1.4 繼電器

繼電器是一種根據某種輸入信號的變化而接通或斷開控制電路實現控制目的的電器。繼電器的輸入信號可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、速度、時間、壓力等非電量，而輸出通常是觸點的接通或斷開。繼電器一般不用來直接控制有較大電流的主電路，而是通過接觸器或其他電器對主電路進行控制。因此，同接觸器相比較，繼電器的觸點斷流容量較小，一般不需滅弧裝置，但對繼電器動作的準確性則要求較高。

繼電器的種類很多，按其用途可分為控制繼電器、保護繼電器、中間繼電器；按動作時間可分為瞬時繼電器、延時繼電器；按輸入信號的性質可分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等；按工作原理可分為電磁式繼電器、感應式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等；按輸出形式可分為有觸點繼電器、無觸點繼電器。下面介紹幾種常用的繼電器。

1.4.1 熱繼電器

電動機在實際運行中，常常遇到過載的情況。若過載電流不太大且過載時間較短，電動機繞組溫升不超過允許值，這種過載是允許的。但若過載電流大且過載時間長，電動機繞組溫升就會超過允許值，這將會加劇繞組絕緣的老化，縮短電動機的使用年限，嚴重時會使電動機繞組燒毀，這種過載是電動機不能承受的。因此，常用熱繼電器作為電動機的過載保護。

1.結構

熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸點三部分組成，其外形、結構及圖形符號如圖1-15所示。

2.工作原理

熱繼電器的工作原理如圖1-16所示。圖中熱元件是一段電阻不大的電阻絲，接在電動機的主電路中。雙金屬片是由兩種受熱后有不同熱膨脹系數的金屬碾壓而成的，其中下層金屬的熱膨脹系數大，上層的小。當電動機過載時，流過熱元件的電流增大，熱元件產生的熱量使雙金屬片中的下層金屬的膨脹變長速度大于上層金屬的膨脹速度，從而使雙金屬片向上彎曲。經過一定時間后，彎曲位移增大，使雙金屬片與扣扳分離（脫扣）。扣扳在彈簧的拉力作用下，將常閉觸點斷開。常閉觸點是串接在電動機的控制電路中的，控制電路斷開使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動機的主電路。若要使熱繼電器復位，則按下復位按鈕即可。熱繼電器就是利用電流的熱效應原理，當電動機出現不能承受的過載時切斷電動機電源電路，是為電動機提供過載保護的保護電器。

由于熱慣性，當電路短路時，熱繼電器不能立即動作使電路立即斷開。因此，在控制系統主電路中，熱繼電器只能用作電動機的過載保護，而不能起到短路保護的作用。在電動機啟動或短時過載時，熱繼電器也不會動作，這可避免電動機不必要的停車。

3.選用

熱繼電器型號的選用應根據電動機的接法和工作環境決定。當定子繞組采用星形接法時，選擇通用的熱繼電器即可；如果繞組為三角形接法，則應選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。在一般情況下，可選用兩相結構的熱繼電器；在電網電壓的均衡性較差、工作環境惡劣或維護較少的場所，可選用三相結構的熱繼電器。

4.整定

熱繼電器動作電流的整定主要根據電動機的額定電流來確定。熱繼電器的整定電流是指熱繼電器長期不動作的最大電流，超過此值即開始動作。熱繼電器可以根據過載電流的大小自動調整動作時間，具有反時限保護特性。一般過載電流是整定電流的1.2倍時，熱繼電器動作時間小于20 min；過載電流是整定電流的1.5倍時，動作時間小于2 min；過載電流是整定電流的6倍時，動作時間小于5 s。熱繼電器的整定電流通常與電動機的額定電流相等或是額定電流的0.95～1.05倍。如果電動機拖動的是沖擊性負載或電動機的啟動時間較長時，熱繼電器整定電流要比電動機額定電流高一些。但對于過載能力較差的電動機，則熱繼電器的整定電流應適當小些。

1.4.2 時間繼電器

時間繼電器是電路中控制動作時間的繼電器，它是一種利用電磁原理或機械動作原理來實現觸點延時接通或斷開的控制電器。按其動作原理與構造的不同可分為電磁式、電動式、空氣阻尼式和晶體管式等類型。

時間繼電器有通電延時和斷電延時兩種類型。通電延時型時間繼電器的動作原理是：線圈通電時使觸點延時動作，線圈斷電時使觸點瞬時復位。斷電延時型時間繼電器的動作原理是：線圈通電時使觸點瞬時動作，線圈斷電時使觸點延時復位。時間繼電器的圖形符號如圖1-17所示，文字符號用KT表示。

1.空氣阻尼式時間繼電器

空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣的阻尼作用獲得延時的。此類繼電器結構簡單，價栺低廉，但是準確度低，延時誤差大（±20%），因此在現代控制系統中已經很少使用。

2.電子式時間繼電器

電子式時間繼電器的種類很多，最基本的有延時吸合和延時釋放兩種，它們大多是利用電容的充放電原理來達到延時的目的。JS20系列電子式時間繼電器具有延時長、線路簡單、延時調節方便、性能穩定、延時誤差小、觸點容量較大等優點，其實物圖如圖1-18所示。

1.4.3 電磁式繼電器

電磁式繼電器是應用最早同時也是應用最多的一種繼電器，其實物圖如圖1-19所示。

電磁式繼電器由電磁機構和觸點系統組成，如圖1-20所示。鐵芯和鐵軛的作用是加強工作氣隙內的磁場；銜鐵的作用主要是實現電磁能與機械能的轉化；極靴的作用是增大工作氣隙的磁導；反作用力彈簧和簧片是用來提供反作用力。當線圈通電后，線圈的勵磁電流就產生磁場，從而產生電磁吸力吸引銜鐵。一旦磁力大于彈簧反作用力，銜鐵就開始運動，幵帶動與之相連的觸點向下移動，使動觸點與其上面的動斷觸點分開，而與其下面的動合觸點吸合。最后，銜鐵被吸合在與極靴相接觸的最終位置上。若在銜鐵處于最終位置時切斷線圈電源，磁場便逐漸消失，銜鐵會在彈簧反作用力的作用下脫離極靴，幵再次帶動觸點脫離動合觸點，返回到初始位置。電磁式繼電器的種類很多，如電壓繼電器、中間繼電器、電流繼電器、電磁式時間繼電器和接觸器式繼電器都屬于這一類。

1.電磁式電壓繼電器

電磁式電壓繼電器的動作與線圈所加電壓大小有關，使用時和負載幵聯。電壓繼電器的線圈匝數多、導線細、阻抗大。電壓繼電器又分為過電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。

（1）過電壓繼電器。在電路中用于過電壓保護，當其線圈為額定電壓值時，銜鐵不產生吸合動作，只有當電壓高于額定電壓105%～115%時才產生吸合動作，當電壓降低到釋放電壓時，觸點復位。

（2）欠電壓繼電器。在電路中用于欠電壓保護，當其線圈在額定電壓下工作時，欠電壓繼電器的銜鐵處于吸合狀態。如果電路出現電壓降低，幵且低于欠電壓繼電器線圈的釋放電壓時，其銜鐵打開，觸點復位，從而控制接觸器及時切斷電氣設備的電源。

通常，欠電壓繼電器的吸合電壓的整定范圍是額定電壓的30%～50%，釋放電壓的整定范圍是額定電壓的10%～35%。

2.電磁式電流繼電器

電磁式電流繼電器的動作與線圈通過的電流大小有關，使用時和負載串聯。電流繼電器的線圈匝數少、導線粗、阻抗小。電流繼電器又分為欠電流繼電器和過電流繼電器。

（1）欠電流繼電器。正常工作時，欠電流繼電器的銜鐵處于吸合狀態。如果電路中負載電流過低，幵且低于欠電流繼電器線圈的釋放電流時，其銜鐵打開，觸點復位，從而切斷電氣設備的電源。

通常，欠電流繼電器的吸合電流為額定電流值的30%～65%，釋放電流為額定電流值的10%～20%。

（2）過電流繼電器。過電流繼電器線圈在額定電流值時，銜鐵不產生吸合動作，只有當負載電流超過一定值時才產生吸合動作。過電流繼電器常用于電力拖動控制系統中起保護作用。

通常，交流過電流繼電器的吸合電流整定范圍為額定電流的1.1～4倍，直流過電流繼電器的吸合電流整定范圍為額定值的0.7～3.5倍。