繼電器工作原理與保護電路及故障檢修實例

（廣西廣播電視技術中心百色分中心）

一、引言

1822年，法國物理學家呂薩克和阿拉戈把導線繞在軟鐵上，發(fā)現(xiàn)導線通電后能使這塊軟鐵富有磁性。幾年后，美國物理學家約瑟夫·亨利在研究電路控制時利用電磁鐵發(fā)明了繼電器，為人類工業(yè)發(fā)展打開了另一扇大門。它利用線圈在通電時產生磁力的現(xiàn)象，使用低電壓、弱電流控制高電壓、強電流的工作電路，實現(xiàn)遠距離遙控和生產自動化。

二、繼電器工作原理分析

按照工作原理，繼電器又可分為電磁繼電器、溫度繼電器、時間繼電器等等。在我們日常的發(fā)射機及設備維護中，最常使用的是電磁繼電器。電磁繼電器被廣泛地應用于自動控制以及通信領域。電磁繼電器主要是由電磁鐵、銜鐵、彈簧和動、靜觸點組成。如圖1所示。

線圈兩端沒有施加電壓時，公共觸點與常閉觸點組成閉合回路。當線圈兩端施加一定的電壓時電磁鐵產生磁力，在磁力作用下，公共觸點與常閉觸點分開，與常開觸點組成閉合回路。斷開線圈兩端電壓時，在彈力的作用下，公共觸點復位，與常閉觸點組成閉合回路。

三、繼電器保護電路

由于電路中的電感元件包括繼電器本身的線圈在電路斷開的瞬間會產生自感電勢，過高的瞬時電壓會導致繼電器的接觸點在斷開時產生打火現(xiàn)象，對觸點造成損傷，影響使用壽命，甚至有可能被火花所產生的高溫燒毀。為了避免繼電器的損壞以及延長使用壽命，需要采用消火花電路，減小繼電器的損傷。

（一）阻容消火花電路

使用電容和電阻組成容阻支路，吸收過壓時產生的能量。將容阻支路與感性負載并聯(lián)。在觸點斷開時，阻容支路與感性負載直接形成回路續(xù)流，使電感中的能量不經過觸點，減弱了感性負載中電流的變化，減小了感應負載中產生的感應電勢，使觸點在斷開瞬間免受高壓擊穿打火。

圖1 電磁繼電器原理圖

（二）壓敏電阻保護

使用壓敏電阻將觸點斷開產生的過電壓鉗位到一個相對的固定值，從而對后續(xù)電路進行保護。將壓敏電阻與觸點并聯(lián)，在正常工作情況下，加在壓敏電阻兩端的電壓小于它的閾值，壓敏電阻相當于斷開狀態(tài)。在觸電斷開時，瞬時電壓過大，達到壓敏電阻的閾值，它便呈現(xiàn)低電阻分流保護觸點。

圖2 阻容消火花電路

圖3 壓敏電阻保護

四、故障檢修實例

（一）UPS旁路告警（誤報）

臺站使用UPS不間斷電源供電系統(tǒng)，在斷電情況下發(fā)電機啟動之前確保設備正常供電。為防止UPS設備故障電力無法正常輸出，還采用了旁路供電（市電直通）的應急供電方案。市電直通線路狀態(tài)指示使用220V線圈電壓繼電器進行檢測，其常開點與公共點連接環(huán)境采集器的PD8口，繼電器的線包電壓由旁路提供。當市電直通線路正常時，繼電器吸合，常開點與公共點組成閉合回路，采集器接收到反饋信號，旁路狀態(tài)指示正常。市電直通線路異常時，公共點復位，形成開路，無法接收到反饋信號，則旁路告警。在系統(tǒng)線路正常的情況下，由于繼電器損壞無法吸合導致采集器無法接收到反饋信號而引起錯誤告警。

（二）開關機控制器無法控制發(fā)射機正常開關機

功率等級小于等于300W的獨立天線型調頻N+1發(fā)射機系統(tǒng)以及功率等級小于等于300W的電視發(fā)射機系統(tǒng)均采用開關機控制器給發(fā)射機供電，通過控制開關機控制器的電路輸出通道，實現(xiàn)遠程控制開關機。發(fā)射機采集器JK1、JK7口連接開關機控制器CH1的開、關通道，分別接入JK繼電器的公共點與常開點。

依次連接，可對六臺發(fā)射機進行遠程控制。當維護人員在客戶端發(fā)出CH1對應的發(fā)射機開機指令時，采集器JK1通道內的繼電器吸合，開關機控制器CH1開機控制部分形成閉合回路，則CH1通道對應的插座給發(fā)射機供電，發(fā)射機開機運行。發(fā)出關機指令時，采集器JK7繼電器吸合，CH1關機控制部分形成閉合回路，CH1插座通道停止供電，發(fā)射機關機。當發(fā)射機采集器內部的繼電器損壞時，客戶端發(fā)出控制命令，采集器內部的JK繼電器無法吸合，開關機控制器命令通道處于開路狀態(tài)，將會導致對應通道無法正常供電（或停止供電），導致發(fā)射機無法正常開機（或關機）。

五、總結

繼電器的工作特性可以使工業(yè)的自動控制成為現(xiàn)實，了解其工作原理可以更深入地對發(fā)射機自動控制系統(tǒng)有更深入的了解。對于龐大的發(fā)射機系統(tǒng)來說，我們不可能能夠快速地完全理解它的理論。但我們可以從簡單的元件入手，通過它來了解設備的部分工作原理從而逐漸地掌握更深入的知識。不僅僅是繼電器故障，我們應當對所有故障產生的原因追根溯源，進行歸納總結。這樣不僅能更深入地理解設備運行的原理過程，還可以發(fā)現(xiàn)產生同類故障的根本原因，有針對性地對易發(fā)生故障的電路進行防范措施。

圖4 開關機控制器系統(tǒng)采集器連線圖

圖5 采集器繼電器（JK?）