繼電器運用在電氣工程及其自動化低壓電器中的探討

林長祿 田秋實

摘 要：隨著科技的不斷進步，電器工程不斷地進步和發(fā)展，逐漸涉及到社會的各行各業(yè)，隨著電氣工程的不斷地發(fā)展，繼電器作為電氣工程的重要組成構(gòu)建，也被廣泛的應(yīng)用。本文對繼電器的在電氣化工程及自動化低壓配電中的應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：繼電器；電氣化；低壓配電

引言

繼電器即一種電子控制器件，其擁有的通用性、簡單等特點，成為各大領(lǐng)域爭相開發(fā)使用的一種器件，現(xiàn)今在工業(yè)自動化控制及其家電產(chǎn)品等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。由于其自身具備的使用條件限制，而電子器件有要求要有高度的可靠性，這就使得其在電子器件中的應(yīng)用較少，但他擁有獨立的電氣和物理特性，怎樣才能發(fā)揮其自身的優(yōu)勢，并且能夠保證電氣設(shè)備的可靠性，通過一些專家的研究，發(fā)現(xiàn)只要在使用當(dāng)中采取一些技術(shù)控制，即可在電氣設(shè)備中發(fā)揮其重大的作用。繼電器作為一個控制元件使用時，由電磁結(jié)構(gòu)、觸點系統(tǒng)、傳動機構(gòu)等組成，由于線圈受到電荷的影響磁芯被磁化，最終被吸合，與此同時，傳動機構(gòu)牽引觸電結(jié)構(gòu)產(chǎn)生響應(yīng)，這樣就可以控制觸電的分離與閉合，而當(dāng)無電流流過時，在彈簧的作用力下，處于分離狀態(tài)的觸電將轉(zhuǎn)換為閉合狀態(tài)。其擁有的觸電數(shù)量較其他元件的多，在控制系統(tǒng)中，用繼電器來代替其他接觸元件不僅效果好而且經(jīng)濟實惠。

一、繼電器在電氣工程中的應(yīng)用

繼電器是電氣工程控制技術(shù)中最常用的控制電器之一，在電氣工程控制電路中發(fā)揮了及其關(guān)鍵的作用。其可作為控制電路中控制元件、記憶元件、保護元件和時間元件運用，有著巨大的使用效益。在控制元件中，起決定作用的是電磁結(jié)構(gòu)、觸點結(jié)構(gòu)和傳動結(jié)構(gòu)，由正反轉(zhuǎn)點動和連續(xù)控制電路當(dāng)中的觸點相互串接在線圈的電路中，可以達到電氣連鎖的效果，電動機連續(xù)控制線圈，保證了電動機時刻處于運作狀態(tài)，實現(xiàn)了電動機連續(xù)的自動控制，多路電動機全壓起并行運行；在電動機串聯(lián)的電阻短接，當(dāng)電動機的制動停止控制時，觸點結(jié)構(gòu)中的線圈將停止運作，并且當(dāng)電動機在串聯(lián)電阻是反接制動停止運轉(zhuǎn)，常閉接觸點則為電動機的制動控制提供電力資源，全面多回路控制；在記憶元件中，電氣自動化控制是由大量的順序控制電路并聯(lián)連接而成，是實現(xiàn)順序控制的一種切實可靠的方法。運用在一臺三相異步電動機電氣控制來說，按下按鈕，電動機正常運轉(zhuǎn)，恢復(fù)按鈕電動機反轉(zhuǎn)，并根據(jù)其的記憶功能，在反轉(zhuǎn)后一分鐘后能夠自動停止，使控制有多面性，這種電路記憶環(huán)節(jié)的設(shè)計，不但發(fā)揮了其記憶能力實現(xiàn)順序控制，又簡化了電路線路的設(shè)計，達到事半功倍的功效；在保護元件中，由于繼電器在固定電壓下，鐵芯相互吸引，當(dāng)電壓偏離額定電壓后，彈簧會由于反作用力下，銜鐵背離原狀態(tài)，繼電器的內(nèi)部設(shè)計被打破，使其不能夠正常工作。在這個預(yù)啟動環(huán)節(jié)將繼電器當(dāng)作一個保護裝置不是為一個明智的選擇，正是由于繼電器的這種效應(yīng)的產(chǎn)生，保護了繼電器，達到了在電動機欠壓狀態(tài)的保護功能。在時間運用元件中，線圈受到電的作用下，在常開觸點完全閉合情況下，繼電器在這段時間中將保持固定的運作時間。三相繞線式異步電動機起控制電路被廣泛運用在實際電氣工程中，其使用電動機的轉(zhuǎn)環(huán)對電路的串聯(lián)電阻進行分級控制，保證三相繞線式異步電動機啟動時，電阻全部接入控制電路中。在觸電器通電后，繼電器才獲得動力，起動電流在沒達到繼電器吸合電流值時，電阻短接，兩個接觸點會同時吸合沖破反作用力，將常閉接觸點從電路中切除，這種繼電器的應(yīng)用，在電路設(shè)計中起到了時間繼電器的效果。

二、繼電器在自動化低壓配電中的應(yīng)用

在低壓配電系統(tǒng)中保證配電變壓器的過流保護是關(guān)鍵。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對供電服務(wù)質(zhì)量有了更高的要求，安全可靠的供電變得日益重要。在自動化低壓配電實際生活中，采用三相四線制的供電模式，由高壓變壓器將上千伏的高壓轉(zhuǎn)化為可以供設(shè)備使用的低壓進行輸送，由斷路器控制三相過流保護，繼電器保護為逆時間限制型。從短路電流的整定計算中來看，對配電變壓器的保護容量選擇要有一定的標(biāo)準(zhǔn)，保證配電的安全性。繼電器在自動化低壓配電中的這種應(yīng)用不但起到了保護電路的作用，自身設(shè)計的電路占用體積相對還小，起到了經(jīng)濟實惠的作用。在靈敏度的提高上更是功不可沒。不光如此，高壓側(cè)的過流保護，使用的是三相式的連接方式。零序電流只能在副繞組中流通，使三相的磁通形成一個不對稱的結(jié)構(gòu)，這樣各相的感應(yīng)電動勢也就形成了一個不對稱的電路結(jié)構(gòu)，相電壓的點位從中點向上升高，而A相的點位從中點位相下移動。所以為了防止變壓器低壓纏繞組發(fā)生內(nèi)部故障燒壞變壓器纏繞組，發(fā)生觸電事故，應(yīng)利用低壓側(cè)的備用保護裝置，加裝零序電流保護，避免觸電漏電等意外事故發(fā)生。

三、繼電器的環(huán)境因素考慮

一是溫度的影響。溫度是導(dǎo)致食物變質(zhì)的影響因素，在繼電器這種電子控制器件上，溫度是否也對其有一定的影響。對此，本作者對其進行了溫度模擬仿真實驗，從軟件計算出來的圖上很清晰的看到：當(dāng)溫度達到40℃時，繼電器的可靠性迅速降低；為了更加深入的研究溫度對繼電器的影響，我們將其溫度控制在0℃以下，并持續(xù)觀察其可靠性。令人驚奇的是，當(dāng)溫度低于-55℃是，繼電器的可靠性下降為0。之后又經(jīng)過查閱相關(guān)文件得知，當(dāng)繼電器的溫度達到高溫或低溫狀態(tài)時，繼電器的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)會發(fā)生本質(zhì)性的改變。內(nèi)部相關(guān)的材料、參數(shù)會被破壞掉，從而使其根本無法啟動進行運作，可靠性降低。因此，在使用繼電器的時候要考慮好溫度對繼電器的影響，切實有效地將故障排除在外。

二是機械應(yīng)力的影響。機械應(yīng)力就是相關(guān)的機械器件在運作過程中產(chǎn)生的震動和沖擊力。對于處于控制系統(tǒng)核心的繼電器來說，微小的環(huán)境變動都會到來負(fù)面效果，當(dāng)機械發(fā)生振動時，繼電器當(dāng)中的銜鐵結(jié)構(gòu)會失去平衡感，彈簧的震動頻率不穩(wěn)定，有可能引起諧振效果，致使觸電處發(fā)生斷開、閉合的不穩(wěn)定情況出現(xiàn)，甚至?xí)⒗^電器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)破壞，大大降低了其可靠性。在電氣化工程應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)當(dāng)充分的保證繼電器的機械應(yīng)力，使其能夠其在觸動點點動控制和制動控制的順利自動轉(zhuǎn)換，增強繼電器的可靠性和安全性。

結(jié)語：通過對繼電器的特點以及應(yīng)用進行分析，使其安全性和可靠性得到大幅度的提高，在工業(yè)運行與應(yīng)用方面起到至關(guān)重要的作用，這種方式的延續(xù)將會為工業(yè)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。

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（作者單位：沈陽新松機器人自動化股份有限公司）