时间继电器的原理和使用

在继电器的吸引线圈通电或断电以后，触头经这一定延时才能使执行部分动作的继电器，称为时间继电器。它广泛应用在需要按时间顺序进行控制的电气电路中。根据动作原理，时间继电器可分为空气阻尼式、电磁式、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。通电延时型当接收输入信号后延迟一定时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。断电延时型当接收输入信号，瞬时产生相应的输出信号，当输入信号消失后，延迟一定时间，输出信号才复原。

1.空气阻尼式时间继电器

空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼的原理制成的，它由电磁系统、延时机构和触头系统三部分组成。根据触头延时的特点，空气阻尼式时间继电器有通电延时型和断电延时型两种。其外观区别在于：当衔铁位于铁芯和延时机构之间时为通电延时型；当铁芯位于衔铁和延时机械之间时为断电延时型。图4－21所示为JS7系列时间继电器的外形及结构。

图4－21　JS7系列时间继电器的外形及结构

（a）外形图；（b）结构图
1—线圈；2—反作用力弹簧；3—衔铁；4—铁芯；5—弹簧片；6—瞬时触头；7—杠杆；
8—延时触头；9—调节螺杆；10—推杆；11—活塞杆；12—宝塔形弹簧

图4－22所示为延时型时间继电器的延时原理。继电器断电时，衔铁处于释放状态，衔铁顶动活塞杆并压缩波纹状气室，压缩阀门弹簧打开阀门，排出气室内的空气；线圈通电后，衔铁被吸，推板5使微动开关立即动作，同时活塞杆6在塔形弹簧8的作用下，带动与活塞12相连的橡皮膜10向上运动，运动的速度受进气孔进气速度的限制。由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，与橡皮膜上方的空气形成压力差，因此活塞杆6不能迅速上升。活塞杆6带动杠杆7只能慢慢地移动，经过一段时间后，杠杆7不能压动微动开关使其动作。从线圈通电起到延时触点完成动断为止的时间，称为延时时间。转动调节螺钉可调节进气孔的大小，以改变延时时间。

图4－22　延时型时间继电器的延时原理

（a）通电延时；（b）断电延时
1—线圈；2—铁芯；3—衔铁；4—反作用力弹簧；5—推板；6—活塞杆；7—杠杆；8—塔形弹簧；9—弹簧；10—橡皮膜；11—气室；12—活塞；13—调节螺钉；14—进气孔；15，16—微动开关

将通电延时型时间继电器的电磁机构翻转180°安装，即成为断电延时型时间继电器，它的工作原理与通电延时型相似，其延时原理如图4－22（b）所示。

空气阻尼式时间继电器具有结构简单、延时范围较大、价格较低的优点，但其延时精度较低，没有调节指示，适用于延时精度要求不高的场合。

时间继电器的图形、文字符号如图4－23所示。

图4－23　时间继电器的图形、文字符号

JS7系列空气阻尼式时间继电器的主要技术数据如表4－13所示。

JS7系列型号含义：

表4-13　JS7系列空气阻尼式时间继电器的主要技术数据

2.电磁式时间继电器

电磁式时间继电器一般只用于直流电路且只能直流断电延时动作。它利用阻尼的方法来延缓磁通变化的速度，以达到延时的目的，其结构如图4－24所示。它是在直流电磁式继电器的铁芯上附加一个短路线圈而制成的。线圈从电源上断开后，主磁通就逐渐减小，由于磁通变化，因此在短路线圈中感应出电流。由楞次定律可知，感应电流所产生的磁通是阻止主磁通变化的，因而磁通的衰减速度放慢，延长了衔铁的释放时间。

图4－24　电磁式时间继电器的结构

1—外壳；2—铁芯；3—弹簧；4—调节螺母；5—调节螺钉；6—衔铁；7，8—非磁性垫片；9—动断触点；10—线圈(www.xing528.com)

电磁式时间继电器的断电延时时间可达0.2～10 s，其延长时间的调整方法有：一是利用非磁性垫片改变衔铁与铁芯间的气隙来粗调；二是调节反作用弹簧的松紧，弹簧越紧，则延时越短，反之越长，调节弹簧可使延长时间得到平滑调节，故用于细调。

电磁式时间继电器的延时整定精度不是很高，但继电器本身的适应能力较强。

3.电子式时间继电器

电子式时间继电器按其结构可分为阻容式时间继电器和数字式时间继电器，按延时方式分为通电延时型和断电延时型。阻容式时间继电器利用RC电路充放电原理构成延时电路。图4－25所示为用单结晶体管构成RC充放电式时间继电器的原理。电源接通后，经二极管整流、滤波及稳压管稳压后的直流电压经RP1和R2向C3充电，电容器两端电压按指数规律上升。此电压大于单结晶体管的峰点电压时，V导通，输出脉冲使晶闸管VT导通，继电器线圈得电，触点动作，接通或分断外电路。它主要适用于中等延时时间的场合。数字式时间继电器采用计算机延时电路，由脉冲频率决定延时长短。它不但延时长，而且精度更高，延时过程可数字显示，延时方法灵活，但线路复杂，价格较贵，主要用于长时间延时的场合。

图4－25　单结晶体管时间继电器的原理

电子式时间继电器具有体积小、精度较高、延时范围较广、调节方便、消耗功率小、寿命长等优点。

4.时间继电器的选用

（1）根据控制电路的控制要求选择通电延时型还是断电延时型。

（2）根据对延时精度要求不同选择时间继电器类型。对延时精度要求不高的场合，一般选用电磁式或空气阻尼式时间继电器；对延时精度要求高的场合，应选用晶体管式或电动机式时间继电器。

（3）应注意电源参数变化的影响。对于电源电压波动大的场合，选用空气阻尼式比采用晶体管式好；而在电源频率波动大的场合，不宜采用电动机式时间继电器。

（4）应注意环境温度变化的影响。在环境温度变化较大场合，不宜采用晶体管式时间继电器。

（5）对操作频率也要加以注意，因为操作频率过高不仅会影响电气寿命，还可能导致延时误动作。

（6）考虑延时触头种类、数量和瞬动触头种类、数量是否满足控制要求。

5.时间继电器常见故障的修理方法

空气阻尼式时间继电器常见故障及其处理方法如表4－14所示。

表4-14　空气阻尼式时间继电器常见故障及其处理方法

续表