第四章信号继电器

第四章信号继电器

第一节信号继电器概述 一、继电器的定义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元件。具有继电特性无接点继电特性有接点继电特性

二、继电器的基本原理 • 1、组成：由接点系统和电磁系统两大部分组成，电磁系统由线圈、固定的铁心、轭铁以及可动的衔铁。接点系统由动接点、静接点构成。

2、动作原理 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。最基本的工作原理：线圈通电→产生磁通（衔铁、铁心）→产生吸引力→克服衔铁阻力→衔铁吸向铁心→衔铁带动动接点动作→前接点闭合、后接点断开电流减少→吸引力下降→衔铁依靠重力落下→动接点与前接点断开，后接点闭合。可见，继电器具有开关特性，利用其接点的通、断电路，从而构成各种控制表示电路。

三、继电器的作用 能够以极小的电信号控制执行电路中相当大的对象，能够控制数个对象和数个回路，也能控制远距离的对象。有着良好的开关性能：闭合阻抗小、断开阻抗大，有故障→安全性能，能控制多回路、抗雷击性能强、无噪声、温度影响小等。在以继电技术构成的系统中，大量使用，在以电子元件和微机构成的系统中，作为接口部件，将系统主机与信号机、轨道电路、转辙机等执行部件结合起来。四、铁路信号对继电器的要求 • 1、安全、可靠 • 2、动作可靠、准确 • 3、使用寿命长 • 4、有足够的闭合和断开电路的能力 • 5、有稳定的电气特性和时间特性 • 6、保持良好的电气绝缘强度。

五、信号继电器的分类 • 1、按动作原理分：电磁、感应继电器 • 2、按动作电流分：直流（无极、偏极、有极）交流继电器 • 3、按输入物理量：电流、电压继电器 • 4、按动作速度：正常、缓动继电器 • 5、按接点结构：普通接点、加强接点继电器 • 6、按工作可靠度：安全型、非安全型（前者称为N，重力式 • 继电器，后者称为C型弹力式继电器）

六、继电器的参数 • 1．额定值——继电器在运用状态时的电压值或电流值； • 2．吸起值——使继电器动作（动接点与前接点接触）所需要的最小电流或电压值； • 3．工作值——使继电器动作，前接点全部闭合，井满足规定的接点压力所需的最小电流或电压值； • 4. 释放值——继电器从规定值降低到前接点断开时的电压或电流值； • 5．转极值——有极继电器的动接点由定位转换到反位或由反位转换到定位所需要的电压或电流值； • 。

6．过负载值——继电器允许接入的最大电压或电流值（一般为工作值的四倍），接入过负载值后，线圈不受损伤，电气特性亦不变化；6．过负载值——继电器允许接入的最大电压或电流值（一般为工作值的四倍），接入过负载值后，线圈不受损伤，电气特性亦不变化； • 7．吸起时间——从继电器线圈接通规定的电压或电流时起至全部前接点闭合的时间； • 8．释放时间——切断供以规定的电压或电流的电源时起至全部动接点与后接点闭合的时间； • 9．安全系数——额定值与工作值之比； • 10．返还系数——释放值与工作值之比称为返还系数

第二节继电器的机械特性与牵引特性 一、机械特性电磁继电器的工作过程是电流通过线圈，在磁路中产生磁通，磁通在衔铁气隙中产生电磁力吸引衔铁带动接点动作，以完成接通、断开或转接电路的任务——电磁吸力（牵引力）。对于AX型继电器来说是由接点簧片的弹性力和衔铁上的重锤片重力等机械反作用力所组成，所以称它为机械力。显然，要使继电器可靠工作，牵引力必须大于机械力，继电器的机械力，是随着衔铁与铁心磁极间的气隙的变化而变的，这种变化关系＝f（）称为继电器的机械特性，这种变化关系的曲线，称为机械特性曲线。

AX型继电器机械特性曲线 接点动作过程

二、牵引特性和机械特性的配合 • 1、牵引特性牵引力与所加安匝及气隙大小等有关，当气隙一定时，牵引力与安匝（IW）的平方成正比（抛物线），当安匝（IW）一定时，牵引力与工作气隙的平方成反比，即牵引力随呈双曲线规律的变化而变，这种牵引力随工作气隙而变化的关系，我们称它为牵引特性。 • 2、两特性曲线的配合为要继电器能吸起，使前接点闭合后接点分离，必须要求继电器衔铁在整个运动过程中，牵引力处处大于或等于机械力，也就是说，牵引特性曲线必须在机械特性曲线之上，至少也要与机械特性曲线相切。

牵引特性曲线牵引特性曲线与机械特性曲线配合牵引特性曲线牵引特性曲线与机械特性曲线配合

第三节安全型继电器 一、安全型继电器概述 AX系列安全型继电器是直流24V系列的重弹力式直流电磁继电器，其典型结构为无极继电器，其它各型号都是由其派生而成。因此，绝大部分零件都能通用。 • 1、插入式和非插入式外观上是否有防尘罩，前者单独使用，后者装于匣内使用。 • 2、型号的表示法采用汉字拼音字母和数字表示，字母表示继电器种类，数字表示线圈的阻值。 • 3、安全型继电器的品种及用途无极、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、单闭磁等5种9类20品种及3个派生品种。

4、继电器插座

5、安全型继电器的特点： 前接点代表危险侧信息后接点代表安全侧信息接点符合:故障—安全原则：发生安全侧故障的可能性远远大于发生危险侧故障的可能性，处于禁止运行的状态的故障有利于性车的安全称为安全侧，处于允许运行状态的故障可能危及性车安全，称为危险侧故障。由于其在故障情况下，使前接点闭合的概率远远小于后接点闭合的概率。 6、安全性继电器的寿命电寿命、2×10（5-6）机械寿命10×10（6）

1、无极继电器 （1）、结构：电磁系统（线圈、铁心、轭铁、衔铁）接点系统（拉杆、动静接点组）（2）、动作原理：电→磁→力→动作拉杆，F吸引力＞F重力为吸其状态。二、安全型继电器的结构和动作原理

（3）、F吸引力＜F重力为落下状态。 （4）、无极特性

（5）电磁系统 直流无极电磁继电器的电磁系统

（6）磁化曲线 当继电器线圈中的电流从零增大时，安匝增大到，铁心中的磁通量曲线规律增大到，使继电器吸起。当电流从大于工作值的情况下减小，安匝也随着减小时，由于磁滞的影响，磁通沿另一条曲线ab缓慢下降，致使安匝降到小于值的时还能产生磁通，保持衔铁不释放，可见继电器的释放安匝比还要小，即释放电流值比还要小。由上可知无极继电器的释放值不仅小于吸起值，而且比吸起值小很多。

整流继电器JZXC-480与无极型基本一致，仅在接点组上安装了二极管组成的半波或全波整流电路。输入的是交流电源，经整流后再送入线圈。使用中注意其电源端子1、4短接。整流继电器JZXC-480与无极型基本一致，仅在接点组上安装了二极管组成的半波或全波整流电路。输入的是交流电源，经整流后再送入线圈。使用中注意其电源端子1、4短接。 2、整流式继电器

(1) 特点 具有定位和反位两种稳定状态。刃形的长条形永久磁钢代替了部分轭铁。由于有永久磁钢的存在，于是使得磁路系统中有了两条固定磁路由其保持在断电后继电器的状态。当通入电源后固定磁路在δ1、δ2处与电磁路之间进行比较，使衔铁相应发生运动改变其状态。 3、有极继电器JYJXC-135/220

（2）磁路结构 有极继电器的结构形式很多，一般按磁路结构来分类可分串联式，并联式（或称差接式）和桥式三种磁路结构及等效磁路

4、AX型有极继电器的工作原理 （1）AX型有极继电器反位打落状态磁路定位吸起状态磁路

A、特点 鉴别电流的极性，在方形极靴前装有L形永久磁铁。只有线圈中的电源极性1+、4-，继电器才励磁。一般使用在道岔表示电路及单复线半自动闭塞电路中。（2）偏极继电器JPXC-1000

B 磁路结构 极化磁通路径　极化磁通和控制磁通路径

(3)闭磁路继电器 a AX型单闭磁继电器（JDBX-1100）磁路系统是由Ⅱ型铁心，L形轭铁和衔铁组成。Ⅱ形铁心装在轭铁上形成一个闭合磁路。局部线圈通以固定　　　工作线圈通以局部线　　　工作线圈通以局部线　极性的电流圈相反极性的电流　　　　　圈相同极性的电流

B 二元差动双闭磁路继电器 这种继电器的磁系统是由两个并列II形铁心，一个L形轭铁和一个衔铁组成，两个II形铁心装在一个共同的轭铁上形成两个闭合磁路，因此称双闭磁路。二元差动闭磁路继电路原理图

交流继电器 一、交流电磁继电器 1.特点 • (1)牵引力是在最大值与零值之间脉动的，它脉动的频率是交流电流频率的两倍。这种脉动的牵引力作用在衔铁上，将使衔铁发生颤动。而继电器衔铁的颤动是不允许的，这就要求交流电磁继电器，在结构上要采取特殊的措施来消灭衔铁的颤动现象。 • (2)交变磁通通过铁心时，在铁心中产生磁滞损失和涡流损失。为了减小这些损失，交流电磁继电器的铁心一般采用硅钢片叠成的。 • (3)交流电磁继电器，即使是在稳定的情况下，也存在着反电势，因此，交流电磁继电器线圈中的电流主要不是由电阻来决定，而由线圈的感抗来决定。

2.牵引特性 既然铁心中的磁通为一常量，而吸力（牵引力）的大小决定于磁通的大小，交流电磁继电器当线圈两端电压一定时，牵引力与衔铁和铁心间气隙值无关。但是，实际上牵引力与气隙有些关系，随着的减小牵引力是有增大的（因为不同，漏磁影响不同，作用于衔铁的有效磁遁不同。），只是与直流电磁继电器比较来说，它们的变化不大，也就是说它的牵引特性曲线比较平坦。牵引特性曲线　　　　　　　交流电磁电器牵引力的变化规律

3.消除衔铁震动的方法 • （1）加重衔铁； • （2）铁心磁极处套短路环； • （3）双相磁路。交流电磁继电器原理图双相磁路结构

二、交流感应继电器 1.动作原理

交流感应继电器的转矩曲线　

2 交流感应式轨道继电器 JRJC型交流二元感应继电器，有两个独立的电磁系统（包括磁路和线圈）：一个是局部电磁系统，另一个是轨道电磁系统，分别装在可动翼片的两侧面。 JRJC型交流感应继电器磁路

涡流在磁通作用下产生力

动态继电器 动态继电器用于双机热备计算机联锁的接口电路，由于该继电器是由计算机输出的动态脉冲信号控制的，故称为动态继电器。动态继电器符合故障一安全原则，具有很高的可靠性 1．JAC一l000型动态继电器

2．JARC一l000型动态继电器 JARC一l000型是双门驱动的动态继电器，以满足双机热备冗余方式的计算机联锁的使用要求。

第五节继电器的时间特性 • 电磁继电器的电磁系统是具有铁心的大电感，在接通电源或切断电源时，由于电磁感应的作用，在铁心中产生涡流，在线圈中产生感应电流。这些电流产生的磁通对铁心中原来磁通的变化起了一定程度的影响。即原磁通增大时反对增大，减小时反对减小，使原磁通变化缓慢。因此，电磁继电器或多或少地都有一些缓动的时间特性。 • 利用继电器控制的各种电路中，由于完成的作用不同，对继电器的时间特性要求也不一样，有些要求继电器动作快，有些要求慢一点，如果满足不了时间特性的要求，整个控制电路就不能正常工作。因此，我们不但要了解继电器本身固有的时间特性，而且还要按照不同的电路要求，人为的改变其时间特性。使它满足各种控制电路的要求。

一、直流无极电磁继电器的时间特性 分析吸起和落下时间的电路

吸起与落下时过渡过程

二、改变继电器时间参数的方法 1.改变继电器结构的方法 • （1）改变衔铁与铁心磁吸间止片的厚度，以改变继电器的落下时间，止片增厚，落下时间减小，止片减薄，落下时间增大。 • （2）磁路系统选用电阻率较高的铁磁性材料，使涡流影响减小从而缩短继电器的动作时间。 • （3）在保证工作安匝的前提下增大线圈导线的线径，以此来提高电流的储备系数，使额定电流提高，加速电流的增长速度使其减小吸起时间。 • （4）在铁心上套铜套（铜环）使继电器达到缓动（缓吸和缓放）。

释放方法与落下启动时间　　　　短路线圈方法

2.改变电路的方法 • （1）提高继电器的端电压使继电器快吸 • （2）在继电器线圈电路中串联一个灯泡使继电器快吸继电器与灯泡串联后的时间特性

（3）与继电器线圈串联RC并联电路使继电器快吸（3）与继电器线圈串联RC并联电路使继电器快吸

（4）并联电阻或二极管使继电器缓放

（5）并联rC串联电路使继电器缓放，并联rC串联电路又串联电阻r0，使继电器缓吸又缓放。（5）并联rC串联电路使继电器缓放，并联rC串联电路又串联电阻r0，使继电器缓吸又缓放。缓吸过程曲线

第六节继电器的接点 一、安全型继电器的特性 • 1、机械特性：机械特性与牵引特性之间配合保证其可靠吸合与落下。 • 2、电气特性：电气特性是安全型继电器的基本要求，也是设计和实现信号逻辑电路的依据。其包括额定值，AX系列继电器的额定电压为24V；充磁值；释放值；工作值，不大于额定值的70% ；反向工作值，不大于工作值得120%；转极值，即使有极继电器衔铁转极的最小电流或电压值；反向不工作值。释放值和工作值之比称为返还系数，返还系数高标志着继电器的落下越灵敏。规定普通继电器的返还系数不小于30%，缓放型继电器不小于20%，轨道继电器不小于50%。 • 3、时间特性：常用在继电器线圈两端并联RC串联电路，达到缓吸缓放的目的。

二、安全型继电器的接点分析 继电器接点是继电器的执行机构，通过接点来反映继电器的状态，进行电路的控制。继电器接点的工作可分四个阶段，即接点闭合状态,接点断开过程，接点断开状态和接点闭合过程。 1、继电器接点的闭合状态（1）接点材料的影响（2）接点间压力的影响（3）接点接触形式的影响

分为点接触、面接触、线接触三种。如JWXC型无极继电器的接点采用点接触方式。JYJXC-135/220型加强接点有极继电器，其接点采用面接触方式。分为点接触、面接触、线接触三种。如JWXC型无极继电器的接点采用点接触方式。JYJXC-135/220型加强接点有极继电器，其接点采用面接触方式。

（4）接点间电压降和温度的影响 （5）化学腐蚀的影响（6）电腐蚀的影响 2.接点的断开过程接点的化学腐蚀和电腐蚀会导致接点变形、损坏、接触不良或熔接等现象。而引起这些腐蚀的主要起因是接点间的液态桥，火花放电与电弧放电。 3.接点的闭合过程

第四章 信号继电器