控制继电器是一种当输入量变化到某一定值时，其触头（或电路），即接通或分断交直流小容量控制回路的自动电器。
控制继电器广泛用于电力拖动、程序控制、自动调节与检测、家用电器系统中。
控制继电器有两个主要部分，一个是控制系统，另一个是被控制系统。控制继电器之所以能起控制作用，是因为当它的控制系统中输入某种信号，例如电、磁、热、光等物理量达到一定值时，能使被控制系统（又称输出回路）的被控制量由零突变到一定值，或者由一定值突变到零，从而达到控制、保护、传递和转换信息等作用。以小电流控制大电流，就是控制继电器的特点。
控制继电器是一种自动电器,它适用于远距离接通和分断交、直流小容量控制电路,并在电力驱动系统中供控制、保护及信号转换用。继电器的输入量通常是电流、电压等电量,也可以是温度、压力、速度等非电量,输出量则是触点动作时发出的电信号或输出电路的参数变化。继电器的特点是当其输入量的变化达到一定程序时,输出量才会发生阶跃性的变化。
控制继电器用途广泛,种类繁多,习惯上按其输入量不同分为如下几类:
①电压继电器
它是根据电路电压变化而动作的继电器,如用于电动机失压、欠压保护的交直流电压继电器;用于绕线式电动机制动和反转控制的交流电压继电器;用于直流电动机反转及反接制动的直流电压继电器等。
供增大控制电路中触点数量或容量而用的中间继电器,实质上也是电压继电器,仅仅是其动作值无需调整而已。
②电流继电器
它是根据电路电流变化而动作的继电器,被用于电动机和其他负载的过载及短路保护、以及直流电动机的磁场控制或失磁保护等。
③时间继电器
这是从接受信号到执行元件动作有一定时间间隔的继电器,如起电动机时用以延时切换起动电阻、电动机能耗制动和生产过程的程序控制等所用的继电器。
④热继电器
供交流电动机过载及断相保护用的继电器。
⑤温度继电器
供各种设备作过热保护或温度控制用的继电器。
⑥速度继电器
供电动机转速和转向变化监测的继电器。
⑴额定参数 它是指输入量的额定值及触点的额定电压和额定电流,额定工作制、触头的通断能力、继电器的机械和电气寿命等。
⑵动作参数与整定参数 输入量的动作值和返回值统称动作参数,如吸合电压(电流)和释放电压(电流)、动作温度和返回温度等。可以调整的动作参数则称为整定参数。
⑶返回系数 此系数是指继电器的返回值与动作值的比值。按电流计算的返回系数为返回电流与动作电流的比值;按电压计算的返回系数为返回电压与动作电压的比值。
⑷储备系数 继电器输入量的额定值(或正常工作值)与动作值的比值称为储备系数,亦称安全系数。为保证继电器运行可靠,不发生误动作,储备系数必须大于1,一般为1.5~4。
⑸灵敏度 它是指使继电器动作所需的功率(或线圈磁动势)。为便于比较,有时以每对常开触头所需的动作功率或动作安匝数作为灵敏度指标。电磁式继电器灵敏度较低,动作功率达0.01W;半导体继电器灵敏度较高,动作功率只需0.000001W。
⑹动作时间 继电器动作时间是指其吸合时间和释放时间。从继电器接受控制信号起到所有触头均达到工作状态为止所经历的时间间隔称为吸合时间;而从接受控制信号起到所有触头均恢复到释放状态为止所经历的时间间隔称为释放时间。按动作时间的长短继电器可以分为瞬时动作型和延时动作型两大类。
一、时间继电器的选用
选用时间继电器时可从下列六个方面来考虑:
①根据控制线路组成的需要,确定使用通电延时型或断电延时型的继电器;
②由于时间继电器动作后的复位时间应比固有动作时间长一些,否则将增大延时误差甚至不能产生延时,故组成重复延时线路或动作频繁处,应特别注意;
③凡对延时要求不高处,宜采用价格较低的电磁阻尼式或气囊式时间继电器,反之则采用电动机式或晶体管式时间继电器;
④电源电压波动大处,宜采用气囊式或电动机式时间继电器,电源频率变动大处,忌用电动机式的产品;
⑤应注意环境温度的变化,凡变化大处,不宜采用气囊式时间继电器;
⑥对操作频率亦应注意,若它过高则不仅影响电寿命,还会导致动作失调。
二、热继电器的选用
选择热继电器时应注意到:
①电动机的型号规格和特性,从原则上来说,热继电器的热元件额定电流是按电动机额定电流选择,但对过载能力较差的电动机,热元件的额定电流就宜适当小些(为电动机额定电流的60[%]~80[%]);
②根据电动机定子绕组联结方式确定热继电器是否带断相运行保护;
③保证热继电器在电动机起动过程中不致误动作;
④若电动机驱动的生产机械不充许停车或停车会造成重大损失,就宁可使电动机过载甚至烧坏,也不宜让热继电器冒然动作;
⑤在断续周期工作制时,应特别注意热继电器的允许操作频率。
一、通用继电器
通用继电器是可用作电压继电器、欠电流继电器、中间继电器和时间继电器的直流电磁式继电器。它以结构简单、维修方便、成本低而被广泛用于低压控制系统。
通用继电器作为电压继电器使用时,吸引电压可在30[%]~50[%]Un的范围内调节,释放电压可在7[%]~20[%]Un的范围内调节;作为欠电流继电器使用时,吸引电流可在30[%]~65[%]In的范围内调节;作为时间继电器使用时.断电延时范围为0.3~5s。对它的返回系数不作规定。但作过电流或过电压继电器使用时,返回系数小于1;作欠电流或欠电压继电器使用时,返回系数大于1。
常用的通用继电器有K18型、K3型、具有双线圈的K3-S型、高返回系数的K9、K10型、交流的K4型以及小型的KX型等产品。
K18系列产品的额定绝缘电压为440V,作电压继电器和时间继电器时的额定工作电压有24、48、110、220、440V五级,作欠电流继电器时的额定电流有1.6、2.5、4、6、10、16、25、40、63、100、160、250、400、630A等十四级。额定操作频率一般为1200次/h(作时间继电器时除外)。触头的额定电压为AC380V及DC220V,约定发热电流为10A,机械寿命为1000万次,电寿命为50万次。
二、电流继电器
电流继电器一般可兼作过电流和欠电流继电器,用于电动机的起动控制和过载保护。
常用的过电流继电器产品有KA12、KA14及KA18等系列。KA12系列适用于额定电压为AC380V(50Hz)、DC440V及以下的电路,供交流绕线式电动机和直流电动机起动控制及过载保护用。它具有以甲基硅油为阻尼系统,故其保护特性为反时限的。其线圈电流由1A至300A分12级。触头额定电流为5A。KA14及KA18系列产品的线圈额定电流由1A至1500A分15级,且有高返回系数产品。
三、中间继电器
中间继电器主要起扩大触头数量及触头容量用。从本质上来说,它仍属电磁式电压继电器,但其动作参数无需调整,对其返回系数亦无要求。
继电器的电磁系统采用螺管式电磁铁。线圈通电时,动铁心被吸向锥形挡铁,并带动横梁,使两侧的动触头支架向上运动,令触点进行转换。线圈断电后,在反力弹簧作用下,动铁心和动触点支架均恢复原位。
四、时间继电器
随工作原理的不同,时间继电器可分为:电磁式时间继电器、钟表式时间继电器、气囊式时间继电器、电子式时间继电器和数字式时间继电器。
随延时方式不同,时间继电器又分为:通电延时型和断电延时型两种。前者在获得输入信号后立即开始延时,需待延时完毕,其执行部分才输出信号以操纵控制电路;当输入信号消失后,继电器立即恢复到动作前的状态。后者恰恰相反,当获得输入信号后,执行部分立即有输出信号;而在输入信号消失后,继电器却需要经过一定的延时,才能恢复到动作前的状态。
五、电子式时间继电器
电子式时间继电器按构成原理可分为阻容式和数字式两种。按延时的方式又可分为通电延时型、断电延时型和带瞬动触点的通电延时型等三种。电子式时间继电器全部电路由延时环节、鉴幅器、输出电路、电源和指示灯等五部分组成。
电子式时间继电器产品种类很多,如KT13、KT14、KT15以至KT20系列等等,常用的KT20系列产品采用的电路有单结晶体管的和场效应管的两类。
KT20系列产品的工作电压有AC36、110、127、220、380V(50Hz)及DC24、48、110V等。延时范围分0.1~300s、0.1~3600s、0.1~180s等三档。其延时值应小于标称延时值的110[%],最小延时值应小于该等级标称延时值的10[%]。通电延时型的重复工作时间间隔不小于1s;断电延时型的最小通电时间不大于1s。重复延时误差不大于±3[%];综合延时误差在正常工作条件下连续动作时不大于±10[%]。产品具有一定的抗干扰能力。触头共两对,分通电延时或断电延时2对和通电延时1对及瞬时动作1对等搭配方式。触头工作电压为AC220、380V(50Hz)及DC220V,工作电流因有无瞬动触头、负载性质、接通或分断、电压种类而异,在0.5~7.5A的范围内。
六、热继电器
热继电器是利用电流通过发热元件时产生的热量,使双金属片受热弯曲而推动机构动作的一种电器。它主要用于电动机的过载、断相及电流不平衡的保护,以及其他电气设备发热状态的控制。
热继电器的形式有许多种,其中常用的有:双金属片式、热敏电阻式、易熔合金式三种,最常用的是双金属片式热继电器。产品主要有JR16及JR20两个系列。
热继电器的热元件加热方式有四种:直接加热式、间接加热式、复合加热式和电流互感器加热式。
直接加热式是以双金属片本身作为加热元件,让负载电流通过它,借其自身的电阻损耗产生热量加热,因而具有结构简单、体积小、省材料、发热时间常数小和反映温度变化快等特点,但由于其发热量受到双金属片尺寸的限制,只适用于容量较小的场合。间接加热式的热元件由电阻丝或带制成,绕在双金属片四周,并且互相绝缘,故发热时间常数大、反映温度变化较慢,但热元件可按发热需要选择,因而容量较大。复合加热式介于上述两种加热方式之间,热元件电阻值可通过与双金属片串联或并联的方式调整,应用较广泛。电流互感器加热方式多用于负载电流大时,以减小通过热元件的电流。
热继电器的基本性能有:
①安秒特性 即电流-时间特性,它表示热继电器的动作时间与通过电流之间的关系,通常为反时限特性。为了可靠地实现电动机的过载保护,热继电器的安秒特性应低于电动机的允许过载特性。
②温度补偿 为了减少因环境温度变化引起的动作误差,热继电器应采取温度补偿措施。
③热稳定性 即耐受过载电流的能力。对热元件的热稳定性要求是:在整定电流时,对额定电流为100A及以下的通以10倍整定电流、对整定电流在100A以上的通以8倍整定电流后,热继电器应能可靠地动作5次。
④控制触点的寿命 热继电器的常开、常闭触点在规定的工作电流下,应能操作交流接触器的线圈线路1000次以上。
⑤复位时间 热继电器的自动复位时间应不大于5min,手动复位时间应不大于2min。
⑥电流调节范围 一般为66[%]~100[%],为50[%]~100[%]。
