地铁培训课件：信号基础（2）继电器电路

信号继电器电路信号继电器电路要了解的内容： 一、继电器概述 二、安全型继电器 三、其他类型的继电器 四、继电器的接点 五、继电器电路的设计及应用深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 信号继电器 继电器是一种当控制参数变化时，能引起被控制参数突然变化的电器。它具有能以小的电信号来控制执行电路中相当大功率的对象，能控制数个或数个回路，以完成复杂的逻辑关系的功能。由于具有这样的功能，成为自动控制与远程控制必不可少的器件。铁路信号设备大量应用各种类型的信号继电器。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心作用一、继电器的基本原理 继电器是一种电励开关。继电器类型很多，性能各不相同，结构形式各种各样，但都是由电磁系统和接点系统两大主要部分组成。其中电磁系统由线圈、固定的铁芯和轭铁以及可动的衔铁构成，接点系统由动接点和静接点构成。当线圈中通入一定数值的电流后，由于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，从而反映输入电流的状况。第一节 继电器概述二、继电器的继电特性 继电器的特性是当输入量达到一定值时，输出量发生突变，如图2-1所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心三、继电器的分类 1、按输入量的物理性质分：电流和电压继电器 2、按动作电流分：直流、交流和交直流继电器 3、按动作原理分：电磁和感应继电器 4、按动作时间分：快动、正常动作和缓动继电器深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心第二节 安全继电器 继电器的类型很多，性能各有不同，结构形式也是多种多样，但是，都是由电磁系统和接点系统两大主要部分组成的。电磁系统由磁路和线圈组成，是继电器的感受机构，专门用来接受和反映输入物理量的性质。接点系统是继电器的执行机构，用来实现控制的目的。 继电器是直流24V的AX型（安全型）信号继电器。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 安全型继电器型号用汉字拼音字母和数字表示，字母表示继电器种类，数字表示线圈的电阻值。一、安全型继电器的型号表示法深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心无极44.0125HJWJXC 继电器加强接点（普通接点不标插入式（非插入式不标）缓放（非缓放不标）信号前圈电阻值后圈电阻值 （两线圈阻值相同时，取两者之和） 继电器型号的文字符号含义如下表21所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心1、安全型继电器的品种及用途：如表1-2所示。安全型继电器具有无极、无极加强接点、无极缓放、无极加强接点缓放、整流式、有极、有极加强、偏极、单闭磁5种9类20个品种及3个派生品种。2、继电器插座：1）结构，如图1-4所示；2）插孔，如图1-5所示；3）鉴别销孔位置及型别盖外形，如图 1-6 所示；4）鉴别销号码详见表12所示。参考其他教材的内容，包括图表。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心继电器的插座、插头深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心下图分别是无极、有极、偏极继电器插座接点编号对照深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心鉴别销孔位置及型别盖外形，如图 1-6 所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心二、安全型继电器的结构和工作原理 1、直流无极继电器 1）结构，外型如图2-2所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心2）原理：在线圈上加上直流电压后，线圈中的电流I使铁芯磁化，在铁芯内产生工作磁通，它由铁心极靴处经过主工作气隙进入衔铁，又经以第二工作气隙进入轭铁，然后回到铁芯，形成一闭合回路。在工作气隙处，由于磁通的作用，铁芯与衔铁间产生电磁吸引力，当F大到足以克服机械负载的阻力时，衔铁即与铁芯吸合。此时衔铁通过拉杆带动接点运动，使后接点断开，前接点闭合。当线圈中的电流减小时，铁芯中的磁通按一定规律随之减小，吸引力也随着减小。当电流小到一定值时，它所产生的吸引力小于机械力时，衔铁离开铁芯，被释放。此时拉杆带动接点运动，使前接点断开，后接点闭合。F吸引力吸引力F重力重力,吸起吸起!F吸引力吸引力F重力重力,落下落下!深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心2、偏极继电器 1）结构 偏极继电器具有反应电流极性的性能，较多使用在道岔表示道岔表示电路电路及半自动闭塞电路、计算机联锁接口电路中。 结构如右图所示永久磁铁永久磁铁深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 2）原理 磁路系统由永磁磁路与电磁磁路两部分组合而成，如图2-5所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心3、有极继电器 1）结构 有极继电器是一种能反应电流极性，并能保持其极性状态（切断电流后能保持原来电流极性工作状态）的继电器。它的结构特殊之处，是用一块端部呈刃形的长条形永久磁钢代替无极继电器的部分轭铁，永久磁铁与轭铁间用螺钉连接，如图2-6所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 2）特点 在磁路结构中有永久磁铁；衔铁动作受两种独立的电磁系统控制；灵敏度较高；动作时间较快。 3）工作原理 有极继电器的磁路系统由永磁磁路与电磁磁路两部分组合而成，为不对称的并联磁路结构，如图2-6所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心4、整流式继电器 用于交流电路中。它通过内部的半波或全波整流电路将交流电变为直流电而动作。之所以如此，是为了避免在AX系列继电器中采用结构形式完全不同的交流继电器，以提高产品的系列化、通用化程度。整流式继电器的电磁整流式继电器的电磁系统与无极继电器相系统与无极继电器相同，只是磁路结构参同，只是磁路结构参数有所不同。更主要数有所不同。更主要的是，在接点组上方的是，在接点组上方安装由二极管组成的安装由二极管组成的半波或全波整流电路，半波或全波整流电路，如图如图2-7所示。所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心三、安全型继电器的特性1、电气特性：不同类型的继电器特性，可以用继电器的参数来反映。1）额定值：继电器在运用状态时的电压值或电流值；2）工作值：使继电器动作，前接点全部闭合，并满足规定的接点压力所需的最小电流或电压值；3）释放值：继电器从规定值降低到前接点断开时的电压值或电流值；4）转极值：有极继电器的动接点由定位转换到反位或反到定所需的电压或电流值；5）充磁值：为测试继电器的释放值或转极值，预先使继电器系统磁化，向其线圈通以4倍的工作值或转极值，这样可以使继电器磁路饱和，在此条件下测试释放值或转极值；6）反向工作值：向继电器线圈反向通电，全部前接点闭合，并满足接点压力时所需的最小电压或电流值；7）反向不工作值：向偏极继电器线圈反向通电，继电器不动作的最大电压值。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 2、时间特性： 1）继电器的时间特性电磁继电器线圈，因为是有铁芯的，所以它不仅仅是电感量大，而且是一个非线性电感，再加上继电器磁路中的工作气隙在动作过程中是变化的，所以继电器线圈接上电源或短路时，继电器线圈中的电流变化规定，并不按一般的指数曲线规律变化。当K闭合时，如图2-8所示，曲线变化规律，如图2-9所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 2）改变无极继电器时间参数的方法 改变继电器的结构的方法 a、在铁芯上加一个短路线圈使其缓动，如图2-10所示。 b、用铜线圈架代替铜套，如图2-11所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 改变电路的方法（略） a、提高继电器端电压使继电器快吸 b、与继电器线圈串联RC并联电路使继电器快吸，如图产2-12所示。 c、并联电阻或二极管使继电器缓放，如图2-13所示。 d、并联RC串联电路使继电器缓放，如图2-15、2-16、2-17、2-18所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心第三节 其他类型的继电器 一、时间继电器 JSBXC-850、 JSBXC1-850型时间继电器是一种缓吸继电器，借助电子电路，获得180、30、13、3S等四种延时，以满足信号电路的需要。 JSBXC1-850型时间继电器电路，电路由4部分组成：输入电路、控制电路、动态输出电路，电源电路，如图2-20所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心输入部分控制电路动态部分电源部分二、交流二元继电器 交流二元继电器中的二元指有两个互相独立又互相作用的交变电磁系统。 1、交流二元继电器的结构，如图2-21所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心2、交流二元继电器的工作原理 1）交流二元继电器的相位选择性，如图2-23所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 当局部线圈和轨道线圈中分别通以一定相位差的交流电流 和 时，形成交变磁通 和 ，磁通穿过翼板时就形成了磁极J和G，在翼板中分别产生感应电流，可看做是许多环绕磁通的电流环所组成，故称为涡流，以 和 表示。涡流 和 分别与磁通 和 作用，产生电磁力F1和F2，即轨道线圈的磁通在翼板中感应的电流，在局部线圈磁通作用下产生电磁力F1；局部线圈的磁通在翼板中感应的电流，在轨道线圈磁通作用下产生力F2。F1和F2的方向可由左手法则决定，如图2-24所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 2）交流二元继电器的频率选择性 当牵引电流不平衡时，将有50Hz电压加在轨道线圈上，这时所产生的转矩力的在一个周期内平均值为零。即轨道线圈混入干扰电流与固定的25Hz局部电流相作用，翼板不产生转矩，不能使继电器误动。同时，由于翼板的惯性较大，使继电器缓动，跟不上转矩力变化的速率，使继电器保持原来的位置而不致误动。 由于交流二元继电器具有频率选择性，不仅可以防止牵引电流的干扰，而且对于其他频率也有同样的作用。可以证明，当轨道线圈电流频率为局部电流频率N倍时，不论电压有多高，翼板均不能产生转矩使继电器误动。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心第四节 继电器的接点（简述） 继电器接点是继电器的执行机构，用来实现接通或断开电路的目的在实际应用中，大部分故障往往发生在接点系统，因此，自控制设备工作的可靠性，在很大程度上决定于接点系统的工作的可靠性。为保证继电器在各种自动控制设备中能可靠工作，必须对接点系统有一定的要求，这些要求是： 1）接点闭合时，接触可靠，接触电阻小而稳定； 2）接点断开时，要可靠分断，接点间电阻为无穷大； 3）接点在闭合和断开过程中没有勯动； 4）不生熔接；5）耐各种腐蚀； 6）导热率和电导率要高； 7）使用寿命长。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心一、继电器接点工作状态的分析 1、继电器接点的闭合状态 继电器接点的接触面，无论如何精细加工，总不可能绝对平滑，影响因素有：接点材料；接点间压力；接点接触形式；接点间电压降和温度；化学腐蚀；电腐蚀等。 2、接点的断开过程 接点的化学和电腐蚀会导致接点变形、损坏、接触不良等现象，这些现象发生接点断开过程中。 3、接点的闭合过程 接点在闭合过程中会产生电火花，会发生电腐蚀。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心二、熄灭接点电弧和消灭接点火花的方法 1、熄灭接点电弧的方法 限制电路的功率；增大接点间距；几个接点串联；磁吹弧（如图2-28所示）。 2、消灭接点火花的方法 为提高接点的使用寿命，应设法避免接点间发生火花，具体方法是采用灭火花电路，如图2-29所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心第五节 继电器电路的设计及应用（重点） 一、继电器的图形符号（重点） 继电器在电路图中表示出来的就是继电器的线圈和接点两部分，线圈和接点在一个具体的继电器上是装成一个整体，但在使用时，线圈与接点所构成的电路是互不相关的两个回路，彼此间没有什么联系。在电路图中为了绘图的方便和需要，继电器的线圈和接点可以分别画在几张不同的图中，但该继电器的代号是相同的。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 1、电路中选择继电器的一般原则 1）继电器类型、线圈电阻，应满足电路具体要求； 2）电路串联使用继电器时，串联数量应满足工作电压要求； 3）继电器的接点最大允许电流不小于电路的工作电流，必要时可采用接点并联的方法； 4）继电器的接点数量不能满足电路要求时，应设复示继电器，且应能及时反映主继电器的动作状态； 5）电路中串联继电器接点时，要使串联继电器接点的接触电阻不影响电路的正常工作。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 2、继电器的表述 1）继电器的名称符号 一般是根据它的主要用途和功能来命名的 2）继电器的定位 继电器有两个状态，吸起和落下状态。在电路图中只能表达其中的一种，电路图中继电器呈现的状态称为定位状态。表定位；表反位。 3、继电器图表符号 在继电电路中，涉及继电器的线圈和接点组，它们的图形分别见表2-3、2-4所列。 4、继电器线圈的使用-满足工作电压即可 线圈有4个电源片，1-2后线圈、3-4前线圈 线圈的使用有：串、并和串并三种，见表2-3所列。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心二、继电器基本电路 1、串并联电路深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 2、自闭电路 凡是有自身前接点参与保持该继电器吸起的，称为自闭电路，如图2-33所示。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 3、时序电路 在一个由继电电路构成的控制系统中，包括有若干个继电器的电路。这些继电电路不仅相互作用，而且必然遵循一定的动作顺序，才能完成赋予它们的功能。把具有相互作用且按一定时间顺序动作的继电电路的总和，称作时序电路，如图2-34，它由10个继电器构成的时序电路，电路的输入信号为 ，用以控制奇数继电器吸起；另一输入信号为 ，用以控制偶数继电器吸起，但究竟哪一个继电器吸起或落下，还取决于电路的内部状态。例如，开始 来临时是1，随后 来临时是21 ，前进一步是32，一直到109。然后，再从头循环动作。时序电路的目的是：在继电联锁中，对应每一阶段必然设计相应的若干继电器电路，以完成该阶段电路的要求。时序电路在安全控制系统中得到了广泛的应用研究。xxxx深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心xxx 继电器X的前接点使奇数继电器吸起； 继电器X后接点使偶数继电器吸起。xx深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心4、极性继电器电路能鉴别继电器激磁电流极性的继电器电路，叫极性继电器电路。它由偏极或有极继电器组成。如图2-35是偏极继电器电路的一个例子（偏极继电器与无极继电器相配合使用）。极性电路具有非常好的断线和混线防护性能，还能节省控制线条数。图b使用两个无极J要用三条控制线，图a只用二条控制线即可。其他电路略。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心三、继电电路的分析法 1、动作程序法 动作程序法用来表示继电器的动作过程，着重反映继电器的时序关系，而不是严格地表达逻辑功能。用表示继电器吸起，表示继电器落下，表促使某J继电器吸起或落下。 2、时间图解法 3、接通径路法 接通径路法用来描述 继电器励磁电流的径路。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心四、继电器电路安全措施 1、用继电器的励磁状态作为开放信号的条件 根据故障安全原则的要求，必须选用继电器的励磁状态（前接点闭合）作为信号开放的条件，如图2-40所示。而图2-41电路就不安全了。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 2、电源与继电器设在不同端 对于控制较远距离的继电器等元件，一般控制线路用电缆，这就要考虑到控制线路发生断线、短路、接地等故障的可以。图2-42所示的就是将电源与继电器XJ设电路的不同端，这样可使当线路发生短路故障时，不至于造成XJ错误励磁。而图2-43就不行。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 3、采用双极接通电路 就是控制去线和回线都串入控制的条件接点，如图2-44所示。图a在去线和回线中都串入了某继电器J的前接点，来控制继电器XJ。若只用单极接通电路如图b就不行了。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 4、继电器不工作时分路继电器线圈 在重要的电路中，为了防止由其他电路混线或迷流影响造成继电器XJ的错误励磁，如图2-45所示的在不工作时将继电器线圈短路。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 5、避免几个继电器电路采用共用回线 在重要的继电器电路，不要与其它继电器电路共用回线。因为共用回线，一旦发生混线等故障时会引起继电器错误励磁。如图2-46所示，本来AJ励磁前接点闭合控制1XJ，使其励磁，由于外线1、2间发生混线，同时也使2XJ错误励磁。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心 对于不甚重要的继电器电路，为了节省电线，可以合用公共回线，但亦要尽量避免这种错误动作的可能性。另外采用如图2-47所示的分路继电器线圈的方法，当发生上面两线混线时，假设AJ吸起，也不会引起2XJ的错误励磁，而且能使XJ故障导向安全。深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心第六节 继电器地铁运用深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心继电器并串联运用深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心联锁采集继电器深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心整流继电器的运用深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心按钮运用深圳地铁运营总部通号中心深圳地铁运营总部通号中心谢谢！