《機床電氣線路的安裝與調試》課件-第5章

項目5繼電器任務繼電器的拆裝與維修

項目思考題

繼電器是一種小信號控制電器,它利用電流、電壓、時間、速度、溫度等作為輸入信號來接通或斷開小電流電路,實現自動控制和保護電力拖動裝置的電器。

繼電器一般由感測機構、中間機構和執(zhí)行機構三個基本部分組成。感測機構把感測到的電氣量(電壓、電流等)或非電氣量(熱量、時間、壓力、轉速等)傳遞給中間機構,中間機構將它們與額定的整定值進行比較,當達到整定值(過量或欠量)時,中間機構便使執(zhí)行機構動作,從而接通或分斷被控電路。

任務繼電器的拆裝與維修

知識目標:

1.熟悉常見繼電器的規(guī)格、基本構造、圖形符號和文字符號。2.正確理解常見繼電器的工作原理。3.能識讀常見繼電器產品型號的含義。能力目標:1.能正確安裝常見繼電器。2.能使用電工工具修復常見繼電器。

一、熱繼電器

熱繼電器是一種利用電流的熱效應來對電動機或其他用電設備進行過載保護的控制電器。電動機在運行過程中,如果長期過載、頻繁啟動、欠電壓運行或斷相運行等都可能使電動機的電流超過它的額定值。如果電流超過額定值的量不大,熔斷器在這種情況下是不會熔斷的,這樣就會引起電動機過熱,損壞繞組的絕緣,縮短電動機的使用壽命,嚴重時甚至會燒壞電動機。因此,必須對電動機采取過載保護措施,最常見的是利用熱繼電器進行過載保護。

1.熱繼電器的型號及其含義

熱繼電器的型號及其含義如下:

2.熱繼電器的結構

熱繼電器的外形及結構如圖5－1所示,它主要由熱元件、觸點系統(tǒng)、動作機構、復位按鈕和整定電流裝置等組成。

(1)熱元件:有兩塊,它是熱繼電器的主要部分,由主雙金屬片及圍繞在雙金屬片外面的電阻絲組成。雙金屬片是由兩種熱膨脹系數不同的金屬片焊接而成的,如鐵鎳鉻金和鐵鎳合金。電阻絲一般由康銅、鎳鉻合金等材料制成。使用時,將熱元件的電阻絲直接串接在異步電動機的兩相電路中。

(2)觸點系統(tǒng):觸頭由常閉觸點和常開觸點組成。

(3)動作機構:由導板、溫度補償雙金屬片、推桿、動觸頭連桿和彈簧等組成。

(4)復位按鈕:用于繼電器動作后的手動復位。

(5)整定電流裝置:由帶偏心輪的旋鈕來調節(jié)整定電流值。圖5－1熱繼電器的外形和結構

3.熱繼電器的工作原理

如圖5－2所示,當電動機繞組因過載引起過載電流時,發(fā)熱元件所產生的熱量足以使主雙金屬片彎曲,進而推動導板向右移動,導板又推動溫度補償片,使推桿繞軸轉動,推動動觸點連桿,使動觸點與靜觸點分開,從而使電動機線路中的接觸器線圈斷電釋放,將電源切斷,起到了保護作用。圖5－2熱繼電器工作原理圖

熱繼電器動作后的復位有手動復位和自動復位兩種。

手動復位:將調節(jié)螺釘擰出一段距離,使觸點的轉動超過一定角度,當雙金屬片冷卻后,動觸頭不能自動復位,這時必須按下復位按鈕使動觸頭復位,與靜觸頭閉合。

自動復位:切斷電源后,熱繼電器開始冷卻,一段時間后雙金屬片恢復原狀,動觸點在彈簧的作用下自動復位,與靜觸點閉合。

4.熱繼電器的符號

熱繼電器的符號如圖5－3所示。圖5－3熱繼電器的符號

5.熱繼電器的整定電流

熱繼電器的整定電流是指熱繼電器長期不動作的最大電流,超過此值就會動作。整定電流的調整如下:熱繼電器中凸輪上方是整定旋鈕,有刻有整定電流值的標尺;旋動旋鈕時,凸輪壓迫支撐桿繞交點左右移動,支撐桿向左移動時,推桿與連桿的杠桿間隙加大,熱繼電器的熱元件動作電流增大,反之動作電流減小。

當過載電流超過整定電流的1.2倍時,熱繼電器開始動作。過載電流越大,熱繼電器開始動作所需的時間越短。熱繼電器過載電流大小與動作時間的關系如表5－1所示。

6.三相結構及帶斷相保護的熱繼電器

上述熱繼電器只有兩個熱元件,屬于兩相結構熱繼電器。一般情況下,電源的三相電壓均衡,電動機的絕緣良好,電動機的三相線電流必相等,所以兩相結構的熱繼電器可對電動機的過載進行保護。但是,當三相電源嚴重不平衡時,或者電動機的繞組內部發(fā)生短路故障時,就有可能使電動機的某一相的線電流比其余的兩相線電流高;若恰巧該相線路中沒有熱元件,就不可能可靠地起到保護作用,所以應選用三相結構的熱繼電器。三相結構熱繼電器的結構、動作原理與二相結構熱繼電器相似。

7.熱繼電器的選用

熱繼電器在選用時,應根據電動機額定電流來確定熱繼電器的型號及熱元件的電流等級。

(1)根據電動機的額定電流選擇熱繼電器的規(guī)格,一般應使熱繼電器的額定電流略大于電動機的額定電流。

(2)根據需要的整定電流值選擇熱元件的電流等級。一般情況下,熱元件的整定電流為電動機額定電流的0.95~1.05倍。

(3)根據電動機定子繞組的連接方式選擇熱繼電器的結構形式,即定子繞組作Y形連接的電動機選用普通三相結構的熱繼電器,而作△連接的電動機應選用三相帶斷相保護裝置的熱繼電器。

二、中間繼電器

中間繼電器是用來增加控制電路中的信號數量或將信號放大的電器。中間繼電器的輸入信號是線圈的通電和斷電,輸出信號是觸點的動作,由于觸點的數量較多,所以可以用來控制多個元件或回路。

1.中間繼電器的型號及其含義

中間繼電器的型號及其含義如下:

2.中間繼電器的結構及工作原理

中間繼電器的基本結構和工作原理與CJ10—10等小型交流接觸器基本相同,由電磁線圈、動鐵芯、靜鐵芯、觸點系統(tǒng)、反作用彈簧和復位彈簧等組成,如圖5－4所示。中間繼電器的觸點系統(tǒng)無主輔之分,各對觸點載流量基本相同,多為5A。如果被控制電路的電流在5A以下,中間繼電器就相當于一個小的交流接觸器。圖5－4中間繼電器的結構

中間繼電器的符號如圖5－5所示。圖5－5中間繼電器的符號

3.中間繼電器的選用

中間繼電器主要依據被控制電路的電壓等級、所需觸點對數、種類、容量等要求來選擇。

三、時間繼電器

時間繼電器是利用電磁原理或機械動作原理實現觸點延時閉合或延時斷開的自動控制電器。時間繼電器廣泛應用于需要按時間順序進行控制的電氣線路中。

1.空氣阻尼式時間繼電器

空氣阻尼式時間繼電器又稱氣囊式時間繼電器,是利用氣囊中的空氣通過小孔的原理來獲得延時動作的。根據觸點延時的特點,空氣阻尼式時間繼電器可分為通電延時動作型和斷電延時復位型兩種。

1)型號及含義

空氣阻尼式時間繼電器的型號及其含義如下:

其中,基本規(guī)格代號意義:1—通電延時,無瞬時觸點;2—通電延時,有瞬時觸點;3—斷電延時,無瞬時觸點;4—斷電延時,有瞬時觸點。

2)符號

時間繼電器的符號如圖5－6所示。圖5－6時間繼電器的符號

3)外形和結構

空氣阻尼式時間繼電器(JS7—A系列)的外形和結構如圖5－7所示,它主要由電磁系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)、空氣室、傳動機構、基座五部分組成。圖5－7空氣阻尼式時間繼電器的外形與結構

(1)電磁系統(tǒng):由線圈、鐵芯和銜鐵組成。

(2)觸點系統(tǒng):包括兩對瞬時觸點(一常開、一常閉)和兩對延時觸點(一常開、一常閉)。瞬時觸點和延時觸點分別是兩個微動開關的觸點。

(3)空氣室:是一個空腔,由橡皮膜、活塞等組成。橡皮膜可隨空氣的增減而移動,頂部的調節(jié)螺釘可調節(jié)延時時間。

(4)傳動機構:由推桿、活塞桿、杠桿及各種類型的彈簧等組成。

(5)基座:用金屬制成,用以固定電磁機構和空氣室。

4)工作原理

空氣阻尼式時間繼電器(JS7—A系列)的工作原理如圖5－8所示。其中,圖5－8(a)為通電延時型,圖5－8(b)為斷電延時型。圖5－8空氣阻尼式時間繼電器工作原理圖

(1)通電延時型。

通電延時型空氣阻尼式時間繼電器,線圈通電后,觸點不立即動作,而是要延長一段時間才動作;當線圈斷電后,觸點立即復位。

(2)斷電延時型。

斷電延時型和通電延時型的組成元件是通用的,只是電磁鐵翻轉180°。當線圈通電時,銜鐵被吸合,帶動推板壓合微動開關SQ1,使常閉觸點瞬時斷開,常開觸點瞬時閉合,同時銜鐵壓動推桿,使活塞桿克服彈簧的阻力向下移動,通過拉桿使微動開關SQ2也瞬時動作,常閉觸點斷開,常開觸點閉合,沒有延時作用。

5)選用

(1)根據系統(tǒng)的延時范圍和精度選擇時間繼電器的類型和系列。在延時精度要求不高的場合,一般可選用價格較低的JS7—A系列空氣阻尼式時間繼電器;反之,對精度要求較高的場合,可選用晶體管式時間繼電器。

(2)根據控制線路的要求選擇時間繼電器的延時方式(通電延時或斷電延時),同時還必須考慮線路對瞬時動作觸點的要求。

(3)根據控制線路電壓選擇時間繼電器吸引線圈的電壓。

2.晶體管式時間繼電器

晶體管式時間繼電器也稱半導體時間繼電器或電子式時間繼電器,它具有機械結構簡單、延時范圍廣、精度高、消耗功率小、調整方便及壽命長等優(yōu)點。隨著電子技術的發(fā)展,晶體管式時間繼電器也在迅速發(fā)展,現已日益廣泛應用于電力拖動、順序控制及各種生產過程的自動控制中。

四、電流繼電器

根據線圈中電流的大小接通或斷開電路的繼電器稱為電流繼電器。電流繼電器的線圈串接在電路中,為了不影響電路正常工作,電流繼電器吸引線圈匝數少,導線粗。

電流繼電器分為過電流繼電器和欠電流繼電器,另外還有電子式過電流繼電器。

1.過電流繼電器

當繼電器線圈電流高于整定值時開始動作的繼電器稱為過電流繼電器。過電流繼電器主要用于頻繁啟動和重載啟動場合,作為電動機或主電路的短路和過載保護。

1)型號及含義

常用的過電流繼電器有JT4系列交流通用繼電器和JL14系列交直流通用繼電器,其型號及含義分別如下:

2)結構及工作原理JT4

系列過電流繼電器的外形結構及符號如圖5－9所示,它主要由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點系統(tǒng)和反作用彈簧等部分組成。圖5－9JT4系列過電流繼電器

3)選用

(1)過電流繼電器的額定電流一般可按電動機長期工作的額定電流來選擇。對于頻繁啟動的電動機,由于啟動電流的發(fā)熱效應,繼電器線圈的額定電流可選大一個等級。

(2)過電流繼電器的觸點類型、數量和額定電流應滿足控制線路的要求。

(3)過電流繼電器的整定值一般為電動機額定電流的1.7~2倍。

2.欠電流繼電器

欠電流繼電器是當線圈電流降到低于整定值時釋放的繼電器,所以線圈電流正常時,銜鐵處于吸合狀態(tài)。電流繼電器主要用于直流電動機勵磁電路和電磁吸盤的失磁保護。常用的欠電流繼電器有JL14-Q系列產品,其結構與工作原理和JT4系列繼電器相似。

3.電子式過電流繼電器

電子式過電流繼電器是機械式電流繼電器的升級換代產品。電子式過電流繼電器通過取樣電阻及A/D轉換電路,將被測電流轉換成數字量,并通過三位LED數碼管分別將吸合電流、釋放電流及被測電流顯示出來(通過撥動顯示選擇開關),繼電器內的兩個比較器將被測電流分別與吸合電流整定值、釋放電流整定值進行比較,當被測電流大于吸合電流整定值時,繼電器吸合,此時面板上紅色指示燈亮;當被測電流小于釋放電流整定值時,繼電器釋放。

五、電壓繼電器

根據線圈兩端電壓的大小接通或斷開電路的繼電器稱為電壓繼電器。這種繼電器并聯(lián)在主電路中,線圈的導線粗,匝數多,阻抗大。電壓繼電器刻度表上標出的數據是繼電器的動作電壓。

1.電壓繼電器的型號含義

電壓繼電器的型號含義如下:

2.電壓繼電器的符號

電壓繼電器在電氣原理圖中的符號如圖5－10所示。圖5－10電壓繼電器符號

3.電壓繼電器的結構和工作原理

電壓繼電器有過電壓繼電器和欠電壓(或零壓)繼電器之分。常用的電壓繼電器的外形結構及動作原理與電流繼電器相似。一般情況下,過電壓繼電器在電壓為1~1.15倍額定電壓以上時動作,對電路進行過電壓保護;欠電壓繼電器在電壓為0.4~0.7倍額定電壓時動作,對電路進行欠電壓保護。

六、速度繼電器

速度繼電器又稱反接制動繼電器,它的作用是實現電動機反接制動控制。速度繼電器廣泛運用于機床控制電路中,常用的有JY1和JFZ0兩個系列。

1.型號及含義

以JFZ0系列速度繼電器為例,介紹速度繼電器的型號及其含義,如下:

2.速度繼電器的結構及工作原理

JY1型速度繼電器的外形和基本結構如圖5－11所示,它主要由永久磁鐵制成的轉子、用硅鋼片疊壓而成的鑄有籠形繞組的定子、支架、膠木擺桿和觸點系統(tǒng)等組成,其中轉子與被控制電動機的轉軸相接。圖5－11JY1型速度繼電器

3.速度繼電器的選用

速度繼電器主要根據所需控制的轉速大小、觸點數量和電壓、電流來選用。

2.時間繼電器的拆裝與檢測

1)時間繼電器的拆卸認真觀察空氣阻尼式時間繼電器的結構,按照結構進行拆卸,并將操作步驟填入表5－4。

2)時間繼電器的檢測

(1)檢查滅弧罩有無破裂或燒損,清除滅弧罩內的金屬顆粒。

(2)檢查觸點的磨損程度,嚴重時需更換。

(3)清除鐵芯端面的油垢,檢查鐵芯有無變形及端面接觸是否平整。

(4)檢查觸點壓力彈簧是否變形或反作用彈力是否不足。

(5)檢查線圈是否存在短路、斷路及發(fā)熱變色現象。

3)時間繼電器的裝配

按時間繼電器拆卸的相反順序進行裝配。

4)時間繼電器的自檢

用萬用表歐姆擋檢查線圈及各觸點是否良好,用兆歐表測量各觸點間及主觸點對地電阻是否符合要求。用手按住動觸點檢查運動部分是否靈活,以防產生接觸不良、振動和噪聲。

二、繼電器常見故障的分析及檢修

繼電器是一種根據外界輸入的信號,如電氣量(電壓、電流)或非電氣量(熱量、時間、轉速等)的變化,接通或斷開控制電路,以完成控制或保護任務的電器。繼電器有三個基本部分,即感測機構、執(zhí)行機構和中間機構,下面分別闡述它們的常見故障及檢修方法。

1.感測機構的檢修

對于電磁式(電壓、電流、中間)繼電器,其感測機構即為電磁系統(tǒng)。電磁系統(tǒng)的故障主要集中在線圈及動、靜鐵芯部分。

1)線圈故障檢修

線圈故障通常有線圈絕緣損壞;受機械損傷形成匝間短路或接地;由于電源電壓過低,動、靜鐵芯接觸不嚴密,使通過線圈的電流過大,線圈發(fā)熱以致燒毀。修理時,應重繞線圈。

如果線圈通電后銜鐵不吸合,可能是線圈引出線連接處脫落,使線圈斷路,檢查出脫落處后焊接上即可。

2)鐵芯故障檢修

鐵芯故障主要有通電后銜鐵吸不上,這可能是由于線圈斷線,動、靜鐵芯之間有異物,電源電壓過低等造成的,應區(qū)別情況處理。

通電后銜鐵噪聲大,這可能是由于動、靜鐵芯接觸面不平整,或有油污染造成的。修理時應取下線圈,銼平或磨平其接觸面;如有油污應進行清洗。

噪聲大可能是由于短路環(huán)斷裂引起的,修理或更換新的短路環(huán)即可。

斷電后銜鐵不能立即釋放,這可能是由于動鐵芯被卡住、鐵芯氣隙太小、彈簧勞損和鐵芯接觸面有油污等造成的。檢修時應針對故障原因區(qū)別對待,或調整氣隙使其保護在0.02~0.05mm,或更換彈簧,或用汽油清洗油污。

對于熱繼電器,其感測機構是熱元件,常見故障是熱元件燒壞,或熱元件誤動作和不動作。

熱元件燒壞,這可能是由于負載側發(fā)生短路,或熱元件動作頻率太高造成的。檢修時應更換熱元件,重新調整整定值。

熱元件誤動作,這可能是由于整定值太小,未過載就動作,或使用場合有強烈的沖擊及振動,使其動作機構松動脫扣,引起誤動作。

熱元件不動作,這可能是由于整定值太小,使熱元件失去過載保護功能。檢修時,應根據負載工作電流調整整定電流。

2.執(zhí)行機構的檢修

大多數繼電器的執(zhí)行機構都是觸點系統(tǒng),通過觸點系統(tǒng)的通與斷,來完成一定的控制功能。觸點系統(tǒng)的故障一般有