繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號接通或斷開小電流電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制和保護(hù)的自動(dòng)控制電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時(shí)間、速度、壓力等非電量。而輸出則是觸點(diǎn)的動(dòng)作或者是電路參數(shù)的的變化。繼電器不直接控制電流較大的主電路，而是通過接觸器或其他電器對主電路進(jìn)行控制。同接觸器相比，繼電器具有觸點(diǎn)分?jǐn)嗄芰π ⒔Y(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、反應(yīng)靈敏、動(dòng)作準(zhǔn)確、工作可靠等特點(diǎn)。
繼電器的分類方法有多種，按輸入信號的性質(zhì)可分為：電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等；按工作原理可分為：電磁式繼電器、電動(dòng)式繼電器、感應(yīng)式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等；按輸出方式可分為：有觸點(diǎn)式和無觸點(diǎn)式。按用途可分為：控制用與保護(hù)用繼電器等。下面介紹幾種在電氣控制系統(tǒng)中常用的繼電器。
一、電磁式電壓、電流、中間繼電器
電磁式繼電器結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、使用維護(hù)方便，廣泛地用在控制系統(tǒng)中。
電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器類似，也是由電磁機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)系統(tǒng)等組成。主要的區(qū)別在于：繼電器可對多種輸入量的變化做出反應(yīng)，而接觸器只有在一定的電壓信號下才動(dòng)作；接觸器是用于切換小電路的控制電路和保護(hù)電路，而接觸器是用來控制大電流電路；繼電器沒有滅弧裝置，也無主輔觸點(diǎn)之分等。
繼電器的主要特性是用它的輸入——輸出特性表示的。如圖5—37所示。
圖5—37 電磁式繼電器的繼電特性
通常將繼電器開始動(dòng)作并順利吸合的輸入量稱為“動(dòng)作值”，記為Xi；使繼電器開始釋放并順利分開的輸入量稱為“釋放值”，記為Xr；把動(dòng)合觸點(diǎn)閉合后繼電器的輸出量稱為Y0，觸點(diǎn)斷開后的輸出量記為
。將X與Y的關(guān)系畫出來，就是繼電器的繼電特性。在圖5—37中，Xw為正常工作時(shí)的輸入量，它必須大于Xi，以免輸入量發(fā)生波動(dòng)時(shí)引起繼電器誤動(dòng)作。
從繼電器的輸入——輸出特性圖中可看出：當(dāng)繼電器獲得一個(gè)輸入信號時(shí)，不論信號幅值有多大，只要沒有達(dá)到動(dòng)作值Xi，繼電器就不動(dòng)作，輸出信號Y保持原狀態(tài)；當(dāng)輸入信號X達(dá)到動(dòng)作值Xi時(shí)，繼電器立即動(dòng)作，輸出信號Y狀態(tài)發(fā)生了變化。在這以后，即使繼電器繼續(xù)增大輸入信號，輸出信號仍將保持不變。在繼電器動(dòng)作以后，如果輸入信號減弱了，工作點(diǎn)并不沿原路變化。即在X略小于動(dòng)作值Xi時(shí)，繼電器繼續(xù)保持動(dòng)作狀態(tài)。只有當(dāng)X減弱到繼電器的釋放值Xr時(shí)，繼電器的狀態(tài)才發(fā)生改變，恢復(fù)到未動(dòng)作時(shí)的狀態(tài)。
（一）電流繼電器
根據(jù)繼電器線圈中電流的大小而接通或斷開電路的繼電器叫做電流繼電器。使用時(shí)，電流繼電器的線圈串聯(lián)在被測電路中。為了使串入電流繼電器線圈后不影響電路正常工作，電流繼電器線圈的匝數(shù)要少，導(dǎo)線要粗，阻抗要小。
電流繼電器分為過電流繼電器和欠電流繼電器兩種。
1．過電流繼電器
當(dāng)繼電器中的電流超過預(yù)定值時(shí)，引起開關(guān)電器有延時(shí)或無延時(shí)動(dòng)作的繼電器叫過電流繼電器。它主要用于頻繁起動(dòng)和重載起動(dòng)的場合，作為電動(dòng)機(jī)和主電路的過載和短路保護(hù)。
（1）結(jié)構(gòu)及工作原理
JT4系列過電流繼電器的外形結(jié)構(gòu)及工作原理如圖5—38所示。它主要由線圈、圓柱形靜鐵芯、銜鐵、觸點(diǎn)系統(tǒng)和反作用彈簧等組成。
圖5—38 JT4系列過電流繼電器
a)外形；b)結(jié)構(gòu)；c)符號
當(dāng)線圈通過的電流為額定值時(shí)，它所產(chǎn)生的電磁吸力不足以克服彈簧的反作用力，此時(shí)銜鐵不動(dòng)作。當(dāng)線圈通過的電流超過整定值時(shí)，電磁吸力大于彈簧的反作用力，鐵芯吸引銜鐵動(dòng)作，帶動(dòng)動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。調(diào)整反作用彈簧的作用力，可整定繼電器的動(dòng)作電流值。該系列中有的過電流繼電器帶有手動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)，這類繼電器過電流動(dòng)作后，當(dāng)電流再減小甚至到零時(shí)，銜鐵也不能自動(dòng)復(fù)位，只有當(dāng)操作人員檢查并排除故障后，手動(dòng)松掉鎖扣機(jī)構(gòu)，銜鐵才能在復(fù)位彈簧作用下返回，從而避免重復(fù)過電流事故的發(fā)生。
JT4系列為交流通用繼電器，在這種繼電器的磁系統(tǒng)上裝設(shè)不同的線圈，便可制成過電流、欠電流、過電壓或欠電壓等繼電器。JT4都是瞬動(dòng)型過電流繼電器，主要用于電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)。
過電流繼電器在電路圖中的符號如圖5—38c所示。
（2）型號
常用的過電流繼電器有JT4系列交流通用繼電器和JLl4系列交直流通用繼電器，其型號及含義分別如下所示。
2．欠電流繼電器
當(dāng)通過繼電器的電流減小到低于其整定值時(shí)動(dòng)作的繼電器稱為欠電流繼電器。在線圈電流正常時(shí)這種繼電器的銜鐵與鐵芯是吸合的。它常用于直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電路和電磁吸盤的弱磁保護(hù)。
常用的欠電流繼電器有JLl4—Q等系列產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)與工作原理和JT4系列繼電器相似。這種繼電器的動(dòng)作電流為線圈額定電流的30％～65％，釋放電流為線圈額定電流的10％～20％。因此，當(dāng)通過欠電流繼電器線圈的電流降低到額定電流的10％～20％時(shí)，繼電器即釋放復(fù)位，其動(dòng)合觸點(diǎn)斷開，動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，給出控制信號，使控制電路作出相應(yīng)的反應(yīng)。
欠電流繼電器在電路圖中的符號如圖5—39所示。
圖5—39 欠電流繼電器的符號
（二）電壓繼電器
反映輸入量為電壓的繼電器叫電壓繼電器。使用時(shí)電壓繼電器的線圈并聯(lián)在被測量的電路中，根據(jù)線圈兩端電壓的大小而接通或斷開電路。因此這種繼電器線圈的導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多、阻抗大。
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，電壓繼電器分為過電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。
過電壓繼電器是當(dāng)電壓大于其整定值時(shí)動(dòng)作的電壓繼電器，主要用于對電路或設(shè)備作過電壓保護(hù)，常用的過電壓繼電器為JT4—A系列，其動(dòng)作電壓可在105％～120％額定電壓范圍內(nèi)調(diào)整。
欠電壓繼電器是當(dāng)電壓降至某一規(guī)定范圍時(shí)動(dòng)作的電壓繼電器；零電壓繼電器是欠電壓繼電器的一種特殊形式，是當(dāng)繼電器的端電壓降至0或接近消失時(shí)才動(dòng)作的電壓繼電器?？梢娗冯妷豪^電器和零電壓繼電器在線路正常工作時(shí)，鐵芯與銜鐵是吸合的，當(dāng)電壓降至低于整定值時(shí)，銜鐵釋放，帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，對電路實(shí)現(xiàn)欠電壓或零電壓保護(hù)。常用的欠電壓繼電器和零電壓繼電器有JT4—P系列，欠電壓繼電器的釋放電壓可在40％～70％額定電壓范圍內(nèi)整定，零電壓繼電器的釋放電壓可在10％～35％額定電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
電壓繼電器的選擇，主要依據(jù)繼電器的線圈額定電壓、觸點(diǎn)的數(shù)目和種類進(jìn)行。
電壓繼電器在電路圖中的符號如圖5—40所示。
圖5—40 電壓繼電器的符號
（三）中間繼電器
中間繼電器實(shí)質(zhì)上一個(gè)電壓線圈繼電器，是用來增加控制電路中的信號數(shù)量或?qū)⑿盘柗糯蟮睦^電器。其輸入信號是線圈的通電和斷電，輸出信號是觸點(diǎn)的動(dòng)作。它具有觸點(diǎn)多，觸點(diǎn)容量大，動(dòng)作靈敏等特點(diǎn)。由于觸點(diǎn)的數(shù)量較多，所以用來控制多個(gè)元件或回路。
1．結(jié)構(gòu)及工作原理
中間繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理與接觸器基本相同，但中間繼電器的觸點(diǎn)對數(shù)多，且沒有主輔之分，各對觸點(diǎn)允許通過的電流大小相同，多數(shù)為5A。因此，對于工作電流小于5A的電氣控制線路，可用中間繼電器代替接觸器實(shí)施控制。JZ7系列為交流中間繼電器，其結(jié)構(gòu)如圖5—41a所示。
JZ7系列中間繼電器采用立體布置，由鐵芯、銜鐵、線圈、觸點(diǎn)系統(tǒng)、反作用彈簧和緩沖彈簧等組成。觸點(diǎn)采用雙斷點(diǎn)橋式結(jié)構(gòu)，上下兩層各有四對觸點(diǎn)，下層觸點(diǎn)只能是動(dòng)合觸點(diǎn)，故觸點(diǎn)系統(tǒng)可按8動(dòng)合觸點(diǎn)、6動(dòng)合觸點(diǎn)、2動(dòng)斷觸點(diǎn)及4動(dòng)合觸點(diǎn)、4動(dòng)斷觸點(diǎn)組合。繼電器吸引線圈額定電壓有12V、36V、110V、220V、380V等。
JZl4系列中間繼電器有交流操作和直流操作兩種，該系列繼電器帶有透明外罩，可防止塵埃進(jìn)入內(nèi)部而影響工作的可靠性。
中間繼電器在電路圖中的符號如圖5—41b所示。
2．型號
圖5—41 JZ7系列中間繼電器
a)結(jié)構(gòu)；b）符號
二、時(shí)間繼電器
時(shí)間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械地動(dòng)作原理實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時(shí)接通和斷開的自動(dòng)控制電器。它廣泛用于需要按時(shí)間順序進(jìn)行控制的電氣控制線路中。常用的時(shí)間繼電器主要有電磁式、電動(dòng)式、空氣阻尼式、電子式等。延時(shí)方式有通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種。其中，電磁式時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，但體積和重量較大，延時(shí)較短(如JT3型只有0.3s～5.5s)，它利用電磁阻尼來產(chǎn)生延時(shí)，只能用于直流斷電延時(shí)，主要用在配電系統(tǒng)；電動(dòng)式時(shí)間繼電器的延時(shí)精度高，延時(shí)可調(diào)范圍大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴。目前在電力拖動(dòng)線路中應(yīng)用較多的是空氣阻尼式時(shí)間繼電器。下面主要介紹空氣阻尼式時(shí)間繼電器和電子時(shí)間繼電器。
（一）JS7—A系列空氣阻尼式時(shí)間繼電器
空氣阻尼式時(shí)間繼電器又稱氣囊式時(shí)間繼電器，是利用氣囊中的空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時(shí)動(dòng)作的。根據(jù)觸點(diǎn)延時(shí)的特點(diǎn)，可分為通電延時(shí)動(dòng)作型和斷電延時(shí)復(fù)位型兩種。
1．結(jié)構(gòu)
JS7—A系列時(shí)間繼電器的外形和結(jié)構(gòu)如圖5—42所示，它主要由以下幾部分組成：
圖5—42 JS7—A系列時(shí)間繼電器的外形與結(jié)構(gòu)
a）外形；b)結(jié)構(gòu)
（1）電磁系統(tǒng) 由線圈、鐵芯和銜鐵組成。
（2）觸點(diǎn)系統(tǒng) 包括兩對瞬時(shí)觸點(diǎn)(一動(dòng)合觸點(diǎn)、一動(dòng)斷觸點(diǎn))和兩對延時(shí)觸點(diǎn)(一動(dòng)合觸點(diǎn)、一動(dòng)斷觸點(diǎn))，瞬時(shí)觸點(diǎn)和延時(shí)觸點(diǎn)分別是兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)的觸點(diǎn)。
（3）空氣室 空氣室為一空腔，由橡皮膜、活塞等組成。橡皮膜可隨空氣的增減而移動(dòng)，頂部的調(diào)節(jié)螺釘可調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間。
（4）傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 由推桿、活塞桿、杠桿及各種類型的彈簧等組成。
（5）基座 用金屬板制成，用以固定電磁機(jī)構(gòu)和氣室。
2．工作原理
JS7—A系列時(shí)間繼電器的工作原理示意圖，如圖5—43所示。
（1）通電延時(shí)型時(shí)間繼電器的工作原理
當(dāng)線圈通電后，鐵芯產(chǎn)生吸力，銜鐵克服反力彈簧的阻力與鐵芯吸合，帶動(dòng)推板立即動(dòng)作，壓合微動(dòng)開關(guān)SQ2，使其動(dòng)斷觸點(diǎn)瞬時(shí)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合。同時(shí)活塞桿在寶塔形彈簧的作用下向上移動(dòng)，帶動(dòng)與活塞相連的橡皮膜向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的速度受進(jìn)氣孔進(jìn)氣速度的限制。這時(shí)橡皮膜下面形成空氣較稀薄的空間，與橡皮膜上面的空氣形成壓力差，對活塞的移動(dòng)產(chǎn)生阻尼作用。活塞桿帶動(dòng)杠桿15只能緩慢地移動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)間，活塞才完成全部行程而壓動(dòng)微動(dòng)開關(guān)SQl，使其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。由于從線圈通電到觸點(diǎn)動(dòng)作需延時(shí)一段時(shí)間，因此SQl的兩對觸點(diǎn)分別被稱為延時(shí)閉合瞬時(shí)斷開的動(dòng)合觸點(diǎn)和延時(shí)斷開瞬時(shí)閉合的動(dòng)斷觸點(diǎn)。這種時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)間的長短取決于進(jìn)氣的快慢，旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘11可調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔的大小，即可達(dá)到調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間長短的目的。JS7—A系列時(shí)間繼電器的延時(shí)范圍有0.4s～60s和0.4s～180s兩種。
圖5—43 空氣阻尼式時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)
a）通電延時(shí)型；b）斷電延時(shí)型
當(dāng)線圈2斷電時(shí)，銜鐵3在反力彈簧4的作用下，通過活塞桿6將活塞推向下端，這時(shí)橡皮膜9下方腔內(nèi)的空氣通過橡皮膜9、弱彈簧8和活塞13局部所形成的單向閥迅速從橡皮膜上方的氣室縫隙中排掉，使微動(dòng)開關(guān)SQ1、SQ2的各對觸點(diǎn)均瞬時(shí)復(fù)位。
（2）斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器的工作原理
JS7—A系列斷電延時(shí)型和通電延時(shí)型時(shí)間繼電器的組成元件是通用的。如果將通電延時(shí)型時(shí)間繼電器的電磁機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)180о安裝即成為斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器。
空氣阻尼式時(shí)間繼電器的優(yōu)點(diǎn)是：延時(shí)范圍較大(0.4s～180s)，且不受電壓和頻率波動(dòng)的影響；可以做成通電和斷電兩種延時(shí)形式；結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、價(jià)格低。其缺點(diǎn)是：延時(shí)誤差大，難以精確地整定延時(shí)值，且延時(shí)值易受周圍環(huán)境溫度、塵埃等的影響。因此，對延時(shí)精度要求較高的場合不宜采用。
時(shí)間繼電器在電路圖中的符號如圖5—44所示。
圖5—44 時(shí)間繼電器的符號
3．型號
（二）電子式時(shí)間繼電器
電子式時(shí)間繼電器也稱為半導(dǎo)體時(shí)間繼電器，具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、延時(shí)范圍廣、精度高、消耗功率小、調(diào)整方便及壽命長等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越來越廣泛。電子式時(shí)間繼電器按結(jié)構(gòu)分為阻容式和數(shù)字式兩類；按延時(shí)方式分為通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型及帶瞬動(dòng)觸點(diǎn)的通電延時(shí)型。
常用的JS20系列電子式時(shí)間繼電器是全國推廣的統(tǒng)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品，適用于交流50HZ、電壓380V及以下或直流110V及以下的控制電路，作為時(shí)間控制元件，按預(yù)定的時(shí)間延時(shí)，周期性地接通或分?jǐn)嚯娐贰?/p>
1．結(jié)構(gòu)
JS20系列通電延時(shí)型電子時(shí)間繼電器的外形和接線示意圖如圖5—45所示。
2．工作原理
JS20系列通電延時(shí)型時(shí)間繼電器的線路如圖5—46所示。它由電源、電容充放電電路、電壓鑒別電路、輸出和指示電路五部分組成。電源接通后經(jīng)整流濾波和穩(wěn)壓后的直流電經(jīng)過RPl和R2向電容C2充電。當(dāng)場效應(yīng)管V6的柵源電壓Ugs低于夾斷電壓UP時(shí)，V6截止，因而V7、V8也處于截止?fàn)顟B(tài)。隨著充電的不斷進(jìn)行，電容C2的電位按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)滿足Ugs高于Up時(shí)，V6導(dǎo)通，V7、V8也導(dǎo)通，中間繼電器KA吸合，輸出延時(shí)信號。同時(shí)電容C2通過R8和KA的動(dòng)合觸點(diǎn)放電，為下次動(dòng)作作好準(zhǔn)備。當(dāng)切斷電源時(shí)，繼電器KA釋放，電路恢復(fù)原始狀態(tài)，等待下次動(dòng)作。調(diào)節(jié)RPl和RP2即可調(diào)整延時(shí)時(shí)間。
圖5—45 JS20系列時(shí)間繼電器的外形與接線
a）外形；b) 接線示意圖
圖5—46 JS20系列通電延時(shí)型繼電器的電路
3．型號
三、熱繼電器
熱繼電器是電流通過發(fā)熱元件加熱使雙金屬片彎曲，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的繼電器熱繼電器。主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相保護(hù)、三相電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。
熱繼電器的形式有多種，其中雙金屬片式熱繼電器應(yīng)用最多。按極數(shù)劃分熱繼電器可分為單極、兩極和三極三種，其中三極的又包括帶斷相保護(hù)裝置的和不帶斷相保護(hù)裝置的，按復(fù)位方式分，有自動(dòng)復(fù)位式(觸點(diǎn)動(dòng)作后能自動(dòng)返回原來位置)和手動(dòng)復(fù)位式。
(一) 不帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器
1．結(jié)構(gòu)
JRl6系列熱繼電器的外形和結(jié)構(gòu)如圖5—47所示。它主要由熱元件、動(dòng)作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、電流整定裝置、復(fù)位機(jī)構(gòu)和溫度補(bǔ)償元件等部分組成。
（1）熱元件
熱元件是熱繼電器的主要組成部分，由主雙金屬片和繞在外面的電阻絲組成。主雙金屬片是由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬片復(fù)合而成，金屬片的材料多為鐵鎳鉻合金和鐵鎳合金。電阻絲一般用康銅或鎳鉻合金等材料制成。
圖5—47 JR16系列熱繼電器
a）外形；b）結(jié)構(gòu)；c）符號
（2）動(dòng)作機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)系統(tǒng)
動(dòng)作機(jī)構(gòu)利用杠桿傳遞及弓簧式瞬跳機(jī)構(gòu)來保證觸點(diǎn)動(dòng)作的迅速、可靠。觸點(diǎn)為單斷點(diǎn)弓簧跳躍式動(dòng)作，一般為一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)、一個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)。
（3）電流整定裝置
通過旋鈕和電流調(diào)節(jié)凸輪調(diào)節(jié)推桿間隙，改變推桿移動(dòng)距離，從而調(diào)節(jié)整定電流值。
（4）溫度補(bǔ)償元件
溫度補(bǔ)償元件也為雙金屬片，其受熱彎曲的方向與主雙金屬片一致，它能保證熱繼電器的動(dòng)作特性在−20℃～十40℃的環(huán)境溫度范圍內(nèi)基本上不受周圍介質(zhì)溫度的影響。
（5）復(fù)位機(jī)構(gòu)
復(fù)位機(jī)構(gòu)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種形式，可根據(jù)使用要求通過復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘來自由調(diào)整選擇。一般自動(dòng)復(fù)位的時(shí)間不大于5min，手動(dòng)復(fù)位時(shí)間不大于2min。
2．工作原理
使用時(shí)，將熱繼電器的三相熱元件分別串接在電動(dòng)機(jī)的三相主電路中，動(dòng)斷觸點(diǎn)串接在控制電路的接觸器線圈回路中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，流過電阻絲的電流超過熱繼電器的整定電流，電阻絲發(fā)熱，主雙金屬片向右彎曲，推動(dòng)導(dǎo)板向右移動(dòng)，通過溫度補(bǔ)償雙金屬片推動(dòng)推桿繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而推動(dòng)觸點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)作，動(dòng)觸點(diǎn)與動(dòng)斷靜觸點(diǎn)分開，使接觸器線圈斷電，接觸器觸點(diǎn)斷開，將電源切除起保護(hù)作用。電源切除后，主雙金屬片逐漸冷卻恢復(fù)原位，于是動(dòng)觸點(diǎn)在失去作用力的情況下，靠彈簧的彈性自動(dòng)復(fù)位。
這種熱繼電器也可采用手動(dòng)復(fù)位，以防止故障排除前設(shè)備帶故障再次投入運(yùn)行。將復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘向外調(diào)節(jié)到一定位置，使動(dòng)觸點(diǎn)彈簧的轉(zhuǎn)動(dòng)超過一定角度失去反彈性，此時(shí)即使主雙金屬片冷卻復(fù)原，動(dòng)觸點(diǎn)也不能自動(dòng)復(fù)位，必須采用手動(dòng)復(fù)位。按下復(fù)位按鈕，動(dòng)觸點(diǎn)弓簧恢復(fù)到具有彈性的角度，推動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)恢復(fù)閉合。
當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，主雙金屬片會(huì)發(fā)生零點(diǎn)漂移，即熱元件未通過電流時(shí)主雙金屬片即產(chǎn)生變形，使熱繼電器的動(dòng)作性能受環(huán)境溫度影響，導(dǎo)致熱繼電器的動(dòng)作產(chǎn)生誤差。為補(bǔ)償這種影響，設(shè)置了溫度補(bǔ)償雙金屬片，其材料與主雙金屬片相同。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，溫度補(bǔ)償雙金屬片與主雙金屬片產(chǎn)生同一方向上的附加變形，從而使熱繼電器的動(dòng)作特性在一定溫度范圍內(nèi)基本不受環(huán)境溫度的影響。
熱繼電器整定電流的大小可通過旋轉(zhuǎn)電流整定旋鈕來調(diào)節(jié)，旋鈕上刻有整定電流值標(biāo)尺。所謂熱繼電器的整定電流，是指熱繼電器連續(xù)工作而不動(dòng)作的最大電流。
（二）帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器
JRl6系列熱繼電器有帶斷相保護(hù)裝置的和不帶斷相保護(hù)裝置的兩種類型。三相異步電動(dòng)機(jī)的電源或繞組斷相是導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過熱燒毀的主要原因之一。
對定子繞組采用Y形連接的電動(dòng)機(jī)而言，若運(yùn)行中發(fā)生斷相，通過另外兩相的電流會(huì)增大，而流過熱繼電器的電流就是流過電動(dòng)機(jī)繞組的電流，普通結(jié)構(gòu)的熱繼電器都可以對此做出反應(yīng)。而繞組接成Δ形的電動(dòng)機(jī)若運(yùn)行中發(fā)生斷相，流過熱繼電器的電流與流過電動(dòng)機(jī)非故障繞組的電流的增加比例不相同，在這種情況下，電動(dòng)機(jī)非故障相流過的電流可能超過其額定電流，而流過熱繼電器的電流卻未超過熱繼電器的整定值，熱繼電器不動(dòng)作，但電動(dòng)機(jī)的繞組可能會(huì)因過載而燒毀。
為了對定子繞組采用Δ型接法的電動(dòng)機(jī)實(shí)行斷相保護(hù)，必須采用三相結(jié)構(gòu)帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。JRl6系列中部分熱繼電器帶有差動(dòng)式斷相保護(hù)裝置，其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖5—48所示。圖5—48a所示為未通電時(shí)的位置；圖5—48b所示為三相均通有額定電流時(shí)的情況，此時(shí)三相主雙金屬片均勻受熱，同時(shí)向左彎曲，內(nèi)、外導(dǎo)板一齊平行左移一段距離但未超過臨界位置，觸點(diǎn)不動(dòng)作；圖5—48c所示為三相均過載時(shí)，三相主雙金屬片均受熱向左彎曲，推動(dòng)外導(dǎo)板并帶動(dòng)內(nèi)導(dǎo)板一齊左移，超過臨界位置，通過動(dòng)作機(jī)構(gòu)使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，從而切斷控制回路，達(dá)到保護(hù)電動(dòng)機(jī)的目的；圖5—48d所示是電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生一相(如W相)斷線故障時(shí)的情況，此時(shí)該相主雙金屬片逐漸冷卻，向右移動(dòng)，并帶動(dòng)內(nèi)導(dǎo)板同時(shí)右移，這樣內(nèi)導(dǎo)板和外導(dǎo)板產(chǎn)生了差動(dòng)放大作用，通過杠桿的放大作用使繼電器迅速動(dòng)作，切斷控制電路，使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。
圖5—48 差動(dòng)式斷相保護(hù)裝置動(dòng)作原理
a）未通電；b)三相額定電流；c）三相同時(shí)過載；d）一相斷相
由于熱繼電器主雙金屬片受熱膨脹的熱慣性及動(dòng)作機(jī)構(gòu)傳遞信號的惰性原因，熱繼電器從電動(dòng)機(jī)過載到觸點(diǎn)動(dòng)作需要一定的時(shí)間，因此熱繼電器不能作短路保護(hù)。但也正是這個(gè)熱慣性和機(jī)械惰性，保證了熱繼電器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或短時(shí)過載時(shí)不會(huì)動(dòng)作，從而滿足了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行要求。
熱繼電器在電路圖中的符號如圖5—47c所示。
（三）型號
四、速度繼電器
速度繼電器是反映轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的繼電器，其主要作用是以旋轉(zhuǎn)速度的快慢為指令信號，與接觸器配合實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制，故又稱為反接制動(dòng)繼電器。機(jī)床控制線路中常用的速度繼電器有JYl型和JFZ0型，其外形如圖5—49所示。
圖5—49 速度繼電器的外形
a) JY1型；b）JFZD型
（一）結(jié)構(gòu)及工作原理
JY1型速度繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖5—50所示，它主要由定子、轉(zhuǎn)子、可動(dòng)支架、觸點(diǎn)系統(tǒng)及端蓋等部分組成。轉(zhuǎn)子由永久磁鐵制成，固定在轉(zhuǎn)軸上；定子由硅鋼片疊成并裝有籠型短路繞組，能作小范圍偏轉(zhuǎn)；觸點(diǎn)系統(tǒng)由兩組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)組成，一組在轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)作；另一組在轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)作。
速度繼電器的工作原理：當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)與電動(dòng)機(jī)同軸連接的速度繼電器的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于在空間中產(chǎn)生—個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，從而在定子籠型短路繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流與永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使定子隨永久磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的方向偏轉(zhuǎn)，與定子相連的膠木擺桿也隨之偏轉(zhuǎn)。當(dāng)定子偏轉(zhuǎn)到一定角度，膠木擺桿推動(dòng)簧片，使繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作。
當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于某一數(shù)值時(shí)，定子的電磁轉(zhuǎn)矩減小，膠木擺桿恢復(fù)原狀態(tài)，觸點(diǎn)在簧片作用下復(fù)位。
圖5—50 JYl型速度繼電器
a)外形；b）結(jié)構(gòu)；c) 符號
速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速一般為120 r/min，復(fù)位轉(zhuǎn)速約在100r/min以下。常用的速度繼電器中，YJ1型能在3000r/min以下可靠的工作，JFZ0型的兩組觸點(diǎn)改用兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)，使其觸點(diǎn)的動(dòng)作速度不受定子偏轉(zhuǎn)速度的影響，額定工作轉(zhuǎn)速有300～1000r/min（JFZ0—1型）和1000～3600r/min(JFZ0—2型)兩種。
速度繼電器在電路圖中的符號如圖5—50c所示。
（二）型號
五、壓力繼電器
壓力繼電器經(jīng)常用于機(jī)械設(shè)備的液壓或氣壓控制系統(tǒng)中，它能根據(jù)壓力源壓力的變化情況決定觸點(diǎn)的斷開或閉合，以便對機(jī)械設(shè)備提供某種保護(hù)或控制。
圖5—51 壓力繼電器
a)結(jié)構(gòu)原理圖；b）符號
壓力繼電器的結(jié)構(gòu)如圖5—51a所示。它主要由緩沖器、橡皮膜、頂桿、壓縮彈簧、調(diào)節(jié)螺母和微動(dòng)開關(guān)等組成。微動(dòng)開關(guān)和頂端的距離一般大于0.2mm。壓力繼電器裝在油路（或氣路、水路）的分支管路中。當(dāng)管路壓力超過整定值時(shí)，通過緩沖器和橡皮膜頂起頂桿，推動(dòng)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，使觸點(diǎn)動(dòng)作。當(dāng)管路中的壓力低于整定值時(shí)，頂桿脫離微動(dòng)開關(guān)，微動(dòng)開關(guān)的觸點(diǎn)復(fù)位。
壓力繼電器的調(diào)整非常方便，只要放松或擰緊螺母即可改變控制壓力。壓力繼電器在電路圖中的符號如圖5—51b所示。常有的壓力繼電器有YJ系列、YT—126系列和TE52系列。
六、固態(tài)繼電器
固態(tài)繼電器(SOLIDSTATE RELAYS)，簡寫成“SSR”，是一種全部由固態(tài)電子元件組成的新型無觸點(diǎn)開關(guān)器件，它利用電子元件(如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件)的開關(guān)特性，可達(dá)到無觸點(diǎn)無火花地接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無觸點(diǎn)開關(guān)”，它問世于70年代，由于它的無觸點(diǎn)工作特性，使其在許多領(lǐng)域的電控及計(jì)算機(jī)控制方面得到日益廣范的應(yīng)用。
（一）原理與結(jié)構(gòu)
SSR按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開關(guān)。
圖5—52 交流型固態(tài)繼電器
圖5—52是交流型固態(tài)繼電器的工作原理框圖，圖中的部件①~④構(gòu)成交流SSR的主體，從整體上看，SSR只有兩個(gè)輸入端(A和B)及兩個(gè)輸出端(C和D)，是一種四端器件。工作時(shí)只要在A、B上加上一定的控制信號，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)“開關(guān)”的功能，其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個(gè)輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系，以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高；由于輸入端的負(fù)載是發(fā)光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，在使用可直接與計(jì)算機(jī)輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路④工作，但由于開關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過零控制電路”。所謂“過零”是指，當(dāng)加入控制信號，交流電壓過零時(shí)，SSR即為通態(tài)；而當(dāng)斷開控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)(零電位)時(shí)，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌(電壓)對開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設(shè)計(jì)的，一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。圖5—53是一種典型的交流型SSR的原理圖。
圖5—53 典型的交流型固態(tài)繼電器原理圖
直流型的SSR與交流型的SSR相比，無過零控制電路，也不必設(shè)置吸收電路，開關(guān)器件一般用大功率開關(guān)三極管，其它工作原理相同。不過，直流型SSR在使用時(shí)應(yīng)注意：①負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，如直流電磁閥或電磁鐵，應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)一只二極管，極性如圖5—54所示，二極管的電流應(yīng)等于工作電流，電壓應(yīng)大于工作電壓的4倍。②SSR工作時(shí)應(yīng)盡量靠近負(fù)載，其輸出引線應(yīng)滿足負(fù)荷電流的需要。③使用電源屬經(jīng)交流降壓整流所得的，其濾波電解電容應(yīng)足夠大。
圖5—55給出了幾種國內(nèi)、外常見的SSR的外形。
圖5—54 直流型固態(tài)繼電器原理圖
圖5—55 直流型固態(tài)繼電器外形圖
固態(tài)繼電器對溫度的敏感性很強(qiáng)，工作溫度超過標(biāo)稱值后，必須降溫或外加散熱器。
（二）固態(tài)繼電器的特點(diǎn)
SSR成功地實(shí)現(xiàn)了弱信號(Vsr)對強(qiáng)電(輸出端負(fù)載電壓)的控制。由于光耦合器的應(yīng)用，使控制信號所需的功率極低(約十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容，可以實(shí)現(xiàn)直接聯(lián)接。這使SSR在數(shù)控和自控設(shè)備等方面得到廣泛應(yīng)用。在相當(dāng)程度上可取代傳統(tǒng)的“線圈—簧片觸點(diǎn)式”繼電器(簡稱“MER”)。
SSR由于是全固態(tài)電子元件組成，與MER相比，它沒有任何可動(dòng)的機(jī)械部件，工作中也沒有任何機(jī)械動(dòng)作；SSR由電路的工作狀態(tài)變換實(shí)現(xiàn)“通”和“斷”的開關(guān)功能，沒有電接觸點(diǎn)，所以它有一系列MER不具備的優(yōu)點(diǎn)，即工作可靠性高、壽命長；無動(dòng)作噪聲；耐振耐機(jī)械沖擊；安裝位置無限制；很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳。
交流型SSR由于采用過零觸發(fā)技術(shù)，因而可以使SSR安全地用在計(jì)算機(jī)輸出接口上，不必為在接口上采用MER而產(chǎn)生的一系列對計(jì)算機(jī)的干擾而煩惱。
此外，SSR還有能承受在數(shù)值上可達(dá)額定電流十倍左右的浪涌電流的特點(diǎn)。
雖然SSR的性能與電磁式繼電器相比有著很多的優(yōu)越性，但它也存在一些弱點(diǎn)，如：導(dǎo)通電阻(幾歐~幾十歐)、通態(tài)壓降(小于2 V)、斷態(tài)漏電流(5~10mA)等的存在，易發(fā)熱損壞；截止時(shí)存在漏電阻，不能使電路完全分開；易受溫度和輻射的影響，穩(wěn)定性差；靈敏度高，易產(chǎn)生誤動(dòng)作；在需要聯(lián)鎖、互鎖的控制電路中，保護(hù)電路的增設(shè)，使得成本上升、體積增大。
（三）應(yīng)用電路
1．多功能控制電路
圖5—56a為多組輸出電路，當(dāng)輸入為“0”時(shí)，三極管BG截止，SSR1、SSR2、SSR3的輸入端無輸入電壓，各自的輸出端斷開；當(dāng)輸入為“1”時(shí)，三極管BG導(dǎo)通，SSR1、SSR2、SSR3的輸入端有輸入電壓，各自的輸出端接通，因而達(dá)到了由一個(gè)輸入端口控制多個(gè)輸出端“通”、“斷”的目的。
圖5—56b為單刀雙擲控制電路，當(dāng)輸入為“0”時(shí)，三極管BG截止，SSR1輸入端無輸入電壓，輸出端斷開，此時(shí)A點(diǎn)電壓加到SSR2的輸入端上(UA-UDW應(yīng)使SSR2輸出端可靠接通)，SSR2的輸出端接通；當(dāng)輸入為“1”時(shí)，三極管BG導(dǎo)通，SSR1輸入端有輸入電壓，輸出端接通，此時(shí)A點(diǎn)雖有電壓，但UA-UDW的電壓值已不能使SSR2的輸出端接通而處于斷開狀態(tài)，因而達(dá)到了“單刀雙擲控制電路”的功能(注意：選擇穩(wěn)壓二極管DW的穩(wěn)壓值時(shí)，應(yīng)保證在導(dǎo)通的SSR1“+”端的電壓不會(huì)使SSR2導(dǎo)通，同時(shí)又要兼顧到SSR1截止時(shí)期“+”端的電壓能使SSR2導(dǎo)通)。
圖5—56 多功能控制電路
2．用計(jì)算機(jī)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動(dòng)電路
圖5—57為計(jì)算機(jī)控制三相交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動(dòng)電路，圖中采用了4個(gè)與非門，用二個(gè)信號通道分別控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，給出指令信號的順序應(yīng)是“停止—反轉(zhuǎn)—起動(dòng)”或“停止—正轉(zhuǎn)—起動(dòng)”。延時(shí)電路的最小延時(shí)不小于1.5個(gè)交流電源周期。其中RD1、RD2、RD3為熔斷器。當(dāng)電機(jī)允許時(shí)，可以在R1~R4位置接入限流電阻，以防止當(dāng)萬一兩線間的任意二只繼電器均誤接通時(shí)，限制產(chǎn)生的半周線間短路電流不超過繼電器所能承受的浪涌電流，從而避免燒毀繼電器等事故，確保安全性；但副作用是正常工作時(shí)電阻上將產(chǎn)生壓降和功耗。該電路建議采用額定電壓為660 V或更高一點(diǎn)的SSR產(chǎn)品。
圖5—57 計(jì)算機(jī)控制三相交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動(dòng)電路