安全型继电器2016.04.18.
7讲 安全型继电器
无极继电器的磁系统为无分支磁路，如图所示。
在线圈上加上直流电线圈中的电流I使铁心磁化，在铁心内产生工作磁通φ
靴处经过主工作气隙δ进人衔铁，又经过第二工作气隙δ进入轭铁，然后回到铁心，形成一闭合回路。
在工作气隙δ处，由于磁通φ
与衔铁间产生电磁吸引力F D，当F D大到足以克服机械负载的阻力
是衔铁自重)时，衔铁即与铁心吸合。
此时衔铁通过拉杆带动动接点运动，使后接点断开，前接点闭合。
有极继电器的磁路系统由永磁磁路与电磁磁路两部分组合而成，为了
产生的吸引力一致，磁通是加强的，等于φD +
I
M
φ。
而在δ。
安全型继电器工作原理
安全型继电器工作原理一、引言安全型继电器是一种保护人员和设备安全的电气控制器，广泛应用于机械、自动化、航空航天等领域。
其主要作用是在发生危险情况时，通过控制电路的开关来实现设备的停止或警报，从而避免事故的发生。
本文将详细介绍安全型继电器的工作原理。
二、安全型继电器的定义安全型继电器是一种能够在机械、自动化和工业控制系统中提供安全保护功能的电气控制装置。
它可以监测机器运行状态，并在出现危险情况时采取相应的措施，如切断电源、停止机器等。
三、安全型继电器的组成安全型继电器由输入端、逻辑单元和输出端三部分组成。
1. 输入端：输入端接收来自传感器或其他信号源的信号，如光栅传感器、急停按钮等。
2. 逻辑单元：逻辑单元对输入信号进行处理，并根据设置好的逻辑关系判断是否需要触发输出端。
3. 输出端：输出端负责控制执行机构，如切断电源、停止机器等。
四、安全型继电器的工作原理安全型继电器的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 输入信号检测：输入端接收来自传感器或其他信号源的信号，并将其转化为电信号。
2. 逻辑处理：逻辑单元对输入信号进行处理，并根据设置好的逻辑关系判断是否需要触发输出端。
逻辑单元通常采用PLC（可编程逻辑控制器）或其他类似的控制器，可以实现复杂的逻辑运算和控制策略。
3. 输出动作：当逻辑单元判断需要触发输出端时，输出端会执行相应的动作，如切断电源、停止机器等。
输出端通常由继电器或其他类似的开关设备组成，可以实现高可靠性和精确控制。
4. 故障诊断：安全型继电器通常还具有故障诊断功能。
当发生故障时，它可以自动检测并报警或采取相应的保护措施，避免事故的发生。
五、安全型继电器的分类安全型继电器按照不同的工作原理和功能特点可以分为以下几类：1. 电子式安全继电器：采用电子元件实现输入信号的检测和逻辑处理，具有高速、高精度、低功耗的特点。
2. 机械式安全继电器：采用机械开关实现输入信号的检测和逻辑处理，具有结构简单、可靠性高的特点。
继电器的介绍
继电器的介绍、小型继电器的工作原理继电器是自动控制电路中常用的一种元件。
实际上它是用较小的电流来控制较大电流的一种自动开关。
在电路中起着自动操作、自动调节、安全保护等作用。
继电器的种类很多，常用的有电磁式和干簧式两种。
电磁式继电器成本较低，便于在面包板上使用。
电磁式继电器是以电磁系统为主体构成的，图T319 为电磁式继电器的结构和符号示图1电磁式继电器结构示意图衔铁当继电器线圈通以电流时，在铁心、轭铁、衔铁和工作气隙d中形成磁通回路，从而使衔铁受到电磁吸力的作用而吸向铁芯，此时衔铁带动支杆而将板簧推开，使一组或几组常闭触点断开（也可以使常开触点接通）。
当切断继电器线圈的电流时，电磁力失去，衔铁在板簧的作用下恢复原位，触点又闭合。
在电路中，表示继电器时只要画岀它的线圈和与控制电路有关的接点组就可以了。
继电器的线圈用一个长方框符号表示，同时在长方框内或框旁标上这个继电器的文字符号“K” 继电器的接点有两种表示方法：一种是把它直接画在长方框的一侧，这样做比较直观。
另一种是按电路连接的需要，把各个接点分别画在各自的控制电路中，这样对分析和理解电路是有利的，但必须同时在属于同一继电器的线圈和接点旁边，注上相同的文字符号，并把接点组编号。
表B321 列岀了继电器的常用符号和三种接点的符号。
按有关规定，在电路中，接点组的画法应按线圈不通电时的原始状态画岀图T320 是一个简单实用的自动关灯电路。
当按下按钮开关S后，晶体管VT立即饱和导通，电源电压(6 V)加在继电器线圈的两端，使它吸合，动合触点闭合，“ 220 V、40 W ”的灯泡电源被接通而发光。
同时，电容C被迅速充电，使它的两端电压也达6 V。
当放开按钮后，由电源提供电流IB的电路被切断，但电容C两端存在电压，还能维持晶体管工作，随着时间的延迟，电容中的电荷经过电阻R与晶体管的发射结泄放，电容两端的电压逐渐下降，当晶体管UBE <0.5 V 以后，VT截止，继电器线圈失去电压而释放，触点被打开，“ 220 V 、40 W ” 灯泡的电源被切断而熄灭。
开关柜中常见的继电器分类及工作原理
开关柜中常见的继电器分类及工作原理在成套的高低压开关柜中，用于继电保护的电气元件叫做继电器。
是完成继电保护功能的核心，就是能反应于配电柜中电气元件发生的故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
为了对开关柜做好继电保护，继电器需满足动作值的误差小、触电可靠、返回时间短、小号功率小的要求。
在开关柜中常用的继电器按照感受元件反应的物理量的不同，可分为反映电量的和反映非电量的两种。
反映非电量继电器的有气体继电器、速度继电器、温度继电器等；反映电量继电器种类较多，分类如下：
1.按动作运力可分为电磁型继电器、感应型继电器、整流型继电器、晶体管型继电器。
2.按反映电量的性质可分为电流继电器和电压继电器。
3.按作用可分为中间继电器、时间继电器、信号继电器。
继电器在配电柜中的工作原理：从上图可以看出，继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。
接通电源后，会产生电磁效应，电磁力就会吸引衔铁，让它接触到铁芯，带动衔铁的常闭触电与常开触点吸合，在电流切断后，电磁的吸力也就没有了，衔铁就又返回到原来的位置，将电路切断。
附：继电器接线图。
安全型继电器
外罩
提把
图1-3
插入式无极继电器
2．安全型继电器的型号表示法
安全型继电器型号用汉字拼音字母和数字表示，字母表示继电器 种类，数字表示线圈的电阻值(单位Ω)，例如。
Hale Waihona Puke JWJXCH125
0.44
前圈电阻值 后圈电阻值
缓放(非缓放不标) 插入式
信号
加强接点(普通接点不标) 无极
继电器
3．安全型继电器的品种及用途 安全型继电器具有无极、无极加强接点、无 极缓放、无极加强接点缓放、整流式、有极、有 极加强、偏极、单闭磁5种9类，如表l-2所示。 它们的特性和线圈电阻值各不相同，在信号电路 中有不同的作用。 4．继电器插座 安全型继电器组成插 入式，需加装继电器 插座板。
2．无极加强接点继电器 加强接点继电器是为通断功率较大的信号电路而设计的。
125 0.44 和
无极加强接点继电器有JWJXC-480型、缓放的JWJXC-H 125 JWJXC-H 0.13 型等品种。
JWJXC-480型继电器，其磁系统具有加大尺寸的无极磁路，接点系统 由两组普通接点和两组加强接点组成，表示为2QH和2QHJ。普通接点与 无极继电器相同，加强接点则具有特殊设计的大功率接点和磁吹弧器。 JWJXC-H 0.44 和JWJXC-H 0.13 型无极加强接点缓放继电器，其电磁系 统和无极缓放继电器(JWXC-H340)相同。接点系统由两组带磁吹弧器的加 强前接点、两组不带磁吹弧器的加强后接点和两组普通接点组成，即2QJ、 2H、2QH。前圈为主线圈，后线圈为电流保持线圈。
轭铁呈L形，由电工纯铁板冲压成型，外表镀多层铬防 护。
④衔铁 衔铁为角形，靠蝶形钢丝卡固定在轭铁的刀刃上，动作灵活。 衔铁由电工纯铁冲压成型，衔铁上铆有重锤片，以保证衔铁靠重力 返回。重锤片由薄钢板制成，其片数由接点组的多少决定，使衔铁 的重量基本上满足后接点压力的需要。一般8组后接点用三片，6组 用两片，4组用一片，2组不用。 衔铁上有止片，止片由黄铜制成，安装在衔铁与铁芯闭合处。 止片有6种厚度，因继电器规格不同而异，可取下按规格更换。止 片用以增大继电器在吸起状态的磁阻，减小剩磁影响，保证继电器 可靠落下。 在电磁系统中，除衔铁和铁芯间工作气隙δ外，在轭铁的刀口处尚 有第二工作气隙δ’，以减小磁路的磁势降，从而提高继电器的灵敏 度。
安全型继电器
整理ppt
AX系列安全型继电器，是在座式继电器和大插入式继电器的基础 上，由我国自行设计和制造的。它与座式和大插入式相比，结构新颖、 重量轻、体积小。经现场几十年的运用考验，证明其安全可靠、性能稳 定，能满足信号电路对继电器提出的各种要求。它是我国铁路信号继电 器的主要定型产品，应用最为广泛。
不同类型的继电器由型别盖上的鉴别孔进行鉴别，根 据规定的鉴别孔逐个钻成，以与鉴别销相吻合。鉴别孔位 置及型别盖外形如图1-6所示。 (图1-5 表1-2 图1-6略)
整理ppt
5．安全型继电器的特点
在铁路信号系统中，凡是涉及行车安全的继电电路都必须采用安 全型继电器。所谓安全型继电器是指它的结构必须符合故障～安全原 则(发生安全侧故障的可能性远远大于发生危险侧故障的可能性；处 于禁止运行状态的故障有利于行车安全，称为安全侧故障；处于允许 运行状态的故障可能危及行车安全，称为危险侧故障)。它是一种故 障不对称器件，在故障情况下使前接点闭合的概率远小于后接点闭合 的概率。这样，就可以用前接点代表危险侧信息，用后接点代表安全 侧信息。
整理ppt
图1—10
衔铁上有止片，止片由黄铜制成，安装在衔铁与铁芯闭合处。 止片有6种厚度，因继电器规格不同而异，可取下按规格更换。止 片用以增大继电器在吸起状态的磁阻，减小剩磁影响，保证继电器 可靠落下。 在电磁系统中，除衔铁和铁芯间工作气隙δ外，在轭铁的刀口处尚 有第二工作气隙δ’，以减小磁路的磁势降，从而提高继电器的灵敏 度。
为了达到故障一安全要求，安全型继电器在结构上有以下特点： ①前接点采用熔点高、不会因熔化而使前接点粘连的导电性能良好的 材料。 ②增加衔铁重量，采用“重力恒定”原理在线圈断电时强制 将前接点断开。 ③采用剩磁极小的铁磁材料构成磁路系统，并在衔 铁与极靴之间设有一定厚度的非磁性止片，当衔铁吸起时仍有一定的 气隙以防剩磁吸力将衔铁吸住。 ④衔铁不致因机械故障而卡在吸起 状态。
5安全继电器
√
1
√
1
√
√
1
额定运行电压
额定控制供压
直流 交流 交流 直流 交流 交流 24V 230V 600V 24V 115V 230V
安全 垫
－ √ √
√
控制输 入 直流 24V
3TK28 40
－
基本单元
3TK28 41
－
标准单元
3TK28 42
－
标准单元
tv
3TK28 45
1
多功能单
2
元
√ 可用
故障出现时，机器将始终保持安全功
此外，还须实施安全相关性部件，以防其中任何部件的 能。
单一故障造成安全功能丧失；并在下一个安全功能激活 可实现故障的早期检测，以防安全功能
之前或激活期间检测独立故障。而且，即使无法实现上 丧失。
述目的，积累的故障也不会造成安全功能丧失。
3TK28 安全继电器
一般信息
安 全 继 电
•紧固力矩
Nm
0.8 ... 1.2
器
弹簧型端子
（可连接1或2根导线）
• 实心
mm2
2 × (0.25 ... 1.5)
•采用终端套管进行细致的绞合
mm2
2 × (0.25 ... 1.0)
•无终端套管时进行细致的绞合
mm2
2 × (0.25 ... 1.5)
•AWG 导线，实心或绞合式。
现有3类停止功能：
交叉保护，意指受监控的安全链中安全继电器的故障检测能力（例 如：通过电缆压缩或接地故障）、以及抑制启动电路启用的能力－直 至外部故障得到纠正。
急停
装置急停须优先于所有其它功能。 须尽量快速切断可造成险情的机械驱动器的能量馈给，从而不致于造 成任何更多的危险。而驱动器的重置也不应导致设备重启。运行的急 停功能须为0类或1类。 仅在手动操作指令装置时，才可进行该装置的重置；并且，这种重置 不可能启动重启指令。只有所有开动的操作员控件已被专门、独立地 手动设置后（EN 418），才可重置该机器。 在高达4类EN 954-1标准的急停应用中，可采用SIRIUS安全继电器的基 本单元。根据外部电路和传感器引出线的路由情况，须实现3或4类EN 954-1标准、或基于IEC 61508标准的SIL 2/3（安全完整性等级）。
继电器电磁类继电器安全操作及保养规程
继电器电磁类继电器安全操作及保养规程继电器是一种应用广泛的电气控制器件，可以将小电流控制电路转化为大电流控制电路。
电磁类继电器是常见的继电器类型之一，主要由线圈、铁芯、动触头、静触头、弹簧等组成。
在使用过程中，应注意安全操作和保养维护，以确保继电器的可靠性和寿命。
本文将介绍继电器电磁类继电器的安全操作及保养规程。
安全操作规程一、电气安全1.使用继电器前，应确认使用环境符合设备要求，以免电气危险事故发生。
2.接线前，应先切断电源，确保接线正确无误。
接线时应使用符合标准的导线，不能使用老化、破损、变形等导线。
3.继电器线圈应按照规定电压接入，否则会对继电器线圈造成损坏，甚至使继电器烧毁。
4.在维护和更换线圈或触点时，必须切断电源，避免触电事故的发生。
5.继电器接线盒和开关间距不应小于额定绝缘距离。
二、机械安全1.在使用前，应仔细阅读继电器的使用说明书，了解使用方法、操作规范和维护要求。
2.继电器应清洁、无尘、无水汽，安装须牢固，连接牢固。
3.继电器在使用过程中应避免碰撞或挤压，避免引起机械损坏或触点接触不良等故障。
4.继电器接口应符合标准规范，不能私自改装，以防引起不可预知的危险。
三、防护措施1.在操作继电器时，应穿戴适当的保护用具，以防触点产生的电弧及其他危害。
2.对高压、大电流继电器，应采取遮盖、围栏等措施，以防保护区域外的人员误触继电器并受到伤害。
3.在更换继电器时，应先切断电源，避免触电危险。
保养规程一、日常检查1.定期清洁继电器，保持继电器的表面清洁、干燥；2.检查继电器的线圈、动作部件和触点表面是否有氧化、灰尘等杂质；3.检查继电器的定位孔、安装孔、接插座的孔各类孔是否调整范围内，孔径变形、无法使用等情况。
二、定期检查1.定期对继电器进行测试，检查线圈电阻、触点绝缘电阻和电容是否符合要求；2.定期按照说明书要求检查继电器的机械运动部分是否正常，其中应特别注意触点的接触情况；3.对于长期不使用的继电器，应在定期时加以激励，以确保其内部机械部件处于正常状态，避免出现被粘锈或其他异常情况。
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充磁值：为了测试继电器的释放值，向线圈通以4倍的工作值。这样可
使继电器磁路饱和，在此条件下测试释放值。
释放值：向继电器通以规定的充磁值，然后逐渐降低电压或电流，至
全部前接点断开时的最大电压或电流值。
工作值：向继电器线圈通电，直到衔铁止片与铁芯接触、全部前接点
闭合，并满足规定接点压力所需要的最小电压或电流值。
图 无极继电器的机械特性曲线
机械特性曲线可根据材料 力学计算求得，也可通过 实验求得。
牵引特性
当无极继电器线圈上加上直流电源后，铁芯中就产生磁通，磁通经
过铁芯与衔铁间的气隙δ 时，对衔铁产生电磁吸引力，称为牵引力
FQ。牵引力FQ与线圈的磁势（线圈的匝数和所加电流的乘积IW ， 通常称安匝）及气隙大小有关。当δ 一定时，FQ与安匝(IW）的平
吸合时间
图
返回时间
继电器动作时间
3.机械特性与牵引特性
在继电器衔铁的动作过程中，衔铁上受到电磁吸引力和反作用力。电 磁吸引力又称牵引力。反作用力与之方向相反，对于安全型继电器来说 是由衔铁（及重锤片）的重力和接点簧片的弹力组成的，所以称为机械 力。 要使继电器可靠工作，牵引力必须大于机械力。因此牵引力的大 小要根据机械力来确定。机械特性与牵引特性间的配合保证其可靠吸合 与落下。
继电器的型号表示
采用汉字拼音字母和数字表示：字母表示继电器种类，数 字表示线圈的阻值。
125 0.44
前圈电阻值 （两线圈阻值相同 后圈电阻值 时，取二者之和） 缓放
J W J X C—H
插入 信号 加强接点 无极 继电器
安全型继电器的特点
前接点代表危险侧信息；后接点代表安全侧信息。 接点符合:故障-安全原则。发生安全侧故障的可能性远远大于发生危险侧故 障的可能性。
安全型继电器的基本原理
组成：由接点系统和电磁系统两大部分组成。电磁系统由线圈、固定的铁心、
轭铁以及可动的衔铁；接点系统由动接点、静接点构成。
线圈通电→产生磁通（衔铁、铁
心）→产生吸引力→克服衔铁阻力→
衔铁吸向铁心→衔铁带动动接点动作 →前接点闭合、后接点断开吸起 电流减少→吸引力下降→衔铁依 靠重力落下→动接点与前接点断开， 后接点闭合落下 无极特性 不能辨别输入物理量的 特征，1+4-，1-4+继电器都会吸起， 断电就会落下。
机械特性
AX系列继电器机械力的大小与接点片的数量、重锤片的数量、衔铁的动 程等有关，而且在衔铁的整个运动过程中所受到的机械力不是固定不变 的，而是在一个很大的范围内变化的。也就是说，继电器的机械力FJ是 随着衔铁与铁芯间的气隙δ 的变化而变化的。FJ=f(δ )的变化关系称为 继电器的机械特性。表示这种变化关系的曲线，称为机械特性曲线。不 同类型的继电器，其结构不同，机械特性也不同。
反向工作值：反向通电，至前接点全部闭合，并满足规定接点压力所
需要的最小电压或电流值。
2.时间特性
当线圈通电到衔铁动 作，带动后接点断开， 前接点接通，需要一定 的时间。即吸合或释放 也都需要时间。 通 电
后 接 点 断 开
前 接 点 闭 合
断 电
前 接 点 断 开
后 接 点 闭 合
例如JWXC-1000型继电器的吸 合时间为0.10-0.15s，返回 时间为0.015-0.02s。
处于禁止运行状态的故障有利于行车的安全，称为安全侧 处于允许运行状态的故障可能危及行车安全，称为危险侧 由于其在故障情况下，使前接点闭合的概率远远小于后接点闭合的概率。
1.电气特性
电气特性是安全型继电器的基本要求，也是设计和实现信号 逻辑电路的依据。
额定值：满足继电器安全系数所必须接入的电压或电流。AX系列继电
方成正比；当安匝一定时，FQ与δ 的平方成反比。即FQ随δ 呈双曲
线规律而变化。牵引力FQ随工作气隙δ 变化的关系FQ＝f(δ )，称 为牵引特性。
从图中可看出，当安匝一定 时，牵引力FQ随δ 的减小呈 双曲线规律急剧增大；而相 同的工作气隙，在不同的安 匝下，牵引力FQ也不同，安 匝大，牵引力也大。
测试数值Ra应换算成基准温度（一般为20℃）下的值，换
算公式为：
Ra=R度（℃） 为电阻温度系数（铜导线的温度系数是0.004 1/℃）
接触电阻的测量
测量动断触点接触电阻时继电器处于不激励状态；测量动合触 点接触电阻时继电器处于额定激励状态。接触电阻的测量一般采用 电压-电流法（四端法）。测量时，加到触点上的负载应符合产品标 准的规定。 测试部位在引出端离其根部4mm之内。负载应在触点达稳定闭 合之后施加，触点断开之前切除。
安全型继电器
继电器的定义
继电器是一种当控制参数变化时，能引起被控制参数突然变化 的电器元件。当输入量达到一定数值时，输出量发生突变。
Ix
输入 线圈
Iy Iy2 Iy
接点 输出
0
Ix1
Ix2
Ix
安全型继电器
AX系列安全型继电器是 直流24V系列的重弹力 式直流电磁继电器，其 典型结构为无极继电器， 其它各型号都是由其派 生而成。本文将对其进 行详细介绍。
继电器的机械特性曲线是一条折线 ，它表示了衔铁运动在不同位置时 的机械反作用力FJ。折线上c、e。 两个折点突出向上，它们反映了衔 铁运动在这两个位置的机械反作用 力变化最大。如果继电器的牵引力 在这两个位置均能大于机械反作用 力，该继电器就能吸起。所以c、e 两个点中的一个，一般作为确定牵 引力的依据，称为临界点。
图 牵引特性曲线与机 械特性曲线配合
c点相切的（IW)2牵引特性曲线，除c点牵引力等于机械力外，其余都大 于机械力，所以能使继电器吸起，(IW)2就是吸起安匝。又因为c点的牵 引力等于机械力，所以这个吸起安匝称为临界安匝，切点c称为临界点。
线圈电阻的测量
线圈电阻的测量可用电压-电流法和电桥法。用电压-电流法测量时，应 尽量避免或减小电压表、电流表内阻的影响，测试过程要尽量短，以避 免线圈温升。
因此，不同的安匝值牵引力 FQ与工作气隙δ 的牵引特性 曲线也不同，安匝大，曲线 FQ＝f（δ ）位置就高。
图 牵引特性曲线
牵引特性与机械特性的配合
将机械特性曲线和一族牵引特性曲线用 同一比例尺绘在同一坐标上 。这一族 牵引特性曲线对应于不同的继电器安匝 。显然，要使继电器吸起，就必须要求 继电器衔铁在整个运动过程中，牵引力 处处大于或等于机械力。也就是说，牵 引特性曲线必须在机械特性曲线之上， 至少也要与机械特性曲线相切。