任务1.4 继电器的选用与检修

知识目标：了解继电器的基本结构、分类及选用方法。

技能目标：掌握继电器的安装及检修方法。

素养目标：培养学生养成自觉遵守安全及技能操作规程和认真负责、精心操作的工作习惯，以及团队合作意识。

重点和难点：继电器的选用、安装调试及故障的排除。

解决方法：教师指导、实例演示、小组讨论、分组操作。

建议学时：2学时。

1.4.1 任务分析

继电器主要作用是控制、检测、保护、调节和信号转换等。它是一种自动和远距离操纵的电器，被广泛应用于电力拖动控制系统、电力保护系统及通信系统。继电器是现代电气装置中最基本的元器件之一，其外形图如图1-23所示。

继电器按输入信号不同分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器和中间继电器；按线圈电流种类不同分为交流继电器和直流继电器；按用途不同分为控制继电器、保护继电器、通信继电器和安全继电器等。

1.4.2 相关知识——继电器

1.热继电器

热继电器主要用于电力拖动系统中电动机负载的过载保护。

热继电器工作原理：当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但还不足以使热继电器的触点动作。当电动机过载时，双金属片弯曲位移增大，推动导板使常闭触点断开，从而切断电动机控制电路以起保护作用。热继器动作后一般不能自动复位，要等双金属片冷却后按下复位按钮复位。热继电器动作电流的调节可以借助旋转凸轮于不同位置来实现。热继电器外形、结构与符号如图1-24所示。

热继电器型号及含义表示如图1-25所示。

热继电器分类：热继电器主要分为两极式和三极式，三极式中又分为带断相保护和不带断相保护。

热继电器使用选择：主要是根据电动机的额定电流来选择。在实际的运用中，热继电器的额定电流可略大于电动机的额定电流。

2.时间继电器

时间继电器作为延时元件，通常可在交流50Hz或60Hz、交流电压380V或直流电压220V的控制电路中作延时元件，按照预定的时间去接通或分断电路。

时间继电器按构成原理分为电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式、数字式等，按延时方式分为通电延时型和断电延时型。

空气阻尼式时间继电器外形与符号如图1-26所示。

3.中间继电器

中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同，但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量，另外其触头的额定电流较大，因此，它不但可用于增加控制信号的数目，实现多路同时控制，而且因为触头的额定电流大于线圈的额定电流，故还可用来放大信号。中间继电器外形和符号如图1-27所示。

4.电流继电器

电流继电器是根据输入电流大小而动作的继电器，其特点是电流继电器的线圈和被保护的设备串联，其线圈匝数少、导线粗、阻抗小、分压小，不影响电路正常工作。按用途分为过电流继电器和欠电流继电器，过电流继电器是指当电路发生短路即线圈电流超过正常负载电流时立即切断电路，欠电流继电器是指当电路电流过低时立即切断电路。电流继电器外形和符号如图1-28所示。

通常，交流过电流继电器的吸合电流I_o=（1.1～3.5）I_N（I_N为额定电流），直流过电流继电器的吸合电流I_o=（0.75～3）I_N。由于过电流继电器在出现过电流时衔铁吸合动作，其触点用来切断电路，故过电流继电器无释放电流值。

欠电流继电器正常工作时，继电器线圈流过负载额定电流，衔铁吸合动作；当负载电流降低至继电器释放电流时，衔铁释放，带动触点动作。直流欠电流继电器的吸合电流调节范围为I_o=（0.3～0.65）I_N；释放电流调节范围为I_r=（0.1～0.2）I_N。

5.电压继电器

电压继电器是根据输入电压大小而动作的继电器，其特点是线圈并联在电路中，线圈匝数多、导线细、阻抗大。按用途分为过电压继电器、欠电压继电器、零电压继电器。电压继电器外形和符号如图1-29所示。

过电压继电器在电路中用于过电压保护，由于直流电路一般不会出现过电压，所以产品中没有直流过电压继电器。交流过电压继电器吸合电压调节范围为U_o=（1.05～1.2）U_N（U_N为额定电压）。

欠电压继电器在电路中用于欠电压保护，一般直流欠电压继电器吸合电压U_o=（0.3～0.5）U_N，释放电压U_r=（0.07～0.2）U_N。交流欠电压继电器的吸合电压与释放电压的调节范围分别为U_o=（0.6～0.85）U_N，U_r=（0.1～0.35）U_N。

6.速度继电器

速度继电器又称为反接制动继电器，主要用于三相笼型异步电动机的反接制动控制，它主要由转子、定子和触点3部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个鼠笼型空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。其转子的轴与被控电动机的轴相连接，当电动机转动时，转子（圆柱形永久磁铁）随之转动产生一个旋转磁场，定子中的笼型绕组切割磁力线而产生感应电流和磁场，两个磁场相互作用，使定子受力而跟随转动，当达到一定转速时，装在定子轴上的摆锤推动簧片触点运动，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一数值时，定子产生的转矩减小，触点在簧片作用下复位。速度继电器原理和符号如图1-30所示。

1.4.3 任务实施

需准备的元器件和工具清单见表1-11。

1.热继电器的选择

热继电器是利用电流的热效应来推动机构使触点闭合或断开的保护电器。主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流的不平衡运行保护及其他电器设备发热状态的控制。常见的金属片式热继电器的外形结构符号，如图1-31所示。

热继电器的技术参数主要有额定电压、额定电流、整定电流和热元件规格，选用时，主要考虑其额定电压、额定电流和整定电流范围三个参数，其他参数只有在特殊要求时才考虑。

（1）额定电压是指热继电器触点长期正常工作所能承受的最高电压。

（2）额定电流是指热继电器允许装入热元件的最大额定电流，根据电动机的额定电流选择热继电器的规格，一般应使用热继电器的额定电流略大于电动机的额定电流。

（3）整定电流是指长期通过热元件而热继电器不动作的最大电流。一般情况下，热元件的整定电流为电动机额定电流的0.95～1.05倍；若电动机拖动的是冲击性负载或起动时间较长及拖动设备不允许停电的场合，热继电器的整定电流值可取电动机额定电流的1.1～1.5倍，若电动机的过载能力较差，热继电器的整定电流可取电动机额定电流的0.6～0.8倍。

（4）当热继电器所保护的电动机绕组是形接法时，可选用两相结构或三相结构的热继电器；当电动机绕组是△接法时，必须采用三相结构带断相保护的热继电器。

2.热继电器的常见故障及处理方法

热继电器的常见故障及处理方法见表1-12。

3.热继电器的安装

（1）必须按照产品说明书中规定的方式安装，安装处的环境温度应与所处环境温度基本相同。当与其他电器安装在一起时，应注意将热继电器安装在其他电器的下方，以免其动作特性受到其他电器发热的影响。

（2）热继电器安装时，应清除触点表面尘污，以免因接触电阻过大或电路不通而影响热继电器的动作性能。

（3）热继电器出线端的连接导线应按照标准选用。导线过细、轴向导热性差，热继电器可能提前动作；反之，导线过粗、轴向导热过快，继电器可能滞后动作。

（4）使用中的热继电器应定期通电校验。

（5）热继电器在使用中应定期用布擦净尘埃和污垢，若发现双金属片上有锈斑，应用清洁棉布蘸汽油轻轻擦除，切忌用砂纸打磨。

（6）热继电器在出厂时均调整为手动复位方式，如果需要自动复位，只要将复位螺钉顺时针方向旋转3～4圈，并稍微拧紧即可。

1.4.4 任务考评

根据班级人数先分组，然后进行任务实施，实施过程中的考评细节参见表1-13。

1.4.5 课后习题

1.热继器在电路中主要作用有哪些？

2.电动机起动时电流很大，为什么热继电器不会动作？

3.时间继电器的延时方式有哪几种？