第二章 鐵路信號(hào)繼電器

第二章繼電器

1一、繼電器的定義

繼電器是一種當(dāng)控制參數(shù)變化時(shí)，能引起被控制參數(shù)突然變化的電器元件。繼電特性第一節(jié)信號(hào)繼電器概述無(wú)接點(diǎn)繼電特性有接點(diǎn)繼電特性2

二、繼電器的基本原理

1、組成：由接點(diǎn)系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)兩大部分組成，電磁系統(tǒng)由線圈、固定的鐵心、軛鐵以及可動(dòng)的銜鐵。接點(diǎn)系統(tǒng)由動(dòng)接點(diǎn)、靜接點(diǎn)構(gòu)成。3

2、動(dòng)作原理當(dāng)線圈中通入一定數(shù)值的電流后，由于電磁作用或感應(yīng)方法產(chǎn)生電磁吸引力，吸引銜鐵，由銜鐵帶動(dòng)接點(diǎn)系統(tǒng)，改變其狀態(tài)、從而反映輸入電流的狀況。

最基本的工作原理：

線圈通電→產(chǎn)生磁通（銜鐵、鐵心）→產(chǎn)生吸引力→克服銜鐵阻力→銜鐵吸向鐵心→銜鐵帶動(dòng)動(dòng)接點(diǎn)動(dòng)作→前接點(diǎn)閉合、后接點(diǎn)斷開電流減少→吸引力下降→銜鐵依靠重力落下→動(dòng)接點(diǎn)與前接點(diǎn)斷開，后接點(diǎn)閉合?？梢?，繼電器具有開關(guān)特性，利用其接點(diǎn)的通、斷電路，從而構(gòu)成各種控制表示電路。

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三、繼電器的作用

能夠以極小的電信號(hào)控制執(zhí)行電路中相當(dāng)大的對(duì)象，能夠控制數(shù)個(gè)對(duì)象和數(shù)個(gè)回路，也能控制遠(yuǎn)距離的對(duì)象。有著良好的開關(guān)性能：閉合阻抗小、斷開阻抗大，有故障→安全性能，能控制多回路、抗雷擊性能強(qiáng)、無(wú)噪聲、溫度影響小等。在以繼電技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)中，大量使用，在以電子元件和微機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中，作為接口部件，將系統(tǒng)主機(jī)與信號(hào)機(jī)、軌道電路、轉(zhuǎn)轍機(jī)等執(zhí)行部件結(jié)合起來(lái)。

四、鐵路信號(hào)對(duì)繼電器的要求

1、安全、可靠

2、動(dòng)作可靠、準(zhǔn)確

3、使用壽命長(zhǎng)

4、有足夠的閉合和斷開電路的能力

5、有穩(wěn)定的電氣特性和時(shí)間特性

6、保持良好的電氣絕緣強(qiáng)度。5

五、信號(hào)繼電器的分類

1、按動(dòng)作原理分：電磁、感應(yīng)、熱力、固態(tài)繼電器

2、按動(dòng)作電流分：直流、交流、交直流繼電器

3、按輸入物理量：電流、電壓、功率、頻率、非電量繼電器

4、按動(dòng)作速度：快動(dòng)、正常、緩動(dòng)繼電器

5、按接點(diǎn)結(jié)構(gòu)：普通接點(diǎn)、加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器

6、按工作可靠度：安全型、非安全型（前者稱為N，重力式繼電器，后者稱為C型彈力式繼電器）6六、繼電器的參數(shù)1．額定值——繼電器在運(yùn)用狀態(tài)時(shí)的電壓值或電流值；2．吸起值——使繼電器動(dòng)作（動(dòng)接點(diǎn)與前接點(diǎn)接觸）所需要的最小電流或電壓值；3．工作值——使繼電器動(dòng)作，前接點(diǎn)全部閉合，井滿足規(guī)定的接點(diǎn)壓力所需的最小電流或電壓值；4.釋放值——繼電器從規(guī)定值降低到前接點(diǎn)斷開時(shí)的電壓或電流值；5．轉(zhuǎn)極值——有極繼電器的動(dòng)接點(diǎn)由定位轉(zhuǎn)換到反位或由反位轉(zhuǎn)換到定位所需要的電壓或電流值；76．過(guò)負(fù)載值——繼電器允許接入的最大電壓或電流值（一般為工作值的四倍），接入過(guò)負(fù)載值后，線圈不受損傷，電氣特性亦不變化；7．吸起時(shí)間——從繼電器線圈接通規(guī)定的電壓或電流時(shí)起至全部前接點(diǎn)閉合的時(shí)間；8．釋放時(shí)間——切斷供以規(guī)定的電壓或電流的電源時(shí)起至全部動(dòng)接點(diǎn)與后接點(diǎn)閉合的時(shí)間；9．安全系數(shù)——額定值與工作值之比；10．返還系數(shù)——釋放值與工作值之比稱為返還系數(shù)（此值一般在0.2～0.99之間）8第二節(jié)繼電器的機(jī)械特性與牽引特性

一、機(jī)械特性

電磁繼電器的工作過(guò)程是電流通過(guò)線圈，在磁路中產(chǎn)生磁通，磁通在銜鐵氣隙中產(chǎn)生電磁力吸引銜鐵帶動(dòng)接點(diǎn)動(dòng)作，以完成接通、斷開或轉(zhuǎn)接電路的任務(wù)——電磁吸力（牽引力）。對(duì)于AX型繼電器來(lái)說(shuō)是由接點(diǎn)簧片的彈性力和銜鐵上的重錘片重力等機(jī)械反作用力所組成，所以稱它為機(jī)械力。顯然，要使繼電器可靠工作，牽引力必須大于機(jī)械力，繼電器的機(jī)械力，是隨著銜鐵與鐵心磁極間的氣隙的變化而變的，這種變化關(guān)系＝f（）稱為繼電器的機(jī)械特性，這種變化關(guān)系的曲線，稱為機(jī)械特性曲線。

9接點(diǎn)動(dòng)作過(guò)程

AX型繼電器機(jī)械特性曲線

10二、牽引特性和機(jī)械特性的配合1、牽引特性

牽引力與所加安匝及氣隙大小等有關(guān)，當(dāng)氣隙一定時(shí)，牽引力與安匝（IW）的平方成正比（拋物線），當(dāng)安匝（IW）一定時(shí)，牽引力與工作氣隙的平方成反比，即牽引力隨呈雙曲線規(guī)律的變化而變，這種牽引力隨工作氣隙而變化的關(guān)系，我們稱它為牽引特性。

2、兩特性曲線的配合

為要繼電器能吸起，使前接點(diǎn)閉合后接點(diǎn)分離，必須要求繼電器銜鐵在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，牽引力處處大于或等于機(jī)械力，也就是說(shuō)，牽引特性曲線必須在機(jī)械特性曲線之上，至少也要與機(jī)械特性曲線相切。

11牽引特性曲線

牽引特性曲線與機(jī)械特性曲線配合

12第三節(jié)安全型繼電器一、安全型繼電器概述

AX系列安全型繼電器是直流24V系列的重彈力式直流電磁繼電器，其典型結(jié)構(gòu)為無(wú)極繼電器，其它各型號(hào)都是由其派生而成。因此，絕大部分零件都能通用。

1、插入式和非插入式

外觀上是否有防塵罩，前者單獨(dú)使用，后者裝于匣內(nèi)使用。

2、型號(hào)的表示法

采用漢字拼音字母和數(shù)字表示，字母表示繼電器種類，數(shù)字表示線圈的阻值。

3、安全型繼電器的品種及用途

無(wú)極、無(wú)極加強(qiáng)接點(diǎn)、無(wú)極緩放、無(wú)極加強(qiáng)接點(diǎn)緩放、整流式、有極、有極加強(qiáng)、偏極、單閉磁等5種9類20品種及3個(gè)派生品種。

13安全型繼電器的型號(hào)表示法14繼電器代號(hào)意義表154、繼電器插座165、安全型繼電器的特點(diǎn)：前接點(diǎn)代表危險(xiǎn)側(cè)信息后接點(diǎn)代表安全側(cè)信息接點(diǎn)符合:故障—安全原則：處于禁止運(yùn)行的狀態(tài)的故障有利于行車的安全稱為安全側(cè)，處于允許運(yùn)行狀態(tài)的故障可能危及行車安全，稱為危險(xiǎn)側(cè)故障。17二、安全型繼電器的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理

1、無(wú)極繼電器（1）結(jié)構(gòu)：電磁系統(tǒng)（線圈、鐵心、軛鐵、銜鐵）、接點(diǎn)系統(tǒng)（拉桿、動(dòng)靜接點(diǎn)組）（2）動(dòng)作原理：電→磁→力→動(dòng)作拉桿，F(xiàn)吸引力＞F重力為吸其狀態(tài)。18（3）F吸引力＜F重力為落下狀態(tài)。（4）無(wú)極特性（不反應(yīng)輸入電流的極性）19（5）電磁系統(tǒng)直流無(wú)極電磁繼電器的電磁系統(tǒng)

20（6）磁化曲線（注：安匝=線圈匝數(shù)*電流）

當(dāng)繼電器線圈中的電流從零增大時(shí)，安匝增大到，鐵心中的磁通量曲線規(guī)律增大到，使繼電器吸起。當(dāng)電流從大于工作值的情況下減小，安匝也隨著減小時(shí)，由于磁滯的影響，磁通沿另一條曲線ab緩慢下降，致使安匝降到小于值的時(shí)還能產(chǎn)生磁通，保持銜鐵不釋放，可見繼電器的釋放安匝比還要小，即釋放電流值比還要小。由上可知無(wú)極繼電器的釋放值不僅小于吸起值，而且比吸起值小很多。

212、整流式繼電器

整流繼電器JZXC-480與無(wú)極型基本一致，僅在接點(diǎn)組上安裝了二極管組成的半波或全波整流電路。輸入的是交流電源，經(jīng)整流后再送入線圈。使用中注意其電源端子1、4短接。

223、有極繼電器JYJXC-135/220

(1)特點(diǎn)有極繼電器是一種能反應(yīng)電流極性，并能保持其極性狀態(tài)（切斷電流后能保持原來(lái)電流極性工作的狀態(tài)）的繼電器。具有定位和反位兩種穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)構(gòu)：刀刃形的長(zhǎng)條形永久磁鐵代替了部分軛鐵。由于有永久磁鐵的存在，于是使得磁路系統(tǒng)中有了兩條固定磁路由其保持在斷電后繼電器的狀態(tài)。當(dāng)通入電源后固定磁路在δ1、δ2處與電磁路之間進(jìn)行比較，使銜鐵相應(yīng)發(fā)生運(yùn)動(dòng)改變其狀態(tài)。23（2）磁路結(jié)構(gòu)

有極繼電器的結(jié)構(gòu)形式很多，一般按磁路結(jié)構(gòu)來(lái)分類可分串聯(lián)式，并聯(lián)式（或稱差接式）和橋式三種磁路結(jié)構(gòu)及等效磁路

24（3）AX型有極繼電器的工作原理（通入不同方向的電流，可以改變繼電器的吸起落下狀態(tài)；切斷電流后能保持原來(lái)電流極性工作的狀態(tài)）反位打落狀態(tài)磁路

定位吸起狀態(tài)磁路

254、偏極繼電器JPXC-1000

A、特點(diǎn)

鑒別電流的極性，在方形極靴前裝有L形永久磁鐵。只有線圈中通入規(guī)定方向的電流，繼電器才勵(lì)磁。一般使用在道岔表示電路及單復(fù)線半自動(dòng)閉塞電路中。

26B磁路結(jié)構(gòu)極化磁通路徑

極化磁通和電磁通路徑

27動(dòng)態(tài)繼電器動(dòng)態(tài)繼電器用于雙機(jī)熱備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的接口電路，由于該繼電器是由計(jì)算機(jī)輸出的動(dòng)態(tài)脈沖信號(hào)控制的，故稱為動(dòng)態(tài)繼電器。動(dòng)態(tài)繼電器符合故障一安全原則，具有很高的可靠性

1．JAC一l000型動(dòng)態(tài)繼電器

282．JARC一l000型動(dòng)態(tài)繼電器JARC一l000型是雙門驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)繼電器，以滿足雙機(jī)熱備冗余方式的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的使用要求。

29第五節(jié)繼電器的時(shí)間特性電磁繼電器的電磁系統(tǒng)是具有鐵心的大電感，在接通電源或切斷電源時(shí)，由于電磁感應(yīng)的作用，在鐵心中產(chǎn)生渦流，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。這些電流產(chǎn)生的磁通對(duì)鐵心中原來(lái)磁通的變化起了一定程度的影響。即原磁通增大時(shí)反對(duì)增大，減小時(shí)反對(duì)減小，使原磁通變化緩慢。因此，電磁繼電器或多或少地都有一些緩動(dòng)的時(shí)間特性。利用繼電器控制的各種電路中，由于完成的作用不同，對(duì)繼電器的時(shí)間特性要求也不一樣，有些要求繼電器動(dòng)作快，有些要求慢一點(diǎn)，如果滿足不了時(shí)間特性的要求，整個(gè)控制電路就不能正常工作。因此，我們不但要了解繼電器本身固有的時(shí)間特性，而且還要按照不同的電路要求，人為的改變其時(shí)間特性。使它滿足各種控制電路的要求。30改變繼電器時(shí)間參數(shù)的方法1.改變繼電器結(jié)構(gòu)的方法（繼電器廠家）

（1）改變銜鐵與鐵心磁吸間的止片的厚度，以改變繼電器的落下時(shí)間，止片增厚，落下時(shí)間減小，止片減薄，落下時(shí)間增大。（2）磁路系統(tǒng)選用電阻率較高的鐵磁性材料，使渦流影響減小從而縮短繼電器的動(dòng)作時(shí)間。（3）在保證工作安匝的前提下增大線圈導(dǎo)線的線徑，以此來(lái)提高電流的儲(chǔ)備系數(shù)，使額定電流提高，加速電流的增長(zhǎng)速度使其減小吸起時(shí)間。（4）在鐵心上套銅套（銅環(huán)）使繼電器達(dá)到緩動(dòng)（緩吸和緩放）。31釋放方法與落下啟動(dòng)時(shí)間短路線圈方法322.改變電路的方法（1）提高繼電器的端電壓使繼電器快吸（2）在繼電器線圈電路中串聯(lián)一個(gè)燈泡使繼電器快吸（保持工作電流不變,提高電阻,從而提高繼電器的端電壓）繼電器與燈泡串聯(lián)后的時(shí)間特性33（3）與繼電器線圈串聯(lián)RC并聯(lián)電路使繼電器快吸(原理同上)34（4）并聯(lián)電阻或二極管使繼電器緩放(當(dāng)開關(guān)K把電源切斷時(shí)，繼電器線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)，由于有電阻r構(gòu)通了線圈中感應(yīng)電流的回路，而使繼電器達(dá)到緩放的目的)35（5）并聯(lián)rC串聯(lián)電路使繼電器緩放，并聯(lián)rC串聯(lián)電路又串聯(lián)電阻r0，使繼電器緩吸又緩放。

緩吸過(guò)程曲線36第六節(jié)繼電器的接點(diǎn)一、接點(diǎn)要求繼電器的接點(diǎn)是繼電器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或切斷電路的目的。而在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中,大部分故障往往發(fā)生在接點(diǎn)系統(tǒng)。必須對(duì)接點(diǎn)系統(tǒng)要有一定的要求：1．接點(diǎn)閉合時(shí)，接觸可靠，接觸電阻小而穩(wěn)定；2．接點(diǎn)斷開時(shí)，要可靠分開，接點(diǎn)間電阻為無(wú)窮大，即有一定的間隙；3．接點(diǎn)在閉合和斷開過(guò)程中沒有顫動(dòng)；4．不發(fā)生熔接；5．耐各種腐蝕；6．導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率要高；7．使用壽命長(zhǎng)。

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二、安全型繼電器的接點(diǎn)分析繼電器接點(diǎn)的工作可分四個(gè)階段，即接點(diǎn)閉合狀態(tài),接點(diǎn)斷開過(guò)程，接點(diǎn)斷開狀態(tài)和接點(diǎn)閉合過(guò)程。

1、繼電器接點(diǎn)的閉合狀態(tài)繼電器接點(diǎn)的閉合就是為了接通電路。接通電路工作的質(zhì)量好壞，直接決定于接點(diǎn)接觸電阻的大小和穩(wěn)定性。接點(diǎn)的接觸電阻受下列因素影響：（1）接點(diǎn)材料的影響（2）接點(diǎn)間壓力的影響（3）接點(diǎn)接觸形式的影響

38分為點(diǎn)接觸、面接觸、線接觸三種。如JWXC型無(wú)極繼電器的接點(diǎn)采用點(diǎn)接觸方式。JYJXC-135/220型加強(qiáng)接點(diǎn)有極繼電器，其接點(diǎn)采用面接觸方式。39（4）接點(diǎn)間電壓降和溫度的影響（5）化學(xué)腐蝕的影響（6）電腐蝕的影響2.接點(diǎn)的斷開過(guò)程

接點(diǎn)的化學(xué)腐蝕和電腐蝕會(huì)導(dǎo)致接點(diǎn)變形、損壞、接觸不良或熔接等現(xiàn)象。而引起這些腐蝕的主要起因是接點(diǎn)間的液態(tài)橋，火花放電與電弧放電。這些現(xiàn)象主要發(fā)生在接點(diǎn)斷開過(guò)程中。3.接點(diǎn)的閉合過(guò)程當(dāng)接點(diǎn)在閉合過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象。如果在接點(diǎn)閉合過(guò)程中，接點(diǎn)發(fā)生顫動(dòng)，那么，第一次閉合后就會(huì)發(fā)生電弧。40三、熄滅接點(diǎn)電弧