1.6 电磁式电压、电流继电器（课件）《工厂电气控制设备》同步精品课堂（机械工业出版社·第3版）

1.6 电磁式电压、电流继电器 工厂电气控制设备（第3版） 同步精品课堂 1 目录 01 一 、概 述 02 二、电磁式继电器 03 三 、电磁式电压继电器 04 四 、电磁式电流继电器 05 五 、电磁式中间继电器 目录 06 六 、常用典型电磁式继电器简介 07 七、电磁式继电器的选用 一、概述 01 新知学习 一 、概述 继电器是一种自动和远距离操纵用的电器，广泛用于自动控制系统、遥控系统、遥测系 统、电力保护系统及通信系统中，起着控制、检测、保护和调节的作用，是现代电气装置中最基本的器件之一。 1. 继电器的结构及用途 感测机构把感测得到的 电气量或非电气量传递给中间机构，将它与预定值(整定值)进行比较，当达到整定值(过量或欠量)时，中间机构便执行动作，从而闭合或断开电路。 不论继电器的动作原理、结构形式如何千差万别，他们都是由感测机构(又称感应机 构)、中间机构(又称比较机构)和执行机构三个基本部分组成的。 01 02 新知学习 一 、概述 虽然继电器与接触器都是用来自动闭合或断开电路，但是它们仍有许多不同之处，其主 要区别如下： 1)继电器一般用于控制小电流电路，触头额定电流不大于5A, 所以不加灭弧装置，而 接触器一般用于控制大电流电路，所以加有灭弧装置。 2)接触器一般只能对电压的变化作出反应，而各种继电器能对相应的各种电量或非电 量作出反应。 新知学习 一 、概述 继电器的用途很多，一般可以归纳如下： 1)信号转换(从断开到接通); 2)增加输出电路(即切换几个负载或切换不同电源负载); 3)输入与输出电路之间的隔离； 4)重复信号； 5)切换不同电压和电流负载； 6)保留输出信号； 7)闭锁电路； 8)提供遥控信号。 新知学习 一 、概述 2. 继电器主要参数 指继电器的线圈和触头在正常工作时的电压和电流的允许值。同一系 列的继电器，其线圈有不同的额定电压或额定电流的数值。 (1)额定参数 指衔铁刚产生动作时线圈的电压(或电流)数值。有吸合电压或电流， 释放电压或电流。对于电压继电器其动作参数有吸合电压U。与释放电压U.; 对于电流继电 器其动作参数有吸合电流I。与释放电流I。 (2)动作参数 新知学习 一 、概述 (3)整定参数 1)整定值。人为调节的动作值称为整定值，该值是用户使用时可调节的动作参数。电 磁式控制继电器的整定参数见表。 继电器类型 电流种类 可调参数 可调参数返回 欠电压继电器 DC 动作电压 吸合电压30%~50%UN 释放电压7%~20%UN 过电压继电器 AC 动作电压 105%-120%UN 过电流继电器 AC 动作电流 110%~350%1N DC 70%~300%In 欠电流继电器 DC 动作电流 吸合电流30%~65%I 释放电流10%~20%1N 时间继电器 AC 通电或断电延时 0.2~30s 10~180s DC 断电延时 0.3~0.9s 0.8~3s 2.5~5s 新知学习 一 、概述 (3)整定参数 1)整定值。人为调节的动作值称为整定值，该值是用户使用时可调节的动作参数。电 磁式控制继电器的整定参数见表。 2)灵敏度。灵敏度是指继电器在整定值下动作所需的最小功率或安匝数。 新知学习 一 、概述 (3)整定参数 返回系数是指继电器的释放值与吸合值的比值，用K 表示。对于电压 继电器，其电压返回系数Ku=U,/U 。; 对于电流继电器，其电流返回系数K₁=I,/I。。 返回系 数实际上反映了继电器吸力特性和反力特性配合紧密程度，是电压、电流继电器的重要 参数。 01 02 返回系数 新知学习 一 、概述 (3)整定参数 有吸合时间与释放时间两种。吸合时间是指从线圈通电瞬间起，到动、 静触头闭合为止所需的时间。释放时间是从线圈断电瞬间起，到动、静触头恢复到原始状态 为止所需的时间。 一般继电器动作时间为0.05~0.2s。动作时间小于0 .05s 的为快速动作继 电器，动作时间大于0 .2s 的为延时动作继电器。 01 02 动作时间 新知学习 一 、概述 3. 继电器的分类 (1)按对被控电路的控制方式不同分为有触头继电器与无触头继电器。 1 (3)按输入信号的性质不同 可分为直流继电器、交流继电器、电压继电器、电流继 电器、中间继电器、时间继电器、热继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。 3 (2)按应用领域、环境不同 可分为电气系统继电保护用继电器、自动控制用继电器、 通信用继电器、船舶用继电器、航空用继电器、航天用继电器、热带用继电器、高原用继电 器等。 2 (4)按工作原理不同 可分为电磁式继电器、感应式继电器、双金属片式继电器、电 动式继电器、电子式继电器等。 4 二、电磁式继电器 02 新知学习 二 、电磁式继电器 1. 电磁式继电器的基本结构和工作原理 (1)电磁式继电器的基本结构 电磁式继电器的结构和工作原理与电磁式接触器相似，其结构如图所示。 1—底座2—铁心3一释放弹簧4—调节螺母 5—调节螺母6—衔铁7一非磁性垫片 8—极靴9一触头系统10—线圈 新知学习 二 、电磁式继电器 它由电磁机构 和触头系统、调节装置三部分组成。 因继电器的触头均接在控制电路中， 电流小，无需再设灭弧装置，但继电 器为满足控制要求，需调节动作参数， 故有调节装置。 1—底座2—铁心3一释放弹簧4—调节螺母 5—调节螺母6—衔铁7一非磁性垫片 8—极靴9一触头系统10—线圈 新知学习 二 、电磁式继电器 1)电磁机构。直流继电器的电磁 机构均为U 形拍合式，铁心和衔铁均 由电工软铁制成，为了改变衔铁闭合 后的气隙，在衔铁的内侧面上装有非 磁性垫片，铁心铸在铝基座上。交流 继电器的电磁机构有U 形拍合式、E 形直动式、螺管式等结构型式。铁心 与衔铁均由硅钢片叠制而成，且在铁 心柱端面上嵌有短路环。2)触头系统。继电器的触头 一 般都为桥式触头，有常开和常闭两种形式，没有灭弧 装置。 新知学习 二 、电磁式继电器 3)调节装置。为改变继电器的动作参数，应设有改变继电器释放弹簧松紧程度的调节 装置和改变衔铁释放时与闭合时磁路气隙大小的调节装置，如调节螺母和非磁性垫片。 新知学习 二 、电磁式继电器 (2)电磁式继电器的工作原理 线圈的作用是从电源获取能量、建立磁 场。铁心的作用是加强工作气隙内的磁场，使磁通大部分沿铁心、衔铁和工作气隙闭合。 一旦电 磁吸力大于反力，动铁心就开始运动带动与之连接的动触头向下移动，使动触头与上面的常 闭静触头分开，而与下面的常开静触头接触。 衔 铁的主要作用是实现电磁能与机械能的转换。释放弹簧用来提供反力，当线圈接通电源以 后，线圈的励磁电流产生磁场，因而产生力图使工作气隙减小的电磁吸力吸引衔铁。 新知学习 二 、电磁式继电器 (2)电磁式继电器的工作原理 最后衔铁被吸持在最终位置上，即与极靴相接 触的位置上。若切断线圈电源，磁场便消失。 在电磁式继电器中装设不同的线圈，可制成电流继电器、电压继电器和中间继电器。而 继电器的线圈又有交流和直流两种，直流继电器再加装铜套又可构成电磁式时间继电器。 于是，衔铁在反力的作用下脱离极靴，并带动 动触头返回起始位置。 新知学习 二 、电磁式继电器 2. 电磁式继电器用途与分类 电磁式继电器广泛用于电力拖动系统中，起到控制、放大、联锁、保护与调节的作用， 以实现控制过程的自动化。电磁式继电器品种繁多，其分类及用途见表。此外，按线圈电流种类不同，电磁式继电器可分为直流继电器和交流继电器。其中直流 继电器有12V 、24V 、48V 、110V 、220V 等规格；交流继电器有36V 、110V 、127V 、220V、 380V等规格。 名称 动作特点 主要用途   电压继电器 当电路中端电压达到规定值时 动作   用于电动机失电压或欠电压保护以及制动和反转控制等   电流继电器 当电路中通过的电流达到规定 值时动作   用于电动机的过载及短路保护，直流电动机磁场控制及失磁保护   中间继电器 当电路中端电压达到规定值时 动作   触头数量较多，容量较大，通过它增加控制回路数或起信号放大作用   时间继电器 自得到动作信号起至触头动作 有一定延时 用于交直流电动机，作为以变量起动时切换电阻的加速继电器，笼型 电动机的自动星-三角起动、能耗制动及控制各种生产工艺程序等 三 、电磁式电压继电器 03 新知学习 三 、电磁式电压继电器 电磁式电压继电器的线圈并联在电路中，用来反映电路电压的大小。其触头的动作与线 圈电压大小有直接关系，在电力拖动控制系统中起电压保护和控制作用。按吸合电压相对额 定电压的大小可分为过电压继电器和欠电压继电器。 在电路中用于过电压保护。当线圈为额定电压时，衔铁不吸合，当线圈电压高于其额定 电压时，衔铁才吸合。当线圈所接电路电压降低到继电器释放电压时，衔铁才返回释放状 态，相应触头也返回原来状态。所以，过电压继电器释放值小于动作值，其返回系数Kγ<1,规定当Ku>0.65 时，称为高返回系数继电器。 1. 过电压继电器 新知学习 三 、电磁式电压继电器 电磁式电压继电器的线圈并联在电路中，用来反映电路电压的大小。其触头的动作与线 圈电压大小有直接关系，在电力拖动控制系统中起电压保护和控制作用。按吸合电压相对额 定电压的大小可分为过电压继电器和欠电压继电器。 由于直流电路一般不会出现过电压，所以产品中没有直流过电压继电器。交流过电压继 电器吸合电压调节范围为U0=(1.05~1.2)UN。 1. 过电压继电器 新知学习 三 、电磁式电压继电器 电磁式电压继电器的线圈并联在电路中，用来反映电路电压的大小。其触头的动作与线 圈电压大小有直接关系，在电力拖动控制系统中起电压保护和控制作用。按吸合电压相对额 定电压的大小可分为过电压继电器和欠电压继电器。 在电路中用于欠电压保护。当线圈电压低于其额定电压值时衔铁就吸合，而当线圈电压 很低时衔铁才释放。 一般直流欠电压继电器吸合电压U。=(0.3~0.5)UN, 释放电压Ur= (0.07~0.2)UN 。 2. 欠电压继电器 新知学习 三 、电磁式电压继电器 电磁式电压继电器的线圈并联在电路中，用来反映电路电压的大小。其触头的动作与线 圈电压大小有直接关系，在电力拖动控制系统中起电压保护和控制作用。按吸合电压相对额 定电压的大小可分为过电压继电器和欠电压继电器。 交流欠电压继电器的吸合电压与释放电压的调节范围分别为U。=(0.6~0.85)UN,Ur=(0.1~0.35)UN 。由此可见，欠电压继电器的返回系数Ku很小。 2. 欠电压继电器 新知学习 三 、电磁式电压继电器 电压继电器的符号如图所示。 a) 欠电压线圈 b) 过电压线圈 c) 常开触头 d) 常闭触头 四 、电磁式电流继电器 04 新知学习 四、直流接触器 电磁式电流继电器线圈串联在电路中，用来反 映电路电流的大小，触头是否动作与线圈电流大小 直接有关。 1. 过电流继电器 当流过线圈的电流超过额定电流一定值时，衔铁才被吸合而动作，从而带动触头动作， 其常闭触头断开，分断负载电路，起到过电流保护作用。 正常工作时，线圈流过负载电流，即便是流过额定电流，衔铁处于释放状态，而不被吸 合； 通常，交流过电流继电器的吸合电流I₀=(1.1~3.5)I, 直流过电流继电器的吸合电流 I₀=(0.75~3)In 。 由于过电流继电器在出现过电流时衔铁吸合动作，其触头切断电路，故 过电流继电器无释放电流值。 新知学习 四、直流接触器 电磁式电流继电器线圈串联在电路中，用来反 映电路电流的大小，触头是否动作与线圈电流大小 直接有关。 2. 欠电流继电器 欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用，所以常 用欠电流继电器的常开触头接于电路中，当继电器欠电流释放时，常开触头断开电路起保护作用。 正常工作时，继电器线圈流过负载额定电流，衔铁吸合动作；当负载电流降低至继电器 释放电流时，衔铁释放，带动触头动作。 在直流电路中，由于某种原因而引起负载 电流的降低或消失，往往会导致严重的后果， 如直流电动机的励磁回路电流过小会使电动机 发生超速，带来危险。因此在电器产品中有直 流欠电流继电器，对于交流电路因无欠电流保 护，也就没有交流欠电流继电器了。 新知学习 四、直流接触器 电流继电器的符号如图所示。 a)欠电流线圈 b) 过电流线圈 c) 常开触头 d) 常闭触头 五 、电磁式中间继电器 05 新知学习 五 、电磁式中间继电器 电磁式中间继电器实质上是一种电磁式电压继电器，其特点是触头数量较多，在电路中起 增加触头数量和中间放大作用。由于中间继电器只要求线圈电压为零时能可靠释放，对动作参 数无要求，故中间继电器没有调节装置。JZ7 系列中间继电器的结构及符号如图所示。 a) 结构 b) 符号 1一静铁心2一短路环3—衔铁4—常开触头5—常闭触头 6—反作用弹簧7—线圈8一缓冲弹簧 六、常用典型电磁式继电器简介 06 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 1. 直流电磁式通用继电器 常用的有JT3A 、JT9 、JT10 、JT18 等系列。其中，JT3A 系列直流通用继电器主要用于 直流440V以下的电力拖动自动控制系统中，作为电压(或中间、电流和时间)继电器用。JT3A 型号含义如下： 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 JT3A 系列直流通用继电器主要技术数据见表。 型 号 类 别 线圈额定电压/V 线圈额定电流/A 触头组成 JT3A-口□ 电压     12、24、48、 110、220、440   JT4系列交流 电磁继电器   最多为四对， 可任意组合 JT3A-口□/1   时间 JT3A—□□/3 JT3A—口口/5 JT3A—口□L 欠电流 1、5、2.5、5、10、25、50、 100、150、300、600 最多为三对 JT3A—11F 高返回系数 一常开一常闭 JT3A—12G 电压延时 110、220   一常开两常闭 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 JT18 系列型号含义如下： 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 JT18系列直流电磁式通用继电器主要技术数据 继电器类型     型 号     可调参数调整范围   延时可 调范围/s 断电 短路   触头数量   吸引线圈   机械 寿命 /万次   电气 寿命 /万次 常开 常闭 额定电压 (或电流) 消耗功率 /W   电压   JT18—口 吸合电压(0.3~0.5)Ux 释放电压(0.07~0.3)UN   一 1 1 直流24、48、 110、220、440V   19   300   50 吸合电压(0.35~0.5)UN 2 2     电流     JT18—□/L 吸合电流(0.3~0.65)IN 释放电流(0.1~0.2)In     一 1 1 直流1.6、2.5、 4.6、10、16、 25、40、63、 100、160、250、 600A     19     300     50 吸合电流(0.35~0.65)IN 2 2       时间 JT18—□/1       一 0.3~0.9 0.3~1.5   1   1     直流110V、 220V、440V       19       300       50 JT18—□/3 0.8~3 1~3.5   2   2 JT18一□/5 2.5~5 3~3.5 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 2. 电磁式中间继电器 常用的有JZ7 、JDZ2 、JZ14 等系列。引进产品有MA406N系列中间继电器，3TH系列 (国内型号JZC) 。Z14 系列中间继电器主要技术数据见表。 型 号 电压 种类 触头 电压/V 触头额定 电流/A 触头组合 额定操作频率 /(次 · h-¹) 通电持续率 (%) 吸引线圈 电压/V 吸引线圈 消耗功率 常开 常闭   JZ14- □OJ/口 JZ14—口□Z/口   交流 、 直流   380 220     5   6 4 2   2 4 6     2000     40   交流110、127、220、380 直流24、48、110、220   10V ·A 7W 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 JZ14 系列型号含义如下： 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 3. 电磁式交、直流电流继电器 常用的有JL3 、JL14 、JL15等系列。其中，JL14 系列电流继电器主要技术数据见表1- 12。 JL14 系列型号含义如下： 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 JL14 系列电流继电器主要技术数据 电流种类 型 号 线圈额定电流 In/A 吸合电流调整范围 I。/A 触头数量 备 注 常开 常闭   直流 JL14—□□Z   0.7~3 3 3   JL14—□□ZS 1、1.5、2.5、5、 10、15、20、40、 0.3~0.65或释放 电流在0.1~0.2范围 2 1 手动复位 JL14—□口ZQ 1 2 欠电流   交流 JL14—□□J 60、100、150、300、 600、1200、1500 1.1~4.0 1 1   JL14—口□JS 2 2 手动复位 JL14—□OJQ   1 1 返回系数大于0.6 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 4.JT4 系列交流电磁继电器 本系列交流继电器用于交流380V 及以下的自动控制电路，作为零电压(或中间)、过 电流和过电压继电器使用，它的线圈为交流线圈，当安置不同的线圈时，可以作成交流电 压、交流电流及交流中间继电器。 JT4 系列型号含义如下： 新知学习 六 、常用典型电磁式继电器简介 JT4 系列交流电磁继电器主要技术数据 型 号 可调参数 调整范围   返回系数   触头数量 线 圈   复位方式 机械寿命 /万次 电寿命 /万次 额定电压 (或电流) 消耗功率 JT4—□□A 过电压继电器 吸合电压 105%~120%UN 0.1~0.3 1常开 1常闭 110、220、380V       75V ·A         自动 1.5 1.5 JT4—□OP 零电压 (或中间)继电器 吸合电压 60%~85%UN 或释放电压 10%~35%UN     0.2~0.4     1常开 1常闭 或 2常开 2常闭   110、127、 220、380V     100     10 JT4—□□L 过电流继电器   吸合电流 110~350%In     0.1~0.3   5、10、15、20、 40、80、150、 300、600A     5W     1.5     1.5 JT4-□OS 过电流继电器 手动 七、电磁式继电器的选用 07 新知学习 七、电磁式继电器的选用 继电器的典型用途是控制接触器的线圈，即控制交、直流电磁铁。按规定，继电器使用 类别有：AC-11 控制交流电磁铁负载与DC-11控制直流电磁铁负载。 2. 使用类别的选用 继电器分类及用途，按被控制或被保护对象的工作要求来选择继 电器的类型。然后根据灵敏度或精度要求来选择恰当的系列。在选择系列时也要注意继电器 与系统的匹配性。 1. 类型和系列的选用 新知学习 七、电磁式继电器的选用 继电器一般为普通型，选用时须考虑继电器安装地点的周围环境温度、海拔、相对湿 度、污染等级及冲击、震动等条件，以便确定继电器的结构特征和防护类型。 4. 使用环境的选用 在对应使用类别下，继电器的最高工作电压为继电器的额定绝缘电压，继电器的最高工 作电流应小于继电器的额定发热电流。 选用继电器电压线圈的电压种类与额定电压值时，应与系统电压种类与电压值 一致。 3. 额定工作电流与额定工作电压的选用 新知学习 七、电磁式继电器的选用 应根据控制要求来调节电压和电流继电器的返回系数。 一般采用增加衔铁吸合后的气 隙、减小衔铁打开后的气隙或适当放松释放弹簧等措施来达到增大返回系数的目的。 6. 继电器返回系数的调节 继电器工作制应与其使用场合工作制一致，且实际操作频率应低于继电器额定操作 频率。 5. 工作制的选用 随堂练习 电磁式电压继电器和电流继电器的主要区别在于： A. 线圈的匝数不同 B. 铁芯的结构不同 C. 触点的形式不同 D. 工作原理不同 答案：A 解析： 电磁式电压继电器和电流继电器的主要区别在于线圈的匝数不同，电压继电器线圈匝数多，电流继电器线圈匝数少。 随堂练习 电磁式电流继电器的动作电流是指： A. 使继电器动作的最小电流 B. 使继电器返回的最小电流 C. 继电器的额定电流 D. 继电器的最大工作电流 答案：A 解析： 动作电流是指使继电器动作的最小电流。 随堂练习 电磁式电压继电器的返回系数一般应大于： A. 0.85 B. 0.9 C. 0.8 D. 0.75 答案：A 解析： 返回系数是指继电器返回电流与动作电流的比值，一般要求大于0.85以保证继电器的灵敏度和可靠性。 随堂练习 电磁式继电器的工作原理基于： A. 电磁感应 B. 热效应 C. 压电效应 D. 光电效应 答案：A 解析： 电磁式继电器的工作原理基于电磁感应，当线圈通电时产生磁场，驱动铁芯动作，从而带动触点动作。 随堂练习 电磁式继电器的触点系统一般包括： A. 常开触点和常闭触点 B. 主触点和辅助触点 C. 动合触点和动断触点 D. 以上都是 答案：D 解析： 电磁式继电器的触点系统通常包括常开触点（动合触点）和常闭触点（动断触点），以及主触点和辅助触点。 随堂练习 电磁式继电器的线圈通常采用： A. 直流电源 B. 交流电源 C. 交直流两用 D. 以上都是 答案：D 解析： 电磁式继电器的线圈可以采用直流电源、交流电源或交直流两用，具体取决于继电器的设计和应用。 随堂练习 电磁式继电器的返回电流是指： A. 继电器动作后返回的最小电流 B. 继电器动作后返回的最大电流 C. 继电器不动作的最大电流 D. 继电器不动作的最小电流 答案：A 解析： 返回电流是指继电器动作后返回的最小电流，即继电器从动作状态返回到初始状态所需的最小电流。 随堂练习 电磁式继电器的灵敏度是指： A. 动作电流与返回电流的比值 B. 返回电流与动作电流的比值 C. 动作电流与额定电流的比值 D. 额定电流与动作电流的比值 答案：B 解析： 灵敏度通常指返回电流与动作电流的比值，用于衡量继电器对电流变化的敏感程度。 课堂小结 课后练习 (1)简述继电器的结构及用途。 (2)简述继电器主要参数。 感谢观看 $$