《信号继电器》PPT课件.ppt

第二章 信号继电器,信号继电器是铁路信号技术中的重要部件，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。,信号继电器概述安全型继电器继电器的应用,第一节 信号继电器概述,一、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。（继电器吸起）,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。（继电器落下）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。,二、继电器的继电特性,回差特点：吸起值、释放值不一样。吸起值释放值,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 直流继电器由直流电源供电的，它所通电流的极性，又可分为无极、偏极有极继电器。直流继电器都是电磁继电器。交流继电器由交流电源供电的。DJ,3、按输入物理量：电流、电压继电器 电流继电器反映电流的变化，它的线圈必须串联在所反映的电路中。电压继电器反映电压的变化，它的线圈励磁电路单独构成。,4、按动作速度：正常、缓动继电器 正常动作继电器衔铁动作时间为0.10.3s；缓动继电器衔铁动作时间超过0.3s，又分为缓吸，缓放。时间继电器是利用脉冲延时电路或软件设定使之缓吸。,5、按接点结构：普通接点、加强接点继电器 普通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。加强接点继电器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。,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）安全型继电器：当线圈断电时，衔铁可借助于自身重量释放，从而使前接点断开；当一组不应闭合的后接点闭合时，结构上能防止所有前接点闭合。,非安全型继电器：必须监督检查接点在电路中的工作状态，以保证安全条件的继电器。,第二节 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、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。,5、安全性继电器的寿命 电寿命、210（5-6）机械寿命1010（6）,二、安全型继电器的结构和动作原理,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）。,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）,（3）无极特性 不能辨别输入物理量的特征，1+4-，1-4+继电器都会吸起，断电就会落下。,2、有极继电器JYJXC-135/220,（1）结构上：永久磁铁与轭铁相接，其余与无极继电器相同。,（2）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。,3、偏极继电器JPXC-1000,结构上：多有一块L形的永久磁铁。,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。,三、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。,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。,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。不大于工作值得120%转极值 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，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%。,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。当线圈衔铁动作，带动前接点断开，后接点接通，也需要一定的时间。即吸合需要时间，释放也需要时间。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。,改变继电器时间特性的方法：改变继电器结构以获得继电器的缓动 采用的比较多的是在继电器铁心上套短路铜环使继电器缓动，构成缓放型继电器。,构成缓放电路以获得继电器的缓放 常用在继电器线圈两端并联RC串联电路，使继电器缓吸缓放。,四、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、对接点系统的要求接点闭合时，接触可靠，接触电阻小而且稳定；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；,接点闭合和断开过程中没有颤动；不发生熔接；耐各种腐蚀；导热率和导电率要高；使用寿命长。,2、接点参数接点材质；接点电阻；接点压力；接点齐度；接点间隙；接点滑程。,接点材质：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。,接点电阻：接点电阻与接点材料、接点间压力、接点接触形式、接点间电压降、温度及化学腐蚀、电腐蚀等因素有关。总的要求是尽量减小接点电阻，以避免高的接点温升与电压降。,接点压力：接点间存在压力，接点支撑件能产生弹性变形，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。,接点齐度：同一继电器的所有接点用于电路中，理论上要求同时接触，但在接点系统的生产过程中，从工艺上不可能做到没有误差，因而很难做到完全同时接触。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。,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。故要求接点间具有足够大的间隙。,接点滑程：接点表面的腐蚀、氧化和灰尘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、接点容量即继电器接点所允许通过的最大电流，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。,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，而且选用不宜氧化或其氧化物电阻率小。银的电阻率最低，银的氧化膜的导电率与纯银几乎相等，且抗压强度不高，因此几乎所有类型的继电器，都采用银和银合金作为接点材料。,5、接点的接触形式 分为点接触、面接触、线接触三种。,面接触的接触面最大，接触电阻最小，但实际并非如此。由于接点的接触面稍有歪斜，两个接点的接触面就不能全面接触，往往只能在一个点或一个不大的面积上接触，因此接触电阻仍然较大。,线接触的压力比较集中，在接点闭合和断开的过程中，线接触的接点表面能沿另一接点表面滑动，表面氧化层和灰尘会自动脱落，起到自动净化的作用，使接触电阻减小，而且接触电阻也比较稳定。,点接触压力最为集中，接触电阻也最稳定，但接触电阻大，散热面积小，温升高，只适用于小功率的控制电路中。,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，为满足通断较大电流的需要，除了加强接点片厚度外，其接点采用面接触方式。,6、接点灭火花电路,为了提高接点使用寿命，应设法避免接点间发生火花。,产生火花的原因：接点控制电路中有电感元件，电感元件储存着磁场能量，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。,消灭接点火花：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。,采用灭火花电阻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 当电路中电流较大时（大于产生电弧的临界电流I0）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气子发生强烈游离，,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，同时还引起接点的表面氧化。必须设法熄灭接点电弧。,最常用的是磁吹弧，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。磁吹弧法是在接点上加装一块永久磁钢，永磁磁通经过接点间的气隙构成磁回路。,第三节 继电器的应用,应用继电器构成的各种控制表示电路，统称继电电路。,一、选择继电器的一般原则 1、继电器的类型、线圈电阻，应满足各种电路的基本要求。2、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。,3、继电器接点通过的电流不应小于电路的工作电流，必要时采用并联。4、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。,5、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）,二、继电器的表述 1、继电器的名称符号根据主要用途和功能命名。如：按钮继电器为AJ，信号继电器XJ等。,同一个继电器的线圈和接点必须用该继电器的名称符号来标记，同一个继电器的各接点还需要用其注明编号，采用右下角标，如按钮继电器第一组接点为AJ1，信号继电器的第五组接点为XJ5。,2、继电器的定位（1）继电器的定位状态必须和设备的定位状态一致。如：信号机以关闭为定位状态；道岔以开通定位为定位状态，轨道电路以空闲为定位状态。,（2）继电器的落下状态必须与设备的安全侧相一致，满足故障安全原则。例如：信号继电器落下-信号机的关闭，轨道继电器的落下-轨道电路被占用。,在电路中凡是以吸起为定位状态的继电器，其接点和线圈均以“”符号表示，凡是以落下为定位状态的继电器，其接点和线圈均以“”符号表示。,3 继电器的图形符号,继电器的符号，对于线圈必须注明其定位状态箭头和线圈端子号。对于其接点只须标出其接点组号，而不必详细标明动、前、后接点号。但必须标出箭头方向。,总体原则：继电器吸起-（动）中接点与前接点闭合，与后接点断开。继电器落下-（动）中接点与前接点断开，与后接点闭合。,继电器的线圈图形符号,继电器的接点图形符号,继电器吸起：前接点（1-2）闭合，后接点（1-3）断开继电器落下：后接点（1-3）闭合，前接点（1-2）断开,说明：无极继电器接点表示：11 12 13 个位的1，2，3分别表示中，前，后接点。十位的1，2，3表示接点组的编号。为了与无极继电器的接点分开，极性保持继电器的编号多加一个百位数1。,三、继电器线圈的使用必须满足继电器的工作安匝和释放安匝。串联：前后线圈串联；如：JWXC-1700 并联：前后线圈并联；如：JWXC-850/850,单线圈使用时，为了保证得到与两线圈串联使用同样的工作安匝，通过线圈的电流必须比串联时大一倍，所消耗功率也大一倍。,继电器大都采用两线圈串联使用的方法。但当电路需要时，也采用分线圈使用的方法。两线圈并联使用时，所需电压比串联时低一半，一般使用在较低电压的电路中。,四、继电器基本电路,1、串联电路。实现“与”的功能 2、并联电路。实现“或”功能,3、串并联电路,4、自闭电路 当继电器吸合之后，由自身前接点构成，用来继续保持继电器励磁导通的电路。在励磁电路中串联另一继电器的后接点。,五、继电器电路的分析法,1、动作程序法 反映继电器电路时序因果关系，并不严格表达逻辑功能。用符号表示各继电器的状态的变化，“”表示继电器吸起，“”表示继电器落下，“”表示促使继电器吸起、落下。“”表示与。,2、图解法 时间图解法把继电器线圈通电、前接点断开、后接点闭合、线圈断电、前接点断开、后接点闭合等都用时间图表示出来。,3、接通经路法（跑电路法，经常使用）仅仅表达的是继电电路的导通路径，而不能反映电路的逻辑功能。,继电器的表述：名称符号继电器的定位图形符号：线圈 接点基本电路,六、继电器电路的安全措施,常见的故障有：熔断器熔断、断线、脱焊、螺丝松脱、线圈烧坏、接点接触不良、插接件接触不良、线间绝缘不良、线路混入电源等。,使电路开路（断线故障）：吸起的继电器错误落下，或使应吸起的继电器不能吸起。使电路短路（混线故障）：使不应吸起的继电器错误吸起，或使已吸起的继电器不能落下。,1、断线防护电路 断线故障远大于混线故障。采用闭合电路法设计继电器电路。在发生断线故障时使继电器落下以达到故障安全的目的。,断线防护电路图,2、混线防护电路 长期实践表明，室内和继电器箱内环境较好，只要采取严格的施工工艺，电路极少发生混线故障，所以一般不采取混线防护措施。对于室外的电路部分来说，无论是电缆还是其他电线作为连接线时，发生混线故障的可能性较大，需要采取混线保护电路。,混线防护电路图,(1)位置法(远端供电法)：将继电器和电源分别设在可能混线 位置的两侧。对于(a)：室外电缆线发生混线故障，继电器将无条件的吸起。对于(b)：室外电缆线发生混线故障，继电器将无条件的落下，是安全的。,（2）极性法：室外电路混入电源而采取的措施 1JGJ 2JGJ时，1JBJ 2JBJ1JGJ 2JGJ时，1JBJ 2JBJ1JGJ 2JGJ时，1JBJ 2JBJ,a列车未驶入1JG时，Q线混入KZ，混入的电源极性与原来Q线一致，1JBJ，2JBJ不受影响。b列车未驶入1JG时，Q线混入KF，立即短路，1JBJ 2JBJ。,c列车驶入1JG时，Q线混入KZ，形成短路。KZ-2JGJ1-1JGJ2-KFd列车驶入1JG时，Q线混入KF,混入的电源极性与原来Q线一致，1JBJ，2JBJ不受影响。对于H线情况相同。,（3）双断法：在电路的去线和回线上都接入同样的控制接点。防止两种电路的单一条线之间的混线，但解决不了Q线和H线双双混线的情况，所以只能减少混线的发生率。,（4）独立电源法：电源隔离法，设立专用变压器。,在道岔区段轨道电路中常采用独立电源方法。,分路法，重要继电器分路。,