第二節(jié)　安全型繼電器

AX系列安全型繼電器，是在座式繼電器和大插入式繼電器的基礎(chǔ)上，由我國(guó)自行設(shè)計(jì)和制造的。它與座式和大插入式相比，結(jié)構(gòu)新穎、重量輕、體積小。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)幾十年的運(yùn)用考驗(yàn)，證明其安全可靠、性能穩(wěn)定，能滿足信號(hào)電路對(duì)繼電器提出的各種要求。它是我國(guó)鐵路信號(hào)繼電器的主要定型產(chǎn)品，應(yīng)用最為廣泛。

一、安全型繼電器概述

安全型繼電器是直流24V系列的重彈力式直流電磁繼電器。其典型結(jié)構(gòu)為無極繼電器，其他各型繼電器由無極繼電器派生。因此，絕大部分零件都能通用。

1.插入式和非插入式

安全型繼電器分為插入式和非插入式。插入式多為單獨(dú)使用，非插入式常使用于有防塵外殼的組匣中。兩者的區(qū)別僅在于，插入式繼電器帶有透明性能很好的外罩（由聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯制成），用以密封防塵，同時(shí)為了與插座配合使用，插入式繼電器安裝在酚醛塑料制成的膠木底座上。插入式無極繼電器如圖1-3所示，尺寸單位為：mm（教材中其他圖示的尺寸單位同此，不再另行標(biāo)注）。

插入式繼電器的外形尺寸為163mm×48.5mm×160mm，重量1.2～1.8kg。非插入式繼電器的外形尺寸為（131～149）mm×35mm×（105～140）mm（視不同品種略有不同），重量1.0～1.6kg。

在實(shí)際使用中，為便于維修，多采用插入式繼電器。

2.安全型繼電器的型號(hào)表示法

安全型繼電器型號(hào)用漢字拼音字母和數(shù)字表示，字母表示繼電器種類，數(shù)字表示線圈的電阻值（單位Ω），例如：

繼電器型號(hào)的文字符號(hào)含義見表1-1。

3.安全型繼電器的品種及用途

安全型繼電器具有無極、無極加強(qiáng)接點(diǎn)、無極緩放、無極加強(qiáng)接點(diǎn)緩放、整流式、有極、有極加強(qiáng)、偏極、單閉磁5種9類，安全型繼電器的基本情況見表1-2。它們的特性和線圈電阻值各不相同，在信號(hào)電路中有不同的作用。

用數(shù)字和字母表示接點(diǎn)組數(shù)和類型，例如，8QH表示8組普通前后接點(diǎn)組，2DFJ表示2組加強(qiáng)定反位接點(diǎn)組。

4.繼電器插座

安全型繼電器組成插入式，需加裝繼電器插座板，安全型繼電器插座的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。

續(xù)上表

插座插孔旁所注接點(diǎn)編號(hào)系無極繼電器的接點(diǎn)編號(hào)，其他各型繼電器的接點(diǎn)系統(tǒng)的位置及使用編號(hào)與之不同，而實(shí)際使用的插座僅此一種，所以必須按插座接點(diǎn)編號(hào)對(duì)照?qǐng)D（圖1-5）中符號(hào)對(duì)照使用。

安全型繼電器有多種類型，為防止不同類型的繼電器錯(cuò)誤插接，在插座下部鑒別孔內(nèi)鉚以鑒別銷。鑒別銷號(hào)碼詳見表1-2。

不同類型的繼電器由型別蓋上的鑒別孔進(jìn)行鑒別，根據(jù)規(guī)定的鑒別孔逐個(gè)鉆成，以與鑒別銷相吻合。型別蓋外形及鑒別孔位置如圖1-6所示。

5.安全型繼電器的特點(diǎn)

在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，凡是涉及行車安全的繼電電路都必須采用安全型繼電器。所謂安全型繼電器是指它的結(jié)構(gòu)必須符合故障—安全原則（發(fā)生安全側(cè)故障的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)生危險(xiǎn)側(cè)故障的可能性；處于禁止運(yùn)行狀態(tài)的故障有利于行車安全，稱為安全側(cè)故障；處于允許運(yùn)行狀態(tài)的故障可能危及行車安全，稱為危險(xiǎn)側(cè)故障）。它是一種故障不對(duì)稱器件，在故障情況下使前接點(diǎn)閉合的概率遠(yuǎn)小于后接點(diǎn)閉合的概率。這樣，就可以用前接點(diǎn)代表危險(xiǎn)側(cè)信息，用后接點(diǎn)代表安全側(cè)信息。

為了達(dá)到故障—安全要求，安全型繼電器在結(jié)構(gòu)上有以下特點(diǎn)：

（1）前接點(diǎn)采用熔點(diǎn)高、不會(huì)因熔化而使前接點(diǎn)黏連的導(dǎo)電性能良好的材料。

（2）增加銜鐵重量，采用“重力恒定”原理在線圈斷電時(shí)強(qiáng)制將前接點(diǎn)斷開。

（3）采用剩磁極小的鐵磁材料構(gòu)成磁路系統(tǒng)，并在銜鐵與極靴之間設(shè)有一定厚度的非磁性止片，當(dāng)銜鐵吸起時(shí)仍有一定的氣隙以防剩磁吸力將銜鐵吸住。

（4）銜鐵不致因機(jī)械故障而卡在吸起狀態(tài)。

6.安全型繼電器的壽命

繼電器的壽命指的是接點(diǎn)的壽命，包括電壽命和機(jī)械壽命。繼電器的電壽命，規(guī)定為普通接點(diǎn)2×106次，加強(qiáng)接點(diǎn)2×105次，有極繼電器的加強(qiáng)定位、反位接點(diǎn)接通1×105次，斷開1×103次；機(jī)械壽命10×106次。

二、安全型繼電器的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理

1.無極繼電器

無極繼電器有JWXC-2000、JWXC-1700、JWXC-1000、JWXC-7、JWXC-2.3、JWXC-370/480型及緩放的JWXC-H600、JWXC-H340、JWXC-500/H300型等品種。

（1）直流無極繼電器的結(jié)構(gòu)

JWXC型直流無極繼電器的電磁系統(tǒng)如圖1-7所示。無極繼電器由電磁系統(tǒng)和接點(diǎn)系統(tǒng)兩大部分組成。電磁系統(tǒng)包括線圈、鐵芯、軛鐵和銜鐵。該繼電器具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便等特點(diǎn)。

①線圈

線圈水平安裝在鐵芯上，分為前圈和后圈，之所以采用雙線圈，主要是為了增強(qiáng)控制電路的適應(yīng)性和靈活性，可根據(jù)電路需要單線圈控制、雙線圈串聯(lián)控制或雙線圈并聯(lián)控制。

線圈繞在線圈架上，線圈架由酚醛樹脂壓制而成。緩放型無極繼電器為了增加緩放時(shí)間，采用銅質(zhì)阻尼線圈架。線圈用高強(qiáng)度漆包線密排繞制，抽頭焊有引線片，線圈及其與電源片的連接如圖1-8所示。

②鐵芯

鐵芯由電工純鐵制成，其為軟磁材料，具有較高的磁通密度和較小的剩磁，以利于繼電器的工作。外層鍍鋅防護(hù)。鐵芯如圖1-9所示。它的尺寸大小，根據(jù)繼電器的規(guī)格不同而有區(qū)別。緩放型繼電器、靈敏繼電器（如JWXC-370/480）尺寸大些，以加大緩放時(shí)間或減小工作值。

極靴在鐵芯頭部，用冷鐓法加粗。在極靴正面，鉆有兩個(gè)圓孔，是為了組裝和檢修時(shí)，緊固和拆裝鐵芯用的。

③軛鐵

軛鐵呈L形，由電工純鐵板沖壓成型，外表鍍多層鉻防護(hù)。

④銜鐵

銜鐵為角形，靠蝶形鋼絲卡固定在軛鐵的刀刃上，動(dòng)作靈活。銜鐵由電工純鐵沖壓成型，銜鐵上鉚有重錘片，以保證銜鐵靠重力返回。重錘片由薄鋼板制成，其片數(shù)由接點(diǎn)組的多少?zèng)Q定，使銜鐵的重量基本上滿足后接點(diǎn)壓力的需要。一般8組后接點(diǎn)用3片，6組用2片，4組用1片，2組不用。

銜鐵上有止片，止片由黃銅制成，安裝在銜鐵與鐵芯閉合處。止片有6種厚度，因繼電器規(guī)格不同而異，可取下按規(guī)格更換。止片用以增大繼電器在吸起狀態(tài)的磁阻，減小剩磁影響，保證繼電器可靠落下。

在電磁系統(tǒng)中，除銜鐵和鐵芯間工作氣隙δ外，在軛鐵的刀口處尚有第二工作氣隙δ′，以減小磁路的磁勢(shì)降，從而提高繼電器的靈敏度。

⑤接點(diǎn)系統(tǒng)

無極繼電器的接點(diǎn)系統(tǒng)如圖1-10所示。處于電磁系統(tǒng)上方，通過接點(diǎn)架、螺釘緊固在軛鐵上，兩者成為一個(gè)整體。用螺釘將下止片、電源片單元、銀接點(diǎn)單元、動(dòng)接點(diǎn)單元以及壓片按順序組裝在接點(diǎn)架上。在緊固螺釘前，應(yīng)將拉桿、絕緣軸、動(dòng)接點(diǎn)軸與動(dòng)接點(diǎn)組裝好。

無極繼電器接點(diǎn)系統(tǒng)采用兩排縱列式聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，因此，接點(diǎn)組數(shù)只能成偶數(shù)增減。拉桿傳動(dòng)中心線與接點(diǎn)中心線一致，以減少不必要的傳動(dòng)損失。為減少接點(diǎn)組組裝時(shí)的積累公差，將接點(diǎn)片與托片組合壓在酚醛塑料內(nèi)以形成單元塊。單元塊之間為平面接觸，易于控制公差，同時(shí)提高了接點(diǎn)組之間的絕緣強(qiáng)度。

銀接點(diǎn)單元由錫磷青銅帶制成的接點(diǎn)片與由黃銅制成的托片，兩組對(duì)稱地壓制在膠木內(nèi)。在接點(diǎn)簧片的端部焊有銀接點(diǎn)。

接點(diǎn)接觸時(shí)碰撞會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng)，顫動(dòng)將形成電弧，對(duì)接點(diǎn)有較大的破壞作用，為消除這種顫動(dòng)必須設(shè)置托片。在調(diào)整繼電器時(shí)，可在接點(diǎn)片和托片間加一個(gè)初壓力，保證接點(diǎn)剛接觸時(shí)可動(dòng)部分的動(dòng)能被接點(diǎn)片吸收，這樣既可消除顫動(dòng)，又可縮短接點(diǎn)的完全閉合時(shí)間，大大減輕了接點(diǎn)的燒損。

動(dòng)接點(diǎn)單元由錫磷青銅帶制成的動(dòng)接點(diǎn)簧片與黃銅板制成的補(bǔ)助片壓制在酚醛塑料膠木內(nèi)。動(dòng)接點(diǎn)簧片端部焊有動(dòng)接點(diǎn)。動(dòng)接點(diǎn)由銀氧化鎘制成。

電源片單元由黃銅制成的電源片壓在膠木內(nèi)。

拉桿有鐵制的和塑料制的，銜鐵通過拉桿帶動(dòng)接點(diǎn)組。

絕緣軸用凍石瓷料（一種新型陶瓷材料）制成，抗沖擊強(qiáng)度足夠。動(dòng)接點(diǎn)軸由錫磷青銅線制成。

壓片由彈簧鋼板沖壓成弓形，分上、下兩片，其作用是保證接點(diǎn)組的穩(wěn)固性。

下止片由錫磷青銅板制成，外層鍍鎳。它在銜鐵落下時(shí)起限位作用。

接點(diǎn)架由鋼板制成，用穩(wěn)釘與軛鐵固定，保證接點(diǎn)架不變位。接點(diǎn)架的安裝尺寸是否標(biāo)準(zhǔn)，角度是否準(zhǔn)確，對(duì)繼電器的調(diào)整有很大影響。

無極繼電器均為普通接點(diǎn)。

（2）無極繼電器的動(dòng)作原理

無極繼電器的磁系統(tǒng)為無分支磁路，如圖1-11所示。在線圈上加上直流電壓后，線圈中的電流I使鐵芯磁化，在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生工作磁通Φ，它由鐵芯極靴處經(jīng)過主工作氣隙δ進(jìn)入銜鐵，又經(jīng)過第二工作氣隙δ′進(jìn)入軛鐵，然后回到鐵芯，形成一閉合磁路。在工作氣隙δ處，由于磁通Φ的作用，鐵芯與銜鐵間產(chǎn)生電磁吸引力FD，當(dāng)FD大到足以克服機(jī)械負(fù)載的阻力Fj（主要是銜鐵自重）時(shí)，銜鐵即與鐵芯吸合。此時(shí)銜鐵通過拉桿帶動(dòng)動(dòng)接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，使后接點(diǎn)斷開，前接點(diǎn)閉合。

當(dāng)線圈中的電流減小時(shí)，鐵芯中的磁通按一定規(guī)律隨之減小，吸引力也隨著減小。當(dāng)電流小到一定值時(shí)，它所產(chǎn)生的吸引力小于機(jī)械力時(shí)，銜鐵離開鐵芯，被釋放。此時(shí)拉桿帶動(dòng)動(dòng)接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，使前接點(diǎn)斷開，后接點(diǎn)閉合。

2.無極加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器

加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器是為通斷功率較大的信號(hào)電路而設(shè)計(jì)的。

無極加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器有JWJXC-480型、緩放的JWJXC-H125/0.44和JWJXC-H125/0.13型等品種。

JWJXC-480型繼電器，其磁系統(tǒng)具有加大尺寸的無極磁路，接點(diǎn)系統(tǒng)由兩組普通接點(diǎn)和兩組加強(qiáng)接點(diǎn)組成，表示為2QH和2QHJ。普通接點(diǎn)與無極繼電器相同，加強(qiáng)接點(diǎn)則具有特殊設(shè)計(jì)的大功率接點(diǎn)和磁吹弧器。

JWJXC-H125/0.44和JWJXC-H125/0.13型無極加強(qiáng)接點(diǎn)緩放繼電器，其電磁系統(tǒng)和無極緩放繼電器（JWXC-H340）相同。接點(diǎn)系統(tǒng)由兩組帶磁吹弧器的加強(qiáng)前接點(diǎn)、兩組不帶磁吹弧器的加強(qiáng)后接點(diǎn)和兩組普通接點(diǎn)組成，即2QJ、2H、2QH。前圈為主線圈，后線圈為電流保持線圈。JWJXC-H125/80型繼電器則是專為交流轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)計(jì)的緩放繼電器，其后線圈為電壓保持線圈。JWJXC-H120/0.17型繼電器主要用于駝峰調(diào)車場(chǎng)五線制道岔電路，其電壓線圈（120Ω）的緩放時(shí)間不小于0.55s，電流線圈（0.17Ω）的緩放時(shí)間不小于0.4s，由于延長(zhǎng)了緩放時(shí)間，較好地解決道岔四開的問題。

無極加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器電磁系統(tǒng)雖與無極繼電器相同，但由于接點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變，引起磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)有較大變化。無極加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器的線圈與電源片連接方式與無極繼電器相同。

無極加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器的接點(diǎn)系統(tǒng)如圖1-12所示。它的普通接點(diǎn)與無極繼電器相同。加強(qiáng)接點(diǎn)組由加強(qiáng)動(dòng)接點(diǎn)單元和帶磁吹弧器的加強(qiáng)接點(diǎn)單元組成。為了防止接點(diǎn)組間的飛弧短路，在兩組加強(qiáng)接點(diǎn)間安裝既耐高溫、又具有良好絕緣性能的云母隔弧片。隔弧片鉚在拉桿上。為保證加強(qiáng)接點(diǎn)的安裝空間，增加了空白單元。圖中用虛線表示的熄弧磁鋼，說明只有帶熄弧器的加強(qiáng)后接點(diǎn)才有。

由錫磷青銅片沖壓成型的加強(qiáng)動(dòng)接點(diǎn)片頭部，鉚有由銀氧化鎘制成的動(dòng)接點(diǎn)。而加強(qiáng)靜接點(diǎn)片頭部，同樣鉚接銀氧化鎘接點(diǎn)，在接點(diǎn)的同一位置點(diǎn)焊了安裝磁鋼的熄弧器夾。

熄弧磁鋼由鋁鎳鈷合金或鐵鎳鋁合金制成。其熄弧原理是利用電弧在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生吹弧作用，使電弧迅速冷卻而熄滅。為避免電弧燒損接點(diǎn)及對(duì)磁鋼去磁，加強(qiáng)接點(diǎn)端部設(shè)有導(dǎo)弧角，使電弧迅速移到接點(diǎn)及磁鋼的前部位置。

由于磁鋼吹弧方向與極性有關(guān)，因此，熄弧磁鋼極性的安裝有特定的要求。

磁熄弧器的極性安裝如圖1-13所示。

3.整流式繼電器

整流式繼電器用于交流電路中。它通過內(nèi)部的半波整流電路或全波整流電路將交流電變?yōu)橹绷麟姸鴦?dòng)作。之所以如此，是為了避免在AX系列繼電器中采用結(jié)構(gòu)形式完全不同的交流繼電器，以提高產(chǎn)品的系列化、通用化程度。

整流式繼電器的電磁系統(tǒng)與無極繼電器相同。只是磁路結(jié)構(gòu)參數(shù)有所不同。更主要的是，在接點(diǎn)組上方安裝由二極管組成的半波整流電路或全波整流電路。

整流式繼電器有JZXC-480、JZXC-0.14、JZXC-H156、JZXC-H18型及派生的JZXC-H18F型等品種。

JZXC-480型繼電器的磁路具有加大的尺寸（加大止片厚度），是為了增大返還系數(shù)而不使工作值增加很多。它具有不規(guī)則的4QH與2Q接點(diǎn)組。在接點(diǎn)組上，安裝有二極管2CP25組成的橋式全波整流電路。

JZXC-0.14型繼電器磁系統(tǒng)與JZXC-480相同。兩線圈并聯(lián)連接，有4QH接點(diǎn)組，接點(diǎn)組上方安裝由2CZ-1型二極管組成的半波整流電路。

JZXC-H156與JZXC-H18型繼電器為具有緩放特性的整流式繼電器，其采用銅線圈架，接點(diǎn)系統(tǒng)為4QH接點(diǎn)組。在接點(diǎn)組上方，安裝由二極管2CP25組成的橋式全波整流電路。JZXC-H18F是JZXC-H18的派生型號(hào)，具有防雷性能，以保護(hù)整流二極管免遭擊穿。

JZXC-H142型、JZXC-H138型和JZXC-H60型整流式繼電器用于LED為光源的信號(hào)點(diǎn)燈電路。JZXC-16/16型整流式繼電器具有較高的返還系數(shù)，用于自動(dòng)閉塞區(qū)間信號(hào)點(diǎn)燈電路，可解決長(zhǎng)距離供電電纜漏泄電流大，燈絲繼電器釋放不可靠的問題。其前圈為二極管封閉的短路線圈，無整流單元與電源線直接連接，具有一定的防雷功能。

JZXC-H0.14/0.14型繼電器主要用于道口信號(hào)點(diǎn)燈電路中的燈絲繼電器。

整流式繼電器的線圈、整流器與電源片連接如圖1-14所示。

整流式繼電器的接點(diǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與無極繼電器相同，零部件全部通用，只是接點(diǎn)的編號(hào)有區(qū)別。

整流式繼電器動(dòng)作原理與無極繼電器相同，但由于交流電源通過整流后動(dòng)作繼電器，在線圈上加上的是全波或半波的脈動(dòng)直流電，其中存在交變成分，使電磁吸引力產(chǎn)生脈動(dòng)，工作時(shí)發(fā)出響聲，對(duì)繼電器正常工作帶來不利影響。

4.有極繼電器

有極繼電器根據(jù)線圈中電流極性不同而具有定位和反位兩種穩(wěn)定狀態(tài)，這兩種穩(wěn)定狀態(tài)在線圈中電流消失后，仍能繼續(xù)保持，故又稱極性保持繼電器。它的特點(diǎn)是磁系統(tǒng)中增加了永久磁鋼。在線圈中通以規(guī)定極性的電流時(shí)，繼電器吸起，斷電后仍保持在吸起位置；通以反方向電流時(shí)，繼電器打落，斷電后保持在打落位置。

有極繼電器有JYXC-660、JYXC-270型和加強(qiáng)接點(diǎn)的JYJXC-J3000和JYJXC-135/220、JYJXC-160/260型等品種。

（1）有極繼電器的結(jié)構(gòu)

有極繼電器的磁路結(jié)構(gòu)與無極繼電器基本相同，不同的只是用一塊端部呈刃形的長(zhǎng)條形永久磁鋼代替無極繼電器的部分軛鐵。磁鋼與軛鐵間用螺釘聯(lián)結(jié)。

在與軛鐵聯(lián)結(jié)的部位有兩個(gè)大于螺釘?shù)膱A孔，便于與軛鐵安裝時(shí)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)磁鋼的前后位置。磁鋼上部的中間位置有一臺(tái)面，以形成均勻的第二工作氣隙。臺(tái)面的中間有一凹槽，使拉桿下部不致與磁鋼抵觸而影響第二工作氣隙的調(diào)整。

有極繼電器的角形銜鐵的尾部加裝兩個(gè)青銅螺釘，用來調(diào)節(jié)第二工作氣隙的大小。在鐵芯部位沒有加裝止片。

JYJXC-135/220和JYJXC-J3000分別是原JYJXC-220/220和JYJXC-3000的改進(jìn)型。其結(jié)構(gòu)及特性都有較大變化，以克服原繼電器在使用中出現(xiàn)的外部機(jī)械力作用下在高電壓時(shí)反位不打落的問題。改進(jìn)型繼電器利用偏極繼電器的鐵芯，增加了偏極磁鋼，銜鐵增加了止片，形成特性較對(duì)稱的永磁磁路。JYJXC-X135/220型是在JYJXC-135/220型的加強(qiáng)接點(diǎn)上罩一個(gè)專用的熄弧裝置而構(gòu)成的。JYJXC-160/260是JYJXC-135/220的改進(jìn)型，主要是結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)。

有極繼電器的線圈引線與電源片的連接與無極繼電器相同。

有極繼電器銜鐵位置的定位、反位規(guī)定為：銜鐵與鐵芯極靴之間的間隙最小時(shí)（即吸起狀態(tài)）的位置規(guī)定為定位，此時(shí)閉合的接點(diǎn)叫做定位接點(diǎn)（符號(hào)為D，相當(dāng)于前接點(diǎn)）；銜鐵與鐵芯極靴之間的間隙最大時(shí)（即打落狀態(tài)）的位置規(guī)定為反位，此時(shí)閉合的接點(diǎn)叫做反位接點(diǎn)（符號(hào)為F，相當(dāng)于后接點(diǎn)）。

對(duì)于兩線圈串聯(lián)使用的有極繼電器，如JYXC-660、JYXC-270、JYJXC-J3000，電源片1接電源正極，4接電源負(fù)極，為定位吸起，反之為反位打落。對(duì)于分線圈使用的有極繼電器JYJXC-135/220等，則規(guī)定前圈的電源片3接電源正極，4接電源負(fù)極時(shí)為定位吸起；而后圈的電源片2接電源正極，1接電源負(fù)極時(shí)，為反位打落。

有極繼電器的接點(diǎn)系統(tǒng)與無極繼電器相同。改進(jìn)型的有極繼電器JYJXC-135/220和JYJXC-J3000的接點(diǎn)系統(tǒng)有較大改變：加強(qiáng)接點(diǎn)片加厚，取消接點(diǎn)托片，動(dòng)接點(diǎn)片改為面接觸以增大接觸面積。JYJXC-J3000還取消了普通前接點(diǎn)。

加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器磁熄弧器的極性與接點(diǎn)電源極性的配合如圖1-15所示。

（2）有極繼電器的工作原理

有極繼電器的磁路系統(tǒng)由永磁磁路與電磁磁路兩部分組合而成，為不對(duì)稱的并聯(lián)磁路結(jié)構(gòu)，有極繼電器的磁路如圖1-16所示。

永久磁鋼的磁通分為兩條并聯(lián)支路。從N極出發(fā)，經(jīng)銜鐵、第一工作氣隙δⅠ、鐵芯、軛鐵，到S極；從N極出發(fā)，經(jīng)銜鐵上部、重錘片、第二工作氣隙δⅡ，到S極。這兩條支路不對(duì)稱，磁路的不平衡就形成有極繼電器的正向轉(zhuǎn)極值與反向轉(zhuǎn)極值的較大差別。

當(dāng)銜鐵處于打落狀態(tài)時(shí)（反位），由于δⅠ?δⅡ，因此。由所產(chǎn)生的吸引力與銜鐵重力、動(dòng)接點(diǎn)預(yù)壓力共同作用，克服了產(chǎn)生的吸引力與后接點(diǎn)壓力，使銜鐵保持在穩(wěn)定的打落位置。反之，當(dāng)銜鐵處于吸合狀態(tài)（定位）時(shí)，由于δⅠ?δⅡ，因此，的吸引力將克服產(chǎn)生的吸引力、銜鐵重力及接點(diǎn)的反作用力，使銜鐵處于穩(wěn)定的吸合位置。

顯然，有極繼電器從一種穩(wěn)定位置轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定的位置，只有依靠電磁力的作用。

由圖1-16可知，電磁磁通ΦD經(jīng)過的是一個(gè)無分支的磁路，即鐵芯、軛鐵、δⅡ、重錘片、銜鐵、δⅠ、極靴。磁通的方向由線圈中的電流極性決定。對(duì)于電磁通來說，永久磁鋼是一個(gè)很大的磁阻，如同氣隙一般。

圖1-16（a）表示有極繼電器由反位轉(zhuǎn)換到定位的過程。繼電器原處于反位狀態(tài)，現(xiàn)在線圈中通以正極性電流，產(chǎn)生電磁通ΦD的方向是極靴處為S極。這時(shí)在δⅠ處ΦD與方向一致，磁通是加強(qiáng)的，等于。而在方向相反，磁通是削弱的，等于，當(dāng)ΦD增到足夠大時(shí)，則將克服、銜鐵重力及接點(diǎn)反作用力，使銜鐵開始吸合。在銜鐵吸合過程中，隨著δⅠ的不斷減小、δⅡ的不斷增大，，銜鐵便迅速運(yùn)動(dòng)到吸合位置。

如果改變線圈電流極性，如圖1-16（b）所示，則鐵芯中電磁通ΦD的方向隨之改變，極靴處為N極。則在δⅠ處ΦD與方向相反，磁通削弱，等于-ΦD；在δⅡ處ΦD與方向相同，磁通加強(qiáng)，等于，當(dāng)時(shí)、銜鐵重力、接點(diǎn)作用力的共同作用下，銜鐵返回到打落位置。

5.偏極繼電器

JPXC-1000型偏極繼電器是為了滿足信號(hào)電路中鑒別電流極性的需要設(shè)計(jì)的。它與無極繼電器不同，銜鐵的吸起與線圈中電流的極性有關(guān)，只有通過規(guī)定方向的電流時(shí)，銜鐵才吸起，而電流方向相反時(shí)，銜鐵不動(dòng)作。但它又不同于有極繼電器只有一種穩(wěn)態(tài)，即銜鐵靠電磁力吸起后，斷電就落下，落下是穩(wěn)定狀態(tài)。

（1）偏極繼電器的結(jié)構(gòu)

偏極繼電器的磁系統(tǒng)與無極繼電器基本相同，偏極繼電器磁路及工作原理如圖1-17所示。但鐵芯的極靴是方形的，在方極靴下方用兩個(gè)螺釘固定永久磁鋼，使銜鐵處于極靴和永久磁鋼之間，受永磁力的作用偏于落下位置。由于永磁力的存在，銜鐵只安裝一塊重錘片，后接點(diǎn)的壓力由永磁力和重錘片共同作用產(chǎn)生。

鐵芯由電工純鐵制成，方形極靴是先沖壓成型后再與鐵芯焊成整體的。由于鐵芯為方形極靴，銜鐵也由半圓形改為方形，以增加受磁面積，降低氣隙磁阻。

永久磁鋼由鋁鎳鈷材料制成，其上部為N極，下部為S極。兩線圈串聯(lián)使用，接線方式同無極繼電器。

接點(diǎn)系統(tǒng)與無極繼電器完全相同，具有8QH接點(diǎn)組。

（2）偏極繼電器的工作原理

偏極繼電器的磁路系統(tǒng)由永磁磁路與電磁磁路兩部分組合而成。永磁的磁通ΦM從N極出發(fā)，經(jīng)第三工作氣隙δⅢ進(jìn)入銜鐵后分為兩條并聯(lián)支路：一部分磁通經(jīng)第一工作氣隙δⅠ進(jìn)入方形極靴，然后直接返回S極；另一部分磁通穿過第二工作氣隙δⅡ進(jìn)入軛鐵，再經(jīng)鐵芯至方形極靴，返回S極。由于δⅠ>δⅡ，所以，而，故。這樣，δⅢ處由ΦM產(chǎn)生的永磁力FM遠(yuǎn)大于δⅠ處由產(chǎn)生的永磁力，使銜鐵處于穩(wěn)定的落下位置。

線圈通電后，鐵芯中產(chǎn)生電磁磁通ΦD，ΦD的磁路與無極繼電器相同，如圖1-17（a）所示。若線圈中電流方向使電磁磁通在極靴處為S極，這時(shí)，在δⅠ處ΦD和方向相同，總磁通為兩者之和，相應(yīng)的總電磁吸引力增大；在δⅡ處，ΦD和方向相反，總磁通為兩者之差，相應(yīng)的總電磁吸引力減小。由于力臂相差較大，的增大較的減小作用要大得多，因此，對(duì)銜鐵的總吸引力FMD增大。當(dāng)FMD>FM時(shí)，F(xiàn)MD克服FM與接點(diǎn)的反作用力，使銜鐵被吸合。

銜鐵吸合后，磁路氣隙發(fā)生變化，δⅢ?δⅠ，永磁磁通在磁路中大大減小，F(xiàn)M顯著減小，這時(shí)只要有一定值的電流存在，銜鐵即保持在吸起狀態(tài)。

斷開線圈電源時(shí)，銜鐵重力和接點(diǎn)的反作用力使銜鐵返回。在銜鐵返回的過程中，δⅠ增大，δⅡ減小，永磁磁通ΦM迅速增加，加速銜鐵的返回，直到銜鐵被下止片阻擋為止。

當(dāng)線圈通以反極性電流時(shí)，如圖1-17（b）所示，由于電磁通ΦD改變了方向，在δⅠ處，ΦD與相減。而在δⅡ處ΦD與相加，總的電磁吸引力反而下降，因此銜鐵不會(huì)吸合，從而具有鑒別電流極性的功能。

但是，反極性不吸起是有條件的，如果不斷增大反極性電流，使電磁磁通足以克服永磁的作用，即FD->FM，則銜鐵可在反極性電流作用下吸合，這是不允許的。因此，在偏極繼電器的電氣特性上加上一條特殊的標(biāo)準(zhǔn)，即反向加200V電壓，銜鐵不能吸起，以保證其工作的可靠性。

6.單閉磁繼電器

JDBXC-550/550型、JDBXC-A550/550型和JDBXC-1500型單閉磁繼電器在信號(hào)電路中作為雙命令控制繼電器使用。它的外觀與無極繼電器完全一樣，但磁系統(tǒng)有較大差別。單閉磁繼電器的磁系統(tǒng)如圖1-18所示。磁系統(tǒng)由L形軛鐵、U形鐵芯及T形軛根組成。裝配時(shí)先在U形鐵芯上套上兩個(gè)方形線圈，再用螺釘緊固在T形軛根上。L形軛鐵與軛根鉚成一個(gè)整體。

單閉磁繼電器的線圈為扁平形，是專為配合U形鐵芯而設(shè)計(jì)的，單閉磁繼電器線圈與電源片的連接如圖1-19所示。

單閉磁繼電器的接點(diǎn)系統(tǒng)同無極繼電器。

單閉磁繼電器的磁路工作原理如圖1-20所示。U形鐵芯與軛根組成一個(gè)閉合磁路，鐵芯的兩個(gè)芯柱上各繞一個(gè)線圈。當(dāng)兩個(gè)線圈中一個(gè)通電時(shí)，它產(chǎn)生的磁通被封閉在閉合磁路中，工作氣隙δⅠ、δⅡ中沒有磁通存在，銜鐵不受電磁力的作用。當(dāng)兩個(gè)線圈同時(shí)通電且它們產(chǎn)生的磁通在U形鐵芯內(nèi)方向一致（兩線圈電流方向相反）時(shí)，仍被封閉在閉合磁路中，工作氣隙δⅠ、δⅡ中仍然沒有磁通，銜鐵不會(huì)動(dòng)作。只有當(dāng)兩線圈同時(shí)通電，且在U形鐵芯中產(chǎn)生的磁通方向相反（兩線圈中電流方向相同）時(shí)，磁通通過氣隙δⅠ、銜鐵、氣隙δⅡ、軛鐵、軛根、鐵芯構(gòu)成閉合回路，磁通在氣隙處產(chǎn)生吸引力，使銜鐵吸合。當(dāng)一個(gè)線圈斷電時(shí)，則另一個(gè)線圈的磁通又立即回到U形鐵芯的閉合磁路中，銜鐵不能保持而釋放。

如果使單閉磁繼電器的一個(gè)線圈（稱其為局部線圈）通以固定極性電流，而另一個(gè)線圈的電流極性是正負(fù)變化的，它就成為一個(gè)不帶永久磁鋼的偏極繼電器，具有反映外加信號(hào)極性的功能，以此來檢查兩個(gè)控制命令之間的極性關(guān)系。如果將單閉磁繼電器的一個(gè)線圈通以固定方向的電流，作為局部線圈，則可當(dāng)線路繼電器使用。此外，還作為與門繼電器使用。

三、安全型繼電器的特性

安全型繼電器的特性包括電氣特性、時(shí)間特性和機(jī)械特性。這些特性用來表征繼電器的性能，是使用和檢修繼電器的重要依據(jù)。

1.電氣特性

電氣特性是安全型繼電器的基本要求，也是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)信號(hào)邏輯電路的依據(jù)。

電氣特性包括額定值、充磁值、釋放值、工作值、反向工作值、轉(zhuǎn)極值。

（1）額定值

額定值是滿足繼電器安全系數(shù)所必須接入的電壓或電流值。

AX系列繼電器的額定電壓為直流24V，作為軌道繼電器、燈絲繼電器、道岔一啟動(dòng)繼電器的電流線圈時(shí)除外。

（2）充磁值

為了測(cè)試?yán)^電器的釋放值或轉(zhuǎn)極值，預(yù)先使繼電器磁系統(tǒng)磁化，向其線圈通以4倍的工作值或轉(zhuǎn)極值。這樣可使繼電器磁路飽和，在此條件下測(cè)試釋放值或轉(zhuǎn)極值。

（3）釋放值

向繼電器通以規(guī)定的充磁值，然后逐漸降低電壓或電流，至全部前接點(diǎn)斷開時(shí)的最大電壓或電流值。

（4）工作值

向繼電器線圈通電，直到銜鐵止片與鐵芯接觸、全部前接點(diǎn)閉合，并滿足規(guī)定接點(diǎn)壓力所需要的最小電壓或電流值。此值是繼電器的磁系統(tǒng)及接點(diǎn)系統(tǒng)剛好能工作的狀態(tài)，一般規(guī)定工作值不大于額定值的70％。

（5）反向工作值

向繼電器線圈反向通電，直到銜鐵止片與鐵芯接觸、全部前接點(diǎn)閉合，并滿足接點(diǎn)壓力時(shí)所需要的最小電壓或電流值。造成反向工作值大于工作值的原因是磁路剩磁影響所致，反向工作值一般不大于工作值的120％。

（6）轉(zhuǎn)極值

使有極繼電器銜鐵轉(zhuǎn)極的最小電壓或電流值，又分為正向轉(zhuǎn)極值和反向轉(zhuǎn)極值。

正向轉(zhuǎn)極值是使有極繼電器的銜鐵轉(zhuǎn)極，全部定位接點(diǎn)閉合，并滿足規(guī)定接點(diǎn)壓力時(shí)的正向最小電壓或電流值。

反向轉(zhuǎn)極值是使有極繼電器的銜鐵轉(zhuǎn)極，全部反位接點(diǎn)閉合，并滿足規(guī)定接點(diǎn)壓力時(shí)的反向最小電壓或電流值。

（7）反向不工作值

向偏極繼電器線圈反向通電，繼電器不動(dòng)作的最大電壓值。

釋放值與工作值之比稱為返還系數(shù)。返還系數(shù)對(duì)于信號(hào)繼電器有著特別重要的意義，返還系數(shù)越高，標(biāo)志著繼電器的落下越靈敏。規(guī)定普通繼電器的返還系數(shù)不小于30％，緩放型繼電器不小于20％，軌道繼電器不小于50％。

AX系列繼電器的電氣特性和時(shí)間特性見表1-3。

續(xù)上表

續(xù)上表

2.時(shí)間特性

電磁繼電器的電磁系統(tǒng)是具有鐵芯的電感，在接通或斷開電源時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，在鐵芯中產(chǎn)生渦流，在線路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。這些電流產(chǎn)生的磁通阻礙鐵芯中原來的磁通的變化，所以電磁繼電器或多或少地都具有一些緩動(dòng)的時(shí)間特性。

在各種繼電器控制的電路中，由于它們完成的作用不一樣，對(duì)繼電器的時(shí)間特性要求也不一樣，如果不能滿足對(duì)時(shí)間特性的要求，控制電路便不能正常工作。因此不僅要了解繼電器固有的時(shí)間特性，而且還要按電路的要求，設(shè)法改變繼電器的時(shí)間特性。

（1）繼電器的時(shí)間特性

電磁繼電器線圈所具有的電感不僅電感量大，而且是非線性的。再加上繼電器磁路中的工作氣隙在動(dòng)作過程中是變化的。因此繼電器線圈中的電流變化規(guī)律較為復(fù)雜。

當(dāng)線圈通電到銜鐵動(dòng)作，帶動(dòng)后接點(diǎn)斷開，前接點(diǎn)接通，需要一定的時(shí)間。當(dāng)線圈斷電到銜鐵動(dòng)作，帶動(dòng)前接點(diǎn)斷開，后接點(diǎn)接通，也需要一定的時(shí)間。即吸合需要時(shí)間，釋放也需要時(shí)間。

吸合時(shí)間指向繼電器通入額定值起至全部前接點(diǎn)閉合所需的時(shí)間（包括通電至后接點(diǎn)斷開的吸起啟動(dòng)時(shí)間和從后接點(diǎn)斷開到前接點(diǎn)閉合的銜鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)間）。返回時(shí)間指向繼電器通入額定值，從線圈斷電時(shí)至后接點(diǎn)閉合所需的時(shí)間（包括斷電至前接點(diǎn)斷開的緩放時(shí)間和從前接點(diǎn)斷開至后接合閉合的銜鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)間）。繼電器動(dòng)作時(shí)間如圖1-21所示。

例如JWXC-1000型繼電器的吸合時(shí)間為0.10～0.15s，返回時(shí)間為0.015～0.02s。

可見繼電器都是緩動(dòng)的，但其緩吸、緩放時(shí)間都非常短。

（2）改變繼電器時(shí)間特性的方法

繼電器用于控制電路中，要滿足不同控制對(duì)象對(duì)時(shí)間特性的要求，光依靠繼電器的固有時(shí)間特性是不行的，必須根據(jù)需要改變繼電器的時(shí)間特性。改變繼電器時(shí)間特性的方法，一是改變繼電器的結(jié)構(gòu)；二是用電路來實(shí)現(xiàn)。

①改變繼電器結(jié)構(gòu)以獲得繼電器的緩動(dòng)

用改變繼電器結(jié)構(gòu)的方法來改變繼電器的時(shí)間特性，有：改變銜鐵與鐵芯間止片厚度，來改變繼電器的返回時(shí)間；選用電阻率較高的鐵磁材料，以縮短繼電器的動(dòng)作時(shí)間；增大線圈導(dǎo)線的線徑來減小繼電器的吸合時(shí)間等方法。而采用的最多的方法是在繼電器鐵芯上套短路銅環(huán)使繼電器緩動(dòng)，構(gòu)成緩放型繼電器。安全型繼電器用銅線圈架作為銅環(huán)，緩放型繼電器的銅線圈架如圖1-22所示。

這樣的繼電器，當(dāng)其線圈接通電源或斷開電源時(shí)，鐵芯中的磁通發(fā)生變化，在銅線圈架中產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流），感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通阻止原磁通的變化，使鐵芯中的磁通變化減慢（即接通電源時(shí)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通與原磁通方向相反，使磁通增長(zhǎng)減慢；切斷電源時(shí)感應(yīng)電流的磁通與原磁通方向相同，使磁通減小變慢），從而使繼電器緩吸緩放。在具體電路中，最多利用的是它的緩放特性。

同樣的繼電器在不同的工作電壓下，緩放時(shí)間是不同的，如JWXC-H340型繼電器在18V時(shí)緩放時(shí)間為0.45s，而在24V時(shí)為0.5s。

②構(gòu)成緩放電路以獲得繼電器的緩放

通過電路的方法，改變繼電器時(shí)間特性的方法有：提高繼電器端電壓使其快吸；與繼電器線圈并聯(lián)RC串聯(lián)電路使其緩吸緩放；在繼電器線圈兩端并聯(lián)電阻或二極管使其緩放；短路繼電器一個(gè)線圈使其緩放等。最多采用的是在繼電器線圈兩端并聯(lián)RC串聯(lián)電路，使繼電器緩吸緩放，如圖1-23所示。在繼電器通電時(shí)，電容器充電，因充電電流一開始很大，在R上產(chǎn)生較大壓降，降低了繼電器的端電壓，使繼電器線圈中的電流增長(zhǎng)減緩，起到緩吸作用。在繼電器斷電時(shí)，依靠電容器C的放電，使繼電器緩放。

緩放時(shí)間長(zhǎng)短與電容器的容量、放電回路中的電阻值及繼電器的釋放值有關(guān)。可通過改變C的電容量和R的電阻值來獲得所需要的緩放時(shí)間。

電路中R的作用除上述調(diào)節(jié)緩放時(shí)間外，還限制電容器的充電電流，以及防止電路振蕩。

緩放型繼電器的緩放時(shí)間最長(zhǎng)僅0.5s，不能滿足一些信號(hào)電路對(duì)時(shí)間的要求，因此常用在繼電器線圈兩端并聯(lián)RC電路的方法來獲得所需要的緩放時(shí)間。

3.安全型繼電器的機(jī)械特性與牽引特性

在繼電器銜鐵的動(dòng)作過程中，銜鐵上受到電磁吸引力和反作用力。電磁吸引力又稱牽引力。反作用力與之方向相反，對(duì)于安全型繼電器來說是由銜鐵（及重錘片）的重力和接點(diǎn)簧片的彈力組成的，所以稱為機(jī)械力。要使繼電器可靠工作，牽引力必須大于機(jī)械力。因此牽引力的大小要根據(jù)機(jī)械力來確定。

（1）機(jī)械特性

AX系列繼電器機(jī)械力的大小與接點(diǎn)片的數(shù)量、重錘片的數(shù)量、銜鐵的動(dòng)程等有關(guān)，而且在銜鐵的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中所受到的機(jī)械力不是固定不變的，而是在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化的。也就是說，繼電器的機(jī)械力Fj是隨著銜鐵與鐵芯間的氣隙δ的變化而變化的。Fj=f（δ）的變化關(guān)系稱為繼電器的機(jī)械特性。表示這種變化關(guān)系的曲線，稱為機(jī)械特性曲線。不同類型的繼電器，其結(jié)構(gòu)不同，機(jī)械特性也不同。

無極繼電器的機(jī)械特性曲線如圖1-24所示，圖中縱坐標(biāo)表示銜鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)所克服的機(jī)械力Fj（單位為N），橫坐標(biāo)表示銜鐵與鐵芯間的工作氣隙δ（單位為mm），橫軸上線段Oa代表最大氣隙δa值，Oδ0代表止片厚度，aδ0代表銜鐵動(dòng)程值（δa-δ0）。

繼電器銜鐵釋放時(shí)氣隙最大，這時(shí)在銜鐵重力和動(dòng)接點(diǎn)片的預(yù)壓力（動(dòng)接點(diǎn)片預(yù)先向下彎曲變形所產(chǎn)生的彈力）的作用下，使動(dòng)接點(diǎn)片與后接點(diǎn)片間保持一定的壓力，以保證接觸良好。后接點(diǎn)片的預(yù)壓力與銜鐵重力及動(dòng)接點(diǎn)片預(yù)壓力之和相平衡，銜鐵上的機(jī)械力Fj為零，在機(jī)械特性曲線上用a點(diǎn)表示。

當(dāng)銜鐵開始運(yùn)動(dòng)，工作氣隙從δ0逐漸減小時(shí)，后接點(diǎn)片的撓度隨之逐漸減小，使后接點(diǎn)片與動(dòng)接點(diǎn)片之間的壓力逐漸減小。這時(shí)后接點(diǎn)片給于動(dòng)接點(diǎn)片的作用力也逐漸減小，動(dòng)接點(diǎn)片的撓度逐漸增大。因此，隨著氣隙的減小，機(jī)械力Fj逐漸增大，如線段ab所示。該線段的陡度由后接點(diǎn)片和動(dòng)接點(diǎn)片的彈性變形決定。

當(dāng)動(dòng)接點(diǎn)與后接點(diǎn)剛分離時(shí)，動(dòng)接點(diǎn)片失去了后接點(diǎn)片對(duì)它的作用力，使機(jī)械力突然增大，如線段bc所示。其值決定于銜鐵重量和動(dòng)接點(diǎn)片的預(yù)壓力之和。

銜鐵繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)接點(diǎn)片逐漸向上彎曲，由于動(dòng)接點(diǎn)片的撓度加大，使動(dòng)接點(diǎn)片對(duì)銜鐵的壓力逐漸上升，如線段cd所示。上升的陡度由動(dòng)接點(diǎn)片的彈性變形決定。

當(dāng)動(dòng)接點(diǎn)片與前接點(diǎn)片接觸并使前接點(diǎn)片剛離開上托片時(shí)，動(dòng)接點(diǎn)片上增加了前接點(diǎn)的預(yù)壓力，使機(jī)械力突然加大，如線段de所示。其值決定于動(dòng)接點(diǎn)片的彎曲撓度所產(chǎn)生的彈力及前接點(diǎn)的預(yù)壓力之和。

為使動(dòng)接點(diǎn)片與前接點(diǎn)片間接觸良好，必須要求它們之間有一定的壓力，所以銜鐵仍需運(yùn)動(dòng)，直至銜鐵運(yùn)動(dòng)完畢。在這一過程中由于動(dòng)接點(diǎn)片和前接點(diǎn)片共同彈性變形，彈力增大，所以機(jī)械力較快上升，如線段ef所示。

可見，繼電器的機(jī)械特性曲線是一條折線，它表示了銜鐵運(yùn)動(dòng)在不同位置時(shí)的機(jī)械反作用力Fj。折線上c、e兩個(gè)折點(diǎn)突出向上，它們反映了銜鐵運(yùn)動(dòng)在這兩個(gè)位置的機(jī)械反作用力變化最大。如果繼電器的牽引力在這兩個(gè)位置均能大于機(jī)械反作用力，該繼電器就能吸起。所以c、e兩個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)，一般作為確定牽引力的依據(jù)，稱為臨界點(diǎn)。

機(jī)械特性曲線可根據(jù)材料力學(xué)計(jì)算求得，也可通過實(shí)驗(yàn)求得。

（2）牽引特性

當(dāng)無極繼電器線圈上加上直流電源后，鐵芯中就產(chǎn)生磁通，磁通經(jīng)過鐵芯與銜鐵間的氣隙δ時(shí)，對(duì)銜鐵產(chǎn)生電磁吸引力，稱為牽引力FQ。牽引力FQ與線圈的磁勢(shì)（線圈的匝數(shù)和所加電流的乘積IW，通常稱安匝）及氣隙大小有關(guān)。當(dāng)δ一定時(shí)，F(xiàn)Q與安匝（IW）的平方成正比；當(dāng)安匝一定時(shí)，F(xiàn)Q與δ的平方成反比。即FQ隨δ呈雙曲線規(guī)律而變化。牽引力FQ隨工作氣隙δ變化的關(guān)系FQ=f（δ），稱為牽引特性。牽引特性曲線如圖1-25所示。從圖中可看出，當(dāng)安匝一定時(shí)，牽引力FQ隨δ的減小呈雙曲線規(guī)律急劇增大；而相同的工作氣隙，在不同的安匝下，牽引力FQ也不同，安匝大，牽引力也大。因此，不同的安匝值牽引力FQ與工作氣隙δ的牽引特性曲線也不同，安匝大，曲線FQ=f（δ）位置就高。

（3）牽引特性與機(jī)械特性的配合

將機(jī)械特性曲線和一族牽引特性曲線用同一比例尺繪在同一坐標(biāo)上，牽引特性曲線與機(jī)械特性曲線配合如圖1-26所示。這一族牽引特性曲線對(duì)應(yīng)于不同的繼電器安匝。顯然，要使繼電器吸起，就必須要求繼電器銜鐵在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，牽引力處處大于或等于機(jī)械力。也就是說，牽引特性曲線必須在機(jī)械特性曲線之上，至少也要與機(jī)械特性曲線相切。如前述，機(jī)械特性曲線上的c和e點(diǎn)是兩個(gè)突出的折點(diǎn)，如果銜鐵運(yùn)動(dòng)到這兩點(diǎn)時(shí)牽引力都大于或等于機(jī)械力，那么在其他點(diǎn)的牽引力都能滿足要求。因此，只要根據(jù)這兩點(diǎn)中的任一點(diǎn)相切在另一點(diǎn)之上的牽引特性曲線，就能確定該繼電器的吸起安匝。（IW）3的牽引特性曲線不能滿足要求，因它雖與e點(diǎn)相切，上部分處于機(jī)械特性曲線之上，但下部分處于機(jī)械特性曲線之下，說明下部分的牽引力小于機(jī)械力，繼電器不能吸起。而與c點(diǎn)相切的（IW）2牽引特性曲線，除c點(diǎn)牽引力等于機(jī)械力外，其余都大于機(jī)械力，所以能使繼電器吸起，（IW）2就是吸起安匝。又因?yàn)閏點(diǎn)的牽引力等于機(jī)械力，所以這個(gè)吸起安匝稱為臨界安匝，切點(diǎn)c稱為臨界點(diǎn)。為使繼電器可靠吸起，繼電器的安匝應(yīng)大于臨界安匝，在臨界安匝上再加上一個(gè)儲(chǔ)備量，即乘以儲(chǔ)備系數(shù)K，就成為工作安匝（IW）G。

儲(chǔ)備系數(shù)K越大，牽引力越大，吸起時(shí)間越短。但K不能過大，K過大不但造成不必要的功率消耗，而且因吸引力過大會(huì)造成接點(diǎn)在閉合時(shí)發(fā)生劇烈振動(dòng)，影響接點(diǎn)穩(wěn)定工作，甚至產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧或火花使接點(diǎn)損壞。K值一般為1.1～1.3。

安全型繼電器的機(jī)械特性見表1-4。

四、安全型繼電器接點(diǎn)

繼電器接點(diǎn)是繼電器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過接點(diǎn)來反映繼電器的狀態(tài)，進(jìn)行電路的控制。對(duì)于繼電器接點(diǎn)有較高的要求，從接點(diǎn)材質(zhì)到接點(diǎn)結(jié)構(gòu)，從接點(diǎn)組數(shù)到接點(diǎn)容量。對(duì)頻繁通斷大電流的接點(diǎn)，還必須采取滅火花措施。

1.對(duì)接點(diǎn)系統(tǒng)的要求

在實(shí)際應(yīng)用過程中，繼電器的大部分故障發(fā)生在接點(diǎn)系統(tǒng)上，因此繼電電路的可靠性在很大程度上決定于接點(diǎn)系統(tǒng)工作的可靠性。為保證繼電器的可靠工作，必須對(duì)接點(diǎn)系統(tǒng)有一定的要求，這些要求包括：

（1）接點(diǎn)閉合時(shí)，接觸可靠，接觸電阻小而且穩(wěn)定。

（2）接點(diǎn)斷開時(shí)，要可靠分開，接點(diǎn)間電阻為無窮大，即有一定的間隙。

（3）接點(diǎn)在閉合和斷開過程中沒有顫動(dòng)。

（4）不發(fā)生熔接。

（5）耐各種腐蝕。

（6）熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率要高。

（7）使用壽命長(zhǎng)。

2.接點(diǎn)參數(shù)

（1）接點(diǎn)材質(zhì)

對(duì)接點(diǎn)材質(zhì)的基本要求是機(jī)械強(qiáng)度高、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率高、耐腐蝕、熔點(diǎn)較高、加工容易、價(jià)格適宜。

（2）接點(diǎn)電阻

接點(diǎn)接觸時(shí)兩導(dǎo)體間的連接是接觸表面間若干個(gè)接觸過渡段的結(jié)合，因此它的電阻比同樣形狀、尺寸的整個(gè)導(dǎo)體要大得多，這種接觸連接所形成的電阻叫做接觸電阻。接點(diǎn)電阻與接點(diǎn)材料、接點(diǎn)間壓力、接點(diǎn)的接觸形式、接點(diǎn)間電壓降、溫度及化學(xué)腐蝕、電腐蝕等因素有關(guān)。

接點(diǎn)電阻由接觸電阻及接點(diǎn)本身的電阻兩部分組成。

由于接觸電阻的存在，使通過接點(diǎn)的電流在接觸過渡區(qū)產(chǎn)生功率損失，使接點(diǎn)發(fā)熱。接點(diǎn)發(fā)熱后增大了材料的電阻系數(shù)，減低了機(jī)械強(qiáng)度。由于發(fā)熱和散熱是同時(shí)進(jìn)行且取得平衡的，所以接點(diǎn)通電后，能產(chǎn)生一定的溫升（接點(diǎn)溫度與周圍環(huán)境溫度之差），使接點(diǎn)電阻和機(jī)械強(qiáng)度保持在一定范圍內(nèi)。

總的要求是盡量減小接點(diǎn)電阻，以避免過高的接點(diǎn)溫升與電壓降。因此對(duì)接點(diǎn)電阻均要提出不允許超過的電阻值。

（3）接點(diǎn)壓力

接觸點(diǎn)之間的壓力和材質(zhì)，在很大程度上決定著接點(diǎn)電阻的大小。開始接觸的瞬間，接點(diǎn)壓力加在為數(shù)不多的接觸點(diǎn)上，這些接觸點(diǎn)被壓平，使兩接觸表面更加接近一些，產(chǎn)生一些新的接觸點(diǎn)，總的接觸電阻就會(huì)降低。但當(dāng)壓力達(dá)到某數(shù)值時(shí)，再增大壓力，也不會(huì)使接點(diǎn)電阻有明顯減小。

接點(diǎn)間存在壓力，接點(diǎn)支撐件（接點(diǎn)彈片等，一般采用彈性元件）能產(chǎn)生彈性變形，避免因震動(dòng)等因素造成接觸分離，所以對(duì)接點(diǎn)壓力有明確的最低值。

（4）接點(diǎn)齊度

同一繼電器的所有接點(diǎn)用于電路中，理論上要求同時(shí)接觸。但在接點(diǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，從工藝上不可能做到?jīng)]有誤差，因而接點(diǎn)很難做到完全同時(shí)接觸。繼電器各組接點(diǎn)同時(shí)接觸的誤差稱為接點(diǎn)不齊度，要求其越小越好。

（5）接點(diǎn)間隙

在動(dòng)接點(diǎn)和靜接點(diǎn)開始分離的瞬間，接點(diǎn)間產(chǎn)生很高的電場(chǎng)，在接點(diǎn)間隙中的自由電子在此電場(chǎng)力的作用下從陰極向陽(yáng)極高速移動(dòng)，這樣就產(chǎn)生了接點(diǎn)間的電弧。另外，這些電子與氣體中的自由電子撞擊，使氣體電離，進(jìn)一步使電弧加劇。電弧的產(chǎn)生使接點(diǎn)迅速氧化和點(diǎn)燃，加速接點(diǎn)的損耗，縮短使用壽命。但當(dāng)接點(diǎn)間隔增大后，拉長(zhǎng)了電弧，可使電弧熄滅。此外，接點(diǎn)間隙小，雷電效應(yīng)亦可能使接點(diǎn)間產(chǎn)生放電現(xiàn)象。故要求接點(diǎn)間有足夠大的間隙。

（6）接點(diǎn)滑程

接點(diǎn)表面的腐蝕、氧化和灰塵等對(duì)接觸電阻有很大影響，為了保證接點(diǎn)的可靠工作，當(dāng)接點(diǎn)開始接觸后，要求接點(diǎn)相互之間有一定程度的位移，該位移叫做接點(diǎn)滑程。

3.接點(diǎn)容量

繼電器接點(diǎn)所允許通過的最大電流稱為接點(diǎn)容量，繼電器使用時(shí)嚴(yán)禁超出接點(diǎn)允許容量，以保證各類接點(diǎn)達(dá)到規(guī)定的接點(diǎn)壽命動(dòng)作次數(shù)。超出接點(diǎn)容量使用時(shí)，而造成接點(diǎn)接觸面拉弧燒損，使接點(diǎn)接觸電阻增大，壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)造成器材或設(shè)備燒損。

安全型繼電器的接點(diǎn)容量見表1-5。

4.接點(diǎn)材料

一般繼電器要求接點(diǎn)材料的電阻系數(shù)小，抗壓強(qiáng)度低，而且選用不易氧化或其氧化物電阻率小的材料。因?yàn)椋佑|材料電阻系數(shù)越小，接點(diǎn)本身的電阻越小，接觸電阻越小；材料的抗壓強(qiáng)度越小，在一定的接點(diǎn)壓力下，接觸面積就越大，接觸電阻越小。

銀的電阻率最低，銀的氧化膜的電導(dǎo)率與純銀幾乎相等，且抗壓強(qiáng)度不高，因此幾乎所有類型的繼電器，都采用銀和銀合金作為接點(diǎn)材料。

對(duì)控制大電流和高電壓的接點(diǎn)，應(yīng)選擇耐電腐蝕和難熔的材料，例如鎢和金屬陶瓷等。鎢熔點(diǎn)高，硬度也很高，不會(huì)熔合，幾乎沒有機(jī)械磨損，耐電腐蝕能力強(qiáng)，但它在大氣中易氧化。

金屬陶瓷，大部分是由兩種互相不能熔成合金的成分，用金屬陶制法（粉末冶金法）制成的。它磨損小，熔點(diǎn)非常高，耐電腐蝕能力強(qiáng)，不易熔合，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，很適宜作為接點(diǎn)材料。銀氧化鎘就是其中的一種，其基本物質(zhì)為銀（85％～80％），起導(dǎo)電作用，氧化鎘（12％～15％）起導(dǎo)熱作用，獲得了最佳配合。它在高溫下（990℃）還能以爆炸形式分解出氧與鎘的蒸汽，起到對(duì)電弧的吹動(dòng)和消除游離的效應(yīng)，形成自動(dòng)吹弧作用，提高了接點(diǎn)的熄弧性能。特別是它與銀接點(diǎn)配合使用時(shí)，具有防黏連、接觸電阻小等特點(diǎn)。

安全型繼電器的普通接點(diǎn)，靜接點(diǎn)常用銀或銀氧化鎘制成，動(dòng)接點(diǎn)用銀氧化鎘制成。加強(qiáng)接點(diǎn)的靜接點(diǎn)、動(dòng)接點(diǎn)均用銀氧化鎘制成。

《鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則》規(guī)定，普通接點(diǎn)的接觸電阻，銀—銀應(yīng)不大于0.03Ω，銀—銀氧化鎘應(yīng)不大于0.05Ω，銀—銀碳應(yīng)不大于0.3Ω，銀氧化鎘—銀氧化鎘應(yīng)不大于0.1Ω。加強(qiáng)接點(diǎn)的接觸電阻，銀氧化鎘—銀氧化鎘應(yīng)不大于0.1Ω。

5.接點(diǎn)的接觸形式

接點(diǎn)的接觸形式如圖1-27所示，有面接觸、線接觸和點(diǎn)接觸三種。從表面上看，面接觸的接觸面最大，接觸電阻最小。但實(shí)際上并非如此，由于接點(diǎn)的接觸面稍有歪斜，兩個(gè)接點(diǎn)的接觸面就不能全面接觸，往往只能在一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)不大的面積上接觸，因此接觸電阻仍然較大。而且接觸的部分每次閉合都有不同，加上接點(diǎn)表面的氧化物層自動(dòng)凈化不良，所以接觸電阻很不穩(wěn)定。線接觸的壓力比較集中，在接點(diǎn)閉合和斷開過程中，線接觸的接點(diǎn)表面能沿另一接點(diǎn)表面滑動(dòng)，表面氧化層和灰塵會(huì)自動(dòng)脫落，起到自動(dòng)凈化的作用，使接觸電阻減小，而且接觸電阻也較穩(wěn)定。點(diǎn)接觸壓力最為集中，接觸電阻也最穩(wěn)定，但接觸電阻大，散熱面積小，溫升高，只適用于小功率的控制電路中。

如JWXC型無極繼電器的接點(diǎn)采用點(diǎn)接觸方式。在接點(diǎn)簧片的端部開一條0.5mm寬的細(xì)長(zhǎng)槽口，在槽的兩邊各焊一個(gè)銀接點(diǎn)（由直徑1.5mm的銀絲制成）。銀接點(diǎn)單元如圖1-28所示，它與動(dòng)接點(diǎn)一起構(gòu)成點(diǎn)接觸方式，且形成一個(gè)簧片上有兩個(gè)接觸點(diǎn)的并聯(lián)接觸方式，大大提高了觸頭接觸的可靠性。

JYJXC-135/220型加強(qiáng)接點(diǎn)有極繼電器，為滿足通斷較大電流的需要，除了加強(qiáng)接點(diǎn)片厚度外，接點(diǎn)采用面接觸方式。

6.接點(diǎn)的滅火花電路

為了提高接點(diǎn)的使用壽命，應(yīng)設(shè)法避免接點(diǎn)間發(fā)生火花。發(fā)生火花的原因，是接點(diǎn)控制電路中有電感元件，電感元件中儲(chǔ)存著磁場(chǎng)能量，當(dāng)接點(diǎn)斷開時(shí)往往以高電壓擊穿空氣隙，將這些能量出現(xiàn)在接點(diǎn)之間，形成火花放電（但此時(shí)，因電流未達(dá)到電弧臨界電流I0，不會(huì)產(chǎn)生電弧）。要消滅接點(diǎn)火花，必須采取措施將這部分磁場(chǎng)能量引出，不使它出現(xiàn)在接點(diǎn)上，使接點(diǎn)間的電壓低于擊穿空氣的電壓，那么接點(diǎn)間的火花即可消滅。具體方法一般采用滅火花電路，總的原理是利用滅火花電路溝通電感負(fù)載所產(chǎn)生的感應(yīng)電流回路，以降低自感電勢(shì)，并把磁場(chǎng)能量消耗在回路中的電阻上，這樣接點(diǎn)間的電壓就可能降低到不能擊穿空氣隙，避免接點(diǎn)火花的出現(xiàn)。

滅火花電路如圖1-29所示。分別為滅火花電阻與電路電感元件并聯(lián)、滅火花二極管與電路電感元件并聯(lián)、滅火花電阻電容與電路電感元件并聯(lián)、滅火花電阻與接點(diǎn)并聯(lián)、滅火花電阻電容與接點(diǎn)并聯(lián)。滅火花電阻電容與接點(diǎn)并聯(lián)是最常用的方法，在接點(diǎn)斷開瞬間，電感負(fù)載所產(chǎn)生的感應(yīng)電流流經(jīng)并聯(lián)在接點(diǎn)上的電容和電阻串聯(lián)電路，使接點(diǎn)上的電壓降至擊穿空氣隙的電壓之下，而避免發(fā)生火花。此時(shí)，磁場(chǎng)能量消耗在回路電阻上。

7.熄滅接點(diǎn)電弧

當(dāng)電路中的電流較大時(shí)（大于產(chǎn)生電弧的臨界電流I0）時(shí)，接點(diǎn)斷開過程中，由于在強(qiáng)大電場(chǎng)作用下從負(fù)極發(fā)出的電子具有足夠大的能量使氣體電子發(fā)生強(qiáng)烈游離，就在接點(diǎn)間產(chǎn)生電弧。電弧溫度很高，會(huì)引起接點(diǎn)材料的蒸發(fā)與噴濺，更增加了接點(diǎn)的電腐蝕，同時(shí)還引起接點(diǎn)表面的氧化。必須設(shè)法熄滅接點(diǎn)電弧。

電弧在接點(diǎn)間燃燒時(shí)，對(duì)電路來說具有一定的電阻值，使電路繼續(xù)保持接通狀態(tài)。要使電弧自行熄滅，就必須使電流值的增長(zhǎng)率小于零，電流逐漸減小至零。要保證這一點(diǎn)，有兩條途徑：限制電路功率和增大接點(diǎn)間隙距離。限制電路功率，可使電流值達(dá)不到臨界電流，但不是任何情況下都能采用的。單純?cè)龃蠼狱c(diǎn)間距離熄弧效果有限。于是，在接點(diǎn)組數(shù)有多余的情況下，可采用幾組接點(diǎn)串聯(lián)的方法。串聯(lián)幾組接點(diǎn)，增大了接點(diǎn)間距離，也提高了電弧臨界電壓，有較好的熄弧效果。

最常用的則是磁吹弧，這種方法是利用磁場(chǎng)的電磁力把電弧拉長(zhǎng)，起到增大接點(diǎn)間距離的作用，使電弧拉長(zhǎng)到加在接點(diǎn)間的電壓不足以維持電弧燃燒所需的電壓而自行熄滅。

磁吹弧法是在接點(diǎn)上加裝一塊永久磁鋼，永磁磁通經(jīng)過接點(diǎn)間的氣隙構(gòu)成磁回路。接點(diǎn)斷開時(shí)在接點(diǎn)之間產(chǎn)生電弧，實(shí)際上就是電子和離子在接點(diǎn)間的移動(dòng)。當(dāng)接點(diǎn)間產(chǎn)生電弧時(shí)，電子和離子上就要受到永磁的電磁力，使電弧吹得向外拉長(zhǎng)，最后使電弧自行熄滅。磁吹弧如圖1-30所示。

磁吹弧的方向根據(jù)左手定則確定，磁吹弧方向如圖1-31所示。此時(shí)要求通過接點(diǎn)電流的方向，應(yīng)符合使接點(diǎn)間電弧向外吹的原則。否則，向內(nèi)吹弧，非但不會(huì)熄滅電弧，還會(huì)造成接點(diǎn)的損傷。因此，加強(qiáng)接點(diǎn)上用磁吹弧的繼電器，如JWJXC-480、JWJXC-H125/0.44、JWJXC-H125/0.13、JYJXC-135/220等都規(guī)定了接點(diǎn)的正負(fù)極性，使用中要注意磁吹弧的方向。這樣，接點(diǎn)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與磁鋼的磁場(chǎng)方向一致，還保證不會(huì)產(chǎn)生對(duì)磁鋼的去磁作用。

用永久磁鋼作磁吹弧有許多優(yōu)點(diǎn)：可節(jié)省銅線和絕緣材料，滅弧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；滅弧功能較穩(wěn)定；沒有電能消耗；可使接點(diǎn)開距縮小。