任務1.4 繼電器的選用與檢修

知識目標：了解繼電器的基本結構、分類及選用方法。

技能目標：掌握繼電器的安裝及檢修方法。

素養目標：培養學生養成自覺遵守安全及技能操作規程和認真負責、精心操作的工作習慣，以及團隊合作意識。

重點和難點：繼電器的選用、安裝調試及故障的排除。

解決方法：教師指導、實例演示、小組討論、分組操作。

建議學時：2學時。

1.4.1 任務分析

繼電器主要作用是控制、檢測、保護、調節和信號轉換等。它是一種自動和遠距離操縱的電器，被廣泛應用于電力拖動控制系統、電力保護系統及通信系統。繼電器是現代電氣裝置中最基本的元器件之一，其外形圖如圖1-23所示。

繼電器按輸入信號不同分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器和中間繼電器；按線圈電流種類不同分為交流繼電器和直流繼電器；按用途不同分為控制繼電器、保護繼電器、通信繼電器和安全繼電器等。

1.4.2 相關知識——繼電器

1.熱繼電器

熱繼電器主要用于電力拖動系統中電動機負載的過載保護。

熱繼電器工作原理：當電動機正常運行時，熱元件產生的熱量雖能使雙金屬片彎曲，但還不足以使熱繼電器的觸點動作。當電動機過載時，雙金屬片彎曲位移增大，推動導板使常閉觸點斷開，從而切斷電動機控制電路以起保護作用。熱繼器動作后一般不能自動復位，要等雙金屬片冷卻后按下復位按鈕復位。熱繼電器動作電流的調節可以借助旋轉凸輪于不同位置來實現。熱繼電器外形、結構與符號如圖1-24所示。

熱繼電器型號及含義表示如圖1-25所示。

熱繼電器分類：熱繼電器主要分為兩極式和三極式，三極式中又分為帶斷相保護和不帶斷相保護。

熱繼電器使用選擇：主要是根據電動機的額定電流來選擇。在實際的運用中，熱繼電器的額定電流可略大于電動機的額定電流。

2.時間繼電器

時間繼電器作為延時元件，通常可在交流50Hz或60Hz、交流電壓380V或直流電壓220V的控制電路中作延時元件，按照預定的時間去接通或分斷電路。

時間繼電器按構成原理分為電磁式、電動式、空氣阻尼式、晶體管式、數字式等，按延時方式分為通電延時型和斷電延時型。

空氣阻尼式時間繼電器外形與符號如圖1-26所示。

3.中間繼電器

中間繼電器實質上是一種電壓繼電器，結構和工作原理與接觸器相同，但它的觸點數量較多，在電路中主要是擴展觸點的數量，另外其觸頭的額定電流較大，因此，它不但可用于增加控制信號的數目，實現多路同時控制，而且因為觸頭的額定電流大于線圈的額定電流，故還可用來放大信號。中間繼電器外形和符號如圖1-27所示。

4.電流繼電器

電流繼電器是根據輸入電流大小而動作的繼電器，其特點是電流繼電器的線圈和被保護的設備串聯，其線圈匝數少、導線粗、阻抗小、分壓小，不影響電路正常工作。按用途分為過電流繼電器和欠電流繼電器，過電流繼電器是指當電路發生短路即線圈電流超過正常負載電流時立即切斷電路，欠電流繼電器是指當電路電流過低時立即切斷電路。電流繼電器外形和符號如圖1-28所示。

通常，交流過電流繼電器的吸合電流I_o=（1.1～3.5）I_N（I_N為額定電流），直流過電流繼電器的吸合電流I_o=（0.75～3）I_N。由于過電流繼電器在出現過電流時銜鐵吸合動作，其觸點用來切斷電路，故過電流繼電器無釋放電流值。

欠電流繼電器正常工作時，繼電器線圈流過負載額定電流，銜鐵吸合動作；當負載電流降低至繼電器釋放電流時，銜鐵釋放，帶動觸點動作。直流欠電流繼電器的吸合電流調節范圍為I_o=（0.3～0.65）I_N；釋放電流調節范圍為I_r=（0.1～0.2）I_N。

5.電壓繼電器

電壓繼電器是根據輸入電壓大小而動作的繼電器，其特點是線圈并聯在電路中，線圈匝數多、導線細、阻抗大。按用途分為過電壓繼電器、欠電壓繼電器、零電壓繼電器。電壓繼電器外形和符號如圖1-29所示。

過電壓繼電器在電路中用于過電壓保護，由于直流電路一般不會出現過電壓，所以產品中沒有直流過電壓繼電器。交流過電壓繼電器吸合電壓調節范圍為U_o=（1.05～1.2）U_N（U_N為額定電壓）。

欠電壓繼電器在電路中用于欠電壓保護，一般直流欠電壓繼電器吸合電壓U_o=（0.3～0.5）U_N，釋放電壓U_r=（0.07～0.2）U_N。交流欠電壓繼電器的吸合電壓與釋放電壓的調節范圍分別為U_o=（0.6～0.85）U_N，U_r=（0.1～0.35）U_N。

6.速度繼電器

速度繼電器又稱為反接制動繼電器，主要用于三相籠型異步電動機的反接制動控制，它主要由轉子、定子和觸點3部分組成。轉子是一個圓柱形永久磁鐵，定子是一個鼠籠型空心圓環，由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。其轉子的軸與被控電動機的軸相連接，當電動機轉動時，轉子（圓柱形永久磁鐵）隨之轉動產生一個旋轉磁場，定子中的籠型繞組切割磁力線而產生感應電流和磁場，兩個磁場相互作用，使定子受力而跟隨轉動，當達到一定轉速時，裝在定子軸上的擺錘推動簧片觸點運動，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合。當電動機轉速低于某一數值時，定子產生的轉矩減小，觸點在簧片作用下復位。速度繼電器原理和符號如圖1-30所示。

1.4.3 任務實施

需準備的元器件和工具清單見表1-11。

1.熱繼電器的選擇

熱繼電器是利用電流的熱效應來推動機構使觸點閉合或斷開的保護電器。主要用于電動機的過載保護、斷相保護、電流的不平衡運行保護及其他電器設備發熱狀態的控制。常見的金屬片式熱繼電器的外形結構符號，如圖1-31所示。

熱繼電器的技術參數主要有額定電壓、額定電流、整定電流和熱元件規格，選用時，主要考慮其額定電壓、額定電流和整定電流范圍三個參數，其他參數只有在特殊要求時才考慮。

（1）額定電壓是指熱繼電器觸點長期正常工作所能承受的最高電壓。

（2）額定電流是指熱繼電器允許裝入熱元件的最大額定電流，根據電動機的額定電流選擇熱繼電器的規格，一般應使用熱繼電器的額定電流略大于電動機的額定電流。

（3）整定電流是指長期通過熱元件而熱繼電器不動作的最大電流。一般情況下，熱元件的整定電流為電動機額定電流的0.95～1.05倍；若電動機拖動的是沖擊性負載或起動時間較長及拖動設備不允許停電的場合，熱繼電器的整定電流值可取電動機額定電流的1.1～1.5倍，若電動機的過載能力較差，熱繼電器的整定電流可取電動機額定電流的0.6～0.8倍。

（4）當熱繼電器所保護的電動機繞組是形接法時，可選用兩相結構或三相結構的熱繼電器；當電動機繞組是△接法時，必須采用三相結構帶斷相保護的熱繼電器。

2.熱繼電器的常見故障及處理方法

熱繼電器的常見故障及處理方法見表1-12。

3.熱繼電器的安裝

（1）必須按照產品說明書中規定的方式安裝，安裝處的環境溫度應與所處環境溫度基本相同。當與其他電器安裝在一起時，應注意將熱繼電器安裝在其他電器的下方，以免其動作特性受到其他電器發熱的影響。

（2）熱繼電器安裝時，應清除觸點表面塵污，以免因接觸電阻過大或電路不通而影響熱繼電器的動作性能。

（3）熱繼電器出線端的連接導線應按照標準選用。導線過細、軸向導熱性差，熱繼電器可能提前動作；反之，導線過粗、軸向導熱過快，繼電器可能滯后動作。

（4）使用中的熱繼電器應定期通電校驗。

（5）熱繼電器在使用中應定期用布擦凈塵埃和污垢，若發現雙金屬片上有銹斑，應用清潔棉布蘸汽油輕輕擦除，切忌用砂紙打磨。

（6）熱繼電器在出廠時均調整為手動復位方式，如果需要自動復位，只要將復位螺釘順時針方向旋轉3～4圈，并稍微擰緊即可。

1.4.4 任務考評

根據班級人數先分組，然后進行任務實施，實施過程中的考評細節參見表1-13。

1.4.5 課后習題

1.熱繼器在電路中主要作用有哪些？

2.電動機起動時電流很大，為什么熱繼電器不會動作？

3.時間繼電器的延時方式有哪幾種？