第4章信号基础设备-继电器

第4章继电器继电器是自动控制系统中常用的电器，它用于接通和断开电路，用以发布控制命令和反映设备状态，以构成自动控制和远程控制电路。各个领域的自动控制系统无一不采用继电器。铁路信号技术中广泛采用继电器，称为信号继电器（在铁路信号系统中，可简称继电器），是铁路信号技术中的重要部件。它无论作为继电式信号系统的核心部件，还是作为电子式或计算机式信号系统的接口部件，都发挥着重要的作用。继电器动作的可靠性直接影响到信号系统的可靠性和安全性。第一节继电器一、继电器概述1、继电器基本原理(1)组成：由接点系统和电磁系统两大部分组成，电磁系统由线圈、固定的铁心、轭铁以及可动的衔铁。接点系统由动接点、静接点构成。第一节继电器一、继电器概述1、继电器基本原理前接点后接点中接点拉杆一、继电器概述1、继电器基本原理（2）原理：当线圈中通入一定数值电流后，由电磁作用或感应方法产生电磁吸引力，吸引衔铁，由衔铁带动接点系统，改变其状态，从而反映输入电流状况。一、继电器概述1、继电器基本原理线圈通电→产生磁通（衔铁、铁心）→产生吸引力→克服衔铁阻力→衔铁吸向铁心→衔铁带动动接点动作→前接点闭合、后接点断开（吸起）电流减少→吸引力下降→衔铁依靠重力落下→动接点与前接点断开，后接点闭合。（落下）可见，继电器具有开关特性，利用其接点的通、断电路，从而构成各种控制表示电路。一、继电器概述2、继电器的继电特性当输入量达到一定数值时，输出量发生突变。输入线圈Ix接点输出IyIxIy20Ix1Ix2Iy一、继电器概述3、继电器的作用能够以极小的电信号控制执行电路中相当大的对象，能够控制数个对象和数个回路，也能控制远距离的对象。有着良好的开关性能：闭合阻抗小、断开阻抗大，有故障→安全性能，能控制多回路、抗雷击性能强、无噪声、温度影响小等。在以继电技术构成的系统中，大量使用，在以电子元件和微机构成的系统中，作为接口部件，将系统主机与信号机、轨道电路、转辙机等执行部件结合起来。一、继电器概述4、铁路信号对继电器的要求（1）安全、可靠；（2）动作可靠、准确；（3）使用寿命长；（4）有足够的闭合和断开电路的能力；（5）有稳定的电气特性和时间特性；（6）保持良好的电气绝缘强度。具体要求见《信号维修规则技术标准》11继电器11.1通则。•按照工作的可靠程度，信号继电器可分为三级：•一级继电器：绝对不允许发生前接点与动接点之间的熔接；衔铁落下与前接点的断开由衔铁及可动部分的重量来保证；当任意一组前接点闭合时，所有后接点必须全部断开，反之亦然；衔铁处于落下位置时，应该稳定的工作，后接点压力主要由重力作用产生；有较高的返还系数：轨道继电器不小于50%，一般继电器不小于30％。•二级继电器：衔铁依靠本身重量或接点弹片反作用力返还；返还系数不小于20%；当任意一组前接点闭合时，所有后接点必须全部断开，反之亦然。•三级继电器（电码型和电话型）：衔铁返还与后接点的压力均由动接点弹片的反作用力产生；前后接点均有熔接的可能。二、继电器的分类1、按动作原理分电磁继电器感应继电器通过线圈产生磁场，信号设备中常用通过线圈产生的交变磁场与翼板中的另一交变磁场所感应的电流相互作用，翼板转动。如，相敏轨道电路所使用的交流二元继电器直流继电器交流继电器直流电源供电，信号继电器常用交流电源供电，如，信号机点灯电路中用于监督信号机是否灭灯的灯丝继电器，用于信号机灯泡主、副灯丝转换的灯丝转换继电器等二、继电器的分类2、按动作电流分它按所通电流的极性，又可分为无极、偏极和有极继电器。直流继电器都是电磁继电器。交流继电器按动作原理分有电磁继电器，也有感应继电器。二、继电器的分类3、按动作快慢分正常动作继电器缓动继电器衔铁动作时间0.1-0.3秒,大部分信号继电器属于此范围包括缓吸和缓放两种,衔铁动作时间超过0.3秒晶体管时间继电器数字式时间继电器缓动继电器：延缓继电器动作时间的一类继电器。用改变继电器的结构或改变输入电路的方法可使继电器由线圈通电或断电到接点良好地转接，要经过一定时间延迟。时间继电器是利用脉冲延时电路或软件设定使之缓吸。缓放型继电器则利用短路铜环产生磁通使之缓动，主要取其缓放特性。二、继电器的分类4、按工作可靠度分安全型继电器（N型）非安全型继电器（C型）依靠重力作用释放衔铁依靠弹簧的弹力保证继电器落下，又称弹力式继电器二、继电器的分类5、按输入量的物理性质分电流继电器电压继电器反映电流的变化反映电压的变化二、继电器的分类6、按接点结构分普通接点继电器加强接点继电器具有开断功率较小的接点的能力，以满足一般信号电路的要求具有开断功率较大的接点的能力，以满足电压较高、电流较大的信号电路的要求所谓安全型继电器是指它的结构必须符合故障—安全原则，在故障情况下使前接点闭合的概率远小于后接点闭合的概率。这样就可用前接点代表危险侧信息，用后接点代表安全侧信息。第2节安全型继电器AX系列安全型继电器，是在座式继电器和大插入式继电器的基础上，由我国自行设计和制造的。它与座式和大插入式相比，结构新颖、重量轻、体积小。经现场几十年的运用考验，证明其安全可靠、性能稳定，能满足信号电路对继电器提出的各种要求。它是我国铁路信号继电器的主要定型产品，应用最为广泛。1、概述AX系列安全型继电器是直流24V系列的重弹力式直流电磁继电器，其典型结构为无极继电器，其它各型号都是由其派生而成。因此，绝大部分零件都能通用。（1）插入式和非插入式在信号设备中，插入式多单独使用，非插入式常应用在有防尘外壳的组匣式设备中。因此，两者的区别仅在于：插入式继电器带有透明性能很好的外罩，可以密封防尘；同时，为了与插座配合使用，插入式继电器安装在酚醛塑料制成的胶木底座上。插入式继电器的外形尺寸为163mm×48.5mm×160mm，重量1.2~1.8kg。非插入式继电器的外形尺寸为（131~149)mm×35mm×(105一140)mm（视不同品种略有不同），重量1.0~1.6kg。在实际使用中，为便于维修，多采用插入式继电器。图1—3插入式无极继电器•（2）安全型继电器的品种及用途•安全型继电器共分为11类：无极、无极缓放、整流式、无极加强接点、无极加强接点缓放、极性保持、极性保持加强接点、偏极、单闭磁、热力、半导体时间。每类继电器又根据接点组数和线圈电阻的不同分成几种规格。（3）型号的表示法JWJXC—H1250.44前圈电阻值后圈电阻值（两线圈阻值相同时，取二者之和）缓放插入信号加强接点无极继电器采用汉字拼音字母和数字表示：字母表示继电器种类，数字表示线圈的阻值。继电器代号意义表代号含义代号含义安全型其他类型安全型其他类型A安全R二元BS时间、灯丝、双门C插入插入、传输、差动T通用、弹力D单门、动态W无极DB单闭磁X信号信号、小型H缓放缓放Y有极J继电器、加强接点、继电器、加强接点、交流Z整流整流。转换P偏极•1无极继电器JWXC-1000、JWXC-1700、JWXC-2000JWXC-2.3、JWXC-7、JWXC-370/480•2无极缓放继电器JWXC-H340、JWXC-H310JWXC-H600、JWXC-500/H300•3无极加强接点继电器JWJXC-480、JWJXC-3000•4无极加强接点缓放继电器JWJXC-H125/0.13•5有极继电器JYXC-270、JYXC-660•6有极加强接点继电器JYJXC-135/220、JYJXC-220/220JYJXC-J3000、JYJXC-135/80•7偏极继电器JPXC-1000、JPXC-H270•8整流继电器JZXC-H156、JZXC-480、JZXC-0.14JZXC-0.14/0.14、JZXC-H18、JZXC-480F•9单闭磁继电器JDBXC-550/550•10时间继电器JSBXC-850、JSBXC1-850•11热力继电器JRXC-H270•12电源屏无极加强接点继电器JWJXC-100、JWJXC-440JWJXC-6800、JWJXC-7200•13电源屏整流继电器JZXC-20000•14电源屏整流加强接点继电器JZJXC-100、JZJXC-7200•15交流继电器JJC•16交流加强接点继电器JJJC、JJJC1、JJJC3、JJJC4、JJJC5•17传输继电器JCZC5-140、JCZC3-150•18发码器FJ-1、FJ-4•19灯丝继电器JJXC-15•20灯丝转换继电器JZSJC、JZJC•21动态继电器JARC-1000、JDXC-1000、JAC-1000JDXC-1700、JSDXC1-1700、JSDXC2-1700JSDPC-1000（4）继电器插座安全型继电器组成插入式，需加装继电器插座板。其结构如图所示。插座插孔旁所注接点编号系无极继电器的接点编号，其他各型继电器的接点系统的位置及使用编号与之不同，而实际使用的插座仅此一种。安全型继电器有多种类型，为防止不同类型的继电器错误插接，在插座下部鉴别孔内铆以鉴别销。不同类型的继电器由型别盖上的鉴别孔进行鉴别，根据规定的鉴别孔逐个钻成，以与鉴别销相吻合。（5）．安全型继电器的特点在铁路信号系统中，凡是涉及行车安全的继电电路都必须采用安全型继电器。前接点代表危险侧信息后接点代表安全侧信息接点符合:故障—安全原则：发生安全侧故障的可能性远远大于发生危险侧故障的可能性。处于禁止运行状态的故障有利于行车的安全，称为安全侧，处于允许运行状态的故障可能危及行车安全，称为危险侧。由于其在故障情况下，使前接点闭合的概率远远小于后接点闭合的概率。为了达到故障一安全要求，安全型继电器在结构上有以下特点：①前接点采用熔点高、不会因熔化而使前接点粘连的导电性能良好的材料。②增加衔铁重量，采用“重力恒定”原理在线圈断电时强制将前接点断开。③采用剩磁极小的铁磁材料构成磁路系统，并在衔铁与极靴之间设有一定厚度的非磁性止片，当衔铁吸起时仍有一定的气隙以防剩磁吸力将衔铁吸住。④衔铁不致因机械故障而卡在吸起状态。•（6）．安全型继电器的寿命•继电器的寿命指的是接点的寿命，包括电寿命和机械寿命。•继电器的电寿命，规定为•普通接点2×106次，•加强接点2×l05次，•有极继电器的加强定位、反位接点接通1×105次，断开l×103次。机械寿命l0×l06次。2、结构和动作原理（1）无极继电器结构：电磁系统（线圈、铁心、轭铁、衔铁）接点系统（拉杆、动静接点组）480370300500H无极继电器有JWXC-2000、JWXC-1700、JWXC-1000、JWXC-7、JWXC-2.3、JWXC-型及缓放的JWXC-H600、JWXC-JWXC-H340型等品种。无极继电器的电磁系统线圈及其与电源片的连接F吸引力＜F重力为落下状态。电流减少→吸引力下降→衔铁依靠重力落下→动接点与前接点断开，后接点闭合（继电器落下）动作原理：电→磁→力→动作拉杆F吸引力＞F重力为吸起状态。线圈通电→产生磁通（衔铁、铁心）→产生吸引力→克服衔铁阻力→衔铁吸向铁心→衔铁带动动接点动作→前接点闭合、后接点断开（继电器吸起）。无极特性不能辨别输入物理量的特征，1+4-，1-4+继电器都会吸起，断电就会落下。桥式整流电路整流式继电器有JZXC-480、JZXC-0.14、JZXC-H156、JZXC-H18型及派生的JZXC-H18F型等品种。（2）整流继电器整流式继电器应用于交流电路中，其电磁系统、触点系统、动作原理与直流无极继电器基本相同，在直流无极继电器的基础上增加整流电路，一般采用四个二极管组成桥式整流电路。无极继电器与整流继电器实物图对比无极继电器整流继电器整流电路•作用：用于交流电路中•特点：电磁系统与无极继电器相同。•不同：在接点组上安装了二极管组成的半波或全波整流电路。•规格：JZXC-480全波、JZXC-0.14半波、JZXC-156、JZXC-H18、JZXC-H18F全波•使用中电源端子1、4短接。(2)、整流式继电器•JZXC--480型继电器的磁路具有加大的尺寸。在接点组上，安装有二极管2CP25组成的桥式全波整流