电气控制基础(非电磁类继电器)

    非电磁类继电器的感测元件接受非电量信号(如:温度、转速、位移及机械力等)。常用的非电磁类继电器有:热继电器、速度继电器、干簧继电器、永磁感应继电器等。 

1.热继电器
    热继电器(FR)主要用于电力拖动系统中电动机负载的过载保护。
    电动机在实际运行中,常会遇到过载情况,但只要过载不严重、时间短,绕组不超过允许的温升,这种过载是允许的。但如果过载情况严重、时间长,则会加速电动机绝缘的老化,缩短电动机的使用年限,甚至烧毁电动机,因此必须对电动机进行过载保护。
(1)继电器结构与工作原理
    热继电器主要由热元件、双金属片和触点组成,如图l-9所示,热元件由发热电阻丝做成。双金属片由两种热膨胀系数不同的金属辗压而成,当双金属片受热时,会出现弯曲变形。使用时,把热元件串接于电动机的主电路中,而常闭触点串接于电动机的控制电路中。
    当电动机正常运行时,热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲,但还不足以使热继电器的触点动作。当电动机过载时,双金属片弯曲位移增大,推动导板使常闭触点断开,从而切断电动机控制电路以起保护作用。热继电器动作后一般不能自动复位,要等双金属片冷却后按下复位按钮复位。热继电器动作电流的调节可以借助旋转凸轮于不同位置来实现。
(2)热继电器的型号及选用 
    我国目前生产的热继电器主要有JR0、JR1、JR2、JR9、R10、JRl5、JRl6等系列,JRl、JR2系列热继电器采用间接受热方式,其主要缺点是双金属片靠发热元件间接加热,热偶合较差;双金属片的弯曲程度受环境温度影响较大,不能正确反映负载的过流情况。
    JRl5、JRl6等系列热继电器采用复合加热方式并采用了温度补偿元件,因此较能正确反映负载的工作情况。
    JRl、JR2、JR0和JRl5系列的热继电器均为两相结构,是双热元件的热继电器,可以用作三相异步电动机的均衡过载保护和Y联结定子绕组的三相异步电动机的断相保护,但不能用作定子绕组为△联结的三相异步电动机的断相保护。
JRl6和JR20系列热继电器均有带有断相保护的热继电器,具有差动式断相保护机构。热继电器的选择主要根据电动机定子绕组的联结方式来确定热继电器的型号,在三相异步电动机电路中,对Y联结的电动机可选两相或三相结构的热继电器,一般采用两相结构的热继电器,即在两相主电路中串接热元件。对于三相感应电动机,定子绕组为△联结的电动机必须采用带断相保护的热继电器。
 

2.速度继电器
    速度继电器又称为反接制动继电器。它的主要用于笼型异步电动机的反接制动控制。它是靠电磁感应原理实现触点动作的。
    从结构上看,与交流电机相类似,速度继电器主要由定子、转子和触点三部分组成。定子的结构与笼型异步电动机相似,是一个笼型空心圆环,由硅钢片冲压而成,并装有笼型绕组。转子是一个圆柱形永久磁铁。
    速度继电器的轴与电动机的轴相连接。转子固定在轴上,定子与轴同心。当电动机转动时,速度继电器的转子随之转动,绕组切割磁场产生感应电动势和电流,此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩,使定子向轴的转动方向偏摆,通过定子柄拨动触点,使常闭触点断开、常开触点闭合。当电动机转速下降到接近零时,转矩减小,定子柄在弹簧力的作用下恢复原位,触点也复原。速度继电器根据电动机的额定转速进行选择。
    常用的感应式速度继电器有JYl和JFZ0系列。JYl系列能在3000r/min的转速下可靠工作。JFZ0型触点动作速度不受定子柄偏转快慢的影响,触点改用微动开关。JFZ0系列JFZ0-1型适用于300~1000r/min.JFZ0-2型适用于1000~3000r/rain。速度继电器有两对常开、常闭触点,分别对应于被控电动机的正、反转运行。一般情况下,速度继电器的触点,在转速达120r/min时能动作,100r/min左右时能恢复正常位置。

3.干簧继电器
    干簧继电器是一种具有密封触点的电磁式断电器。干簧继电器可以反映电压、电流、功率以及电流极性等信号,在检测、自动控制、计算机控制技术等领域中应用广泛。干簧继电器主要由干式舌簧片与励磁线圈组成。干式舌簧片(触点)是密封的,由铁镍合金做成,舌片的接触部分通常镀有贵重金属(如金、铑、钯等),接触良好,具有优良的导电性能。触点密封在充有氮气等惰性气体的玻璃管中,因而有效地防止了尘埃的污染,减少了触点的腐蚀,提高了工作可靠性。
    当线圈通电后,管中两占簧片的自由端分别被磁化成N极和S极而相互吸引,因而接通被控电路。线圈断电后,干簧片在本身的弹力作用下分开,将线路切断。
    干簧继电器具有:结构简单,体积小。吸合功率小,灵敏度高,一般吸合与释放时间均在0.5~2ms以内。触点密封,不受尘埃、潮气及有害气体污染,动片质量小,动程小,触点电寿命长,一般可达107次左右。
    干簧继电器还可以用永磁体来驱动,反映非电信号,用作限位及行程控制以及非电量检测等。主要部件为干簧继电器的干簧水位信号器,适用于工业与民用建筑中的水箱、水塔及水池等开口容器的水位控制和水位报警。

4.可编程通用逻辑控制继电器
    可编程通用逻辑控制继电器是近几年发展应用的一种新型通用逻辑控制继电器亦称通用逻辑控制模块,它将控制程序预先存储在内部存储器中,用户程序采用梯形图或功能图
    语言编程,形象直观,简单易懂,由按钮、开关等输入开关量信号。通过执行程序对输入信号进行逻辑运算、模拟量比较、计时、计数等,另外还有显示参数、通信、仿真运行等功能,其内部软件功能和编程软件可替代传统逻辑控制器件及继电器电路,并具有很强的抗干扰抑制能力。另外,其硬件是标准化的,要改变控制功能只需改变程序即可。因此,在继电逻辑控制系统中,可以“以软代硬”替代其中的时间继电器、中间继电器、计数器等,以简化线路设计,并能完成较复杂的逻辑控制,甚至可以完成传统继电逻辑控制方式无法实现的功能。因此,在工业自动化控制系统、小型机械和装置、建筑电器等广泛应用在智能建筑中适用于照明系统、取暖通风系统、门、窗、栅栏和出入口等的控制。
    常用产品主要有德国金钟-默勒公司的Easy,西门子公司的LOGO、日本松下公司的可选模式控制器一控制存储式继电器等。

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