信号继电器功能及应用的分析介绍

1.温度继电器

根据电流热效应可知，电动机运行时，其绕组会发热升温。当电动机出现过载时，为防止温升过高烧坏绕组，热继电器可以实现电动机过载保护。但在电动机不过载时，如果电网电压出现不正常的升高，或者电动机环境温度过高且通风不良等，也会导致绕组温升过高。在这些情况下，热继电器则无能为力，它不能正常反映电动机的故障状态。为此，需要一种利用发热元件间接反应绕组温度并根据绕组进行动作的继电器，这种继电器称为温度继电器。

温度继电器采用双金属片作为动作元件，结构简单小巧、导热性能较好。当温度继电器用于电动机保护时，应预先埋设在电动机发热部位，一般先将温度继电器埋入绕组中，再将绕组浸漆，从而保证良好的热偶合性能。当温度继电器用于介质温度控制时，应将温度继电器直接埋入被控介质中。当某种原因致使绕组温度或介质温度迅速升高时，温度继电器立即感受到温度的升高，并通过外壳将温度传到内部的双金属片，双金属片感温而逐渐积蓄能量。当温度继电器感测到的温度达到额定动作温度时双金属片立即瞬时动作，断开常闭触头，切断控制电路，起到保护作用。当电动机绕组温度或介质温度冷却到继电器复位温度时，温度继电器又能自动复位，重新接通控制电路。

温度继电器大体上有两种类型：一种是双金属片式温度继电器；另一种是热敏电阻式温度继电器。

JW2系列温度继电器是一种双金属片式温度继电器，其组成结构如图1-22所示。它采用封闭式结构，内部有盘式双金属片，由两层线膨胀系数不同的金属组成，且两层金属紧密地贴合在一起。当双金属片受热后产生线膨胀，由于两层金属的线膨胀系数不同，使得双金属片向被动层一侧弯曲，由双金属片弯曲产生的机械力带动触点动作。

图1-22　JW2系列温度继电器

双金属片左面为主动层，右面为被动层。动触点铆在双金属片上，且经由导电片、外壳与连接片B相连，静触点与连接片A相连。当电动机发热部件温度升高时，产生的热量通过外壳传导给其内部的双金属片，当达到一定温度时双金属片开始变形，双金属片及动触点向图中左方瞬动地跳开，从而控制接触器使电动机断电以达到过热保护的目的。当故障排除后，发热部件温度降低，双金属片反向弹回使触点重新复位。双金属片式温度继电器的动作温度是以电动机绕组绝缘等级为基础来划分的，共有50℃、60℃、70℃、80℃、95℃、105℃、115℃、125℃、135℃、145℃和165℃等11个规格。继电器的返回温度因动作温度而异，一般比动作温度低5～40℃。

双金属片式温度继电器用作电动机保护时，需将其埋设在电动机定子槽内、绕组端部等发热部位，以便直接反映发热部位的发热情况。当电动机本身出现过载电流，或者其他原因引起电动机温度升高时，温度继电器都可以直接起到保护作用。因此，温度继电器起到具有“全热保护”作用。此外，双金属片式温度继电器因价格便宜，常用于热水器外壁、电热锅炉炉壁的过热保护。

双金属片式温度继电器的缺点是：加工工艺复杂，双金属片容易老化；而且，由于体积偏大往往多置于绕组的端部，故很难直接反应温度上升的情况，以致发生动作滞后的现象。同时，也不宜保护高压电动机，因为过强的绝缘层会加剧动作的滞后现象。

2.速度继电器

按速度原则动作的继电器，称为速度继电器。它主要应用于三相笼式异步电动机的反接制动中，因此又称为反接制动控制器。感应式速度继电器是靠电磁感应原理实现触点动作的，其结构原理如图1-23所示。

图1-23　速度继电器(www.xing528.com)

感应式速度继电器主要由定子、转子和触点三部分组成，定子的结构与笼式异步电动机的定子相似，是一个笼形空心圆环，由硅钢片叠制而成，并装有笼形绕组；转子是一个圆柱形永久磁铁。感应式速度继电器的工作原理：速度继电器转子的轴与被控电动机的轴相连接，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，绕组切割磁力线产生感应电动势和感应电流，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。当电动机转速下降低于某一数值时，定子产生的转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触点返回到原来位置。速度继电器根据电动机的额定转速进行选择。速度继电器的结构和图形符号、文字符号以及实物图如图1-23所示。

常用的感应式速度继电器有JY1和JFZ0系列。JY1系列能在3000 r/min的转速下可靠工作。JFZ0-1型适用于300～1000 r/min，JFZ0-2型适用于1000～3600 r/min。一般感应式速度继电器转轴在120 r/min左右时触点动作，在100 r/min左右时触点恢复正常位置。

3.液位继电器

液位继电器是控制液面的继电器，根据液位的高低变化来控制电动机的启停，即当液面达到一定高度时继电器就会动作切断电源使水泵停止工作，液面低于一定位置时接通电源使水泵工作。主要用于控制锅炉或水柜的水泵电动机启停。浮球式液位继电器的结构如图1-24所示。

图1-24　JYF-02液位继电器

浮筒置于被控锅炉或水柜内，浮筒的一端有一根磁钢，锅炉外壁装有一对触点，动触点的一端也有一根磁钢，它与浮筒一端的磁钢相对应。当锅炉或水柜内的水位降低到极限时，浮筒下落使磁钢端绕支点A上翘。由于磁钢同性相斥的作用，使动触点的磁钢端被斥下落，通过支点B使触点1-1接通、2-2断开；反之，水位升高到上限位置时，浮筒上浮使触点2-2接通、1-1断开。显然，液位继电器的安装位置决定了被控的液位，它主要用于不明确的液位控制场合。

4.压力继电器

压力继电器是利用气体或液体的压力来启闭电气触点的压力/电气转换元件。当系统压力达到压力继电器的调定值时，发出电信号，使电气元件（如电磁铁、电动机、时间继电器、电磁离合器等）动作，使气路或油路卸压、换向，执行元件实现顺序动作，或关闭电动机使系统停止工作，起安全保护作用等。注意：压力继电器必须安装在压力有明显变化的地方才能输出信号。如将压力继电器放在回气或回油路上，由于回油路直接接回油箱、回气路直接接空压机，压力变化不大，所以压力继电器不会工作。压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式。下面将简要介绍柱塞式压力继电器的工作原理，其结构如图1-25所示。

图1-25　柱塞式压力继电器

柱塞式压力继电器的压力油从进油口进入，并作用于柱塞的底部，当压力达到弹簧的调定值时，克服弹簧阻力和柱塞表面摩擦力，推动柱塞上移，此位移通过杠杆放大后推动微动开关动作，发出电信号。

压力继电器发出电信号的最低压力和最高压力间的范围称为调压范围。改变弹簧的压缩量，可以调节继电器的动作压力；拧动调节螺钉即可调整工作压力。压力继电器发出电信号时的压力，称为开启压力；切断电信号时的压力称为闭合压力。由于开启时摩擦力的方向与油压力的方向相反，闭合时方向相同，故开启压力大于闭合压力，两者之差称为压力继电器通断调节区间。压力继电器通断调节区间应有一定的范围，否则，系统产生压力脉动时，压力继电器发出的电信号会时断时续。中压系统中使用的压力继电器调节区间一般为0.35～0.8 MPa。