《列車運(yùn)行自動控制》課件-項(xiàng)目2-1信號基礎(chǔ)設(shè)備-繼電器

任務(wù)一繼電器教學(xué)目標(biāo)1、熟悉繼電器的工作原理2、了解信號繼電器的分類3、熟悉各類信號繼電器的型號及符號4、熟練掌握信號繼電器的應(yīng)用5、熟悉信號繼電器的電路認(rèn)識繼電器1.1

一、繼電器基本原理前接點(diǎn)后接點(diǎn)中接點(diǎn)

拉桿

原理：當(dāng)線圈中通入一定數(shù)值電流后，由電磁作用或感應(yīng)方法產(chǎn)生電磁吸引力，吸引銜鐵，由銜鐵帶動接點(diǎn)系統(tǒng)，改變其狀態(tài)，從而反映輸入電流狀況。認(rèn)識繼電器1.1

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→銜鐵帶動動接點(diǎn)動作→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→動接點(diǎn)與前接點(diǎn)斷開，后接點(diǎn)閉合。

可見，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。

繼電器具有繼電特性當(dāng)輸入量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，輸出量發(fā)生突變。認(rèn)識繼電器1.1二、繼電器的作用

能夠以極小的電信號控制執(zhí)行電路中相當(dāng)大的對象，能夠控制數(shù)個(gè)對象和數(shù)個(gè)回路，也能控制遠(yuǎn)距離的對象。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)與信號機(jī)、軌道電路、轉(zhuǎn)轍機(jī)等執(zhí)行部件結(jié)合起來。鐵路信號對繼電器的要求（1）安全、可靠；（2）動作可靠、準(zhǔn)確；（3）使用壽命長；（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。認(rèn)識繼電器1.1三、繼電器的分類

（1）按動作原理分：電磁、感應(yīng)繼電器；（2）按動作電流分：直流（無極、偏極、有極）交流繼電器；（3）按輸入物理量：電流、電壓繼電器；（4）按動作速度：正常、緩動繼電器；（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）認(rèn)識繼電器1.1

四、安全型繼電器的概述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)為無極繼電器，其它各型號都是由其派生而成。（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極、無極加強(qiáng)接點(diǎn)、無極緩放、無極加強(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。AX系列安全型繼電器的型號表示方法（4）繼電器插座安全型繼電器特點(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—安全原則處于禁止列車運(yùn)行狀態(tài)的故障有利于行車的安全，稱為安全側(cè)故障，處于允許列車運(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。由于其在故障情況下，使后接點(diǎn)閉合的概率遠(yuǎn)大于前接點(diǎn)閉合的概率，所以發(fā)生安全側(cè)故障的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)生危險(xiǎn)側(cè)故障的可能性。認(rèn)識繼電器1.1五、各種安全繼電器（一）無極繼電器1、無極繼電器的組成接點(diǎn)系統(tǒng)電磁系統(tǒng)2.繼電器的工作原理

接點(diǎn)系統(tǒng)：動接點(diǎn)、靜接點(diǎn)電磁系統(tǒng)：線圈、鐵芯（固定）、軛鐵、銜鐵（可動）

線圈通電→產(chǎn)生磁通（銜鐵、鐵芯）→產(chǎn)生吸引力→克服銜鐵阻力→銜鐵吸向鐵芯→銜鐵帶動動接點(diǎn)動作→前接點(diǎn)閉合、后接點(diǎn)斷開。此狀態(tài)稱為繼電器勵(lì)磁吸起。電流變小→吸引力下降→銜鐵依靠自身重力落下→動接點(diǎn)與前接點(diǎn)斷開，與后接點(diǎn)閉合。此狀態(tài)稱為繼電器失磁落下?？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。+_SN拉桿認(rèn)識繼電器2.1（二）偏極繼電器

只有線圈中的電源極性為1+4-時(shí)，繼電器才勵(lì)磁吸起，通相反電流時(shí)不能吸起，無電時(shí)銜鐵落下，可鑒別電流極性。五、各種安全繼電器

多加了一塊L型永久磁鐵。與無極繼電器相同，只有一種穩(wěn)態(tài)，即銜鐵靠電磁力吸起后，斷電就落下，落下是穩(wěn)定狀態(tài)。

但是，反極性不吸起是有條件的，如果不斷增大反極性電流，使電磁通足以克服永磁的作用，則銜鐵可在反極性電流作用下吸合，這是不允許的。因此，在偏極繼電器的電氣特性上加上一條特殊的標(biāo)準(zhǔn)，即反向加200V電壓，銜鐵不能吸起，以保證其工作的可靠性。認(rèn)識繼電器1.1（三）有極繼電器

有極繼電器不僅能夠反映電流極性，并且能夠保持其極性狀態(tài)（電流切斷后保持原來極性狀態(tài)），故又稱為極性保持繼電器。五、各種安全繼電器

比無極繼電器多一塊刀型磁鐵。有兩種穩(wěn)定，稱為定位和反位，不再用吸起和落下表示。銜鐵與鐵芯極靴之間的間隙最小時(shí)（即吸起狀態(tài)）的位置規(guī)定為定位，此時(shí)閉合的接點(diǎn)叫做定位接點(diǎn)（符號為D，相當(dāng)于前接點(diǎn)）；銜鐵與鐵芯極靴之間的間隙最大時(shí)（即打落狀態(tài)）的位置規(guī)定為反位，此時(shí)閉合的接點(diǎn)叫做反位接點(diǎn)（符號為F，相當(dāng)于后接點(diǎn)）。認(rèn)識繼電器1.1（四）整流繼電器與無極型基本一致，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。（五）交流二元二位繼電器

相敏軌道電路認(rèn)識繼電器1.1（五）安全型繼電器的特性

（1）機(jī)械特性：機(jī)械特性與牽引特性間的配合保證其可靠吸合與落下。（2）電氣特性：電氣特性是安全型繼電器的基本要求，也是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)信號邏輯電路的依據(jù)。其包括額定值，AX系列繼電器的額定電壓為24V；充磁值；釋放值；工作值，不大于額定值的70%；反向工作值，不大于工作值得120%；轉(zhuǎn)極值，即使有極繼電器銜鐵轉(zhuǎn)極的最小電流或電壓值；反向不工作值。釋放值和工作值之比稱為返還系數(shù)，返還系數(shù)高標(biāo)志著繼電器的落下越靈敏。規(guī)定普通繼電器的返還系數(shù)不小于30%，緩放型繼電器不小于20%，軌道繼電器不小于50%。還有時(shí)間特性和牽引特性繼電器的應(yīng)用1.2一、繼電器的圖形符號二、繼電器線圈的使用三、繼電器基本電路四、繼電器電路的分析方法五、繼電器電路安全措施繼電器的應(yīng)用1.2一、繼電器的圖形符號

繼電器在電路圖中表示出來的就是繼電器的線圈和接點(diǎn)兩部分，線圈和接點(diǎn)在一個(gè)具體的繼電器上是安裝成一個(gè)整體，但在使用時(shí)，線圈與接點(diǎn)所構(gòu)成的電路是互不相關(guān)的兩種電的回路，彼此間沒有什么聯(lián)系。線圈與接點(diǎn)

在電路圖中為了繪圖的方便和需要，繼電器的線圈和接點(diǎn)可以分別畫在幾張不同的圖中，但該繼電器所代表的名稱是相同的，例如，信號繼電器用漢語拼音字母XJ來表示，那么該繼電器的線圈和接點(diǎn)都用XJ表示，只是對于不同的接點(diǎn)組加上編號就行了，因此，我們在初學(xué)信號繼電器接點(diǎn)電路時(shí)，必須注意，不要把線圈與接點(diǎn)混淆起來。.必須清楚以下兩點(diǎn)：NO.1NO.2

繼電器線圈有電（指通過工作值以上的電流），繼電器吸起則該繼電器的所有前接點(diǎn)都閉合，后接點(diǎn)都離開。線圈斷電（無電），該繼電器的所有前接點(diǎn)都離開，后接點(diǎn)都閉合。不能錯(cuò)誤地理解為有電流通過接點(diǎn)時(shí)，該接點(diǎn)的繼電器就是吸起的。

繼電器吸起、前接點(diǎn)閉合后，不一定有電流通過前接點(diǎn)，因?yàn)榫€圈與接點(diǎn)所構(gòu)成的電路是兩個(gè)不同的電的回路，該前接點(diǎn)是否有電流通過，這要看該接點(diǎn)所構(gòu)成的電路是否接通。如果該接點(diǎn)根本就沒有接入電路，那么接點(diǎn)只是像不接入電路的開關(guān)，扳動一下而已。（一）電路中選擇繼電器的一般原則

根據(jù)電路要求，按繼電器的主要參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行選擇。具體如下：(1)繼電器類型、線圈電阻，應(yīng)滿足各種電路的具體要求。(2)電路中串聯(lián)使用繼電器時(shí)，串聯(lián)的繼電器的數(shù)量應(yīng)滿足各繼電器正常工作電壓的要求。(3)繼電器的接點(diǎn)最大允許電流不應(yīng)小于電路的工作電流，必要時(shí)可采用接點(diǎn)并聯(lián)的方法。(4）繼電器的接點(diǎn)數(shù)量不能滿足電路要求時(shí)，應(yīng)設(shè)復(fù)示繼電器，復(fù)示繼電器應(yīng)能及時(shí)反映主繼電器的動作狀態(tài)。(5)電路中串聯(lián)繼電器接點(diǎn)時(shí)，要使串聯(lián)繼電器接點(diǎn)的接觸電阻不影響電路的正常工作。（二）繼電器的表述1、繼電器的名稱一般根據(jù)它的主要用途和功能來命名。2、繼電器的定位繼電器有兩個(gè)狀態(tài)，即吸起狀態(tài)和落下狀態(tài)。在電路圖中只能表達(dá)這兩種狀態(tài)中的一種。規(guī)定電路圖中繼電器呈現(xiàn)的狀態(tài)稱為通常狀態(tài)（簡稱常態(tài)），或稱為定位狀態(tài)。繼電器的定位狀態(tài)應(yīng)與設(shè)備的定位狀態(tài)相一致根據(jù)故障一安全原則，繼電器的落下狀態(tài)必須與設(shè)備的安全側(cè)相一致0102在鐵路信號系統(tǒng)中遵循以下原則來規(guī)定定位狀態(tài)：

根據(jù)以上兩條原則就可確定繼電器的定位狀態(tài)了。例如，信號繼電器XJ落下與信號關(guān)閉相對應(yīng)，規(guī)定XJ落下為定位狀態(tài)；道岔定位表示繼電器DBJ吸起與道岔處于定位相對應(yīng)，規(guī)定DBJ吸起為定位狀態(tài)，而道岔反位表示繼電器FBJ吸起應(yīng)與道岔處于反位相對應(yīng)，故規(guī)定FW落下為定位狀態(tài)。軌道繼電器GJ吸起與軌道電路空閑相對應(yīng)，規(guī)定GJ吸起為定位狀態(tài)。

在電路圖中，凡以吸起為定位狀態(tài)的繼電器，其線圈和接點(diǎn)處均以“↑”符號標(biāo)記之；凡以落下為定位狀態(tài)的繼電器，其線圈和接點(diǎn)處均以“↓”符號標(biāo)記之。important?。ㄈ├^電器的圖形符號對于初學(xué)者要注意的是，為繪圖方便，一個(gè)繼電器的線圈符號和它的接點(diǎn)符號可以分別畫在電路圖的不同位置，也可以畫在不同的圖紙上，當(dāng)然它們的名稱符號要標(biāo)記清楚。在繼電器線圈符號上要注明其定位狀態(tài)的箭頭和線圈端子號。對于繼電器的前接點(diǎn)和后接點(diǎn)，只標(biāo)出其接點(diǎn)組號，而不必詳細(xì)表明動接點(diǎn)、前接點(diǎn)、后接點(diǎn)號。但從圖中可以看出，例如第一組接點(diǎn)，其動接點(diǎn)為11，前接點(diǎn)為11--12，后接點(diǎn)為11-13。而對于有極繼電器，因無法用箭頭表示其狀態(tài)，所以必須表明其接點(diǎn)號，如111-112表示定位接點(diǎn)，111--113表示反位接點(diǎn)，百位數(shù)1是為了區(qū)別于無級繼電器的接點(diǎn)。（無吸起和落下）inall

無論哪一種接點(diǎn)圖形符號，它們在圖紙上的工作狀態(tài)（前接點(diǎn)閉合、或后接點(diǎn)閉合）一般都按照設(shè)備經(jīng)常（或定位）所處的狀態(tài)來繪制的。例如，信號繼電器（XJ)的經(jīng)常狀態(tài)是落下的，那么它的接點(diǎn)則是按前接點(diǎn)斷開的工作狀態(tài)來繪制的。再如，軌道繼電器（GJ)的經(jīng)常狀態(tài)是吸起的，所以它的接點(diǎn)是按前接點(diǎn)閉合的工作狀態(tài)來繪制的。LOREMIPSUM

總之，圖紙上所表示出來的各種繼電器接點(diǎn)的工作狀態(tài)都按它們各自的經(jīng)常狀態(tài)被固定下來。想一想A無極繼電器B整流繼電器C無極繼電器D偏極繼電器E交流二元繼電器F有極繼電器連一連繼電器的應(yīng)用1.2二、繼電器線圈的使用對于兩個(gè)線圈參數(shù)相同的繼電器：1、串聯(lián)電路2、并聯(lián)電路（一）串并聯(lián)電路3、串并聯(lián)電路

凡是有自身前接點(diǎn)參與保持該繼電器吸起的，稱為自閉電路。圖4.48所示就是用來記錄（或保留）按鈕動作的自閉電路，當(dāng)按下按鈕A,AJ通電吸起，當(dāng)松開按鈕，按鈕自動復(fù)原，此時(shí)雖然按鈕接點(diǎn)已斷開，但AJ自身的前接點(diǎn)已經(jīng)構(gòu)成了AJ線圈的供電回路，所以AJ仍保持在吸合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對按鈕按壓過的記憶（記錄）作用。當(dāng)記憶任務(wù)完成以后，依靠復(fù)原繼電器FUJ的吸起，其后接點(diǎn)斷開將AJ線圈的供電回路切斷，使AJ落下恢復(fù)原狀。（二）自閉電路

在一個(gè)由繼電器電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，包括有若干個(gè)單一繼電器的電路，這些繼電電路不僅相互作用，而且必然遵循一定的動作順序，才能完成賦予它們的功能。我們把具有相互作用且按一定時(shí)間順序動作的繼電電路的總和，稱為時(shí)序電路。（三）時(shí)序電路

例如圖4.49所示，它是由10個(gè)繼電器構(gòu)成的時(shí)序電路。電路的輸入信號為x（繼電器X的前接點(diǎn)），用以控制奇數(shù)繼電器吸起；另一輸入信號為x非（繼電器X的后接點(diǎn)），用以控制偶數(shù)繼電器吸起。但究竟哪一個(gè)繼電器吸起或落下，還取決于電路的內(nèi)部狀態(tài)。例如，開始x來臨時(shí)是1↑，隨后x非來臨時(shí)是2↑--1↓，前進(jìn)一步是3↑--2↓，一直到10↑---9↓，然后再從頭循環(huán)動作。（四）其它繼電器電路應(yīng)當(dāng)注意：極性保持繼電器電路雖能用一個(gè)繼電器作為兩個(gè)按鈕的記錄器，但它的定、反位極性接點(diǎn)都是保持型的，因而沒有斷線保護(hù)性能，如果沒有其他繼電器電路相配合，是不能用在安全電路里的。繼電器的應(yīng)用1.301動作程序法02時(shí)間圖解法03接通路徑法三、繼電電路的分析法（一）動作程序法動作程序法用來表示繼電器的動作過程，著重反映繼電器的時(shí)序關(guān)系，而不嚴(yán)格地表達(dá)邏輯功能?？捎梅柋硎靖骼^電器狀態(tài)的變化：“↑”表示繼電器的吸起；“↓”表示繼電器落下（這里表示繼電器的動作，不要和電路圖中表示繼電器定位狀態(tài)的↑、↓相混淆）；“→”表示促使繼電器吸起、落下；“∣”表示邏輯“與”。（二）時(shí)間圖解法

有些繼電器電路的時(shí)間特性要求比較嚴(yán)格，整個(gè)電路動作過程與繼電器的時(shí)間特性（如緩放時(shí)間的長短）密切相關(guān)，這時(shí)，可用時(shí)間圖解法來較準(zhǔn)確地進(jìn)行分析。時(shí)間圖解法能很清楚地表示出各繼電器的工作情況、相互關(guān)系和時(shí)間特性，能準(zhǔn)確地反映整個(gè)電路的動作過程。例如圖4.53所示電路，其時(shí)間圖解法分析如圖4.54所示。（三）接通徑路法

接通徑路法（又稱接通公式法）用來描述繼電器勵(lì)磁電流的路徑，即由電源正極經(jīng)繼電器接點(diǎn)、線圈及其他器件（按鈕接點(diǎn)、二極管等）流向電源負(fù)極的回路，它是分析繼電器電路中常用的方法。繼電器的應(yīng)用1.2四、繼電器電路安全措施

鐵路信號是保證鐵路運(yùn)輸安全的重要設(shè)備，因此，對于信號設(shè)備的工作必須要求安全可靠。當(dāng)設(shè)備的元件或系統(tǒng)一旦發(fā)生故障時(shí)仍能確保行車安全，這稱之為故障倒向安全，也就是鐵路信號的故障一安全原則，這一概念我們在前面已講過，但這一原則在我們具體設(shè)計(jì)電路時(shí)如何實(shí)現(xiàn)呢？例如信號燈電路，我們必須用信號繼電器XJ的前接點(diǎn)構(gòu)成綠燈電路，用后接點(diǎn)構(gòu)成紅燈電路，一旦發(fā)生故障（線路斷線或短路），繼電器XJ失磁落下，信號燈光自動轉(zhuǎn)換為紅燈，這就滿足了故障一安全的原則。(1)繼電器有磁前接點(diǎn)閉合與失磁后接點(diǎn)閉合兩種狀態(tài)，我們選用哪一種狀態(tài)作為開放信號的條件呢？根據(jù)故障一安全原則的要求，必須選用繼電器的勵(lì)磁狀態(tài)（前接點(diǎn)閉合）作為信號開放的條件，如圖4.55所示，信號繼電器XJ平時(shí)處于失磁狀態(tài)，其后接點(diǎn)構(gòu)成紅燈電路，當(dāng)手柄旋轉(zhuǎn)接通信號電路時(shí)，XJ↑，其前接點(diǎn)接通綠燈電路。一旦線路斷線或短路時(shí)，XJ↓，信號燈光自動轉(zhuǎn)換為紅燈，使設(shè)備滿足故障一安全的原則。(2)對于控制較遠(yuǎn)距離的繼電器等元件，一般控制線路采用電纜或架空線，這就要考慮到控制線路發(fā)生斷線、短路、接地等故障的可能。在這種情況下滿足故障一安全原則的措施是將電源與繼電器設(shè)在不同端。(3)采用雙極接通電路就是控制去線和回線都串入控制的條件接點(diǎn)，如圖4.59(a）所示，在去線和回線中都串入了某繼電器J的前接點(diǎn)，來控制繼電器XJ。若只用單極接通電路，如圖4.59(b）所示，當(dāng)a,b兩點(diǎn)同時(shí)發(fā)生接地或控制的條件接點(diǎn)J引出端子間短路等故障時(shí)，盡管接點(diǎn)J沒有閉合，也能使XJ錯(cuò)誤勵(lì)磁。但采用雙極接通電路