常用非电磁类继电器

1.1.6　常用非电磁类继电器

非电磁类继电器的感测元件接受非电量信号（如：温度、转速、位移及机械力等）。常用的非电磁类继电器有：热继电器、速度继电器、干簧继电器、永磁感应继电器等。

1）热继电器

热继电器（FR）主要用于电力拖动系统中电动机负载的过载保护。

电动机在实际运行中，常会遇到过载情况，但只要过载不严重、时间短，绕组不超过允许的温升，这种过载是允许的。但如果过载情况严重、时间长，则会加速电动机绝缘的老化，缩短电动机的使用年限，甚至烧毁电动机，因此必须对电动机进行过载保护。

图1-15　热继电器原理示意图

1—热元件；2—双金属片；3—导板；4—常闭触点

热继电器主要由热元件、双金属片和触点组成，如图1-15所示，热元件由发热电阻丝做成。双金属片由两种热膨胀系数不同的金属辗压而成，当双金属片受热时，会出现弯曲变形。使用时，把热元件串接于电动机的主电路中，而常闭触点串接于电动机的控制电路中。

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。热继电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。

当电动机的定子绕组为三角形联结时，接入线电路的热继电器的整定电流为线电流，若三相绕组中有一相发生断线使得另两相绕组过载，但因元件串接于线电路，整定值过大而可能达不到热继电器的动作值，不能起保护作用。因此，三角形联结的电动机必须采用带有断相保护的热继电器进行断相保护。

JR16和JR20系列热继电器均为带有断相保护的热继电器，具有差动式断相保护机构。当电动机均衡过载时，三相双金属片弯曲程度加大，推动上、下导板向左平移距离增大，通过杠杆使得常闭触点打开，进行过载保护。当三相绕组中某相断线，该相的双金属片逐渐降温冷却不再弯曲，而另两相因负载增大，双金属片弯曲加大，推动导板移动产生差动，经杠杆放大使常闭触点打开，进行断相保护。JR16系列热继电器的结构示意图如图1-16所示。热继电器的选择主要根据电动机的来确定热继电器的型号，在三相异步电动机电路中，对星形联结的电动机可选两相或三相结构的热继电器，一般采用两相结构的热继电器，即在两相主电路中串接热元件。对于三相感应电动机，定子绕组为三角形联结的电动机必须采用带断相保护的热继电器。热继电器的图形及文字符号如图1-17所示。

图1-16　JR16系列热继电器结构示意图

1—电流调节凸轮；2a、2b—簧片；3—手动复位按钮；4—弓簧；5—主双金属片；6—上导板；7—下导板；8—常闭静触点；9—动触点；10—杠杆；11—复位调节螺钉；12—补偿双金属片；13—推杆；14—连杆；15—压簧

图1-17　热继电器的图形及文字符号

图1-18　速度继电器结构原理图

1—电动机轴；2—转子；3—定子；4—绕组；5—定子柄；6—常开触点；7—常闭触点；8—簧片；9—动触点

2）速度继电器

速度继电器又称为反接制动继电器。它主要用于笼型异步电动机的反接制动控制。感应式速度继电器的原理如图1 18所示。它是靠电磁感应原理实现触点动作的。

从结构上看，与交流电动机相类似，速度继电器主要由定子、转子和触点三部分组成。定子的结构与笼型异步电动机相似，是一个笼型空心圆环，由硅钢片冲压而成，并装有笼型绕组。转子是一个圆柱形永久磁铁。

速度继电器的轴与电动机的轴相连接。转子固定在轴上，定子与轴同心。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，绕组切割磁场产生感应电动势和电流，此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩，使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子柄拨动触点，使常闭触点断开、常开触点闭合。当电动机转速下降到接近零时，转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触点也复原。

速度继电器根据电动机的额定转速进行选择。其图形及文字符号如图1-19所示。

图1-19　速度继电器的图形及文字符号

常用的感应式速度继电器有JY1和JFZ0系列。JY1系列能在3000r/min的转速下可靠工作。JFZ0型触点动作速度不受定子柄偏转快慢的影响，触点改用微动开关。JFZ0系列中的JFZ0-1型适用于300～1000r/min、JFZ0-2型适用于1000～3000r/min。速度继电器有两对常开、常闭触点，分别对应于被控电动机的正、反转运行。一般情况下，速度继电器的触点，在转速达120r/min时能动作，达100r/min左右时能恢复正常位置。

3）干簧继电器

干簧继电器是一种具有密封触点的非电磁式继电器。干簧继电器可以反映电压、电流、功率以及电流极性等信号，在检测、自动控制、计算机控制技术等领域中被应用广泛。

图1-20　舌（干）簧继电器结构原理图

1—舌簧片；2—线圈；3—玻璃管；4—骨架

干簧继电器主要由干式舌簧片与励磁线圈组成。干式舌簧片（触点）是密封的，由铁镍合金做成，舌片的接触部分通常镀有贵重金属（如金、铑、钯等），接触良好，具有优良的导电性能。触点密封在充有氮气等惰性气体的玻璃管中，因而有效地防止了尘埃的污染，减少了触点的腐蚀，提高了工作可靠性。其结构如图1-20所示。

当线圈通电后，管中两干簧片的自由端分别被磁化成N极和S极而相互吸引，因而接通被控电路。线圈断电后，干簧片在本身的弹力作用下分开，将线路切断。

干簧继电器结构简单，体积小，吸合功率小，灵敏度高，一般吸合与释放时间均在0.5～2ms以内。触点密封，不受尘埃、潮气及有害气体污染，动片质量小，动程小，触点电寿命长，一般可达10⁷次左右。

干簧继电器还可以用永磁体来驱动，反映非电信号，用作限位及行程控制以及非电量检测等。主要部件为干簧继电器的干簧水位信号器，适用于工业与民用建筑中的水箱、水塔及水池等开口容器的水位控制和水位报警。