第4章繼電器的一般概念課件

4.1電磁式繼電器的構(gòu)成及原理

1.電磁式繼電器的構(gòu)成

1，1’－靜觸點；2－動觸點；3－軛鐵；4－線圈；5－極靴(極帽)；6－鐵心；7－銜鐵；8－反力彈簧；9－簧片；10－工作氣隙7/21/202314.1電磁式繼電器的構(gòu)成及原理

1.電磁式繼電器的構(gòu)成

感應(yīng)機構(gòu)：線圈；變換機構(gòu)——電磁系統(tǒng)：鐵心、銜鐵、軛鐵和線圈；比較機構(gòu)——反力系統(tǒng)：反力彈簧和簧片；執(zhí)行機構(gòu)——導(dǎo)電接觸系統(tǒng)：觸點及簧片。7/21/202324.1電磁式繼電器的構(gòu)成及原理

2.電磁式繼電器的原理

各部分的作用線圈：從電源獲取能量、建立磁場；鐵心、軛鐵、銜鐵：加強工作氣隙內(nèi)的磁場，即使磁通大部分沿鐵心、軛鐵、銜鐵和工作氣隙閉合；銜鐵：實現(xiàn)電磁能與機械能的轉(zhuǎn)換；極靴：增大工作氣隙的磁導(dǎo)；反力彈簧、簧片：提供反力。觸點及簧片：實現(xiàn)被控電路的“通”、“斷”。7/21/202334.1電磁式繼電器的構(gòu)成及原理

2.電磁式繼電器的原理

動作過程：繼電器線圈從通電開始到銜鐵運動到穩(wěn)定位置（最終位置）的過程。線圈通以大于某一定值的電壓（或電流）磁勢（安匝）大于某一定值磁場大于某一定值電磁吸力大于反力銜鐵運動帶動與之連接的動觸點向下移動動觸點與上面靜觸點(動斷靜觸點)分開、與下面靜觸點(動合靜觸點)接觸銜鐵被吸持在最終位置上——與極靴相接觸的位置上觸點實現(xiàn)被控電路的分?jǐn)嗯c接通：動斷靜觸點和動觸點所控制的電路電流（或電導(dǎo)）從某一值越變?yōu)榱?，動和靜觸點和動觸點所控制的電路電流（或電導(dǎo)）從零越變?yōu)槟骋恢怠?/21/20234動作過程被控電路電流/電導(dǎo)變化電流：ionioff=0電導(dǎo)：GonGoff＝0觸點閉合觸點斷開動斷靜觸點動觸點7/21/202354.1電磁式繼電器的構(gòu)成及原理

2.電磁式繼電器的原理

釋放過程：繼電器線圈從斷電開始到銜鐵返回到起始位置的過程。切斷線圈電壓/電流或線圈電壓/電流小于某一定值磁場逐漸消失或者電磁吸力小于反力銜鐵在反力的作用下脫離極靴帶動動觸點脫離下面的動合靜觸點、與上面的動斷靜觸點接觸銜鐵返回起始位置觸點實現(xiàn)被控電路的分?jǐn)嗯c接通。7/21/202364.1電磁式繼電器的構(gòu)成及原理3.電磁式電壓繼電器與電磁式電流繼電器

電磁式電壓繼電器：輸入量為（加在線圈兩端的）電壓（直流、交流）

一般線圈與電壓源（通過控制開關(guān)）并聯(lián)線圈匝數(shù)較多、導(dǎo)線較細

電磁式電流繼電器：輸入量為（通過線圈的）電流（直流、交流）

線圈與電路串聯(lián)線圈匝數(shù)較少、導(dǎo)線較粗7/21/20237一般繼電器的線圈與觸點符號（圖形及文字）線圈動合/常開觸點動斷/常閉觸點轉(zhuǎn)換觸點橋接觸點K,KV（電壓繼電器）或KA（電流繼電器）K,KV或KAK,KV或KAK,KV或KAK,KV或KA7/21/20238電壓繼電器應(yīng)用電路舉例（a）繼電器動作與否直接取決于輸入電壓的大小（b）繼電器動作與否取決于三極管是否導(dǎo)通（為繼電器線圈額定工作電壓，為控制三極管狀態(tài)的（數(shù)字）電壓）負載7/21/202397/21/2023107/21/2023117/21/202312

4.2繼電器的定義與繼電特性繼電器(Relay):當(dāng)輸入激勵量達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中，被控參量發(fā)生預(yù)定階躍的變化的一種自動電器。電氣繼電器：輸入激勵量為電參數(shù)(如電流或電壓)的一種繼電器。有或無繼電器(All-or-nothing)：在規(guī)定條件下，預(yù)定由高于動作值或低于釋放值的電參數(shù)為輸入量，電氣輸出電路被控參量發(fā)生預(yù)定階躍變化的電氣繼電器，亦稱邏輯運算繼電器。量度繼電器(MeasuringRelay)：在規(guī)定條件下，當(dāng)具有規(guī)定準(zhǔn)確度的輸入特性量達到動作值時，電氣輸出電路被控參量發(fā)生預(yù)定階躍變化的電氣繼電器。

1.繼電器的定義7/21/2023134.2繼電器的定義與繼電特性

2.繼電特性——釋放值；繼電特性：表征繼電器的輸入量(x)與輸出量(y)之間關(guān)系的特性。——動作值；——額定值；——最大輸入值。7/21/2023144.2繼電器的定義與繼電特性3.繼電器的輸入量與輸出量輸入量(x)為模擬量或開關(guān)量電量：電壓或電流（直流、交流、脈沖/頻率）非電量：磁、光、熱、聲、壓力等輸出量(y)只為開關(guān)量，對應(yīng)被控電路的“通”和“斷”兩個狀態(tài)(對于有觸點繼電器，即為觸點的閉合與斷開狀態(tài)；對于無觸點繼電器，即為其輸出(功率)管的飽和與截止?fàn)顟B(tài))被控電路電流：觸點/輸出管的電流觸點間的電導(dǎo)或電阻/輸出管的電導(dǎo)或電阻7/21/2023154.3繼電器的參數(shù)與分類1.繼電器的參數(shù)

了解繼電器參數(shù)的目的：

設(shè)計繼電器按參數(shù)要求設(shè)計繼電器分析繼電器（性能）按參數(shù)（綜合）分析、評價繼電器的性能應(yīng)用繼電器可將使用條件/環(huán)境與繼電器的參數(shù)對應(yīng)起來，從而選用適合參數(shù)的繼電器。7/21/2023164.3繼電器的參數(shù)與分類1.繼電器的參數(shù)

繼電器的參數(shù)包括：

基本參數(shù)

基本輸入?yún)?shù)

基本輸出參數(shù)其他參數(shù)7/21/2023174.3繼電器的參數(shù)與分類1.繼電器的參數(shù)

基本輸入?yún)?shù)主要包括：

輸入額定值

動作值

釋放值

輸入最大值

電磁式電壓繼電器基本輸入?yún)?shù)——基本線圈參數(shù)主要包括：

線圈額定電壓（輸入額定值）線圈吸合電壓/動作電壓（動作值）釋放電壓（釋放值）輸入最大電壓（輸入最大值）

還包括

線圈電阻

線圈額定功率/消耗功率

動作功率——動作靈敏度：繼電器動作所需要的最小功率，即動作電壓與動作電流的乘積。7/21/2023184.3繼電器的參數(shù)與分類1.繼電器的參數(shù)

基本輸出參數(shù)與繼電器的輸出形式（有觸點/無觸點）有關(guān)。

電磁式繼電器基本輸出參數(shù)——基本觸點參數(shù)主要包括：

觸點電流/負載電流

觸點額定（工作）電流——在規(guī)定條件下觸點閉合時通過觸點的額定（工作）電流觸點最大電流——在規(guī)定條件下觸點允許通過的最大電流

觸點電壓——在規(guī)定條件下觸點斷開時觸點兩端的電壓觸點形式/觸點結(jié)構(gòu)——動合、動斷、轉(zhuǎn)換、先合后斷（橋接）轉(zhuǎn)換觸點被控容量——在規(guī)定條件下觸點所能斷開的觸點電流和觸點電壓的乘積

規(guī)定條件——規(guī)定負載條件，分為：（電）阻性負載（電）感性負載燈（泡型）負載最小電流負載

7/21/2023194.3繼電器的參數(shù)與分類1.繼電器的參數(shù)

其他參數(shù)

返回系數(shù)——恢復(fù)系數(shù)

總小于1

反映(電磁)吸力(矩)特性與(機械)反力(矩)特性配合緊密程度

儲備系數(shù)——安全系數(shù)

一般設(shè)計為1.5左右，以保證繼電器可靠工作。

：額定值與動作值之比：釋放值與動作值之比7/21/2023204.3繼電器的參數(shù)與分類1.繼電器的參數(shù)

其他參數(shù)

允許最大輸入系數(shù)

——(線圈)過載能力

允許最大輸入系數(shù)須滿足“穩(wěn)態(tài)發(fā)熱”要求，以免繼電器損壞。

轉(zhuǎn)換深度——通斷比h有觸點繼電器h為：繼電器的閉合/導(dǎo)通電導(dǎo)與斷開電導(dǎo)之比，：最大輸入值與額定值之比亦即繼電器的斷開電阻與導(dǎo)通電阻之比，無觸點繼電器h為。7/21/2023214.3繼電器的參數(shù)與分類1.繼電器的參數(shù)

其他參數(shù)

控制系數(shù)——放大系數(shù)：被控容量與動作功率

之比

7/21/2023224.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類

（1）按對被控電路的控制方式分類有觸點繼電器：靠觸點的機械運動接通與斷開被控電路。無觸點繼電器：靠繼電器元件自身的物理特性實現(xiàn)被控電路的通斷。

7/21/2023234.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類

（2）按應(yīng)用領(lǐng)域、環(huán)境分類電力系統(tǒng)繼電保護用繼電器自動控制用繼電器通信用繼電器船舶用繼電器航空用繼電器航天用繼電器熱帶用繼電器高原用繼電器

7/21/2023244.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類

（3）按被控電路負荷特征分類

微功率繼電器：被控電路為直流時，被控容量Pc<5W；被控電路為交流時，被控容量Pc<15VA。小功率繼電器：直流被控電路，5W

≤Pc<50W；交流被控電路，15VA

≤Pc<120VA。中功率繼電器：直流，50W

≤Pc<150W；交流，120VA

≤Pc<500VA。大功率繼電器：直流，Pc

≥

150W；交流，Pc

≥

500VA。高壓繼電器：觸點斷開時觸點間的電壓為幾千伏甚至幾萬伏。高頻繼電器：觸點回路通過頻率大于10kHz的電流的繼電器。7/21/2023254.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類

（4）按控制信號(輸入信號)特性分類按動作功率分類：高靈敏繼電器：動作功率Pop<10mW靈敏繼電器：10mW

≤

Pop<100mW普通繼電器：Pop≥100mW7/21/2023264.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類

（4）按控制信號(輸入信號)特性分類按反應(yīng)信號分類：

電信號

直流電壓繼電器；交流電壓繼電器；直流電流繼電器；交流電流繼電器；功率繼電器；阻抗繼電器；脈沖繼電器；頻率繼電器；逆流繼電器；極化繼電器。

非電信號

溫度繼電器；速度繼電器；壓力繼電器：光繼電器；瓦斯繼電器；聲繼電器。7/21/2023274.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類

（5）按繼電器輪廓特征分類按外形尺寸分類：微型繼電器：最長邊尺寸(包括接線端子，不計軟引線)

LM<10mm超小型繼電器：10mm

≤

LM<25mm

小型繼電器：25mm

≤

LM<50mm

大型繼電器：LM

≥50mm7/21/2023284.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類

（5）按繼電器輪廓特征分類

按防護特征分類：敞開式繼電器：沒有防護罩殼封閉式繼電器：具有不密封的保護罩殼密封式繼電器：以焊接方式或其他方法將繼電器主體封在不漏氣的罩殼內(nèi)，而與周圍介質(zhì)隔絕。有時罩殼內(nèi)充入265～1325Pa(（2～10）atm)的惰性氣體，以適應(yīng)的環(huán)境。7/21/2023294.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類

（5）按繼電器輪廓特征分類

按引線方式分類

：焊接式繼電器插入式繼電器(包括單列直插SIP和雙列直插DIP繼電器)長引出線繼電器螺栓(釘)式繼電器表面安裝繼電器7/21/2023304.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類

（6）按動作時間分類

繼電器的動作時間包括吸合時間tx和釋放時間tf。吸合時間：從繼電器輸入回路接受信號開始到執(zhí)行機構(gòu)達到工作狀態(tài)時所需的時間。釋放時間：從輸入回路斷電開始到執(zhí)行機構(gòu)恢復(fù)到通電前的狀態(tài)所需要的時間。繼電器按動作時間可分為：時間繼電器：tx>1s緩動繼電器：tx=0.05~1s普通繼電器：tx=0.005~0.05s速動繼電器：tx<0.005s7/21/2023314.3繼電器的參數(shù)與分類2.繼電器的分類（7）按工作原理分類

電磁式繼電器：①中性繼電器；②極化繼電器；③磁保持繼電器；④舌簧繼電器。磁電線繼電器電動式繼電器感應(yīng)式繼電器靜電式繼電器磁繼電器：工作于繼電狀態(tài)的磁放大器電子繼電器雙金屬繼電器電動機式繼電器混合式繼電器水銀溫度繼電器7/21/2023324.4對繼電器的一般要求1.對電參數(shù)的要求2.對時間參數(shù)的要求3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求4.對機械物理參數(shù)的要求5.對壽命的要求6.對失效率（可靠性)指標(biāo)的要求7/21/2023334.4對繼電器的一般要求1.對電參數(shù)的要求（1）對輸入的要求

輸入信號性質(zhì)電量：電壓或電流（直流、交流、脈沖/頻率）非電量：磁、光、熱、聲、壓力等輸入額定值及其變化范圍動作值與釋放值輸入信號數(shù)目及輸入功率7/21/2023344.4對繼電器的一般要求1.對電參數(shù)的要求（2）對輸出的要求

輸出電路數(shù)目、被控容量、觸點結(jié)構(gòu)(動合、動斷、轉(zhuǎn)換、先合后斷(橋接)轉(zhuǎn)換)被控電路性質(zhì)(電阻性、電感性、燈負載、電動機負載、最小電流負載(干電路)等)被控電路工作制(長期、間斷長期、短時、反復(fù)短時)及操作頻率7/21/2023354.4對繼電器的一般要求2.對時間參數(shù)的要求

對一般繼電器，時間參數(shù)：吸合時間釋放時間觸點的回跳時間銜鐵運動時間對時間繼電器，還包括：延時范圍精度型式7/21/2023364.4對繼電器的一般要求（1）極限環(huán)境溫度（2）相對濕度（3）低氣壓（4）振動及沖擊強度（5）恒加速度（6）鹽霧（7）放射性輻射（8）霉菌3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求

7/21/2023374.4對繼電器的一般要求（1）極限環(huán)境溫度，一般可分為如下幾級：（-10～+40）（-40～+55）（-55～+85）（-65～+125）（-65～+200）環(huán)境溫度還包括溫度循環(huán)、溫度沖擊等。

3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求

7/21/2023384.4對繼電器的一般要求（2）相對濕度，一般規(guī)定為：

98％(溫度為+20)——常溫高濕98％(溫度為+40)——高溫高濕3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求

7/21/2023394.4對繼電器的一般要求（3）低氣壓，一般可分為以下幾級：46.7kPa(相當(dāng)于海拔高度5000m)4.4kPa(相當(dāng)于海拔高度20000m)1kPa(相當(dāng)于海拔高度31000m)3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求

7/21/2023404.4對繼電器的一般要求（4）振動及沖擊強度表4.1振源及其振動參數(shù)3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求

7/21/2023414.4對繼電器的一般要求（4）振動及沖擊強度表4.2不同移動設(shè)備在不同運行狀態(tài)下的沖擊加速度

3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求

7/21/2023424.4對繼電器的一般要求（4）振動及沖擊強度表4.3振動頻率范圍及最大加速度

3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求

頻率范圍分二級：（10～500）Hz和（10～2000）Hz；加速度分四級：5g(g為重力加速度)、10g、15g、20g。5g:適用于地面固定設(shè)備、要求不高的移動、半移動設(shè)備(艦艇、飛機等)所用的繼電器；10g、15g、20g:適用于要求較高的移動、半移動設(shè)備(如高速飛行的飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等)所用的繼電器。7/21/2023434.4對繼電器的一般要求（4）振動及沖擊強度沖擊加速度一般規(guī)定分為六級：8g、12g、25g、50g、75g、100g。

8g:適用于地面固定設(shè)備所用的繼電器；

12g、25g:適用于移動、半移動設(shè)備(艦艇、飛機等)所用的繼電器；50g、75g、100g:適用于高速飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星及飛船中所用的繼電器。3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求

7/21/2023444.4對繼電器的一般要求（5）恒加速度恒加速度一般分為四級：10g、25g、50g、100g。（6）鹽霧（7）放射性輻射當(dāng)飛行器飛行在海洋上空時，海洋水蒸氣具有鹽分，即所謂鹽霧，鹽霧會加速金屬零件、特別是觸點的氧化及腐蝕，甚至在短期內(nèi)會使繼電器失去工作能力。此外，在空間還存在放射性輻射，因此要求用于這些場合的繼電器應(yīng)具有抗鹽霧及耐放射性輻射的能力。（8）霉菌3.對使用環(huán)境條件適應(yīng)能力的要求

7/21/2023454.4對繼電器的一般要求機械物理參數(shù)包括：安裝尺寸質(zhì)量密封性能引線(腳)的可焊性等4.對機械物理參數(shù)的要求

7/21/2023464.4對繼電器的一般要求繼電器的壽命：在規(guī)定的試驗環(huán)境條件和負載下，繼電器的失誤次數(shù)不超過規(guī)定要求的動作次數(shù)。繼電器的壽命是考核繼電器工作能力的一項重要技術(shù)指標(biāo)。繼電器在動作過程中觸點斷開時的粘結(jié)現(xiàn)象以及觸點閉合時的觸點壓降超過表4.4規(guī)定的水平均為失誤。表4.4繼電器觸點壓降檢測水平5.對壽命的要求

壽命試驗后繼電器的動作值應(yīng)不大于標(biāo)淮規(guī)定的最大值釋放值應(yīng)不小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小值繼電器觸點的接觸電阻(或電壓)應(yīng)不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大值7/21/2023474.4對繼電器的一般要求繼電器的壽命與被控電路的性質(zhì)(觸點的負載種類)有關(guān)：（電）阻性負載（電）感性負載燈（泡型）負載電動機負載

最小電流負載對于交流電感性負載，在規(guī)定的頻率f為50Hz時，功率因數(shù)

規(guī)定為0.4(＝66.4)。5.對壽命的要求

——角頻率；L、R——負載電感和電阻；T——時間常數(shù)，T＝L/R。即對于同一負載，工作于交流狀態(tài)下的功率因數(shù)＝0.4與工作于直流狀態(tài)下的時間常數(shù)相對應(yīng)。

7/21/2023484.4對繼電器的一般要求繼電器的壽命又分為機械壽命和電壽命。例如，JZC－22F繼電器的機械壽命為107次，而其電壽命隨觸點電流的變化曲線如圖所示。5.對壽命的要求

7/21/2023494.4對繼電器的一般要求5.對壽命的要求

（a）電阻性負載（b）電感性負載JZX－22F(3A，4Z)壽命曲線

注：AC電壓V，；DC電壓V，Tms7/21/2023504.4對繼電器的一般要求5.對壽命的要求

（a）電阻性負載（b）電感性負載JZX－22F(5A，1Z/2Z)壽命曲線7/21/2023514.4對繼電器的一般要求5.對壽命的要求

JZX－22F(10A，2Z)壽命曲線JZX－22F（15A，1Z）壽命曲線7/21/2023524.4對繼電器的一般要求5.對壽命的要求