電磁繼電器的測量機(jī)構(gòu)是電磁鐵，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是觸頭。它具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造等優(yōu)點(diǎn)，所以在電力機(jī)車上得到了廣泛的應(yīng)用。
電磁式繼電器可分為電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器、時(shí)間繼電器和信號(hào)繼電器等。按照電流種類的不同，電磁繼電器還可以分為直流電磁繼電器和交流電磁繼電器。
電壓繼電器是指當(dāng)繼電器線圈兩端電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作的繼電器，其吸引線圈與電路并聯(lián)，故線圈直徑較細(xì)，匝數(shù)較多，主要作控制用。
電流繼電器是指當(dāng)繼電器線圈流過的電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作的繼電器，其吸引線圈與電路串聯(lián)，故線圈直徑較粗，匝數(shù)較少，多作過載或短路保護(hù)之用。
中間繼電器是指用來增加控制電路數(shù)目或?qū)⑿盘?hào)放大的繼電器，它實(shí)際上也屬于電壓繼電器。
時(shí)間繼電器是指從接受信號(hào)至觸頭動(dòng)作（或使輸出電路的電參數(shù)產(chǎn)生跳躍或改變）具有一定的延時(shí)，該延時(shí)又符合其準(zhǔn)確度要求的繼電器。
為了與接觸器對(duì)比認(rèn)識(shí)，并利用電器學(xué)的基本理論，在以后介紹有關(guān)有觸點(diǎn)繼電器的組成時(shí)，我們有時(shí)會(huì)按傳動(dòng)裝置和觸頭(接點(diǎn))裝置兩部分來認(rèn)識(shí)有關(guān)繼電器。
一、直流繼電器
(一)JZl5—44Z型中間繼電器
1．型號(hào)及含義
SS型電力機(jī)車上裝有JZl5-44Z型中間繼電器。
其中：
J一繼電器；
Z一中間；
15一設(shè)計(jì)序號(hào)；
44—4常開、4常閉接點(diǎn)數(shù)；
Z一直流控制。
2．作用
該型繼電器用在直流控制電路中，用來控制各種控制電器的電磁線圈，以使信號(hào)放大或用一個(gè)信號(hào)控制幾個(gè)電器。
3．組成
如圖6－4所示，主要由傳動(dòng)裝置和觸頭(接點(diǎn))裝置組成。
傳動(dòng)裝置：由直流螺管式電磁鐵構(gòu)成（螺管直動(dòng)式），鐵心和線圈布置在繼電器中央。為了獲得較平坦的吸力特性和足夠的開距，鐵心采用錐形止鐵。繼電器的反力特性依靠動(dòng)觸頭支架上的一對(duì)拉伸彈簧調(diào)節(jié)，銜鐵上還裝有一個(gè)手動(dòng)按鈕，以供檢查及故障操作使用。
觸頭裝置：為8對(duì)雙斷點(diǎn)橋式觸頭，分別布置在磁軛兩側(cè)。可根據(jù)需要任意組合成2開6閉，4開4閉，6開2閉的方式，但必須注意兩個(gè)觸頭盒中的常開常閉接點(diǎn)數(shù)應(yīng)對(duì)稱布置。為了防塵和便于觀察接點(diǎn)，繼電器帶有透明的防塵罩。
圖6－4 JZ15繼電器結(jié)構(gòu)
1－線圈；2－磁軛；3－鐵心；4－銜鐵；5－按鈕；
6－觸頭組；7－防塵罩；8－反力彈簧；9－支座。
該型繼電器的接點(diǎn)容量為10A，為了既實(shí)現(xiàn)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，又保證大電流分?jǐn)嗄芰?，觸頭系統(tǒng)采用永磁鋼吹弧以提高觸頭直流分?jǐn)嗄芰ΑＰ⌒突挠来配撉对陟o觸頭的下部，采用無極性布置法，可以將直流電弧拉長，實(shí)現(xiàn)吹弧的目的。
在檢修時(shí)要特別注意以下兩點(diǎn)：
（1）永磁鋼極性不能任意改變，應(yīng)保證兩個(gè)靜觸頭下的永磁鋼極性相反，若裝成同極性，則可能在某一電流方向發(fā)生兩弧隙電弧拉向內(nèi)側(cè)，造成靜觸頭間飛弧的事故。
（2）若永磁鋼丟失，則分?jǐn)嗄芰σ档鸵槐?，觸頭必須降容量使用。
該型繼電器的參數(shù)見表6—1（109頁）。
該型繼電器還用在功率因數(shù)補(bǔ)償裝置(PFC)中，用來控制并聯(lián)電阻，使電容盡快放電，結(jié)構(gòu)要求有些不同，也稱為放電接觸器，型號(hào)為JDl5D-22ZF型。
(二)JT3-21／5型時(shí)間繼電器
1．型號(hào)及含義
JT3-21／5
其中：
J－繼電器；
T－通用；
3－設(shè)計(jì)序號(hào)；
2、1－2開1閉接點(diǎn)數(shù)目；
5－表示動(dòng)作值(s)(延時(shí)時(shí)間)。
2．作用
該型繼電器作為控制電路中的時(shí)間控制環(huán)節(jié)元件，作銜鐵延時(shí)釋放用。有3個(gè)時(shí)間等級(jí)：1s(0.3～0.9s) 3s(0.8～3s)，5s(2.5～5s)。
圖6－5 JT3系列時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)簡圖
1－底座；2－阻尼套筒；3－鐵心；4－反力彈簧；5－反力調(diào)節(jié)螺母；
6－銜鐵；7－非磁性墊片；8－觸頭組；9－極靴；10－線圈。
3．結(jié)構(gòu)
如圖6－5所示，該型繼電器的鐵心和磁軛采用圓柱整體電工鋼，使鐵心與磁軛成為一體，再用鋁基座澆鑄而成，從而減小了裝配氣隙，降低磁阻，有利于提高繼電器的靈敏度。銜鐵制成板狀，裝在磁軛端部，可繞棱形支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成拍合式動(dòng)作。鐵心端部套有圓環(huán)狀的極靴。在銜鐵內(nèi)側(cè)與鐵心相接觸處，裝有一磷銅皮制成的非磁性墊片，此墊片使銜鐵閉合時(shí)與鐵心間保持一定的距離，即銜鐵與鐵心間有一定數(shù)值的磁阻，以防止銜鐵在閉合狀態(tài)下，當(dāng)吸引線圈斷電時(shí)，剩磁將銜鐵“粘住”，引起繼電器不能正常釋放而造成事故。時(shí)間繼電器的延時(shí)作用是依靠套裝在磁軛上的阻尼套筒來保證的。繼電器斷電時(shí)，可借助于反力彈簧的作用使銜鐵打開。
繼電器的聯(lián)鎖觸頭采用標(biāo)準(zhǔn)的CI-1型組件，更換方便，且常開和常閉聯(lián)鎖觸頭的數(shù)量可按需要組合。它裝在繼電器的前側(cè)。其桿狀膠木的動(dòng)觸頭支架由與銜鐵機(jī)械固定在一起的撥叉控制，銜鐵動(dòng)作即通過撥叉帶動(dòng)觸頭支架上、下動(dòng)作，使聯(lián)鎖觸頭作相應(yīng)的開閉。
4．動(dòng)作原理(延時(shí)原理)
當(dāng)繼電器的線圈通電時(shí)，在磁路中產(chǎn)生磁通。當(dāng)磁通增加到能使銜鐵吸動(dòng)的數(shù)值時(shí)，銜鐵開始動(dòng)作，隨著銜鐵與鐵心之間氣隙的減小，磁通也增加。當(dāng)銜鐵與鐵心吸合以后，磁通最大(此時(shí)的磁通大于將銜鐵吸住時(shí)所需的磁通)。在線圈通電時(shí)，因?yàn)榇磐ǖ脑鲩L和銜鐵的動(dòng)作時(shí)間很短，所以聯(lián)鎖觸頭的動(dòng)作幾乎是瞬時(shí)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電流將瞬時(shí)下降為零，相應(yīng)于電流的主磁通亦迅速減小，但因其變化率很大，根據(jù)楞次定律，在阻尼銅套(或阻尼鋁套)內(nèi)部將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，并流過感應(yīng)電流，此電流產(chǎn)生與原主磁通相同方向的磁通以阻止主磁通下降，這樣就使磁路中的主磁通緩慢地衰減，直到磁通衰減到不能吸住銜鐵時(shí)，銜鐵才釋放，接點(diǎn)才相應(yīng)地打開(或閉合)，這樣就得到了所需的延時(shí)。
為保證繼電器延時(shí)的準(zhǔn)確性，在使用時(shí)間繼電器時(shí)必須保證有足夠的充電時(shí)間（即線圈通電時(shí)間），使銜鐵和鐵心中的磁通完全達(dá)到穩(wěn)定值。若充電不足，沒有建立起穩(wěn)定的磁通，延時(shí)作用將大大削弱。JT3系列時(shí)間繼電器的充電時(shí)間不能小于0.8s，故繼電器通電時(shí)間必須大于1s。
5．延時(shí)時(shí)間的調(diào)節(jié)
時(shí)間繼電器的延時(shí)整定必須符合所選繼電器相對(duì)應(yīng)的時(shí)間等級(jí)范圍，否則將不能保證延時(shí)精度。
時(shí)間繼電器不同延時(shí)時(shí)間等級(jí)之間的調(diào)節(jié)（又稱大范圍調(diào)節(jié)）可以用更換阻尼套的辦法來實(shí)現(xiàn)。時(shí)間繼電器的延時(shí)等級(jí)取決于阻尼套的材質(zhì)及參數(shù)。因?yàn)樽枘崽字须娏鞯乃p過程取決于阻尼套的時(shí)間常數(shù)T，R越小，T就越大，電流衰減也就越慢，延時(shí)時(shí)間也就越長。因此，5s級(jí)的時(shí)間繼電器一般采用大截面銅套以降低電阻值，3s級(jí)的時(shí)間繼電器則用鋁套或小截面銅套以增加電阻值。
時(shí)間繼電器相對(duì)應(yīng)的阻尼套都是專用的，由制造廠配給，不能隨意拆換。若確需改變繼電器的使用等級(jí)，則可調(diào)換相應(yīng)等級(jí)的阻尼套，以確保整定延時(shí)的足夠精度。
在允許時(shí)間范圍內(nèi)，延時(shí)時(shí)間的調(diào)節(jié)方法有兩種：
（1）調(diào)節(jié)反力彈簧
此調(diào)節(jié)可以是連續(xù)而細(xì)微的，稱為細(xì)調(diào)。在保持非磁性墊片的厚度不變的前提下，反力彈簧擰得越緊，反作用力就越大，延時(shí)時(shí)間就越短；反之則反作用力越小，延時(shí)時(shí)間越長。但反力彈簧不能調(diào)得太松，否則有被剩磁粘住不釋放的危險(xiǎn)。
（2）調(diào)節(jié)非磁性墊片
這種調(diào)節(jié)是階梯形的，既不連續(xù)，也不能作微量調(diào)整，稱為粗調(diào)。在保持反力彈簧不變的前提下，非磁性墊片越厚，磁路的氣隙和磁阻就越大，相同磁勢下產(chǎn)生的電磁吸力就越小，銜鐵就越容易釋放，故延時(shí)時(shí)間相應(yīng)縮短；反之則延時(shí)時(shí)間相應(yīng)延長。但非磁性墊片不能太薄或取消，太薄容易損壞而成無墊片，無墊片將會(huì)發(fā)生繼電器銜鐵不能釋放的現(xiàn)象。
JT3型時(shí)間繼電器的主要參數(shù)見表6－2（109頁）。
(三)TJJ2-18／21型接地繼電器
1．型號(hào)及含義
TJJ2-18／21型接地繼電器
其中：
T－鐵路；
JJ－接地繼電器；
2－設(shè)計(jì)序號(hào)；
18－動(dòng)作整定電壓值(18V)；
2－主觸頭數(shù)；
1－聯(lián)鎖觸頭數(shù)。
2．作用
該繼電器用作主電路接地保護(hù)。機(jī)車上共裝有兩個(gè)該型繼電器，分別裝在1、2號(hào)高壓柜內(nèi)，對(duì)1、2架主電路進(jìn)行接地保護(hù)。
3．組成
如圖6－6所示，主要由傳動(dòng)裝置、觸頭裝置、指示裝置和機(jī)械聯(lián)鎖等組成，組裝在由酚醛玻璃纖維壓制成的底板上，外面裝有防塵的有機(jī)玻璃透明外罩。
傳動(dòng)裝置：由拍合式電磁鐵構(gòu)成，帶有吸引線圈。
觸頭裝置：有兩對(duì)主觸頭和一對(duì)聯(lián)鎖觸頭，均為橋式雙斷點(diǎn)，主觸頭由銜鐵控制，聯(lián)鎖觸頭由指示桿帶動(dòng)。
指示裝置：帶有恢復(fù)線圈，螺管式電磁鐵和指示桿。
機(jī)械聯(lián)鎖：由鉤子和扭簧組成。
4．工作原理
正常工作狀態(tài)，紅色指示桿埋在罩內(nèi)，繼電器處于無電釋放狀態(tài)，指示桿被鉤子勾住，接地繼電器的聯(lián)鎖觸頭處于常開位置。當(dāng)機(jī)車主電路發(fā)生接地故障時(shí)，在電磁力的作用下，銜鐵被吸合，主觸頭進(jìn)行分合轉(zhuǎn)換，開閉有關(guān)控制電路，使主斷路器分?jǐn)嗲袛鄼C(jī)車總電源，從而達(dá)到保護(hù)目的。與此同時(shí)，銜鐵壓下鉤子的尾部，迫使鉤子克服扭簧的作用力轉(zhuǎn)開，不再鉤住指示桿，使紅色指示桿脫扣并在彈簧作用下跳出外罩，顯示機(jī)械式動(dòng)作信號(hào)，同時(shí)聯(lián)鎖觸頭相應(yīng)閉合，在司機(jī)臺(tái)顯示故障信號(hào)。
當(dāng)故障消除后，銜鐵在反力彈簧作用下返回原位。但此時(shí)紅色指示桿不能恢復(fù)原位（即回復(fù)至罩內(nèi)），機(jī)械信號(hào)仍保持；司機(jī)臺(tái)上信號(hào)也不能立即消除。只有通過按主斷路器“合”按鈕，使恢復(fù)線圈短時(shí)得電，才能使指示桿吸合進(jìn)入罩內(nèi)，指示桿重新被鉤子勾住，聯(lián)鎖觸頭也隨之?dāng)嚅_，于是接地繼電器發(fā)出的機(jī)械信號(hào)和電信號(hào)一起消失，恢復(fù)至正常狀態(tài)。
圖6－6 TJJ2系列接地繼電器結(jié)構(gòu)簡圖
1－接線端子；2－底板；3－主觸頭；4－恢復(fù)線圈；5－聯(lián)鎖觸頭；
6－指示器；7－鉤子；8－扭簧；9－外罩；10－銜鐵；11－反力彈簧；
12－支座；13－非磁性墊片；14－吸引線圈；15－鐵心。
5．參數(shù)
該繼電器的主要技術(shù)參數(shù)見表6－2（109頁）。
TJJ2型電磁繼電器在使用過程中必須注意兩點(diǎn)：一是該型繼電器的指示桿正常時(shí)應(yīng)能被鉤子可靠勾住，以防信號(hào)錯(cuò)亂；二是該繼電器的恢復(fù)線圈只能短時(shí)通電，其持續(xù)時(shí)間不得超過1min，以免過熱而燒損。
(四)過載繼電器
1．在SSl型電力機(jī)車上曾采用過TJLl型過載繼電器，包括牽引過流繼電器和制動(dòng)過流繼電器。用于牽引電動(dòng)機(jī)的牽引過流保護(hù)和制動(dòng)過流保護(hù)。
該繼電器與接地繼電器屬同一系列，但自身不帶吸引線圈，牽引過流繼電器的吸引線圈就是穿過鐵心窗口的一根牽引電動(dòng)機(jī)的電樞母線(1匝)，制動(dòng)過流繼電器為了便于調(diào)整返回系數(shù)，吸引線圈為穿過鐵心窗口的兩根電阻制動(dòng)回路的母線（2匝）。
2．SS1型、SS3型、SS3B型、SS4(1～158#)型等電力機(jī)車也采用過TJJ2型電磁繼電器，用作牽引電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，它是通過電流傳感器接入牽引電機(jī)回路檢測信號(hào)的，但動(dòng)作值不同。
3．現(xiàn)在SS3B、SS4G型和SS8型電力機(jī)車上，牽引電機(jī)的過載保護(hù)采用直流傳感器采樣送至電子柜或微機(jī)柜，通過中間繼電器來斷開主斷路器或控制相應(yīng)電路的電空接觸器來切除故障電機(jī)。
二、交流繼電器
(一)型號(hào)及含義
JLl4-20J型。
其中:
J－繼電器；
L－電流；
14－設(shè)計(jì)序號(hào)；
2－常開觸頭數(shù)；
0－常閉觸頭數(shù)；
J—交流控制。
(二)作用
該型號(hào)交流繼電器是作為主電路原邊過流保護(hù)和輔助電路過流保護(hù)之用。
主電路原邊過流保護(hù)采用JL14-20J／5型交流繼電器，輔助電路過流保護(hù)采用JL14-20J／1200型交流繼電器。
(三)組成及工作原理
1．原邊過流繼電器
原邊過流繼電器采用JL14－20J/5型交流電流繼電器，它接在高壓交流電流互感器的副邊，作牽引變壓器原邊過電流保護(hù)。其額定電流為5A，動(dòng)作電流整定值為10A（±10%）。
該型繼電器的結(jié)構(gòu)如圖6－7所示。它的電磁系統(tǒng)是由呈角板形的磁軛、固定在磁軛上的圓形鐵心、套裝在鐵心上的吸引線圈，以及平板形銜鐵所組成。銜鐵可繞磁軛的棱角支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成拍合式動(dòng)作。磁軛棱角的左下方裝有反力彈簧，繼電器失電時(shí)，銜鐵可借助于反力彈簧的反力而打開。電磁系統(tǒng)右側(cè)安裝有觸頭組，觸頭支架與銜鐵支件相連，銜鐵動(dòng)作時(shí)，可帶動(dòng)觸頭支架作相應(yīng)的動(dòng)作，使聯(lián)鎖觸頭開閉。在鐵心端的銜鐵上裝有非磁性墊片，用以防止剩磁繼續(xù)吸引銜鐵而出現(xiàn)不釋放現(xiàn)象。
改變非磁性墊片的厚度，可調(diào)節(jié)繼電器的釋放電流值；改變反力彈簧的壓力，可調(diào)節(jié)繼電器動(dòng)作電流的整定值。
圖6－7 JL14系列繼電器結(jié)構(gòu)簡圖
1－磁軛；2－反力彈簧；3－銜鐵；4－非磁性墊片；5－極靴；
6－觸頭組；7－鐵心；8－線圈。
2．輔助過電流繼電器
輔助過電流繼電器選用的是額定電流為1200A的JL14－20J/1200型交流電流繼電器，它直接接在輔助電路中（即電磁系統(tǒng)的吸引線圈就是輔助電路的母線），作輔助電路過電流保護(hù)，其動(dòng)作電流的整定值為2800A（±10%）。
該型繼電器與原邊過電流繼電器結(jié)構(gòu)基本相同，如圖6－8所示。根據(jù)勵(lì)磁的需要，它的電磁系統(tǒng)由磁軛和分磁板組成矩形框架，吸引線圈就是穿過矩形方框的方形銅排，即母線，由它取代了鐵心骨架。分磁板的作用是將短路或過載電流產(chǎn)生的磁通分為相位不同的兩部分，以保證鐵心對(duì)銜鐵的合成吸力消除過零點(diǎn)，并保持在一定的范圍內(nèi)，從而減小了交流電磁鐵處于閉合狀態(tài)的振動(dòng)和噪音。
當(dāng)輔助電路工作正常時(shí)，母線中通過的電流小于動(dòng)作值，銜鐵在反力彈簧的作用下處于打開狀態(tài)。若輔助電路出現(xiàn)過載或短路故障，銜鐵即在電磁吸力的作用下吸合，帶動(dòng)觸頭組中的聯(lián)鎖觸頭作相應(yīng)的分合轉(zhuǎn)換。
圖6－8 JL14－20J/1200型交流電流繼電器結(jié)構(gòu)簡圖
1－母線；2－支架；3－分磁板；4－螺栓；5－磁軛；
6－銜鐵；7－反力彈簧；8－觸頭組。
JL14系列繼電器的主要技術(shù)參數(shù)見表6－1。
表6—1 電磁繼電器主要技術(shù)參數(shù)
|
型 號(hào) |
JZl5-44Z |
JT3系列 |
JLl4系列 |
TJJ2系列 |
||
|
觸頭 |
數(shù)量 |
4常開、4常閉 |
1常開、1常閉 |
2常開 |
2常開、1常閉 |
|
|
額定電壓(V) |
DCll0 |
DCll0 |
DCll0 |
DCll0 |
||
|
額定電流(A) |
10 |
10 |
5 |
5 |
||
|
開距(mm) |
﹤3 |
﹤3 |
﹤2.5 |
﹥4 |
||
|
超程(mm) |
﹤2 |
﹤1．5 |
﹤1.5 |
1.5 |
||
|
初壓力(N) |
0.7 |
0.7 |
|
0.9 |
||
|
終壓力(N) |
0.9 |
0.9 |
0.25 |
1.4 |
||
|
吸引線圈 |
額定電壓（電流） |
DCll0 V |
DCll0 V |
5A |
1200A |
|
|
線徑(mm) |
φ0.16 |
φ0.18 |
|
|
φ0.29 |
|
|
匝數(shù) |
13 100 |
6 750 |
216 |
1 |
4 000 |
|
|
阻值(Ω) |
1 000 |
644 |
0.417 |
約為0 |
120 |
|
|
|
線徑(mm) |
|
|
|
|
0.12 |
|
|
匝數(shù) |
|
|
|
|
3 000 |
|
|
阻值(Ω) |
|
|
|
|
205 |
|
整定值 |
|
12KT，21KT為1s，11—20KT為3s |
10A |
2800A |
1KE，2KE為18 V |
|