《工厂电气控制设备》电磁式电压、电流继电器（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《工厂电气控制设备》电磁式电压、电流继电器-讲义 1. 了解继电器的定义。 2. 了解继电器的机构及用途。 3. 了解继电器的主要参数。 4. 了解继电器的分类。 5. 了解电磁式继电器、电磁式电压继电器、电磁式电流继电器、电磁式中间继电器。 6. 了解常用典型电磁式继电器。 7. 掌握电磁式继电器的选用。 知识点一 继电器的定义、结构及用途 1、 继电器的定义 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。本节主要介绍在电力拖动自动控制系统中最常用的控制继电器。 2、 继电器的结构及用途 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。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。 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。 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。 3、 继电器主要参数 1. 额定参数 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。 2. 动作参数 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Uo与释放电压Ur；对于电流继电器其动作参数有吸合电流Io与释放电流Ir。 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1。 表1 电磁式控制继电器的整定参数 （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。 4. 返回系数 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=Ur/Uo；对于电流继电器，其电流返回系数KI=Ir/Io。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。 5. 动作时间 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。 4、 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。 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。 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。 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。 继电器是一种自动和远距离操纵用的电器，它广泛用于以下哪个系统中？（ ） A. 手动控制系统 B. 自动控制系统 C. 机械传动系统 D. 液压系统 【答案】B 【解析】继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。 1. 继电器一般用于控制小电流电路，其触头额定电流通常不大于多少（ ） A. 10A B. 5A C. 20A D. 50A 【答案】B 【解析】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。 2. 接触器与继电器的主要区别之一是接触器一般只能对什么变化作出反应（ ） A. 电流 B. 电压 C. 温度 D. 压力 【答案】B 【解析】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。 3. 电压继电器的动作参数不包括以下哪一项（ ） A. 吸合电压 B. 释放电压 C. 吸合电流 D. 以上都不对 【答案】C 【解析】对于电压继电器，其动作参数有吸合电压Uo与释放电压Ur，不包括吸合电流。 1. 返回系数是指继电器的释放值与吸合值的比值，对于电压继电器，其电压返回系数的计算公式是什么？（ ） A. KU=Ur/Io B. KU=Uo/Ur C. KU=Ir/Uo D. KU=Ur/Uo 【答案】D 【解析】返回系数是指继电器的释放值与吸合值的比值，对于电压继电器，其电压返回系数KU=Ur/Uo。 2. 动作时间小于0.05s的继电器被称为什么继电器（ ） A. 延时动作继电器 B. 快速动作继电器 C. 中间继电器 D. 时间继电器 【答案】B 【解析】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。 3. 以下哪种继电器不是按工作原理分类的（ ） A. 电磁式继电器 B. 感应式继电器 C. 电气系统继电保护用继电器 D. 电子式继电器 【答案】C 【解析】按工作原理不同，继电器可分为电磁式继电器、感应式继电器等。电气系统继电保护用继电器是按应用领域分类的。 · 继电器的定义与用途：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、遥控系统等，起着控制、检测、保护和调节的作用。其主要用途包括信号转换、增加输出电路、输入与输出电路之间的隔离等。 · 继电器的主要参数：继电器的主要参数包括额定参数（线圈和触头的正常工作电压和电流允许值）、动作参数（吸合和释放电压或电流）、整定参数（人为调节的动作值）、灵敏度（整定值下动作所需的最小功率）和返回系数（释放值与吸合值的比值）。 · 继电器的分类与工作原理：继电器按控制方式、应用领域、输入信号性质和工作原理有多种分类方式。常见的工作原理包括电磁式、感应式、双金属片式等。不同类型的继电器适用于不同的应用场景和需求。 知识点二 电磁式继电器、电磁式电压继电器、电磁式电流继电器、电磁式中间继电器 1、 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1所示。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) 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。 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。 图1 电磁式继电器的典型结构 1- 底座 2-铁心 3-释放弹簧 4-调节螺母 5-调节螺母 6-衔铁 7-非磁性垫片 8-极靴 9-触头系统 10-线圈 （2） 电磁式继电器的工作原理在图1中，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。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。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。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。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。 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。 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1。 表1电磁式控制继电器的分类及用途 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、220V380V 等规格。 2、 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。 1. 过电压继电器 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KV<1，规定当KU>0.65时，称为高返回系数继电器。 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Uo=(1.05~1.2)UN。 2. 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Uo=(0.3~0.5)UN，释放电压Ur=(0.07~0.2)UN。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Uo=(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。 电压继电器的符号如图2所示。 图2 电压继电器的符号 a)欠电压线圈 b)过电压线圈 c)常开触头 d)常闭触头 三、 电磁式电流继电器 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。该继电器按线圈电流种类不同分为交流电流继电器与直流电流继电器。按吸合电流大小不同可分为过电流继电器和欠电流继电器。 1. 过电流继电器 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；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。 通常，交流过电流继电器的吸合电流I0=(1.1~3.5)IN，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。 2. 欠电流继电器 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。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。 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。 直流欠电流继电器的吸合电流与释放电流调节范围I0=(0.3~0.65)IN和Ir=(0.1~0.2)IN。 电流继电器的符号如图3所示。 图3 电流继电器的符号 a)欠电流线圈 b)过电流线圈 c)常开触头 d)常闭触头 四、 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。J27系列中间继电器的结构及符号如图4所示。 按电磁式中间继电器线圈电压种类不同，又分为直流中间继电器和交流中间继电器。有的电磁式直流继电器，更换不同电磁线圈时便可成为直流电压、直流电流及直流中间继电器；若在铁心柱上套有阻尼套筒，便可成为电磁式时间继电器。因此，这类继电器具有“通用”性，又称为通用继电器。 图4 J27系列中间继电器的结构及符号 a)结构 b)符号 1-静铁心 2-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-缓冲弹簧 在电磁式继电器中，用于改变衔铁闭合后气隙的部件是（ ） A. 释放弹簧 B. 非磁性垫片 C. 调节螺母 D. 极靴 【答案】B 【解析】非磁性垫片安装在衔铁内侧，通过调整其厚度可改变闭合后的气隙长度，从而调节电磁吸力特性。 1. 电磁式电压继电器的线圈连接方式为（ ） A. 串联 B. 并联 C. 混联 D. 星形连接 【答案】B 【解析】电压继电器需反映电路电压，并联连接可确保线圈两端电压与被测电路一致。 2. 欠电压继电器的返回系数KU范围通常为（ ） A. KU>1 B. 0.65<KU<1 C. KU<0.2 D. KU=0 【答案】C 【解析】欠电压继电器返回系数KU=释放电压/吸合电压，交流型KU=0.1~0.35，直流型KU=0.07~0.2，均远小于0.2。 3. 直流过电流继电器的吸合电流调节范围为（ ） A. (0.3~0.5)IN B. (0.75~3)IN C. (1.1~3.5)IN D. (0.1~0.2)IN 【答案】B 【解析】直流过电流继电器吸合电流为额定电流的0.75~3倍，交流型为1.1~3.5倍。 1. 电磁式中间继电器的主要作用是（ ） A. 过载保护 B. 增加触头数量 C. 灭弧 D. 调节电流 【答案】B 【解析】中间继电器通过多触头扩展控制回路，实现信号传递与放大，无需灭弧装置。 2. 交流继电器的铁心材料通常为（ ） A. 电工软铁 B. 硅钢片叠制 C. 铝基座 D. 铜套 【答案】B 【解析】交流继电器铁心采用硅钢片叠制以减少涡流损耗，直流型使用电工软铁。 3. 过电压继电器在直流电路中（ ） A. 常用 B. 极少使用 C. 必须使用 D. 替代欠电压继电器 【答案】B 【解析】直流电路电压稳定性高，过电压现象罕见，故无直流过电压继电器产品。 · 电磁式继电器结构特点：电磁式继电器由电磁机构（直流U形拍合式/交流硅钢片叠制）、桥式触头系统（常开/常闭）及调节装置（弹簧松紧、气隙大小）组成。因控制电路电流小，无需灭弧装置，调节装置用于优化动作参数。 · 电压继电器分类与应用：电压继电器分过电压（吸合电压>额定值）与欠电压（吸合电压<额定值）两类。交流过电压继电器吸合范围1.05~1.2UN，直流欠电压继电器吸合范围0.3~0.5UN，分别用于电压异常保护。 · 中间继电器与通用继电器特性：中间继电器本质为多触头电压继电器，用于触头扩展与信号放大，无调节装置；通用继电器通过更换线圈或附件可实现电压、电流、时间等多种功能，具有“一机多用”特性，降低设备成本。 知识点三 常用典型电磁式继电器简介及电磁式继电器的选用 1、 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: JT3A系列直流通用继电器主要技术数据见表1。 表1 JT3A 系列直流通用继电器主要技术数据 JT18系列型号含义如下： JT18系列直流电磁式通用继电器主要技术数据见表2 表2 JT18系列直流电磁式通用继电器主要技术数据 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3。 JZ14系列型号含义如下： 表3 JZ14 系列中间继电器主要技术数据 3. 电磁式交、直流电流继电器 常用的有J3、JL14、JL15等系列。其中，J14系列电流继电器主要技术数据见表4。 JL14系列型号含义如下: 表4 JL14系列电流继电器主要技术数据 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。 TT4系列型号含义如下: JT4系列交流电磁继电器主要技术数据见表5。 表5 JT4系列交流电磁继电器主要技术数据 2、 电磁式继电器的选用 1. 类型和系列的选用 首先根据知识点二表1中所给继电器分类及用途，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。 2. 使用类别的选用 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。 3. 额定工作电流与额定工作电压的选用 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。 4. 使用环境的选用 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。如用于尘埃较多的场所时，应选用带罩壳的全封闭式继电器；如用于湿热带地区时，应选用湿热带型继电器，才能保证继电器正常而可靠地工作。 5. 工作制的选用 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。 6. 继电器返回系数的调节 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。 JT3A系列直流通用继电器主要用于直流（ ）以下的电力拖动自动控制系统中。 A. 220V B. 380V C. 440V D. 660V 【答案】C 【解析】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。 1. 以下属于电磁式中间继电器常用系列的是（ ） A. JT3A B. JZ7 C. JL14 D. TT4 【答案】B 【解析】常用的电磁式中间继电器有JZ7、JDZ2、JZ14等系列，JT3A是直流电磁式通用继电器，JL14是电磁式交、直流电流继电器，TT4是交流电磁继电器。 2. JL14系列电流继电器使用类别中，控制交流电磁铁负载的是（ ） A. AC - 11 B. DC - 11 C. AC - 12 D. DC - 12 【答案】A 【解析】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，所以JL14系列电流继电器控制交流电磁铁负载的是AC - 11。 3. JT4系列交流电磁继电器用于交流（ ）及以下的自动控制电路。 A. 220V B. 380V C. 500V D. 660V 【答案】B 【解析】JT4系列交流电磁继电器用于交流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。 1. 选用继电器时，继电器最高工作电压应为（ ） A. 额定发热电压 B. 额定绝缘电压 C. 系统电压 D. 线圈电压 【答案】B 【解析】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。 2. 继电器使用类别中，控制直流电磁铁负载的是（ ） A. AC - 11 B. DC - 11 C. AC - 13 D. DC - 13 【答案】B 【解析】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。 3. 用于尘埃较多场所的继电器应选用（ ） A. 普通型继电器 B. 带罩壳的全封闭式继电器 C. 湿热带型继电器 D. 防爆型继电器 【答案】B 【解析】继电器一般为普通型，如用于尘埃较多的场所时，应选用带罩壳的全封闭式继电器，用于湿热带地区时，应选用湿热带型继电器。 · 电磁式继电器类型及常用系列：电磁式继电器包括直流电磁式通用继电器（如JT3A、JT9等系列）、电磁式中间继电器（如JZ7、JDZ2等系列）、电磁式交直流电流继电器（如J3、JL14等系列）以及JT4系列交流电磁继电器等。不同系列的继电器具有不同的技术参数和应用场景，选用时应根据具体需求进行选择。 · 继电器选用要点：选用继电器时，要先根据被控制或被保护对象的工作要求选择类型，再依据灵敏度或精度要求选系列，且要注意与系统匹配。使用类别上，控制交、直流电磁铁有相应规定。额定工作电流与电压要符合对应类别要求，电压种类和值与系统一致。还要考虑使用环境、工作制，必要时调节返回系数。 · 调节继电器返回系数的方法：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。通过合理调节返回系数，可以使继电器在不同的工作条件下更准确地动作，提高电气控制系统的稳定性和可靠性。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$