1.7 时间继电器与速度继电器（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）

1.7 时间继电器与速度继电器 工厂电气控制设备（第3版） 同步精品课堂 1 目录 01 一 、时间继电器 02 二 、速度继电器 一、时间继电器 01 新知学习 一 、时间继电器 从得到输入信号(线圈的通电或断电)开始，经一定延时后才输出信号(触头的闭合 或断开)的继电器，称为时间继电器。时间继电器被广泛应用于电动机的起动控制和各种 自动控制系统。时间继电器种类很多，按动作原理不同主要有电磁式、空气阻尼式、同步电动机式和晶 体管式(又称电子式),其主要特点如下： 1)电磁式时间继电器结构简单、价格低廉，但延时较短(一般延时只有0.3~5.5s), 且只能用于直流断电延时。 新知学习 一 、时间继电器 从得到输入信号(线圈的通电或断电)开始，经一定延时后才输出信号(触头的闭合 或断开)的继电器，称为时间继电器。时间继电器被广泛应用于电动机的起动控制和各种 自动控制系统。时间继电器种类很多，按动作原理不同主要有电磁式、空气阻尼式、同步电动机式和晶 体管式(又称电子式),其主要特点如下： 2)空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，其结构简单、价格低廉，但延时范 围较大(0 .4~180s), 延时准确度较低，有通电延时和断电延时两种。 新知学习 一 、时间继电器 从得到输入信号(线圈的通电或断电)开始，经一定延时后才输出信号(触头的闭合 或断开)的继电器，称为时间继电器。时间继电器被广泛应用于电动机的起动控制和各种 自动控制系统。时间继电器种类很多，按动作原理不同主要有电磁式、空气阻尼式、同步电动机式和晶 体管式(又称电子式),其主要特点如下： 3)同步电动机式时间继电器延时准确度高、延时范围大(可达几十小时),但价格较 昂贵。 新知学习 一 、时间继电器 从得到输入信号(线圈的通电或断电)开始，经一定延时后才输出信号(触头的闭合 或断开)的继电器，称为时间继电器。时间继电器被广泛应用于电动机的起动控制和各种 自动控制系统。时间继电器种类很多，按动作原理不同主要有电磁式、空气阻尼式、同步电动机式和晶 体管式(又称电子式),其主要特点如下： 4)晶体管式时间继电器，其体积小、精度高、可靠性好。延时几分钟到几十分钟，比 空气阻尼式长，比同步电动机式短；延时精确度比空气阻尼式高，比同步电动机式略低。由 于其较好的性价比，随着电子技术的发展，其应用越来越广泛。 新知学习 一 、时间继电器 时间继电器按延时方式不同有通电延时型和断电延时型。 1)通电延时型时间继电器是接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化； 当输入信号消失后，输出瞬时复原。 2)断电延时型时间继电器是接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号 消失后，延迟一定时间，输出才复原。 新知学习 一 、时间继电器 1. 直流电磁式时间继电器 直流电磁式时间继电器是在电磁式电压继电器铁心上套上阻尼铜套，如图1-25所示。 新知学习 一 、时间继电器 当电磁线圈接通电源时，在阻尼套筒内产生感应电动势，流过感应电流。在感应电流作用下 产生的磁通阻碍穿过铜套内原磁通的变化，因而对原磁通起阻尼作用，使磁路中的原磁通增 加缓慢，达到吸合磁通值的时间加长，衔铁吸合时间后延，触头也延时动作。 由于电磁线圈通电前，衔铁处于打开位置，磁路 气隙大，磁阻大，磁通小，阻尼套 筒作用也小，因此衔铁吸合时的延 时只有0 . 1~0 . 5s, 延 时 作 用 可 不计。 新知学习 一 、时间继电器 当电磁线圈接通电源时，在阻尼套筒内产生感应电动势，流过感应电流。在感应电流作用下 产生的磁通阻碍穿过铜套内原磁通的变化，因而对原磁通起阻尼作用，使磁路中的原磁通增 加缓慢，达到吸合磁通值的时间加长，衔铁吸合时间后延，触头也延时动作。 但当衔铁已处于吸合位置，在 切断电磁线圈直流电源时，因磁路 气隙小，磁阻小，磁通变化大，铜 套的阻尼作用大，所以电磁线圈断 电后衔铁延时释放，相应触头延时 动作，线圈断电获得的延时可达0.3~5s。 新知学习 一 、时间继电器 当电磁线圈接通电源时，在阻尼套筒内产生感应电动势，流过感应电流。在感应电流作用下 产生的磁通阻碍穿过铜套内原磁通的变化，因而对原磁通起阻尼作用，使磁路中的原磁通增 加缓慢，达到吸合磁通值的时间加长，衔铁吸合时间后延，触头也延时动作。 直流电磁式时间继电器延时时间的长短可通过改变铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄 (粗调)或改变释放弹簧的松紧(细调)来调节。垫片厚则延时短，垫片薄则延时长；释放 弹簧紧则延时短，释放弹簧松则延时长。 新知学习 一 、时间继电器 当电磁线圈接通电源时，在阻尼套筒内产生感应电动势，流过感应电流。在感应电流作用下 产生的磁通阻碍穿过铜套内原磁通的变化，因而对原磁通起阻尼作用，使磁路中的原磁通增 加缓慢，达到吸合磁通值的时间加长，衔铁吸合时间后延，触头也延时动作。 直流电磁式时间继电器具有结构简单、寿命长、允许通电次数多等优点。但仅适用于直 流电路，若用于交流电路则需加整流装置；仅能获得断电延时，且延时时间短，延时精度不 高。常用的有JT18 系列电磁式时间继电器。 新知学习 一 、时间继电器 2. 空气阻尼式时间继电器 (1)空气阻尼式时间继电器结构与工作原理 空气阻尼式时间继电器由电磁机构、 延时机构和触头系统三部分组成，它是利用空气阻尼原理达到延时目的。延时方式有通 电延时型和断电延时型两种。 外观区别 衔铁位于铁心和延时机构之间的为通电 延时型；铁心位于衔铁和延时机构之间的为断电延时型。下面以JS7—A 系列时间继电器 为例来分析其工作原理。 新知学习 一 、时间继电器 2. 空气阻尼式时间继电器 图所示为 JS7—A 系列空气阻尼式时间继电器外形与结 构图。 a) 外形 b) 结构 1一线圈2—反力弹簧3—衔铁4—铁心5—弹簧片6—瞬时触头7一杠杆 8—延时触头9—调节螺钉10—推杆11—活塞杆12—塔形弹簧 新知学习 一 、时间继电器 2. 空气阻尼式时间继电器 图所示为JS7-A 系列空气阻尼式时间继电器原理图。现以通电延时型为例说明其工作原理。 a) 通电延时型 b) 断电延时型 1—线圈2—铁心3—衔铁4—反力弹簧5—推板6—活塞杆7—塔形弹簧8—弱弹簧 9一橡皮膜10一空气室壁11—调节螺钉12—进气孔13—活塞14、16—微动开关15—杠杆 新知学习 一 、时间继电器 2. 空气阻尼式时间继电器 当线圈断电 衔铁3释放，橡皮膜9下方空气室内的空气通过活塞肩部所形成的单向 阀迅速排出，使活塞杆、杠杆、微动开关迅速复位。由线圈通电至触头动作的一段时间即为 时间继电器的延时时间，延时长短可通过螺钉11调节进气孔气隙大小来改变。 微动开关16在线圈通电或断电时 在推板5的作用下都能瞬时动作，其触头为时间继 电器的瞬动触头。 空气阻尼式时间继电器具有结构简单、延时范围较大、价格较低的优点，但其延时精度 较低，没有调节指示，适用于延时精度要求不高的场合。 新知学习 一 、时间继电器 时间继电器的符号如图所示 新知学习 一 、时间继电器 (2)空气阻尼式时间继电器典型产品简介 空气阻尼式时间继电器典型产品有JS7、 JS23、JSK口系列时间继电器。 JS23系列时间继电器主要技术数据 型号 额定电压/V 最大额定电流/A 线圈额定电压 /V 延时重复误差 (%) 机械寿命 /万次 电气寿命/万次 瞬动 延时 瞬动触头 延时触头   JS23一□口 /口 交流 220 一   交流110、220、 380     ≤9     100     100     50 380 0.79 直流 110 一 220 0.27 0.14 新知学习 一 、时间继电器 JS23 系列时间继电器输出触头形式及组合   型 号 延时动作触头数量   瞬时动作触头数量 线圈通电后延时 线圈断电后延时 常开触头 常闭触头 常开触头 常闭触头 常开触头 常闭触头 JS23—1□/口 1 1 一 一 4 0 JS23—2□/□ 1 1 一 一 3 1 JS23—3□/□ 1 1 一   2 2 JS23—4□/□ 一 — 1 1 4 0 JS23—5□/□ 一 一 1 1 3 1 JS23—6□/口 一 一 1 1 2 2 新知学习 一 、时间继电器 JS23系列型号含义如下： 新知学习 一 、时间继电器 JSK口系列空气阻尼式时间继电器采用积木式结构，它由LA2—D 或 LA3—D 型空气延 时头与CA2—DN/122 型中间继电器组合而成，其主要技术数据见表。 型 号   延时范围/s   动作方式   复位方式 触头数量 线圈额定电压 /V   产 品 构 成 延时 瞬动 JSK口—3/1 0.1~3   通电 延时   自动 复位         1常开 2常闭         2常开 2常闭       220 380 415 440 550 LA2—D20+CA2—DN/122 JSK口30/1 0.1~30 LA2—D22+CA2—DN/122 JSK口-180/1 10~180 LA2—D24+CA2—DN/122 JSK口—3/2 0.1~3   断电 延时   自动 复位 LA2—D20+CA2—DN/122 JSK口-30/2 0.1~30 LA2—D22+CA2—DN/122 JSK口-180/2 10~180 LA2—D24+CA2—DN/122 新知学习 一 、时间继电器 3. 晶体管时间继电器 晶体管时间继电器除了执行继电器外，均由电子元器件组成，没有机械零件，因而具有 寿命和精度较高、体积小、延时范围宽、控制功率小等优点。 晶体管时间继电器按构成原理不同可分为阻容式和数字式两类。按延时方式不同可分为 通电延时型、断电延时型、带瞬动触头的通电延时型等。 JS20 系列时间继电器有通电延时型、断电延时型与带瞬动触头的通电延时 型三种。所用电路有单结晶体管电路与场效应晶体管电路两种，延时等级对于通电延时型分 为 1s 、5s 、10s 、30s 、60s 、120s 、180s 、300s 、600s 、1800s 、3600s 。 断电延时型分为1s、 5s 、10s 、30s 、60s 、120s 、180s 等。 01 02 新知学习 一 、时间继电器 图为JS20 系列通电延时型继电器电路图，它由稳压电源、 RC 充放电电路、电压 鉴别电路、输出电路和指示电路等部分组成。 新知学习 一 、时间继电器 电路工作原理： 接通交流电源，经整流、滤波和稳压后，直流电压经波段开关上的电阻 R₁ 、RP₁ 、R₂ 向电容C₂ 充电。开始时VF 场效应晶体管截止，晶体管VT, 、晶闸管VT₂ 也 处于截止状态。随着充电的进行，电容器C₂ 上的电压由零按指数曲线上升，直至Uc 上升 到 |Uc-UsI<|Up| 时 VT₁导通。 新知学习 一 、时间继电器 电路工作原理： 这是由于Ip 在 R₃ 上产生电压降，D 点电位开始下降， 一 旦 D 点电位降低到VT₁ 的发射极电位以下时，VT₁ 导通。VT₁ 的集电极电流Ic在 R₄ 上产生 压降，使场效应晶体管Us降低，即负栅偏压越来越小。 新知学习 一 、时间继电器 电路工作原理： 所以对VF 来 说 ，R₄ 起正反馈作用， 使 VT₁导通，并触发晶闸管VT₂使它导通，同时使继电器KA动作，输出延时信号。从时间 继电器接通电源，C₂ 开始充电到KA动作这段时间即为通电延时动作时间。KA 动作后，C₂ 经 KA常开触头对电阻R, 放电，同时氖泡Ne 指示灯启辉，并使场效应晶体管VF 和晶体管 VT₁都截止，为下次工作做准备。但此时晶闸管VT₂ 仍保持导通，除非切断电源，使电路恢 复到原来状态，继电器KA 才释放。 新知学习 一 、时间继电器 JS20 系列时间继电器型号含义如下： 新知学习 一 、时间继电器 JS20 系列时间继电器主要技术数据见表 型号   结构形式 延时整定 元件位置   延时范围/s 延时触头数量 瞬动触 头数量 工作电压 /V 功率 损耗 /W 机械 寿命 /万次 通电延时 断电延时 常开 常闭 常开 常闭 常开 常闭 交流 直流 JS20-□/00 装置式 内接       0.1~300   2   2   一   一   一                 36、100、 127、220、 380                 24、48、 110                   ≤5                   1000 JS20一□/01 面板式 内接 JS20—□/02 装置式 外接 JS20—□/03 装置式 内接   1   1     1   1 JS20—□/04 面板式 内接 JS20—□/05 装置式 外接 JS20—□/10 装置式 内接       0.1~3600   2   2     —   JS20—□/11 面板式 内接 JS20—□/12 装置式 外接 JS20一□/13 装置式 内接   1   1     一   1   1 JS20—□/14 面板式 内接 JS20—□/15 装置式 外接 JS20—□/00 装置式 内接   0.1~180   —   一   2   2   一   一 JS20-□/01 面板式 内接 JS20—□/02 装置式 外接 新知学习 一 、时间继电器 此外，还有引进国外技术国产化的JSS系列数字式时间继电器。 这类产品采用先进的数 控技术和集成电路技术，其特点是延时精度高、延时范围宽、寿命长、功耗小、触头容量 大、调整方便直观，目前已广泛用于自动顺序控制系统以及生产过程的自动控制系统。 无锡 市机床电器厂还引进国外技术生产了目前国际上最新式的ST 系列超级时间继电器，其内部 装有时间继电器专用的大规模集成电路，使用了高质量薄膜电容器与金属陶瓷可变电阻器，采用了高精度振荡回路和高频率分频回路，从而减少了元件、缩小了体积，具有高精度、长 延时，抗干扰等特点，是一种体积小重量轻、可靠性高的小型时间继电器，广泛应用于要求 高精度、高可靠性的自动控制场合。 新知学习 一 、时间继电器 4. 时间继电器的选用 3)根据控制要求选择使用延时闭合触头还是延时断开触头。 2)根据使用场合、工作环境、延时范围和精度要求选择时间继电器的类型。对延时精 度要求不高的场合， 一般采用价格较低的电磁式或空气阻尼式时间继电器；对延时精度要求 较高的场合， 一般采用电动机式或晶体管式时间继电器。 1)时间继电器的延时方式应根据采用哪种延时方式更方便组成控制电路来确定。 新知学习 一 、时间继电器 4. 时间继电器的选用 6)应注意环境温度变化的影响。通常在环境温度变化较大处，不宜采用空气阻尼式和 晶体管式时间继电器。 4)考虑延时触头数量和瞬动触头数量是否满足控制要求。 5)注意电源参数变化的影响。例如，在电源电压波动大的场合，采用空气阻尼式或电 动机式时间继电器比采用晶体管式时间继电器好；而在电源频率波动大的场合，则不宜采用 电动机式时间继电器。 7)对操作频率也要加以注意。因为操作频率过高不仅会影响电气寿命，还可能导致延 时误动作。 二 、速度继电器 02 新知学习 二 、速度继电器 速度继电器是将电动机的转速信号经电磁感应原理来实现触头动作的电器，它常被用于 电动机反接制动的控制电路中，当反接制动时电动机的转速下降到接近零时，由速度继电器 触头来控制自动地切断电动机电源。 速度继电器的结构主要由定子、转子和触头系统三部分组成。定子是一个笼型空心圆 环，由硅钢片叠成，并嵌有笼型导条；转子是一个圆柱形永久磁铁；触头系统有正向运转时 动作的和反向运转时动作的触头各一组；每组又各有一对常闭、常开触头 新知学习 二 、速度继电器 a) 外形 b) 结构 c) 符号 1—可动支架2—转子3一定子4一端盖5—连接头6一电动机轴7—转子(永久磁铁) 8一定子9一定子绕组10—胶木摆杆11—簧片(动触头) 12—静触头 新知学习 二 、速度继电器 速度继电器是将电动机的转速信号经电磁感应原理来实现触头动作的电器，它常被用于 电动机反接制动的控制电路中，当反接制动时电动机的转速下降到接近零时，由速度继电器 触头来控制自动地切断电动机电源。 速度继电器的结构主要由定子、转子和触头系统三部分组成。定子是一个笼型空心圆 环，由硅钢片叠成，并嵌有笼型导条；转子是一个圆柱形永久磁铁；触头系统有正向运转时 动作的和反向运转时动作的触头各一组；每组又各有一对常闭、常开触头 新知学习 二 、速度继电器 使用时，连接头与电动机轴相连接，定子空套在转子外围。当电动机起动旋转时，转子 7随着转动，永久磁铁的静止磁场就成了旋转磁场。 定子8内的笼型导条9因切割磁场而产 生感应电动势，形成感应电流，并在磁场作用下产生电磁转矩，使定子随转子旋转方向转 动，与定子相连的胶木摆杆也随之偏转，但定子只能随转子旋转方向偏转。 01 当定子偏转到一 定角度时，在胶木摆杆10的作用下使常闭触头打开而常开触头闭合。在摆杆推动触头的同 时也压缩相应的反力弹簧，其反作用力阻止定子偏转。 02 当电动机转速下降时，继电器转子转 速也随之下降，定子导条中的感应电动势、感应电流、电磁转矩随之减小。 03 新知学习 二 、速度继电器 使用时，连接头与电动机轴相连接，定子空套在转子外围。当电动机起动旋转时，转子 7随着转动，永久磁铁的静止磁场就成了旋转磁场。 当继电器转子转 速下降到一定值时，电磁转矩小于反力弹簧的反作用力矩，定子返回原位，继电器触头恢复 到原来状态。调节螺钉的松紧，可调节反力弹簧的反作用力大小，也就调节了触头动作所需 的转子转速。 04 一般速度继电器触头的动作转速为140r/min 左右，复位转速为100r/min。 05 当电动机正向运转时，定子偏转使正向常开触头闭合、常闭触头断开，同时接通与断开 与它们相连的电路；当正向旋转速度接近零时，定子复位，使常开触头断开，常闭触头闭 合，同时与其相连的电路也改变状态。当电动机反向运转时，定子向反方向偏转，使反向动 作触头动作，情况与正向时相同。 06 新知学习 二 、速度继电器 常用的速度继电器有JY1 和JFZ0 系列。JY1 系列可在700~3600r/min范围内可靠工作。 JFZ0—1型适用于转速为300～1000r/min 的场合；JFZO—2型适用于转速为1000～3600r/ min 的场合。它们具有两对常开、常闭触头，触头额定电压为380V, 额定电流为2A。 JFZO系列速度继电器型号含义如下： 新知学习 二 、速度继电器 JY1 、JFZO系列速度继电器主要技术数据见表 速度继电器主要根据电动机的额定转速、控制要求来选择。 型号 触头额定 电压/V 触头额定 电流/A 触头数量 额定工作转 速/(r/min) 允许操作频率 (次/h) 正转时动作 反转时动作 JY1 JFZ0 380 2 1组转换触头 1组转换触头 700~3600 <30 300~3600 随堂练习 时间继电器的作用是： A. 短路保护 B. 过电流保护 C. 延时通断主回路 D. 延时通断控制回路 答案：D 解析： 时间继电器主要用于延时控制，即按照设定的时间来控制电路的通断。 随堂练习 下列哪种继电器可以实现时间控制： A. 电流继电器 B. 时间继电器 C. 行程开关 D. 速度继电器 答案：B 解析： 时间继电器通过设定时间来控制电动机或其他设备的工作状态。 随堂练习 时间继电器的延时范围通常为： A. 0.1~30秒 B. 0.1~300秒 C. 0.1~3000秒 D. 0.1~30000秒 答案：B 解析： 时间继电器的延时范围一般在0.1~300秒之间。 随堂练习 在电气控制中，时间继电器常用于实现： A. 顺序控制 B. 延时启动 C. 定时停机 D. 以上都是 答案：D 解析： 时间继电器广泛用于顺序控制、延时启动和定时停机等场合。 随堂练习 速度继电器的转子与被控电动机的转轴相连接，当转速达到一定值时，触点动作。这个转速通常是： A. 100r/min B. 140r/min C. 1500r/min D. 3000r/min 答案：B 解析： 速度继电器通常在转速达到140r/min以上时触点动作。 随堂练习 速度继电器的文字符号是： A. KA B. KS C. KT D. KV 答案：B 解析： 速度继电器的文字符号是KS。 随堂练习 速度继电器在电动机控制电路中主要用于： A. 正转控制 B. 反转控制 C. 制动控制 D. 速度调节 答案：C 解析： 速度继电器常用于电动机的制动控制，如反接制动。 随堂练习 速度继电器的触点动作速度可以根据需要进行调整，调整方式通常是： A. 改变弹簧的拉力 B. 改变触点的压力 C. 改变转子的惯性 D. 改变定子的磁通 答案：A 解析： 通过改变弹簧的拉力可以调整速度继电器的触点动作速度。 课堂小结 课后练习 (1)简述时间继电器的特点。 (2)简述直流电磁式时间继电器。 感谢观看 $$