电器的型号及选用q我国目前生产的热继电器主要有JR0、JR5、JR10、JR14、JR15、JR16等系列。按热元件的数量分为两相结构和三相结构。三相结构中有三相带断相保护和不带断相保护装置两种。n热继电器的型号及选用q新系列产品如JR 0型继电器采用了双金属片与加热元件同时串联在负载电路中的所谓复合加热方式和温度补偿元件，容易误动的缺点便得以克服当电流超过20额定电流时，热继电器20分钟内动作；超过50%额定电流时，小于2分钟动作、JR0型热继电器可用于交流500V以下的电路中。断相保护热继电器断相保护热继电器n普通热继电器用作感应电
27、动机均衡过载时的保护，但不适用于感应电动机定子为形接法的断相保护。因为相电流小于线电流。n热继电器的图形符号及文字符号a)热元件 (b)常闭触头热继电器的图形及文字符号 整定：通常整定在电动机的额定电流上。n热继电器的主要技术参数：q额定电流q热元件额定电流及整定范围。复位：手动复位和自动复位两种复位形式。回顾：回顾：n继电器继电器n一、概述n二、电磁式继电器n三、磁电式继电器n四、舌（干）簧继电器n五、时间继电器n六、速度继电器n七、热继电器作业作业一、查阅各种继电器，了解其结构、应用场合、使用方法。二、总结学过的继电器要求按如下各项进行汇总：定义、结构、原理、分类、用途、型号及含义、图形及文字符号、技术参数（含主要技术参数的整定方法）、选型方法