探析繼電器在電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中的應(yīng)用

羅琴

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)湖南火電建設(shè)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410015）

探析繼電器在電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中的應(yīng)用

羅琴

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)湖南火電建設(shè)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410015）

繼電器是電路系統(tǒng)中的一種典型控制元件，當(dāng)電路中的電流達(dá)到其設(shè)定線圈動(dòng)作數(shù)值時(shí)，繼電器觸頭就會(huì)有相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電路的控制功能。本文探討了繼電器在電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中的實(shí)際應(yīng)用，以供參考。

繼電器；電氣工程；自動(dòng)化低壓電器

1 引言

在電氣工程以及其自動(dòng)化低壓電器中，繼電器是最為關(guān)鍵的部分，其作用在于能夠非常方便地對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作上的控制。在我國(guó)電氣工程不斷發(fā)展的過(guò)程中，線路也變得更加復(fù)雜，同時(shí)，人們對(duì)于低壓電器的要求也在不斷提高，尤其是安全性和穩(wěn)定性等，這都為繼電器的大面積普及做好了鋪墊。

2 繼電器概述

2.1 繼電器簡(jiǎn)介

繼電器是一種可以控制電路的器件，有轉(zhuǎn)換和保護(hù)電路的作用，一般情況下，繼電器有兩個(gè)組成部分，分別是觸點(diǎn)和線圈。實(shí)質(zhì)上，繼電器通過(guò)控制小電流，來(lái)對(duì)大電流的設(shè)備進(jìn)行操控，可以避免人們直接接觸大電流而發(fā)生的不安全事故，也可以減少低壓電器設(shè)備在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障的概率。近年來(lái)，繼電器被廣泛應(yīng)用于電氣工程、器件遙控、測(cè)控等電子設(shè)備中，提高了這些電子設(shè)備在應(yīng)用過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。

當(dāng)繼電器作為一個(gè)電子控制原件的時(shí)候，主要有如下特點(diǎn)：具有比較廣泛的控制范圍，尤其是針對(duì)多觸電的繼電器，一旦感應(yīng)到輸入信號(hào)，就能夠根據(jù)動(dòng)作要求完成多組電路的相關(guān)控制工作，繼電器還可以作為一個(gè)中間放大環(huán)節(jié)，一般來(lái)說(shuō)，直接對(duì)某些大功率的電路進(jìn)行控制對(duì)于操作人員來(lái)說(shuō)是比較危險(xiǎn)的，而使用繼電器就可以在很多程度上避免這種危險(xiǎn)，因?yàn)槔^電器可以用一個(gè)小的電流或者功率來(lái)控制功率大的電路，大大降低了操作的危險(xiǎn)程度。繼電器還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)，一旦繼電器的輸入端有多個(gè)輸入信號(hào)，那么繼電器就會(huì)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析，這就能夠達(dá)到有序控制，實(shí)現(xiàn)繼電器的信號(hào)辨識(shí)功能，使用繼電器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，不同功能的繼電器在電路中使用以后，通過(guò)PLC進(jìn)行控制，就可以很方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，大大縮小了人工控制的成本。

2.2 繼電器的分類

一般來(lái)說(shuō)，繼電器主要有以下幾種類型：①電磁繼電器（見(jiàn)圖1）。一般有先銜鐵、彈簧片、銜鐵、觸點(diǎn)等幾個(gè)組成部分，有低壓控制電路和高壓工作電壓兩個(gè)工作電路，其工作原理是，輸入電路在電磁鐵與銜鐵產(chǎn)生相應(yīng)的作用力，使銜鐵發(fā)出動(dòng)作；②熱繼電器。熱繼電器由雙金屬片、熱元件、觸點(diǎn)幾個(gè)組成部分，在熱繼電器工作的過(guò)程中，金屬片受熱彎曲，在電機(jī)電路中接入熱元件，把常閉觸點(diǎn)與對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制的電路連接在一起。當(dāng)電器的電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，熱繼電器中的觸點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)變化，但是，如果電動(dòng)機(jī)有承壓的情況出現(xiàn)，雙金屬片會(huì)嚴(yán)重變形，使得觸點(diǎn)被斷開，切斷對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制的電路，進(jìn)而對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，等金屬片冷卻以后，熱繼電器又會(huì)自動(dòng)復(fù)位，為下一次保護(hù)工作做好準(zhǔn)備；③固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器是一種四端元件，在輸入和輸出端都有兩個(gè)接線的端子，中間還有對(duì)元件進(jìn)行隔離的元件，以對(duì)控制端和負(fù)載端進(jìn)行電氣隔離的隔離元件。

圖1 電磁繼電器

3 繼電器的應(yīng)用原理與作用

3.1 應(yīng)用原理

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，繼電器屬于電子控制器件，其主要構(gòu)成部分有兩個(gè)，分別為被控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。繼電器屬于自動(dòng)控制電路系統(tǒng)的內(nèi)在組分，其可以利用較小的電流，對(duì)強(qiáng)大電流進(jìn)行有效管控，使其處于中斷狀態(tài)，或是連接狀態(tài)，因此，也被稱之為電流自動(dòng)開關(guān)系統(tǒng)。由于繼電器具有切斷功能以及隔離功能，因此，被廣泛應(yīng)用于大量電器設(shè)備中，例如：機(jī)電一體化設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備以及遙控設(shè)備等，并且均起到了十分關(guān)鍵的作用。繼電器實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以借助感應(yīng)系統(tǒng)，顯示電力系統(tǒng)，或是電路內(nèi)部的各個(gè)因素，例如：功率、電壓以及電流等，而且也可以作為執(zhí)行系統(tǒng)，切斷或是連接可控制電路。除此之外，繼電器還可以控制電路系統(tǒng)的輸入以及輸出，并且通過(guò)中間驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以隔離或是耦合電路系統(tǒng)的輸入量。

3.2 應(yīng)用作用

（1）可以擴(kuò)大電力系統(tǒng)的控制范圍，例如，在電力系統(tǒng)中，融合多觸點(diǎn)繼電器，一旦其控制數(shù)值與設(shè)定值相同，便可以根據(jù)系統(tǒng)特性，對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)部的多個(gè)電路進(jìn)行同時(shí)連接、轉(zhuǎn)接以及斷開處理。

（2）可以放大可控制電流量。如果繼電器具有較好的靈敏度，只需借助較小電流量，便可以有效控制較大電流量。

（3）信號(hào)綜合能力較強(qiáng)。如果按照某種固定形式，將多個(gè)控制信號(hào)傳送給繼電器后，其便可以綜合比較所接收的信號(hào)，進(jìn)而有效控制電力線路，或是電力系統(tǒng)。

（4）可以自動(dòng)對(duì)電力線路進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控監(jiān)測(cè)。通過(guò)聯(lián)合繼電器以及相應(yīng)的電器自動(dòng)化設(shè)備、裝置，便可以通過(guò)編制程序?qū)﹄娏€路進(jìn)行切斷，或是連接的遠(yuǎn)程控制，促使電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

4 繼電器在電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中的應(yīng)用

4.1 繼電器在家用電器中的應(yīng)用

家用電器中的繼電器應(yīng)用，主要是針對(duì)微波爐、洗衣機(jī)等電器設(shè)備。由于繼電器觸點(diǎn)最高負(fù)載值可達(dá)到220V電壓，而且功率可達(dá)到5000W，甚至可作為螺線管以及指示燈驅(qū)動(dòng)。對(duì)于家用電器而言，通常要求使用壽命時(shí)間不少于5年，即在具體應(yīng)用過(guò)程中，繼電器至少要工作200次左右；繼電器所處的環(huán)境條件溫度，以控制在-40～55℃的范圍內(nèi)為宜，在部分電器設(shè)備中，比如電加熱器、微波爐等功率相對(duì)較大的一些電器，一般溫度要達(dá)85℃。在投入利用前，一定要做好安全檢查，以確保其安全可靠性。

4.2 在電氣工程與自動(dòng)化中的測(cè)試應(yīng)用

4.2.1 觸點(diǎn)測(cè)試

對(duì)于繼電器而言，其觸點(diǎn)性能關(guān)系著繼電器運(yùn)行的安全可靠性，繼電器在控制電路中的應(yīng)用，對(duì)工作效率起決定性作用。采用觸點(diǎn)測(cè)試法，即通過(guò)觸點(diǎn)特殊作用測(cè)試，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器運(yùn)行狀態(tài)的判斷，并且對(duì)工作效率進(jìn)行有效控制。從這一方面來(lái)講，對(duì)常開或者常閉的開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)而言，判斷過(guò)程中所采用的主要方法是根據(jù)阻值、萬(wàn)能表基本原理，測(cè)試觸點(diǎn)，并且利用萬(wàn)能表對(duì)繼電器開關(guān)以及電阻等進(jìn)行測(cè)量。在此過(guò)程中，當(dāng)電阻顯示零時(shí)，繼電器內(nèi)的觸點(diǎn)、動(dòng)點(diǎn)阻值，們就會(huì)變成最大值。

4.2.2 線圈測(cè)試

電氣工程可通過(guò)線圈在繼電器中顯示的阻值，對(duì)繼電器的工作效率進(jìn)行測(cè)試。正常情況下，可以采用電能表中的十倍歐姆檔和繼電器的線圈來(lái)檢測(cè)，并顯示出線圈運(yùn)行和繼電器的開路情況。此外，還可以運(yùn)用萬(wàn)能表測(cè)量線圈的電阻，觸點(diǎn)電阻則可以通過(guò)調(diào)試方式進(jìn)行，而線圈電阻則需要采用測(cè)電阻的方式按照順序進(jìn)行檢測(cè)，確保檢測(cè)結(jié)果科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

4.2.3 釋放電流、電壓測(cè)試

釋放電流和釋放電壓測(cè)試法實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中基本原理與電流、吸合電壓測(cè)試方法大致相同，二者之間的主要區(qū)別在于測(cè)量過(guò)程中，釋放電流、釋放電壓測(cè)試法，需對(duì)電源電壓逐漸提高，通過(guò)辨識(shí)其聲音，準(zhǔn)確判斷釋放聲音類別，并及時(shí)將電流、電壓值準(zhǔn)確記錄下來(lái)，從而完成繼電器檢測(cè)目的。在具體測(cè)試操作過(guò)程中，工作人員一定要加強(qiáng)思想重視，嚴(yán)格遵守操作規(guī)則，以“多次實(shí)驗(yàn)減少誤差”為基本原則。任何實(shí)驗(yàn)操作，都不可能完全成功，具體操作過(guò)程中出現(xiàn)誤差是不可避免，因此需進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

4.3 電氣工程中的具體應(yīng)用

現(xiàn)階段，繼電器受到了電氣工程的廣泛應(yīng)用與大力推廣。在電氣工程日常生產(chǎn)過(guò)程中，繼電器的主要作用便是輔助電路內(nèi)部的低壓電氣，并對(duì)電路進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保其可以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，繼電器的固態(tài)器件會(huì)轉(zhuǎn)變成可控器件，可控器件的應(yīng)用原理等同于固態(tài)繼電器以及半導(dǎo)體繼電器。一旦繼電器線圈內(nèi)部的電壓值達(dá)到某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，便會(huì)產(chǎn)生電磁效應(yīng)，進(jìn)而促使繼電器的靜觸點(diǎn)、動(dòng)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)彼此吸合。如果系統(tǒng)通電被中斷，電磁之間的作用力便會(huì)徹底消失，此時(shí)銜鐵會(huì)自動(dòng)回歸原來(lái)位置，靜觸點(diǎn)、動(dòng)觸點(diǎn)之間的吸合狀態(tài)便會(huì)被打破，彼此重歸原位置。動(dòng)作釋放、吸回過(guò)程中，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的有效控制，使其處于關(guān)閉狀態(tài)，或是開通狀態(tài)。對(duì)于電氣工程而言，作為一門學(xué)科，其具有非常強(qiáng)的綜合性，而且涉及范圍十分廣泛，不僅包括電子模擬技術(shù)、電路技術(shù)的具體應(yīng)用，還包括信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)以及微機(jī)技術(shù)等的具體應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

在電氣工程、自動(dòng)化低壓電器的運(yùn)行過(guò)程中，繼電器的運(yùn)用在特定的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電路中電流、電壓進(jìn)行合理的調(diào)控，從而達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備進(jìn)的目的，最終實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備所需求的特殊功能，在電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中具有至關(guān)重要的作用。

[1]張昊蒙.試分析繼電器在低壓電器領(lǐng)域的應(yīng)用措施[J].科技與創(chuàng)新，2014（12）：1～2.

[2]高芳.常用繼電器的使用和維護(hù)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2014，4（20）：57～59.

[3]李曄，張保會(huì)，薄志謙.低頻低壓繼電器聯(lián)合減載方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015（24）：48～54.

TM58

A

1004-7344（2016）15-0068-02

2016-5-12

羅琴（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事電氣工程及其自動(dòng)化工作。