第1章信号基础设备 继电器课件.ppt

第一章 继电器,继电器是自动控制系统中常用的电器，它用于接通和断开电路，用以发布控制命令和反映设备状态，以构成自动控制和远程控制电路。各个领域的自动控制系统无一不采用继电器。 铁路信号技术中广泛采用继电器，称为信号继电器（在铁路信号系统中，可简称继电器），是铁路信号技术中的重要部件。它无论作为继电式信号系统的核心部件，还是作为电子式或计算机式信号系统的接口部件，都发挥着重要的作用。继电器动作的可靠性直接影响到信号系统的可靠性和安全性。,第一节 继电器,一、继电器概述,1、继电器基本原理,(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。,第一节 继电器,一、继电器概述,1、继电器基本原理,前接点,后接点,中接点,拉杆,一、继电器概述,1、继电器基本原理,（2）原理：当线圈中通入一定数值电流后，由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，从而反映输入电流状况。,一、继电器概述,1、继电器基本原理,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（吸起 ） 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。 （落下 ）,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。,一、继电器概述,2、继电器的继电特性,继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性。,一、继电器概述,3、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。,一、继电器概述,4、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。,按照工作的可靠程度，信号继电器可分为三级： 一级继电器：绝对不允许发生前接点与动接点之间的熔接；衔铁落下与前接点的断开由衔铁及可动部分的重量来保证；当任意一组前接点闭合时，所有后接点必须全部断开，反之亦然；衔铁处于落下位置时，应该稳定的工作，后接点压力主要由重力作用产生；有较高的返还系数：轨道继电器不小于50%，一般继电器不小于30。 二级继电器：衔铁依靠本身重量或接点弹片反作用力返还；返还系数不小于20%；当任意一组前接点闭合时，所有后接点必须全部断开，反之亦然。 三级继电器（电码型和电话型）：衔铁返还与后接点的压力均由动接点弹片的反作用力产生；前后接点均有熔接的可能。,二、继电器的分类,1、按动作原理分,电磁继电器,感应继电器,通过线圈产生磁场，信号设备中常用,通过线圈产生的交变磁场与翼板中的另一交变磁场所感应的电流相互作用，翼板转动。如，相敏轨道电路所使用的交流二元继电器,直流继电器,交流继电器,直流电源供电，信号继电器常用,交流电源供电，如，信号机点灯电路中用于监督信号机是否灭灯的灯丝继电器，用于信号机灯泡主、副灯丝转换的灯丝转换继电器等,二、继电器的分类,2、按动作电流分,它按所通电流的极性，又可分为无极、偏极和有极继电器。,直流继电器都是电磁继电器。交流继电器按动作原理分有电磁继电器，也有感应继电器。,二、继电器的分类,3、按动作快慢分,正常动作继电器,缓动继电器,衔铁动作时间0.1-0.3秒,大部分信号继电器属于此范围,包括缓吸和缓放两种,衔铁动作时间超过0.3秒,晶体管时间继电器,数字式时间继电器,缓动继电器：延缓继电器动作时间的一类继电器。用改变继电器的结构或改变输入电路的方法可使继电器由线圈通电或断电到接点良好地转接，要经过一定时间延迟。,时间继电器是利用脉冲延时电路或软件设定使之缓吸。缓放型继电器则利用短路铜环产生磁通使之缓动，主要取其缓放特性。,二、继电器的分类,4、按工作可靠度分,安全型继电器（N型）,非安全型继电器（C型）,依靠重力作用释放衔铁,依靠弹簧的弹力保证继电器落下，又称弹力式继电器,二、继电器的分类,5、按输入量的物理性质分,电流继电器,电压继电器,反映电流的变化,反映电压的变化,二、继电器的分类,6、按接点结构分,普通接点继电器,加强接点继电器,具有开断功率较小的接点的能力，以满足一般信号电路的要求,具有开断功率较大的接点的能力，以满足电压较高、电流较大的信号电路的要求,所谓安全型继电器是指它的结构必须符合故障安全原则，在故障情况下使前接点闭合的概率远小于后接点闭合的概率。这样就可用前接点代表危险侧信息，用后接点代表安全侧信息。,第2节 安全型继电器,AX系列安全型继电器，是在座式继电器和大插入式继电器的基础上，由我国自行设计和制造的。它与座式和大插入式相比，结构新颖、重量轻、体积小。经现场几十年的运用考验，证明其安全可靠、性能稳定，能满足信号电路对继电器提出的各种要求。它是我国铁路信号继电器的主要定型产品，应用最为广泛。,1、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 在信号设备中，插入式多单独使用，非插入式常应用在有防尘外壳的组匣式设备中。因此，两者的区别仅在于：插入式继电器带有透明性能很好的外罩，可以密封防尘；同时，为了与插座配合使用，插入式继电器安装在酚醛塑料制成的胶木底座上。 插入式继电器的外形尺寸为163 mm48. 5 mm160 mm，重量1.21.8kg。非插入式继电器的外形尺寸为（131149)mm35 mm(105一140)mm（视不同品种略有不同），重量1 . 01 . 6 kg。 在实际使用中，为便于维修，多采用插入式继电器。,图13插入式无极继电器,（2）安全型继电器的品种及用途 安全型继电器共分为11类：无极、无极缓放、整流式、无极加强接点、无极加强接点缓放、极性保持、极性保持加强接点、偏极、单闭磁、热力、半导体时间。每类继电器又根据接点组数和线圈电阻的不同分成几种规格。,（3）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。,继电器代号意义表,1 无极继电器 JWXC-1000、JWXC-1700、JWXC-2000 JWXC-2.3、JWXC-7、JWXC-370/480 2 无极缓放继电器 JWXC-H340、JWXC-H310 JWXC-H600、JWXC-500/H300 3无极加强接点继电器 JWJXC-480、JWJXC-3000 4无极加强接点缓放继电器 JWJXC-H125/0.13 5有极继电器 JYXC-270、JYXC-660 6有极加强接点继电器 JYJXC-135/220、JYJXC-220/220 JYJXC-J3000、JYJXC-135/80 7偏极继电器 JPXC-1000、JPXC-H270 8整流继电器 JZXC-H156、JZXC-480、JZXC-0.14 JZXC-0.14/0.14、JZXC-H18、JZXC-480F 9单闭磁继电器 JDBXC-550/550 10时间继电器 JSBXC-850、JSBXC1-850 11热力继电器 JRXC-H270,12电源屏无极加强接点继电器 JWJXC-100、JWJXC-440 JWJXC-6800、JWJXC-7200 13电源屏整流继电器 JZXC-20000 14电源屏整流加强接点继电器 JZJXC-100、JZJXC-7200 15交流继电器 JJC 16交流加强接点继电器 JJJC、JJJC1、JJJC3、JJJC4、JJJC5 17传输继电器 JCZC5-140、JCZC3-150 18发码器 FJ-1、FJ-4 19灯丝继电器 JJXC-15 20灯丝转换继电器 JZSJC、JZJC 21动态继电器 JARC-1000、JDXC-1000、JAC-1000 JDXC-1700、JSDXC1-1700、JSDXC2-1700 JSDPC-1000,（4）继电器插座安全型继电器组成插入式，需加装继电器插座板。其结构如图所示。,插座插孔旁所注接点编号系无极继电器的接点编号，其他各型继电器的接点系统的位置及使用编号与之不同，而实际使用的插座仅此一种。 安全型继电器有多种类型，为防止不同类型的继电器错误插接，在插座下部鉴别孔内铆以鉴别销。 不同类型的继电器由型别盖上的鉴别孔进行鉴别，根据规定的鉴别孔逐个钻成，以与鉴别销相吻合。,（5）安全型继电器的特点 在铁路信号系统中，凡是涉及行车安全的继电电路都必须采用安全型继电器。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。处于禁止运行状态的故障有利于行车的安全，称为安全侧，处于允许运行状态的故障可能危及行车安全，称为危险侧。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。,为了达到故障一安全要求，安全型继电器在结构上有以下特点：前接点采用熔点高、不会因熔化而使前接点粘连的导电性能良好的材料。增加衔铁重量，采用“重力恒定”原理在线圈断电时强制将前接点断开。 采用剩磁极小的铁磁材料构成磁路系统，并在衔铁与极靴之间设有一定厚度的非磁性止片，当衔铁吸起时仍有一定的气隙以防剩磁吸力将衔铁吸住。 衔铁不致因机械故障而卡在吸起状态。,（6）安全型继电器的寿命 继电器的寿命指的是接点的寿命，包括电寿命和机械寿命。继电器的电寿命，规定为普通接点2106次，加强接点2l05次，有极继电器的加强定位、反位接点接通1105次，断开l103次。机械寿命l0l06次。,2、结构和动作原理,（1）无极继电器 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）,无极继电器有JWXC-2000、JWXC-1700、JWXC-1000、JWXC-7、JWXC-2.3、JWXC- 型及缓放的JWXC-H600、JWXC- JWXC-H340型等品种。,无极继电器的电磁系统,线圈及其与电源片的连接,F吸引力F重力为落下状态。 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（继电器落下）,动作原理：电磁力动作拉杆 F吸引力F重力为吸起状态。 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（继电器吸起）。,桥式整流电路,整流式继电器有JZXC-480、JZXC-0.14、JZXC-H156、JZXC-H18型及派生的JZXC-H18F型等品种。,（2）整流继电器,整流式继电器应用于交流电路中，其电磁系统、触点系统、动作原理与直流无极继电器基本相同，在直流无极继电器的基础上增加整流电路，一般采用四个二极管组成桥式整流电路。,无极继电器与整流继电器实物图对比,无极继电器,整流继电器,整流电路,作用：用于交流电路中特点：电磁系统与无极继电器相同。不同：在接点组上安装了二极管组成的半波或全波整流电路。规格：JZXC-480全波、JZXC-0.14半波、JZXC-156 、JZXC-H18、JZXC-H18F全波使用中电源端子1、4短接。,(2)、整流式继电器,JZXC-480型继电器的磁路具有加大的尺寸。在接点组上，安装有二极管2CP25组成的桥式全波整流电路。JZXC一0.14型继电器磁系统与JZXC一480相同。两线圈并联连接，接点组上方安装由2CZ一1型二极管组成的半波整流电路。JZXC一H156与JZXC一H18型继电器为具有缓放特性的整流式继电器，在接点组上方安装由二极管2CPZ导组成的桥式全波整流电路。JZXC一H18F是JZXC一H18的派生型号，具有防雷性能，以保护整流二极管免遭击穿。JZXC一H142型、JZXC一H138型和JZXC一H60型整流式继电器用于LED为光源的信号点灯电路。JZXC一16/16型整流式继电器具有较高的返还系数，用于自动闭塞区间信号点灯电路，可解决长距离供电电缆漏泄电流大，灯丝断电器释放不可靠的问题。其前圈为二极管封闭的短路线圈，无整流单元与电源线直接连接，具有一定的防雷功能。,图 整流式继电器的线圈、整流器与电源片连接,JZXC一H156与JZXC一H18型,JZXC-480型,JZXC一0.14型,（3）有极继电器,有极继电器根据线圈中电流极性不同而具有定位和反位两种稳定状态，这两种稳定状态在线圈中电流消失后，仍能继续保持，故又称极性保持继电器。 它的特点是磁系统中增加了永久磁钢。在线圈中通以规定极性的电流时，继电器吸起，断电后仍保持在吸起位置；通以反方向电流时，继电器打落，断电后保持在打落位置。,有极继电器有JYXC-660、JYXC-270型和加强接点的JYJXC-J3000和JYJXC-135/220型等品种,、有极继电器结构,有极继电器的磁路结构与无极继电器基本相同，不同的只是用一块端部呈刃形的长条形永久磁钢代替无极继电器的部分轭铁。磁钢与轭铁间用螺钉联结。,有极继电器的线圈引线与电源片的连接与无极继电器相同。 有极继电器衔铁位置的定位、反位规定为：衔铁与铁芯极靴之间的间隙最小时（即吸起状态）的位置规定为定位，此时闭合的接点叫做定位接点（符号为D，相当于前接点）；衔铁与铁芯极靴之间的间隙最大时（即打落状态）的位置规定为反位，此时闭合的接点叫做反位接点（符号为F，相当于后接点）。,在线圈未通电时，由于存在永久磁铁，存在永久磁铁磁通分别为：,有极继电器工作原理,当衔铁处于打落状态时（反位），由于2，因此21。由2所产生的吸引力F2与衔铁重力、动接点预压力共同作用，克服了1产生的吸引力F1与后接点压力，使衔铁保持在稳定的打落位里。,动作上： 能反映电流的极性。 1+ 4- 时，中接点与前接点闭合 定位吸起状态 断电后，保持定位吸起状态。 1- 4+ 时，中接点与后接点闭合 反位打落状态 断电后，保持反位打落状态。,（4）、偏极继电器,偏极继电器只能在规定方向的电流通入线圈时吸起，反方向时不能吸起，无电时衔铁落下，具有反映电流极性的功能。,偏极继电器（polar biased relay）有极继电器的一种。 特点：具有固定磁场，仅当一种方向的电流通过时，能够动作接点系统，而另一种方向的电流通过时，则不能动作接点系统。,无极继电器与偏极继电器实物图对比,无极继电器,偏极继电器,永久磁铁,方形极靴,磁路结构：安全型偏极继电器的磁路结构如上图所示。从图中可以看出，整个磁路由铁心、衔铁、轭铁和L形永久磁铁组成，属于串联式磁路。永久磁铁产生的极化磁通有2 条路径： J1从N 极出发，经2、衔铁、3、轭铁、铁心回到S极；J2从N 极出发，经2、衔铁、1、方形极靴回至S极。J1的值随气隙2和3的变化而改变。由于12的值与衔铁位置变化无关，所以J2基本保持是一个常数。,气隙2中的极化磁通为J1J2，而1中的极化磁通为J2，因而衔铁左边永久磁铁N 极对衔铁的吸力大于右边极靴对衔铁的吸力； 3中的J1对衔铁也有吸力，但由力臂很小，其力矩远小于衔铁下端的力矩。因此在线圈无电时，衔铁在极化磁通的作用下，总是使衔铁吸向左边，并对衔铁落下态有更大的保持力，确保无电时继电器处于可靠下状态。,当线圈通入正方向电流（1正4 负）时，在铁心中产生控制磁通K，与J1的方向相反，因此永久磁铁对控制磁通具有非常大的主力，迫使控制磁通K主要经由轭铁、3、衔铁、1回到铁心的闭合磁路。随着电流的增大，使气隙1中的控制磁通K加大，吸力增加，当电流增到一定值时，1中K+J2产生的吸力克服2中磁通产生的吸力和机械力的总和时，继电器衔铁就吸起。,当线圈通入反方向电流（4正1 负时），由于这时产生的控制磁通的吸力与永久磁铁的极性一致，这时永久磁铁对控制磁通的阻力就显得比气隙1的磁阻小，因此线圈产生的控制磁通K主要经过永久磁铁，故控制磁通会更加大了2中极化磁通对衔铁的吸力，致使衔铁不可能吸起。因而偏极继电器具有反映输入信号极性的功能。,动作上：能反映电流的极性。1+ 4- 时，中接点与前接点闭合 吸起状态1- 4+ 时，中接点与后接点闭合 落下状态不通电时， 中接点与后接点闭合 落下状态鉴别电流的极性，只有线圈中的电源极性1+、4-，继电器才励磁。,（5）单闭磁继电器,JDBXC一1100型、JDBXC一A55O/550型和JDBXC一1500型单闭磁继电器在信号电路中常作为双命令控制继电器使用。它的外观与无极继电器完全一样，但磁系统有较大差别。如图2-18所示。磁系统由L形轭铁、U形铁芯及T形扼根组成。装配时先在U形铁芯上套上两个方形线圈，再用螺钉紧固在T形扼根上。L形扼铁与扼根铆成一个整体。 单闭磁继电器的线圈为扁平形，是专为配合U形铁芯而设计的，线圈与电源片的连接如图2一19所示。,图218单闭磁继电器磁路,图219单闭磁继电器线圈与电源片,单闭磁继电器的磁路工作原理如图2-20所示。U形铁芯与轭根组成一个闭合磁路，铁芯的两个心柱上各绕一个线圈。当两个线圈中一个通电时，它产生的磁通被封闭在闭合磁路中，衔铁不受电磁力的作用。当两个线圈同时通电且它们产生的磁通在U形铁芯内方向一致（两线圈电流方向相反）时，仍被封闭在闭合磁路中，衔铁不会动作。只有当两线圈同时通电，且在U形铁芯中产生的磁通方向相反（两线圈中电流方向相同）时，磁通通过气隙、衔铁、气陈、轭铁、轭根、铁芯构成闭合回路，磁通在气隙处产生吸引力，使衔铁吸合。当一个线圈断电时，则另一个线圈的磁通又立即回到U形铁芯的闭合磁路中，衔铁不能保持而释放。,图220单闭磁继电器工作原理,第三节 安全型继电器的特性,1、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，充磁值，释放值，工作值，反向工作值，转极值，反向不工作值。,安全型继电器的特性包括电气特性、时间特性和机械特性。这些特性用来表征继电器的性能，是使用和检修继电器的重要依据。,额定值 满足继电器安全系数所必须接入的电压或电流。AX系列继电器的额定电压为24V，作为轨道继电器、灯丝继电器、道岔启动继电器时除外。充磁值 为了测试继电器的释放值或转极值，向线圈通以4倍的工作值或转极值。这样可使继电器磁路饱和，在此条件下测试释放值或转极值。 释放值 向继电器通以规定的充磁值，然后逐渐降低电压或电流，至全部前接点断开时的最大电压或电流值。,工作值 向继电器线圈通电，直到衔铁止片与铁芯接触、全部前接点闭合，并满足规定接点压力所需要的最小电压或电流值。此值是继电器的磁系统及接点系统刚好能工作的状态，一般规定工作值不大于额定值的70。反向工作值 反向通电，至前接点全部闭合，并满足规定接点压力所需要的最小电压或电流值。不大于工作值的120%转极值 使有极继电器衔铁转极的最小电压或电流值，又分为正向转极值和反向转极值。,正向转极值是使有极继电器的衔铁转极，全部定位接点闭合，并满足规定接点压力时的正向最小电压或电流值。 反向转极值是使有极继电器的衔铁转极，全部反位接点闭合，并满足规定接点压力时的反向最小电压或电流值。反向不工作值 向偏极继电器线圈反向通电，继电器不动作的最大电压值。 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%。,电磁继电器的电磁系统是具有铁芯的电感，在接通或断开电源时，由于电磁感应作用，在铁芯中产生涡流，在线路中产生感应电流。这些电流产生的磁通阻碍铁芯中原来的磁通的变化，所以电磁继电器或多或少地都具有一些缓动的时间特性。 在各种继电器控制的电路中，由于它们完成的作用不一样，对继电器的时间特性要求也不一样，如果不能满足对时间特性的要求，控制电路便不能正常工作。因此不仅要了解继电器固有的时间特性，而且还要按电路的要求，设法改变继电器的时间特性。,2、时间特性,当线圈通电到衔铁动作，带动后接点断开，前接点接通，需要一定的时间。即吸合需要时间，释放也需要时间。,通电,后接点断开,前接点闭合,断电,前接点断开,后接点闭合,吸合时间,返回时间,图 继电器动作时间,（1）继电器的时间特性,吸合时间指向继电器通入额定值起至全部前接点闭合所需的时间(包括通电至后接点断开的吸起启动时间和从后接点断开到前接点闭合的衔铁运动时间)。返回时间指向继电器通入额定值，从线圈断电时至后接点闭合所需的时间(包括断电至前接点断开的缓放时间和从前接点断开至后接合闭合的衔铁运动时间)。例如JWXC-1000型继电器的吸合时间为0.10-0.15 s，返回时间为0.015-0.02 s。,可见继电器都是缓动的，但其缓吸、缓放时间都非常短。,（2）改变继电器时间特性与方法,继电器用于控制电路中，要满足不同控制对象对时间特性的要求，光依靠继电器的固有时间特性是不行的，必须根据需要改变继电器的时间特性。改变继电器时间特性的方法，一是改变继电器的结构；二是用电路来实现。 改变继电器结构以获得继电器的缓动 用改变继电器结构的方法来改变继电器的时间特性的方法有：改变衔铁与铁芯间止片厚度，来改变继电器的返回时间；选用电阻率较高的铁磁材料，以缩短继电器的动作时间；增大线圈导线的线径来减小继电器的吸合时间等方法。而采用的最多的方法是在继电器铁芯上套短路铜环使继电器缓动，构成缓放型继电器。安全型继电器用铜线圈架作为铜环。,图 缓放型继电器铜线圈架,当其线圈接通电源或断开电源时，铁芯中的磁通发生变化，在铜线圈架中产生感应电流（涡流），感应电流所产生的磁通阻止原磁通的变化，使铁芯中的磁通变化减慢（即接通电源时感应电流产生的磁通与原磁通方向相反，使磁通增长减慢；切断电源时感应电流的磁通与原磁通方向相同，使磁通减小变慢），从而使继电器缓吸缓放。在具体电路中，最多利用的是它的缓放特性。 同样的继电器在不同的工作电压下，缓放时间是不同的，如JWXC一H340型继电器在18V时缓放时间为0 . 455，而在24V时为0 . 55。,通过电路的方法，改变继电器时间特性的方法有：提高继电器端电压使其快吸；与继电器线圈串联RC并联电路使其快吸；在继电器线圈两端并联电阻或二极管使其缓放；短路继电器一个线圈使其缓放等。最多采用的是在继电器线圈两端并联RC串联电路，使继电器缓吸缓放。在继电器通电时，电容器充电，因充电电流一开始很大，在R上产生较大压降，降低了继电器的端电压，使继电器线圈中的电流增长减缓，起到缓吸的作用。在继电器断电时，依靠电容器C的放电，使继电器缓放。,构成缓放电路以获得继电器的缓放,图 继电器线圈两端并联RC电路,缓放时间长短与电容器的容量C、放电回路中的电阻值R及继电器的释放值有关。可通过改变C的电容量和R的电阻值来获得所需要的缓放时间。电路中R的作用除上述调节缓放时间外，还限制电容器的充电电流，以及防止电路振荡。,3安全型继电器的机械特性与牵引特性,在继电器衔铁的动作过程中，衔铁上受到电磁吸引力和反作用力。电磁吸引力又称牵引力。反作用力与之方向相反，对于安全型继电器来说是由衔铁（及重锤片）的重力和接点簧片的弹力组成的，所以称为机械力。要使继电器可靠工作，牵引力必须大于机械力。因此牵引力的大小要根据机械力来确定。 机械特性与牵引特性间的配合保证其可靠吸合与落下。,（1）机械特性 AX系列继电器机械力的大小与接点片的数量、重锤片的数量、衔铁的动程等有关，而且在衔铁的整个运动过程中所受到的机械力不是固定不变的，而是在一个很大的范围内变化的。也就是说，继电器的机械力FJ是随着衔铁与铁芯间的气隙的变化而变化的。FJ=f（）的变化关系称为继电器的机械特性。表示这种变化关系的曲线，称为机械特性曲线。不同类型的继电器，其结构不同，机械特性也不同。,图 无极继电器的机械特性曲线,继电器的机械特性曲线是一条折线，它表示了衔铁运动在不同位置时的机械反作用力FJ。折线上c、e。两个折点突出向上，它们反映了衔铁运动在这两个位置的机械反作用力变化最大。如果继电器的牵引力在这两个位置均能大于机械反作用力，该继电器就能吸起。所以c、e两个点中的一个，一般作为确定牵引力的依据，称为临界点。,机械特性曲线可根据材料力学计算求得，也可通过实验求得。,（2）牵引特性 当无极继电器线圈上加上直流电源后，铁芯中就产生磁通，磁通经过铁芯与衔铁间的气隙时，对衔铁产生电磁吸引力，称为牵引力FQ。牵引力FQ与线圈的磁势（线圈的匝数和所加电流的乘积IW ，通常称安匝）及气隙大小有关。当一定时，FQ与安匝(IW）的平方成正比；当安匝一定时，FQ与的平方成反比。即FQ随呈双曲线规律而变化。牵引力FQ随工作气隙变化的关系FQf（），称为牵引特性。,图 牵引特性曲线,从图中可看出，当安匝一定时，牵引力FQ随的减小呈双曲线规律急剧增大；而相同的工作气隙，在不同的安匝下，牵引力FQ也不同，安匝大，牵引力也大。因此，不同的安匝值牵引力FQ与工作气隙的牵引特性曲线也不同，安匝大，曲线FQf（）位置就高。,（3）牵引特性与机械特性的配合,图 牵引特性曲线与机械特性曲线配合,将机械特性曲线和一族牵引特性曲线用同一比例尺绘在同一坐标上 。这一族牵引特性曲线对应于不同的继电器安匝。显然，要使继电器吸起，就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。,c点相切的（IW)2牵引特性曲线，除c点牵引力等于机械力外，其余都大于机械力，所以能使继电器吸起，(IW)2就是吸起安匝。又因为c点的牵引力等于机械力，所以这个吸起安匝称为临界安匝，切点c称为临界点。,第四节、安全型继电器的接点,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。对于继电器接点有较高的要求，从接点材料到接点结构，从接点组数到接点容量。对频繁通断大电流的接点，还必须采取灭火花措施。,1对接点系统的要求,在实际应用过程中，继电器的大部分故障发生在接点系统上，因此继电电路的可靠性在很大程度上决定于接点系统工作的可靠性。为保证继电器的可靠工作，必须对接点系统有一定的要求，这些要求包括：(l）接点闭合时，接触可靠，接触电阻小而且稳定；(2）接点断开时，要可靠分开，接点间电阻为无穷大，即有一定的间隙；(3）接点在闭合和断开过程中没有颤动；(4）不发生熔接；(5）耐各种腐蚀；(6）导热率和导电率要高；(7）使用寿命长。,2接点参数,(1）接点材质 对接点材质的基本要求是机械强度高、导电率和导热率高、耐腐蚀、沸点较高、加工容易、价格适宜。(2）接点电阻 接点电阻由接触电阻及接点本身的电阻两部分组成。总的要求是尽量减小接点电阻，以避免过高的接点温升与电压降。因此对接点电阻均要提出不允许超过的电阻值。(3）接点压力 接点间存在压力，接点支撑件（接点弹片等，一般采用弹性元件）能产生弹性变形，避免因振动等因素造成接触分离，所以对接点压力有明确的最低值。(4）接点齐度 继电器各组接点同时接触的误差称为接点不齐度，要求其越小越好。,(5）接点间隙 在动接点和静接点开始分离的瞬间，接点间产生很高的电场，在接点间隙中的自由电子在此电场力的作用下从阴极向阳极高速移动，这样就产生了接点间的电弧。另外，这些电子与气体中的自由电子撞击，使气体电离，进一步使电弧加剧。电弧的产生使接点迅速氧化和点燃，加速接点的损耗，缩短使用寿命。但当接点间隔增大后，拉长了电弧，可使电弧熄灭。此外，接点间隙小，雷电效应亦可能使接点间产生放电现象。故要求接点间有足够大的间隙。(6）接点滑程 接点表面的腐蚀、氧化和灰尘等对接触电阻有很大影响，为了保证接点的可靠工作，当接点开始接触后，要求接点相互之间有一定程度的位移，该位移叫做接点滑程。,3接点容量 继电器接点所允许通过的最大电流称为接点容量，继电器使用时严禁超出接点允许容量，以保证各类接点达到规定的接点寿命动作次数。超出接点容量使用时，而造成接点接触面拉弧烧损，使接点接触电阻增大，寿命缩短，严重时造成器材或设备烧损。,4接点材料 一般继电器要求接点材料的电阻系数小，抗压强度低，而且选用不易氧化或其氧化物电阻率小的材料。因为接触材料电阻系数越小，接点本身的电阻越小，接触电阻越小,材料的抗压强度越小，在一定的接点压力下，接触面积就越大，接触电阻越小。 安全型继电器的普通接点，静接点常用银或银氧化镉制成，动接点用银氧化镉制成。加强接点的静接点、动接点均用银氧化镉制成。 铁路信号维修规则规定，普通接点的接触电阻，银一银应不大于0.03，银一银氧化镉应不大于0.05 ，银一银碳应不大于0 .3，银氧化镉一银氧化镉应不大于0.1。加强接点的接触电阻，银氧化镉一银氧化镉应不大于0.1。,5接点的接触形式,接点的接触形式，有面接触、线接触和点接触三种。,图127接点的接触形式,JWXC型无极继电器的接点采用点接触方式。在接点簧片的端部开一条0 . 5 mm宽的细长槽口，在槽的两边各焊一个银接点（由直径1 . 5 mm的银丝制成）。它与动静点一起构成点接触方式，且形成一个簧片上有两个接触点的并联接触方式，大大提高了触头接触的可靠性。 JYJXC-135/220型加强接点有极继电器，为满足通断较大电流的需要，除了加强接点片厚度外，接点采用面接触方式。,6接点的灭火花电路,为了提高接点的使用寿命，应设法避免接点间发生火花。发生火花的原因，是接点控制电路中有电感元件，电感元件中储存着磁场能量，当接点断开时往往以高电压击穿空气隙，将这些能量出现在接点之间，形成火花放电 。要消灭接点火花，必须采取措施将这部分磁场能量引出，不使它出现在接点上，使接点间的电压低于击穿空气的电压，那么接点间的火花即可消灭。具体方法一般采用灭火花电路，总的原理是利用灭火花电路沟通电感负载所产生的感应电流回路，以降低自感电势，并把磁场能量消耗在回路中的电阻上，这样接点间的电压就可能降低到不能击穿空气隙，避免接点火花的出现。,灭火花电阻电容与接点并联是最常用的方法，在接点断开瞬间，电感负载所产生的感应电流流经并联在接点上的电容和电阻串联电路，使接点上的电压降至击穿空气隙的电压之下，而避免发生火花。此时，磁场能量消耗在回路电阻上。,7熄灭接点电弧,当电路中的电流较大时，接点断开过程中，由于在强大电场作用下从负极发出的电子具有足够大的能量使气体电子发生强烈游离，就在接点间产生电弧。电弧温度很高，会引起接点材料的蒸发与喷溅，更增加了接点的电腐蚀，同时还引起接点表面的氧化。必须设法熄灭接点电弧。,电弧在接点间燃烧时，对电路来说具有一定的电阻值，使电路继续保持接通状态。要使电弧自行熄灭就必须使电流值的增长率小于零，电流逐渐减小至零。要保证这一点有两条途径：限制电路功率（可使电流值达不到临界电流，但不是任何情况下都能采用）和增大接点间隙距离（熄弧效果有限）。于是在接点组数有多余的情况下，可采用几组接点串联的方法。串联几组接点增大了接点间距离，也提高了电弧临界电压，有较好的熄弧效果。,最常用的则是磁吹弧，这种方法是利用磁场的电磁力把电弧拉长，起到增大接点间距离的作用，使电弧拉长到加在接点间的电压不足以维持电弧燃烧所需的电压而自行熄灭。,第5节 其他类型继电器,一、时间继电器,JSBXC一850(S为时间，B为半导体，850是370和480之和)、JSBXC1一850型等时间继电器是一种缓吸继电器，借助电子电路，获得180s、30s、13s、3s等延时，以满足信号电路的需要。时间继电器由时间控制单元与JWXC-型无极继电器组合而成。时间控制单元装在印刷电路板上，安装在接点组的上方。鉴别销号码14、55。,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。 不同型号的计算机联锁采用不同的动态继电器。主要有两大类：铁道科学研究院研制的JDXC一1000、JAC一1000和JARC一1000型动态继电器和通信信号集团公司研制的JDXC一1700、JSDXC一1700、JSDXC一1700和JSDPC820型动态继电器。,二、动态继电器,交流二元二位继电器中的二元指有两个相互独立而又相互作用的交变电磁系统，二位指继电器有吸起和落下两种状态。根据频率的不同有25HZ和50HZ两种。 JRJC一66/345型和 JRJC1-70/240用于交流电化区段25HZ相敏轨道电路中作为轨道继电器，它由专设的25HZ铁磁分频器供电，具有可靠的频率相位的选择性，对于轨端绝缘破损和不平衡造成的50HZ的干扰能可靠的防护，另外还有动作灵活的翼板转动系统、坚固的整体结构、经久耐用、维护方便。 50 Hz交流二元继电器主要用于地下铁道、矿山等直流牵引区段的轨道电路中作为轨道继电器。其结构和动作原理与25 Hz交流二元继电器基本相同，只是线圈参数有所不同，以适应不同频率的需要。,三、 交流二元二位继电器,(一)、二元二位继电器的结构 1、电磁系统 局部电磁系统：是由局部铁心和局部线圈组成。 轨道电磁系统：是由轨道铁心和轨道线圈组成。 2、翼板 翼板将电磁系统的能量转换为机械能的关键部件。由1.2mm 厚的铝板冲裁而成。在翼板一侧的主轴上还安装一块2.0mm厚由钢板制成的止挡片，与轴成一整体，使翼板转至上下极端位置时受到限制。,图 JRJC1-70240型继电器结构,(二)、工作原理,1、相位的选择性：电磁涡流力。局部电压相位超前轨道相位90接通前接点，其他情况后接点接通。如果仅在任一线圈通电，或两线圈接入同一电源，翼板均不能产生转矩而动作，这就是交流二元继电器所具有的可靠的相位选择性，由此可解决轨端绝缘破损的防护问题。 2、频率的选择性：当牵引电流不平衡时，将有50HZ的电压加在轨道线圈上，其产生的转矩在一个周期内的平均值为零，即轨道线圈混入干扰电流与25HZ的局部线圈相作用，翼板不产生转矩，不会使继电器误动作。,电源屏用系列继电器是为信号电源屏专门设计的继电器，用来代替交流接触器和中间继电器，在电源屏中起转换、表示和监督作用，以减少电源屏故障，提高设备的可靠性。 电源屏用继电器分为无极、整流、交流三种继电器，按使用电源分为交流24V、交流220V和直流24V、直流220V四种。此外，还有加强接点的。这样一共有14个品种 。 电源屏系列继电器采用插接式结构，安装方式与AX系列继电器相同。采用专用插座，其上端带有锁住装置，在继电器插入插座后，可以用卡板将继电器锁住，保证继电器在使用时与插座接触可靠。,四、电源屏用继电器,灯丝转换继电器是交流继电器，用于信号点灯电路中，当信号灯泡的主灯丝断丝时通过它自动转换至副灯丝点亮，并通过其接点构成报警电路。灯丝转换继电器有JZCJ型、JZSJC型、JZSJC1型和JZCJ一0.16型等类型。,五、灯丝转换继电器,第8节 继电器的应用,应用继电器可构成各种控制和表示电路，统称继电电路。在具体的应用过程中，涉及如何选用继电器、如何识读继电电路、如何分析继电电路以及如何判断继电器故障等方面。,（一）、选择继电器一般原则,继电器的类型、线圈电阻，应满足各种电路的基本要求。电路中串联使用继电器时，串联继电器的数量满足电压的要求。继电器接点通过的电流不应小于电路工作电流，必要时采用并联。继电器接点数量不够时（不能满足电路要求时），设置复示继电器反映主继电器工作状态。电路中串联继电器接点时，接点的接触电阻满足电路要求（不影响电路正常工作）,1、继电器的名称符号根据用途和功能来命名，用汉语拼音首字母来表示； 如，按钮继电器 AJ，信号继电器 XJ，道岔定位继电器DB