继电器基础知识培训教材

2019/9/171继电器基础知识培训教材贵州航天电器股份有限公司研究所2019/9/172第一章继电器的概况第一节继电器的定义•继电器是一种自动电器，它广泛地应用在电力保护、生产过程自动化及各种自动、远动、遥控、遥测和通讯等自动化装置中，是现代自动化系统中最基本的电器元件之一。•继电器是一种能自动断续的控制元件。当输入量（或激励量）满足某些规定的条件时，能在一个或多个电气输出电路中产生预定跃变的一种器件（GB2900.17）。•继电器具备两个特性，一是当输入量增加（或减少）到某一定值时，继电器才能做出通或断的响应。并且在输入量继续增加（减少）或保持不变时，通或断的状态保持不变。只有在输入量减少（增加）到某一定值时，通或断的状态才能“跳跃式”地改变；二是输入参量与输出2019/9/173第一章继电器的概况•参量与输出参量是相互隔离的，两者之间没有直接的电的联系。这就是继电器的继电特性，它可以用图1进行表示。图1继电器的继电特性2019/9/174第一章继电器的概况•第二节继电器的工作原理•继电器的工作原理可由以下图2所示的方框图进行表示：•图2继电器工作原理方框图•图中X为输入参量，例如电、磁、温度、光、声、气压、水压、加速度、风速等，对电磁继电器而言，X为线圈的电流值或线圈电压值；Y为继电器触点回路的电流值。•感应机构：接受输入信号，并将信号转换为使继电器动作的物理量。例如电磁继电器的电磁机构、加速度继电器的配重块等；•比较机构：提供标准的比较控制量。例如电磁继电器的感应机构比较机构执行机构XY2019/9/175第一章继电器的概况复原机构，加速度继电器中的弹簧等；•执行机构：改变输出回路的电参数，例如继电器的接触系统。所以继电器是一种反应与传递信号的电器元件。比较机构感应机构执行机构2019/9/176第一章继电器的概况•第三节继电器的分类•继电器按动作原理分：1、电磁继电器：输入参量为电压或电流（JRC-023M、JZC-064M、JRC-089M等）；2、极化继电器：由极化磁场与控制线圈所产生的磁场综合作用使衔铁动作的继电器（JQC-106M、JQC-100M、JQX-142M等）；3.磁保持继电器：继电器线圈断电后，触点仍然保持在线圈断电前的工作位置（JMC-022M、JMC-069M、JMC-157M等）；4.温度继电器：利用热效应而动作的继电器，由温度的高低来决定继电器输出状态是否改变（JUC-1M、JUC-121M等）；5、特种继电器a.加速度继电器：由产品所感应的加速度值的大小来控2019/9/177第一章继电器的概况•制继电器的动作（GK-1、GK-2、GK-3等）；•b.风速继电器：由风流量的大小来控制继电器的动作（JF-1、JF-2）。•继电器按机构形式分：•1.拍合式继电器：继电器的衔铁围绕支点旋转一定的角度（JZX-145M）；•2.平衡旋转式继电器：衔铁围绕通过其质量中心的转轴旋转（JRW-3M、JZC-023M、JZC-064M等）；•3.螺管式继电器•4.平衡力式继电器：继电器在释放状态下磁钢对衔铁的保持力与吸合状态下极靴对衔铁的吸力大致相等（JQC-100M、JQC-106M、JQC-181M等）•5.舌簧继电器2019/9/178第一章继电器的概况•第四节继电器的型号命名名称基本型号1、电磁继电器主称形状特征分隔线设计序号防护特征系列特征弱功率电磁继电器JR（继弱）W(微型)C(超小型)X(小型)_采用阿拉伯数字，按设计顺序排列F(封闭式)M(密封式)采用英文大写字母依次排列中功率电磁继电器JZ（继中）大功率电磁继电器JQ（继强）2、磁保持继电器JM（继脉）3、温度继电器JU（继温）4、风速继电器JF（继风）2019/9/179第一章继电器的概况•按负载分类•弱功率电磁继电器——0.5A～1A（包括1A）•中功率电磁继电器——1A～10A（包括10A）•大功率电磁继电器——10A以上•2、外型符号•W—微型（最长边尺寸≤10mm）•C—超小型（最长边尺寸＞10，≤25mm）•X—小型（最长边尺寸＞25，≤50mm）•例如:2019/9/1710第一章继电器的概况环境等级代号引出端型式代号安装方式代号可靠性等级代号规格序号防护特征产品序号外型符号•JZC—078M/027Y-11-Ⅰ基本型号2019/9/1711第一章继电器的概况•第五节继电器的使用1、家用电器必须经过安全认证，耐高压，使用寿命5~10年，工作寿命20万次。2、汽车工作电压12V，防沙尘、水、盐和油，耐电报，工作寿命5~50万次。3、电报、电话系统切换速率快100次/秒，灵敏度≤140mW工作寿命100万次，接触电阻小而稳定。4、军用系统等2019/9/1712第二章电磁继电器的结构及特性•第一节继电器的组成一、电磁机构长轭铁盖板复原簧片前支架推动杆铁心后支架线圈衔铁衔铁轴工作气隙2019/9/1713第二章电磁继电器的结构及特性1电磁机构的组成电磁机构是由线圈和闭合磁路（包括铁心、轭铁、衔铁和气隙）等构成的实现电磁转换的组件。1）线圈继电器的“心脏”，将电能转化为磁场能，产生磁场。它由漆包线绕制而成。2）铁心由软磁材料（如电磁纯铁）制成，插在线圈中心孔内，与轭铁铆装。作用是集中线圈产生的磁通，提高磁导和磁场强度。3）轭铁由软磁材料（如电磁纯铁）制成，作用是形成一条磁阻最小的闭合磁路，同时支撑铁心、线圈、衔铁等其它零件。4）衔铁2019/9/1714第二章电磁继电器的结构及特性可动部件，由软磁材料（如电磁纯铁）制成，作用除形成一条磁阻最小的闭合磁路外，还是一个驱动机构，推动接触系统，完成切换电路的作用。5）盖板由不导磁的、焊接性能优异的金属材料（锌白铜、不锈钢）制成。作用是支撑衔铁转轴，其支撑孔与轴的配合尺寸很关键。6）复原簧片由焊接性能优异的弹性金属（铍青铜、发条不锈钢）制成。作用促使衔铁返回初始状态。另外复原弹簧（拉簧、扭簧、游丝盘簧）、复原磁钢也可起同样作用。复原磁钢优点：初始力大，抗冲振性好；随气隙减小，复原减小，优化反力特性。缺点：调整困难；易吸附多余物；占用空间较大。2019/9/1715第二章电磁继电器的结构及特性7）支架由不导磁的、焊接性能优异的金属材料（锌白铜、不锈钢）制成。作用是支撑衔铁(前支架）和电磁系统，并与接触系统连接。其支撑孔(前支架）与轴的配合尺寸、结构强度很关键。8）推动杆驱动机构的一种形式，通过烧结的玻璃球对触点和磁路进行电气隔离。驱动机构的另一种形式是衔铁和动簧合为一个部件，如平衡力式继电器。9）工作气隙轭铁（或铁心）工作面和衔铁工作面之间的空气隙，是供衔铁运动和电磁机构执行预定功能需储存、释放磁场能量的磁间隙，是衔铁运动必须的空间，它是电磁机构中不可缺少的组成部分之一。2019/9/1716第二章电磁继电器的结构及特性2电磁系统的技术参数1）保持力瞬时拉开吸合衔铁所需要的力矩。对单稳态磁路，线圈驱动一边通常加正常动作电压。保持力异常情况：①双气隙两边力矩相差大：轴孔间隙大；②保持力小：气隙面镀层偏厚；极靴未贴平有缝隙；漏磁严重；磁性零件磁性能差；线圈匝数少；铁心和轭铁铆装处磁阻大。③保持力偏大：气隙面镀层偏薄。2)初始复原力瞬时推动释放状态时的衔铁所需要的力矩，对复原簧片通常测复原簧片刚离开挡销时的力。其大小影响吸动、释放时间、同步性和力学性能。2019/9/1717第二章电磁继电器的结构及特性3）工作气隙大小工作气隙的大小对触点的间隙、跟踪，推动球的自由行程和吸合特性有影响。它又有可调整（3023、3064、3025等）和不可调整（3106、3142等）两种。2019/9/1718第二章电磁继电器的结构及特性二接触系统1电接触的基本知识电接触是指两个导电体（触点）相互接触时所实现的电路连接。电接触的知识是研究继电器接触系统性能的理论基础。对于有触点的继电器来说，接触系统是继电器的执行机构、是用来开断和接通电路的部位；继电器工作的可靠性与寿命在很大程度上取决于接触系统的工作好坏。1.1接触电阻RR=Rs+Rm+RyRs:收缩电阻（触点电流通过的接触面微观上是凸凹不平的。触点形状、接触压力、温度、材料性能、形貌）Rm：膜电阻（物理吸附、化学吸附、化学反应）Ry：引线电阻2019/9/1719第二章电磁继电器的结构及特性1.2电接触的过程电接触工作要经历四个过程：闭合状态、断开过程、断开状态、闭合过程。1.2.1闭合状态接触电阻触点温升触点局部熔化、汽化化学作用、催化作用加速2019/9/1720第二章电磁继电器的结构及特性1.2.2、断开过程开始接触电阻增加金属熔化形成液态桥I＞10mA液态桥拉断或汽化形成短弧I＞I0，U＞U0间隙增大，电弧熄灭结束2019/9/1721第二章电磁继电器的结构及特性触点的断流容量触点的断流能力取决于触点的材料、触点的间隙、环境条件（气体的成分和压力、环境温度）和触点的开断速度。1.2.3、断开状态必须由足够的绝缘强度和抗电强度。不会因触点抖动而重新闭合。1.2.4、闭合过程2019/9/1722第二章电磁继电器的结构及特性开始靠近形成电弧大电阻导致金属熔化触点回跳形成电弧金属熔化形成熔焊闭合结束回跳过大或电流过大金属转移可能的电流浪涌相对闭合速度；运动质量；触点初压力2019/9/1723第二章电磁继电器的结构及特性1.3触点磨损及影响因素触点磨损产生于机械磨损、电磨损和化学磨损的综合效应，与以下因素有关：a、触点材料（硬度、表面状态、导电导热性、化学稳定性、极限燃弧参数等）；b、负载（大小、性质、通电时间）；c、环境条件（介质成分和压力、环境温度）；d、触点切换速度及回跳情况；e、触点参数（触点尺寸、触点形状、触点间隙、触点压力、触点跟踪）1.4触点材料AgMgNiAgCdOAuPdPt2019/9/1724第二章电磁继电器的结构及特性2接触系统的组成动接触片常闭静接触片常开静接触片基座组合引线脚基板玻璃绝缘子触点间隙托片接片2019/9/1725第二章电磁继电器的结构及特性接触系统是继电器的主要部件之一，是输出电路的执行机构。接触系统的组成形式因继电器电磁机构的不同而异。接触系统的触点组有：Z—转换触点组（继电器被激励动作后，其触点的接通和断开状态相互变化），也称为DT触点；D—动断触点组（继电器被激励动作后，其触点就断开），也称为NC触点；H—动合触点组（继电器被激励动作后，其触点就闭合），也称为NO触点。Z触点组D触点组H触点组2019/9/1726第二章电磁继电器的结构及特性1）接触系统的焊接方式接触片与接线脚的连接有四种形式：①点焊连接；②钎焊连接；③点焊后钎焊连接；④激光点焊。①、点焊连接优点：牢固、无污染、触点压力较稳；缺点：点焊后接触片位置变化大，接触系统调整大，接触片与接线脚之间须有过渡接片、托片，增加了连接、增加了工序，也就多了一处控制点。接片、托片与接线脚之间点焊的连接处是接触系统导电导热的一个瓶颈，因此点焊连接较多用于中小功率继电器。②、钎焊连接优点：各接触片之间的尺寸易于保证，与接线脚连接的故障率低于点焊，连接处的导电导热较好；缺点：钎焊时加的焊剂如清洗不干净对接触片是一个较大的污染；焊接强度偏低，触点压力变化大。2019/9/1727第二章电磁继电器的结构及特性钎焊连接对于多数大中小功率继电器都适用，也是目前大多数军用继电器生产厂常用的方法。③、点焊后钎焊连接优点：连接牢固，导电导热较好；缺点：工序增加，定位夹具较复杂。适用于较粗的接线脚与较厚的接触片的连接，即适用于大功率继电器。④、激光点焊优点：适用于较紧密的接触系统，污染少缺点：焊接深度小，导电导热能力最差。适用于产品机构无焊接空间的中小功率继电器。2)接触簧片尺寸接触片尺寸应满足以下三个要求：①接触片承受的力应小于其许用应力［σ］max。如果2019/9/1728第二章电磁继电器的结构及特性接触片所承受的力超过接触片的许用应力［σ］max，接触片会产生塑性变形，甚至疲劳断裂。②、抗冲振的要求一般来说，继电器的常闭触点组因其为悬臂梁结构，是继电器的抗振弱