继电器的基础知识

继电器的基础知识
一.继电器的历史发展过程
继电器在电力系统中起着非常重要的作用，它是保证供电可靠性的基础。

历史上，它经历了三个阶段，即电磁（式）继电器，静态型继电器，微机型继电保护。

电磁（式）继电器（electromagnetic relay）
是利用输入电路内电流在电磁铁铁心与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。

他的主要工作原理是靠机械部件的运动产生预定响应，主要结构部件有线圈（电流流过形成电磁铁）、可动铁片、弹簧、触点等构成。

国际上，对于电气继电器标准的需求可追朔到十九世纪四十年代，当时继电器仅有机电式继电器，直观的机械动作原理，简单的试验方法，工艺、设计和制造水平成为继电气动作特性的主要决定因素。

随着动作原理的设计形式不同，分为电磁式继电器、磁电式继电器、感应式继电器、电动机式继电器等。

又根据功能不同，分为差动继电器、跳闸继电器、阻抗继电器、电抗继电器等。

50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。

阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。

因而60年代是我国机电式继电保护繁荣的时代。

静态型继电器（static relay）
静态型继电器是相对于电磁（式）继电器那样靠机械部件运动的有触点继电器来说，它是由电子（电模拟量例如电流或电压）、磁（磁通量）、光（光通量）、或其它无机械运动的元件产生预定响应的一种电气继电器。

随着半导体器件（二极管、晶体管、电阻及电容等分离元件）和60年代初级规模的集成电路的出现，并且这些元件愈来愈多的应用于继电器中，为了区别能用肉眼判断机械动作的电磁型继电器才引入了“静态继电器”的概念。

由晶体管和集成电路构成的静态型继电器和保护的基本特点是基于信号处理的电子电路，是靠逻辑判断的纯硬件电路来实现的。

自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。

60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。

其在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。

到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。

到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。

微机型继电保护(microcomputer based relay protection)
微机型继电保护是基于微处理器、和软件编程技术，集网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的保护装置。

微机型继电保护嵌入不同的软件可实现不同的智能化功能，从而实现微机型继电保护复杂的运算功能、强大的通信功能、便利的人机接口等功能。

随着计算机技术的发展，微机型继电保护其内部逻辑和保护特性通过微处理器、软件和算法来实现，通过离散技术，基于有效值进行驱动从而实现了微机型继电保护的数字功能，微机型继电保护目前使用CPU的位数有8位、16位、32位。

电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。

我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。

华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。

1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。

在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的微机发电机失磁保护、微机发电机保护和发电机、微机变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。

西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向微机高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。

至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。

随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多成果。

可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。

如今，电力系统的微机继电保护装置中，也开始采用了性能更好、功能更强大的工业控制计算机以及嵌入式实时多任务操作系统（Real Time Operating System，嵌入式系统通常包括构成继电保护软件的基本运行环境的硬件和操作系统两部分）。

二.什么是继电器
继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。

它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。

通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。

故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

三.继电器的特性
继电器的继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。

是指继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断到通。

一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。

当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。

利用具有继电特性的元件进行控制的自动控制系统。

例如，电炉温度调节中根据炉温是否超过规定值而断开或接通电源。

这种只有通、断两个状态的控制又称双位式控制。

对于继电控制型伺服系统，继电控制是指驱动电源的全部电压按照控制偏差值符号的正负，正向或反向地加到执行电动机上。

为避免正反向之间的持续振荡，在正向和反向之间常设置一个死区。

继电控制中使用的元件并不限于电磁式继电器，也可用别的手段来实现继电特性。

例如，在双位式温度调节中，常采用双金属片作为敏感元件，温度变化时双金属片因两部分金属的膨胀系数不同而弯曲变形，接通或断开触点。

其他如液压和气动阀等也是具有继电特性的元件。

四.常用的继电器种类
1．按继电器的工作原理或结构特征分类
1）电磁继电器：利用输入电路内电路在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。

2）固体继电器：指电子元件履行其功能而无机械运动构件的，输入和输出隔离的一种继电器。

3）温度继电器：当外界温度达到给定值时而动作的继电器。

4）舌簧继电器：利用密封在管内，具有触电簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧动作来开，闭或转换线路的继电器5）时间继电器：当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定时间才闭合或断开其被控线路继电器。

6）高频继电器：用于切换高频，射频线路而具有最小损耗的继电器。

7）极化继电器：有极化磁场与控制电流通过控制线圈所产生的磁场综合作用而动作的继电器。

继电器的动作方向取决于控制线圈中流过的的电流方向。

8）其他类型的继电器：如光继电器，声继电器，热继电器，仪表式继电器，霍尔效应继电器，差动继电器等。

2.按继电器的外形尺寸分类
1）微型继电器
2）超小型微型继电器
3）小型微型继电器
注：对于密封或封闭式继电器，外形尺寸为继电器本体三个相互垂直方向的最大尺寸，不包括安装件，引出端，压筋，压边，翻边和密封焊点的尺寸。

3.按继电器的负载分类
1）微功率继电器
2）弱功率继电器
3）中功率继电器
4）大功率继电器
4.按继电器的防护特征分类
1）密封继电器
2）封闭式继电器
3）敞开式继电器
5.按继电器按照动作原理可分类
1）电磁型
2）感应型
3）整流型
4）电子型
5）数字型等
6.按照反应的物理量可分类
1）电流继电器
2）电压继电器
3）功率方向继电器
4）阻抗继电器
5）频率继电器
6）气体（瓦斯）继电器
7.按照继电器在保护回路中所起的作用可分类
1）启动继电器
2）量度继电器
3）时间继电器
4）中间继电器
5）信号继电器
6）出口继电器
五.继电器的工作原理
继电器是一种根据某种输入信号的变化，而接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力拖动系统的电器。

输入的信号可以是电压，电流等电量，也可以是转速，时间，温度和压力等非电量。

继电器一般不是用来直接控制信号较强电流的主电器，而是通过接触器或其它电器对主电路进行控制。

继电器包括：一，电流继电器。

二，电压继电器。

三，热继电器。

四，时间继电器。

五，速度继电器。

继电器的种类较多，其工作原理和结构也各不相同，但就一般来讲，继电器是承受机构，中间机构和执行机构三部份组成，承受机构是反映和接入继电器的输入量，并
传递给中间机构，将它与额定的整定值进行比较，当达到整定值时（过量或者欠量），中间机构就使执行机构产生输出量，从而接通或断开被控电路。