2.6 继电器

继电器是一种根据电量（电压、电流等）或者非电量（温度、时间、转速、压力）等信号的变化带动触点动作，来接通或断开所控制的电路或者电器，以实现自动控制和保护电路或电器设备的电器。

它具有输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件），当感应元件的输入量（如电流、电压、频率、温度等）变化达到某一定值时，继电器动作，执行元件便接通或断开控制电路，如图2-11所示。

继电器接收并执行控制电路发出的指令，用低电压小电流信号，控制高电压或电流的工作设备，实现“以低控高”、“以小控大”的作用。

2.6.1 继电器的分类

（1）按输入信号分为电流继电器、电压继电器、功率继电器、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。

（2）按工作原理分为电磁型继电器、感应型继电器、整流型继电器、静态型继电器、热继电器等。

（3）按用途分为测量继电器与辅助继电器。

（4）按输出形式分为有触点继电器和无触点继电器。

电磁式继电器是以电磁吸合力为驱动动力源的继电器。

电磁式继电器所配装的电磁线圈有交流和直流两种，各自构成交流电磁式继电器和直流电磁式继电器。

电磁式继电器配装不同功能的电磁线圈后可分别制成电流继电器、电压继电器和中间继电器。

电磁继电器结构如图2-12所示，其控制电动机电路图如图2-13所示。

当线圈两端加上一定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，产生电磁效应，衔铁在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，带动衔铁的动触点与常开触点吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的常闭触点释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

继电器的工作原理与接触器的一样，主要是触点容量不同，继电器触点容量较小，触头只能通过小电流，主要用于控制电路，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作；接触器触点容量大，触头可以通过大电流，用于主回路较多，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。

2.6.2 继电器的继电特性

继电特性是继电器的主要特性，又称输入/输出特性。如图2-14所示，当继电器输入量x由零增至x ₂ 以前，输出量y为0，当x=x ₂ 时，继电器动作，y=y ₁ ，若x再增大，y保持不变，当x减小至x ₁ ，继电器返回，y=0，x再减小时，y均为0。x ₂ 称为继电器动作值。欲使继电器动作，输入量x必须大于或等于此值；x ₁ 为继电器返回值，欲使继电器返回，输入量x必须小于或等于此值。

k=x ₁ /x ₂ 称为继电器的返回系数，是继电器重要参数之一，k值应该是可以调节的，不同场合要求不同k值。例如，一般要求k=0.1～0.4，当继电器动作后，输入量波动较大不致引起误动作。而电压继电器则要求高的返回系数，k值一般在0.6以上。

继电器有两个重要参数。

（1）动作时间：指从线圈接收电信号到衔铁完全吸合所需时间。

（2）返回时间：指从线圈失电到衔铁完全释放所需时间。

一般继电器的动作、返回时间为0.05～0.15s，快速继电器则为0.005～0.05s。

2.6.3 几种常见类型继电器

1.电流继电器

电流继电器用作继电保护的测量元件，串接于被测电路中，反应被保护元件的电流变化；电流继电器线圈匝数少、导线粗、阻抗小。

电流继电器有过电流、欠电流两种类别。

（1）过电流继电器：输入电流为（70%～300%）I _e 时吸合（直流）；

输入电流为（110%～400%）I _e 时吸合（交流）。

（2）欠电流继电器：输入电流为（30%～65%）I _e 时吸合，低至（10%～20%）I _e 时释放。

正常情况下，欠电流继电器始终是吸合的，而过电流继电器始终是断开的。

2.电压继电器

电压继电器并接于被测电路中，是以电压为特征量的测量继电器；电压继电器线圈匝数多、导线细、阻抗大。

电压继电器有过电压、低电压两种类别。

（1）过电压继电器：输入电压为（105%～120%）U _e 时吸合。

（2）低电压继电器：输入电压低至（30%～50%）U _e 时释放。

正常情况下，低电压继电器始终是吸合的，而过电压继电器始终是断开的。

3.中间继电器

中间继电器在控制电路中，有时为了增加触点的数量或增大触点的控制容量，需要使用中间继电器；触点数量多、容量大，以扩展前级继电器触点或触点负载容量，起到中间放大的作用。

4.时间继电器

时间继电器作为一种辅助继电器，在接收到动作（释放）信号后不是立即动作，而是经过固定的时间才改变其输出状态。

时间继电器延时方式有两种。

（1）通电延时：接收输入信号后延时一定的时间，输出信号才发生变化，当输入信号消失后，输出瞬时复原。

（2）断电延时：接收输入信号时，瞬时产生相应的输出信号，当输入信号消失后，延时一定的时间，输出才复原。

5.热继电器

热继电器通常应用在电动机保护场合。

热继电器利用电流的热效应原理，当其测量元件被加热到一定程度时动作，在出现电动机不能承受的过载时切断电源，为电动机提供过载保护。

热继电器能够根据过载电流的大小自动调整动作时间，具有反时限保护特性，过载电流越大，动作时间越短。

2.6.4 继电器应用实例

1.电动机的点动控制（见图2-15）

合上开关Q，按下启动按钮SB2，KM线圈通电，松开启动按钮SB2，KM线圈断电，电动机停止工作。

问题一：

如何能使电动机既可以点动又可以连续工作呢？我们只需要修改下控制电路，如图2-16所示。

在这里，按下连续工作启动按钮SB2，KM得电吸合并自保，电动机连续运转。

点动按钮SB3有如下作用：

（1）使接触器线圈KM通电。

（2）使线圈KM不能自锁。

（3）电动机实现点动控制。

点动时，按下SB3，电机运转，自锁触点不起作用。

问题二：

如何实现两地同时控制一台电动机？

我们只需要两启动按钮并联，两停止按钮串联，如图2-17所示。

2.电动机的顺序控制

在实际生产生活中，一些情况下需要多台电动机有顺序地启动。如锅炉房控制柜的引风电动机和鼓风电动机，引风电动机不开时，鼓风电动机就不能工作；当引风电动机工作时，鼓风电动机可以工作。

在井下皮带运输中，前一部皮带不开，后一部就不能开，否则，将会出现堆煤现象。

问题三：

如何实现电动机的顺序启动控制呢？如图2-18所示。

1）控制顺序

M ₁ 启动后M ₂ 才能启动。M ₂ 不能单独启动，但能单独停止。锅炉房的引风电动机与鼓风电动机就是这种情况。

2）启动过程

按下SB ₁ ，M ₁ 转动，再按下SB ₂ ，M ₂ 转动。

问题四：

如果M ₁ 启动后M ₂ 才能启动。M ₂ 既不能单独启动，也不能单独停止，该如何实现？如图2-19所示。