1.4 接触器和控制继电器

接触器和各种控制继电器是控制电路中的主要电器元件，其主要作用是将各种电量或非电量转换成触点的接通和断开，以控制电路的接通和断开。

接触器的主触点连接在主电路中，各种控制继电器的触点一般只用于控制电路中。控制继电器用于电路的逻辑控制。继电器具有逻辑记忆功能，能组成复杂的逻辑控制电路，其用于将某种电量（如电压、电流）或非电量（如温度、压力、转速、时间等）的变化量转换为开关量，以实现对电路的自动控制功能。

继电器的种类很多，按输入量可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器和压力继电器等；按工作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器和电子式继电器等；按用途可分为控制继电器和保护继电器等；按输入量变化形式可分为有无继电器和量度继电器。

有无继电器是根据输入量的有或无来动作的，无输入量时继电器不动作，有输入量时继电器动作，如中间继电器、通用继电器和时间继电器等。

量度继电器是根据输入量的变化来动作的，工作时其输入量是一直存在的，只有当输入量达到一定值时继电器才动作，如电流继电器、电压继电器、热继电器、速度继电器、压力继电器和液位继电器等。

接触器和各种控制继电器的文字符号为K。

1.4.1 接触器

接触器主要用于控制电动机、电热设备、电焊机及电容器组等，能频繁地接通或断开交、直流主电路，实现远距离自动控制。它具有低电压释放保护功能，在电力拖动自动控制线路中被广泛应用。

接触器有交流接触器和直流接触器两类型。下面介绍交流接触器。

图1-16所示为交流接触器的结构示意图及图形符号。

1.交流接触器的组成部分

（1）电磁机构：电磁机构由线圈、动铁芯（衔铁）和静铁芯组成。

（2）触头系统：交流接触器的触头系统包括主触头和辅助触头。主触头用于通断主电路，有3对或4对常开触头；辅助触头用于控制电路，起电气联锁或控制作用，通常有两对常开两对常闭触头。

（3）灭弧装置：容量在10A以上的接触器都有灭弧装置。对于小容量的接触器，常采用双断口桥形触头以利于灭弧；对于大容量的接触器，常采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧结构。

（4）其他部件：包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构及外壳等。

接触器上标有端子标号，线圈为A1、A2，主触头1、3、5接电源侧，2、4、6接负荷侧。辅助触头用两位数表示，前一位为辅助触头顺序号，后一位的3、4表示常开触头，1、2表示常闭触头。

接触器的控制原理很简单，当线圈接通额定电压时，产生电磁力，克服弹簧反力，吸引动铁芯向下运动，动铁芯带动绝缘连杆和动触头向下运动使常开触头闭合，常闭触头断开。当线圈失电或电压低于释放电压时，电磁力小于弹簧反力，常开触头断开，常闭触头闭合。

2.接触器的主要技术参数和类型

（1）额定电压：接触器的额定电压是指主触头的额定电压。交流主要有220V、380V和660V，在特殊场合应用的额定电压高达1140V；直流主要有110V、220V和440V。

（2）额定电流：接触器的额定电流是指主触头的额定工作电流。它是在一定的条件（额定电压、使用类别和操作频率等）下规定的，目前常用的电流等级为10A～800A。

（3）吸引线圈的额定电压：交流主要有36V、127V、220V和380V，直流主要有24V、48V、220V和440V。

（4）机械寿命和电气寿命：接触器是频繁操作电器，应有较高的机械和电气寿命，该指标是衡量产品质量的重要指标之一。

（5）额定操作频率：接触器的额定操作频率是指每小时允许的操作次数，一般为300次/h、600次/h和1200次/h。

（6）动作值：动作值是指接触器的吸合电压和释放电压。规定接触器的吸合电压大于线圈额定电压的85%时应可靠吸合，释放电压不高于线圈额定电压的70%。

常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ10X、CJ20、CJX1、CJX2、3TB和3TD等系列。

3.接触器的选择

（1）根据负载性质选择接触器的类型。

（2）额定电压应大于或等于主电路工作电压。

（3）额定电流应大于或等于被控电路的额定电流。对于电动机负载，还应根据其运行方式适当增大或减小。

（4）吸引线圈的额定电压与频率要与所在控制电路的选用电压和频率相一致。

1.4.2 电磁式继电器

在控制电路中使用的继电器大多数是电磁式继电器，其具有结构简单，价格低廉，使用维护方便，触点容量小（一般在5A以下），触点数量多且无主、辅之分，无灭弧装置，体积小，动作迅速、准确，控制灵敏及可靠等特点，广泛应用于低压控制系统中。常用的电磁式继电器有电流继电器、电压继电器、中间继电器及各种小型通用继电器等。

电磁式继电器的结构和工作原理与接触器相似，主要由电磁机构和触点组成。电磁式继电器也有直流和交流两种。图1-17所示为直流电磁式继电器结构示意图，在线圈两端加上电压或通入电流，产生电磁力，当电磁力大于弹簧反力时，吸动衔铁使常开常闭接点动作；当线圈的电压或电流下降或消失时衔铁释放，接点复位。

1.电磁式继电器的整定

继电器的吸动值和释放值可以根据保护要求在一定范围内调整，现以如图1-17所示的直流电磁式继电器为例予以说明。

（1）转动调节螺母，调整反力弹簧的松紧程度可以调整动作电流（电压）大小。弹簧反力越大，动作电流（电压）就越大，反之就越小。

（2）改变非磁性垫片的厚度。非磁性垫片越厚，衔铁吸合后磁路的气隙和磁阻就越大，释放电流（电压）也就越大，反之越小，而吸引值不变。

（3）调节螺钉，可以改变初始气隙的大小。在反作用弹簧力和非磁性垫片厚度一定时，初始气隙越大，吸引电流（电压）就越大，反之就越小，而释放值不变。

2.电磁式继电器的特性

继电器的主要特性是输入/输出特性，又称继电特性，如图1-17（b）所示。

当继电器输入量X由0增加至X 2之前，输出量Y为0。当输入量增加到X 2时，继电器吸合，输出量Y为1，表示继电器线圈得电，常开接点闭合，常闭接点断开。当输入量继续增大时，继电器动作状态不变。

在输出量Y为1的状态下，输入量X减小；当输出量小于X 2时，Y值仍不变；当X再继续减小至小于X 1时，继电器释放，输出量Y变为0，X再减小，Y值仍为0。

在继电特性曲线中，X 2称为继电器吸合值，X 1称为继电器释放值。k=X 1/X 2，称为继电器的返回系数，它是继电器的重要参数之一。

返回系数k值可以调节，不同场合对k值的要求不同。例如，一般控制继电器要求k值低些，在0.1～0.4之间，这样继电器吸合后，输入量波动较大时不致引起误动作。保护继电器要求k值高些，一般在0.85～0.9之间。k值是反映吸力特性与反力特性配合紧密程度的一个参数，一般k值越大，继电器灵敏度越高；k值越小，灵敏度越低。

1.4.3 中间继电器

中间继电器是最常用的继电器之一，它的结构和接触器基本相同，如图1-18（a）所示，其图形符号如图1-18（b）所示。

中间继电器在控制电路中具有逻辑变换和状态记忆的功能，其用于扩展接点的容量和数量。另外，在控制电路中还可以调节各继电器、开关之间的动作时间，防止电路误动作。中间继电器实质上是一种电压继电器，它是根据输入电压的有或无而动作的，一般触点对数多，触点容量额定电流为5A～10A。中间继电器体积小、动作灵敏度高，一般不用于直接控制电路的负荷，但当电路的负荷电流在5A以下时，也可代替接触器起控制负荷的作用。中间继电器的工作原理和接触器一样，触点较多，一般为四常开和四常闭触点。

常用的中间继电器型号有JZ7、JZ14等。

1.4.4 时间继电器

时间继电器在控制电路中用于时间的控制，其种类很多，按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等；按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。下面以JS7型空气阻尼式时间继电器为例说明其工作原理。

空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的，它由电磁机构、延时机构和触头系统3部分组成。电磁机构为直动式双E型铁芯，延时机构采用气囊式阻尼器，触头系统借用LX5型微动开关。

空气阻尼式时间继电器可以做成通电延时型，也可改成断电延时型，另外，电磁机构可以是直流的，也可以是交流的，如图1-19所示。

现以通电延时型时间继电器为例介绍其工作原理。

图1-19（a）所示为通电延时型时间继电器为线圈不得电时的情况，当线圈通电后，动铁芯吸合，带动L型传动杆向右运动，使瞬动接点受压，其接点瞬时动作。活塞杆在塔形弹簧的作用下，带动橡皮膜向右移动，弱弹簧将橡皮膜压在活塞上，橡皮膜左方的空气不能进入气室，形成负压，只能通过进气孔进气，因此，活塞杆只能缓慢地向右移动，其移动的速度和进气孔的大小有关（通过延时调节螺钉调节进气孔的大小可改变延时时间）。经过一定的延时后，活塞杆移动到右端，通过杠杆压动微动开关（通电延时接点），使其常闭触头断开，常开触头闭合，起到通电延时作用。

当线圈断电时，电磁吸力消失，动铁芯在反力弹簧的作用下释放，并通过活塞杆将活塞推向左端，这时气室内中的空气通过橡皮膜和活塞杆之间的缝隙排掉，瞬动接点和延时接点迅速复位，无延时。

如果将通电延时型时间继电器的电磁机构反向安装，就可以改为断电延时型时间继电器，如图1-19（c）所示。当线圈不得电时，塔形弹簧将橡皮膜和活塞杆推向右侧，杠杆将延时接点压下（注意：原来通电延时的常开接点现在变成了断电延时的常闭接点，而原来通电延时的常闭接点现在变成了断电延时的常开接点），当线圈通电时，动铁芯带动L型传动杆向左运动，使瞬动接点瞬时动作，同时推动活塞杆向左运动，如前所述，活塞杆向左运动不延时，延时接点瞬时动作。线圈失电时，动铁芯在反力弹簧的作用下返回，瞬动接点瞬时动作，延时接点延时动作。

时间继电器线圈和延时接点的图形符号都有两种画法，线圈中的延时符号可以不画，接点中的延时符号可以画在左边也可以画在右边，但是圆弧的方向不能改变，如图1-19（b）和图1-19（d）所示。

空气阻尼式时间继电器的优点是结构简单、延时范围大、寿命长、价格低廉，且不受电源电压及频率波动的影响；其缺点是延时误差大、无调节刻度指示，一般适用延时精度要求不高的场合。常用的产品有JS7-A、JS23等系列，其中，JS7-A系列的主要技术参数为延时范围，分为0.4s～60s和0.4s～180s两种，操作频率为600次/h，触头容量为5A，延时误差为±15%。在使用空气阻尼式时间继电器时应保持延时机构的清洁，防止因进气孔堵塞而失去延时作用。

时间继电器在选用时应根据控制要求选择其延时方式，根据延时范围和精度选择继电器的类型。

1.4.5 速度继电器

速度继电器又称反接制动继电器，主要用于三相鼠笼型异步电动机的反接制动控制。图1-20所示为速度继电器的结构示意图、图形符号及外形图，它主要由转子、定子和触头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，并装有鼠笼型绕组。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，定子中的鼠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。

常用的速度继电器有JYl型和JFZ0型两种。其中，JYl型可在700r/min～3600r/min范围工作，JFZ0-1型适用于300r/min～1000r/min，JFZ0-2型适用于1000r/min～3000r/min。

一般速度继电器都具有两对转换触点，一对用于正转时动作，另一对用于反转时动作。触点额定电压为380V，额定电流为2A。通常速度继电器动作转速为130r/min，复位转速在100r/min以下。

1.4.6 液位继电器

液位继电器主要用于对液位的高低进行检测并发出开关量信号，以控制电磁阀、液泵等设备对液位的高低进行控制。液位继电器的种类很多，工作原理也不尽相同。下面介绍JYF-02型液位继电器，其结构示意图及图形符号如图1-21所示。浮筒置于液体内，浮筒的另一端为一根磁钢，靠近磁钢的液体外壁也装一根磁钢，并和动触点相连，当水位上升时，受浮力上浮而绕固定支点上浮，带动磁钢条向下，当内磁钢N极低于外磁钢N极时，由于液体壁内外两根磁钢同性相斥，壁外的磁钢受排斥力迅速上翘，带动触点迅速动作。同理，当液位下降，内磁钢N极高于外磁钢N极时，外磁钢受排斥力迅速下翘，带动触点迅速动作。液位高低的控制是由液位继电器安装的位置来决定的。

1.4.7 压力继电器

压力继电器主要用于对液体或气体压力的高低进行检测并发出开关量信号，以控制电磁阀、液泵等设备对压力的高低进行控制。图1-22所示为压力继电器结构示意图及图形符号。

压力继电器主要由压力传送装置和微动开关等组成，液体或气体压力经压力入口推动橡皮膜和滑杆，克服弹簧反力向上运动，当压力达到给定压力时，触动微动开关，发出控制信号，旋转调压螺母可以改变给定压力。