电磁型继电器的调校方法详解

1.电磁型继电器的结构和工作原理

电磁型继电器主要有3 种不同的结构形式，即螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式，如图1−1−19所示。

螺管线圈式继电器

吸引衔铁式继电器

转动舌片式继电器

通常电磁型电流和电压继电器均采用转动舌片式结构，时间继电器采用螺管线圈式结构，中间继电器和信号继电器采用吸引衔铁式结构。每种结构皆包括6 个组成部分，即电磁铁1、可动衔铁2、线圈3、触点4、反作用弹簧5 和止挡6。

图1−1−19　电磁型继电器的结构形式

（a）螺管线圈式；（b）吸引衔铁式；（c）转动舌片式
1—电磁铁；2—可动衔铁；3—线圈；4—触点；5—反作用弹簧；6—止挡

当线圈通入电流 Ir 时，产生与其成正比的磁通φ，磁通φ 经过铁芯、 空气隙和可动衔铁构成闭合回路。可动衔铁（或舌片）在磁场中被磁化，产生电磁力F 和电磁转矩M，当电流 Ir 足够大时，可动衔铁被吸引移动（或舌片转动），使继电器的动触点和静触点闭合，这一过程被称为继电器动作。由于止挡的作用，可动衔铁只能在预定范围内运动。

根据电磁学原理可知，电磁力F 与磁通φ 的二次方成正比，即

式中 K1——比例系数。

磁通φ 与线圈中通入电流 Ir 产生的磁通势 Nr Ir 和磁通所经过磁路的磁阻 Rm 有关，即

将式（1−1−2）代入式（1−1−1）中可得

电磁转矩M 为

式中 K2——系数，当磁阻 Rm 一定时，K2 为常数。

式（1−1−4）说明，当磁阻 Rm 为常数时，电磁转矩M 正比于电流 Ir的二次方，而与通入线圈中电流的方向无关，所以根据电磁原理构成的继电器可以被制成直流继电器或交流继电器。

2.电磁型电流继电器

电磁型电流继电器在电流保护中被用作测量和起动元件，它是反应电流超过某一整定值而动作的继电器。电磁型电流继电器的结构和表示符号如图1−1−20所示。其线圈导线较粗、匝数少，被串接在电流互感器的二次侧，作为电流保护的起动元件（或称测量元件），用以判断被保护对象的运行状态。

图1−1−20　电磁型电流继电器

（a）结构；（b）表示符号
1—电磁铁；2—线圈；3—Z 形舌片；4—螺旋弹簧；5—动触点；6—静触点；
7—整定值调整把手；8—刻度盘；9—轴承；10—止挡

电磁型电流继电器由电磁铁、线圈、固定在转轴上的Z 形舌片和螺旋弹簧及动触点、静触点等构成。通过电磁型电流继电器的电流产生电磁力矩，作用于Z 形舌片，螺旋弹簧产生反作用力矩，作用于转轴。当M e 大于M s时，Z 形舌片转动（忽略轴与轴承的摩擦力矩），动合触点（亦称常开触点，即在电磁型电流继电器不带电时处于断开状态，在电磁型电流继电器动作时闭合的触点）闭合，这一过程称为电磁型电流继电器动作。电磁型电流继电器动作的条件为

使电磁型电流继电器动作的最小电流值称为动作电流，用Iact 表示。 电磁型电流继电器动作后，减小通过电磁型电流继电器的电流，电流产生的电磁力矩eM 亦随之减小，当其小于螺旋弹簧产生的反作用力矩sM时，Z 形舌片在sM 的作用下回到动作前的位置，动合触点断开，这一过程称为电磁型电流继电器的返回。电磁型电流继电器的返回条件为

使电磁型电流继电器返回原位的最大电流值称为返回电流，用Ire 表示。由于动作前、后Z 形舌片的位置不同，动作后磁路的气隙变小，故返回电流 Ire 总是小于动作电流 Iact 。

电磁型电流继电器的返回电流 Ire 与动作电流Iact 的比值称为返回系数K re ，即

实际应用要求有较高的返回系数，如0.85～0.95。返回系数越大则电流保护装置的灵敏度越高，但过大的返回系数会使电磁型电流继电器触点闭合不够可靠。实际应用中应根据具体要求选用电磁型电流继电器。

电磁型电流继电器的动作

电磁型电流继电器的返回

如某一电流保护装置，电磁型电流继电器的整定值为3 A，可选用DL−11/10 型电流继电器，继电器型号的意义为：D——电磁型；L——电流继电器；11——设计序号为1，有一对动合触点；10——动作值的整定范围为2.5～10 A，包括3 A，将整定值调整把手的箭头指在3 A 位置，两个线圈串联，如图1−1−21（a）所示。

又如某一电流保护装置，电磁型电流继电器的整定值为6 A，仍可选用DL−11/10 型电流继电器，将整定值调整把手的箭头仍指在3 A 位置，两个线圈并联，如图1−1−21（b）所示，因为在整定值调整把手位置不变的前提下，通入同样的电流，两个线圈并联时产生的电磁转矩是串联时的1/2。

图1−1−21　电磁型电流继电器内部接线

（a）线圈串联；（b）线圈并联

3.电磁型电压继电器(www.xing528.com)

电磁型电压继电器在电压保护中作为测量和起动元件，它的作用是测量被保护元件所接入的电压大小并与其整定值比较，决定其是否动作。电磁型电压继电器与电磁型电流继电器的结构和工作原理基本相同，但电磁型电压继电器的线圈导线细、匝数多，为改善电磁型电压继电器的动态特性，需增大线圈的电阻，故线圈多用康铜线绕制。

电磁型电压继电器有过电压继电器和低电压继电器之分。过电压继电器动作和返回的概念等同于电磁型电流继电器。低电压继电器设有一对动断触点（亦称常闭触点，即电磁型电压继电器线圈不通电或电压低于某定值时处于闭合状态的触点），正常运行时系统电压为额定值，电压互感器的二次额定电压被加在低电压继电器上，产生的电磁力矩大于螺旋弹簧产生的反作用力矩，触点处于断开状态；当发生短路故障时，系统电压下降，产生的电磁力矩小于螺旋弹簧产生的反作用力矩时，动断触点闭合，这一过程称为低电压继电器动作。使其动作的最高电压称为低电压继电器的动作电压。故障消失后电压恢复，由电压升高产生的电磁力矩大于螺旋弹簧产生的反作用力矩sM 时，动断触点断开，这一过程称为低电压继电器返回。使其返回的最低电压称为低电压继电器的返回电压。返回系数低电压继电器的返回系数大于1，通常要求小于等于1.2。

电磁型电压继电器动作值的调整可改变两个线圈的连接方式，两个线圈串联时的动作值是两个线圈并联时的2 倍，整定值的刻度为两个线圈并联时的动作值。

电压你低了吗

4.辅助继电器

1）时间继电器

时间继电器在继电保护装置中作为时限元件，用来建立继电保护装置所需的动作时限，实现主保护与后备保护或多级线路保护的选择性配合。它的操作电源有直流的也有交流的，一般多为电磁式直流时间继电器。关于时间继电器的要求如下：

（1）应能延时动作。线圈通电后，时间继电器的主触点不是立即闭合，而是经过一段延时后才闭合，并且这个延时应十分准确、可调，不受操作电压波动的影响。

（2）应能瞬时返回。对已经动作或正在动作的时间继电器，一旦线圈上所加电压消失，则整个机构应立即恢复到原始状态，而不应有任何拖延，以便尽快做好下一次动作的准备。

时间继电器的结构及表示符号如图1−1−22所示，其由电磁部分、钟表部分和触点组成。当线圈1 通电时，电磁铁2 产生磁场，衔铁3 在磁场的作用下向下运动，钟表机构10 开始计时，动触点11 随钟表机构旋转，延迟的时间取决于动触点11 与静触点12 接通所旋转的角度，这一延时从刻度盘13 上可粗略地估计；图1−1−22 中4 为返回弹簧，当线圈1 失压时，钟表机构10 在返回弹簧4 的作用下返回。8 为可瞬动触点。有的时间继电器还有滑动延时触点，即当动触点在静触点上滑过时才闭合的触点。

图1−1−22　时间继电器

（a）结构；（b）表示符号
1—线圈；2—电磁铁；3—衔铁；4—返回弹簧；5，6—固定瞬时动断、动合触点；7—扎头； 8—可瞬动触点；9—曲柄杠杆；10—钟表机构；11—动触点；12—静触点；13—刻度盘

时间到了，发信号

2）中间继电器

中间继电器一般是吸引衔铁式结构，起中间桥梁作用，它的用途有3个方面：

（1）增加触点的数目，以便同时控制几个不同的回路；

（2）增大触点的容量，以便接通或断开电流较大的回路；

（3）起必要的延时和自保持作用，以便在触点动作或返回时得到一定延时，以及使动作后的回路得到自保持。

正因为中间继电器具有上述优点，可满足复杂继电保护装置的需要，因此得到了广泛应用。中间继电器的结构及表示符号如图1−1−23所示。

图1−1−23　中间继电器

（a）结构；（b）表示符号
1—电磁铁；2—线圈；3—衔铁行程控制；4—静触点；5—动触点；6—衔铁；7—弹簧

中间继电器的作用不容忽视

线圈2 通电后，电磁铁1 产生电磁力，吸引衔铁3，从而带动动触点5，使动合触点闭合，动断触点打开。外加电压（或电流）消失后，在弹簧7 的拉力下，衔铁6 返回。为保证在操作电压降低时中间继电器能可靠动作，一般中间继电器和时间继电器的动作电压不应大于额定电压的70%（动作电流不应大于铭牌额定电流），在线圈2 所加电压（或电流）完全消失时衔铁6 返回。具有保持线圈的中间继电器的保持电流不应大于其额定电流的80%，保持电压不应大于其额定电压的65%。

在DZS 型中间继电器的铁芯上，由于装设了短路环或短路线圈等磁阻尼元件，所以可获得一定的延时特性。当线圈接通或断开电源时，短路环或短路线圈中的感应电流总是力图阻止磁通的变化，延缓铁芯中磁通的建立或消失的过程，从而得到一定的动作或返回延时。当短路环装于铁芯根部时，在衔铁吸持前，它所产生的阻尼磁通大部分经过漏磁回路而闭合，因此对气隙磁通的影响很小，这是因为返回是在衔铁吸持时开始的，所以对动作时间几乎没有影响，但却可延长返回时间。此时，主磁路没有气隙，阻尼磁通经衔铁而构成闭合回路，故对主磁通的影响较大。与此相反，当短路环装于铁芯靠近气隙一侧时，则可获得动作延时和返回延时。

3）信号继电器

信号继电器一般是吸引衔铁式结构。由于保护的操作电源一般采用直流电源，所以信号继电器多为电磁式直流继电器。信号继电器的作用是，当继电保护装置动作时，明显标示出其动作状态，或接通灯、声、光信号电路，以便分析保护动作行为和电力系统故障性质。信号继电器的触点自保持，由值班人员手动复归或电动复归。

图1−1−24所示为DX−11 型信号继电器的结构及表示符号。当线圈8 中通电时，衔铁3 克服弹簧2 的拉力被吸引，信号牌4 失去支持而落下，并保持在垂直位置，动、静触点6 和7 闭合，从信号牌显示窗口可以看到掉牌。信号继电器的触点自保持在值班员手动转动复归旋钮后才能将掉牌信号和触点复归，信号牌4 恢复到水平位置由衔铁3 支持准备下一次动作。

图1−1−24　DX−11 型信号继电器

（a）结构；（b）表示符号
1—电磁铁；2—弹簧；3—衔铁；4—信号牌；5—信号牌显示窗口；6—动触点；7—静触点；8—线圈

习题

探寻继电保护的奥秘

对继电保护装置的4 个基本要求

电流继电器的调校

电压继电器的调校

信号和时间继电器的调校

电流保护接线方式