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建，也被廣泛的應用。本文對繼電器的在電氣化工程及自動化低壓配電中的應用進行了探討。

關鍵詞：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)品等領域都有著廣泛的應用。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備的可靠性，通過一些專家的研究，發(fā)現(xiàn)只要在使用當中采取一些技術控制，即可在電氣設備中發(fā)揮其重大的作用。繼電器作為一個控制元件使用時，由電磁結構、觸點系統(tǒng)、傳動機構等組成，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，傳動機構牽引觸電結構產(chǎn)生響應，這樣就可以控制觸電的分離與閉合，而當無電流流過時，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用

繼電器是電氣工程控制技術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構、觸點結構和傳動結構，由正反轉點動和連續(xù)控制電路當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，當電動機的制動停止控制時，觸點結構中的線圈將停止運作，并且當電動機在串聯(lián)電阻是反接制動停止運轉，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，恢復按鈕電動機反轉，并根據(jù)其的記憶功能，在反轉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)部設計被打破，使其不能夠正常工作。在這個預啟動環(huán)節(jié)將繼電器當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，這種繼電器的應用，在電路設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用

在低壓配電系統(tǒng)中保證配電變壓器的過流保護是關鍵。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對供電服務質(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化為可以供設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準，保證配電的安全性。繼電器在自動化低壓配電中的這種應用不但起到了保護電路的作用，自身設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構，這樣各相的感應電動勢也就形成了一個不對稱的電路結構，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，應利用低壓側的備用保護裝置，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)過查閱相關文件得知，當繼電器的溫度達到高溫或低溫狀態(tài)時，繼電器的內(nèi)部組成結構會發(fā)生本質(zhì)性的改變。內(nèi)部相關的材料、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。

二是機械應力的影響。機械應力就是相關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)境變動都會到來負面效果，當機械發(fā)生振動時，繼電器當中的銜鐵結構會失去平衡感，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)，甚至會將繼電器內(nèi)部的結構破壞，大大降低了其可靠性。在電氣化工程應用當中應當充分的保證繼電器的機械應力，使其能夠其在觸動點點動控制和制動控制的順利自動轉換，增強繼電器的可靠性和安全性。

結語：通過對繼電器的特點以及應用進行分析，使其安全性和可靠性得到大幅度的提高，在工業(yè)運行與應用方面起到至關重要的作用，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）