功率方向繼電器基本概念

　　隨著電力工業(yè)的發(fā)展和用戶對供電可靠性要求的提高，現(xiàn)代的電力系統(tǒng)實際上都是由很多電源組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，此時，簡單的繼電保護方式已不能滿足系統(tǒng)運行的要求。

　　現(xiàn)在的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一般都是雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，分析雙側(cè)電源供電的情況下所出現(xiàn)的新矛盾，可以發(fā)現(xiàn)，誤動作的保護都是在自己所保護的線路反方向發(fā)生的故障，由對側(cè)電源供給的短路電流所引起的。對誤動作的保護而言，實際短路功率的方向照例都是由線路流向母線。顯然與其所應(yīng)保護的線路故障時的短路功率方向相反。因此，為了消除這種無選擇的動作，就需要在可能誤動作的保護上增設(shè)一個功率方向閉鎖元件，該元件只當(dāng)短路功率方向由母線流向線路時動作，而當(dāng)短路功率方向由線路流向母線時不動作，從而使繼電保護的動作具有一定的方向性。

　　功率方向繼電器作用

　　繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)，通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

　　1、額定工作電壓

　　是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。

　　2、直流電阻

　　是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬 能表測量。

　　3、吸合電流

　　是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。

　　4、釋放電流

　　是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠遠小于吸合電流。

　　5、觸點切換電壓和電流

　　是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。

　　功率方向繼電器工作原理和特性

　　當(dāng)輸入量(如電壓、電流、溫度等)達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器?？煞譃殡姎饬?如電流、電壓、頻率、功率等)繼電器及非電氣量(如溫度、壓力、速度等)繼電器兩大類。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等裝置中。

　　電磁繼電器的工作原理和特性

　　電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”;處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。

　　熱敏干簧繼電器的工作原理和特性

　　熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動開關(guān)動作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。

　　固態(tài)繼電器的工作原理和特性

　　固態(tài)繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。

　　固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。

　　功率方向繼電器意義

　　通訊技術(shù)的發(fā)展對繼電器的發(fā)展具有深遠的意義。一方面是由于通訊技術(shù)的迅速發(fā)展使整個繼電器的應(yīng)用增加。另一方面，由于光纖將是未來信息社會傳輸?shù)闹鲃用}，在光纖通訊、光傳感、光計算機、光信息處理技術(shù)的推動下將出現(xiàn)光纖繼電器、舌簧管光纖開關(guān)等新型繼電器。

　　測試

　　1、測觸點電阻

　　用萬 能表的電阻檔，測量常閉觸點與動點電阻，其阻值應(yīng)為0，(用更加精確方式可測得觸點阻值在100毫歐以內(nèi));而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。由此可以區(qū)別出那個是常閉觸點，那個是常開觸點。

　　2、測線圈電阻

　　可用萬 能表R×10Ω檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。

　　3、測量吸合電壓和吸合電流

　　找來可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進行監(jiān)測。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準(zhǔn)確，可以試多幾次而求平均值。

　　4、測量釋放電壓和釋放電流

　　也是像上述那樣連接測試，當(dāng)繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當(dāng)聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時，記下此時的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的10～50%，如果釋放電壓太小(小于1/10的吸合電壓)，則不能正常使用了，這樣會對電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。

　　功率方向繼電器電符號和觸點形式

　　繼電器線圈在電路中用一個長方框符號表示，如果繼電器有兩個線圈，就畫兩個并列的長方框。同時在長方框內(nèi)或長方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號“J”。繼電器的觸點有兩種表示方法：一種是把它們直接畫在長方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要，把各個觸點分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點與線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號，并將觸點組編上號碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點有三種基本形式：

　　1.動合型(H型)線圈不通電時兩觸點是斷開的，通電后，兩個觸點就閉合。以合字的拼音字頭“H”表示。

　　2.動斷型(D型)線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電后兩個觸點就斷開。用斷字的拼音字頭“D”表示。

　　3.轉(zhuǎn)換型(Z型)這是觸點組型。這種觸點組共有三個觸點，即中間是動觸點，上下各一個靜觸點。線圈不通電時，動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(tài)，達到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點組稱為轉(zhuǎn)換觸點。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“z”表示。

　　功率方向繼電器選用

　　1.先了解必要的條件

　?、倏刂齐娐返碾娫措妷?，能提供的最大電流;

　　②被控制電路中的電壓和電流;

　?、郾豢仉娐沸枰獛捉M、什么形式的觸點。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。

　　2.查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。

　　3.注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品。

　　功率方向繼電器比較

　　LG-11型及LG-12型功率方向繼電器，應(yīng)用在方向保護中作為功率方向的判別元件，其中LG-11型用于相間短路保護，LG-12型用于接地短路護。

　　功率方向繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)

　　1，額定電流：5A或1A。

　　2，額定電壓：100V。

　　3，額定頻率：50Hz。

　　4，繼電器的靈敏角：LG-11型，-30°或-45°，LG-12型+70°;靈敏角的誤差±5°。

　　5，在靈敏角小通入額定電流時繼電器的動作電壓不大于2V。

　　6，返回系數(shù)：繼電器的返回電壓和動作電壓之比不小于0.45。

　　7，動作時間：對于LG-11型，在靈敏角下，電壓由額定突然降4倍最小動作電壓，電流同時由0升至額定電流時，動作時間不大于30mS;對于LG-12型，在靈敏角下，同時突然加入額定電流和4倍最小動作電壓時，動作時間不大于40ms。

　　8，記憶時間，對于LG-11型，當(dāng)模擬保護出口處短路在靈敏角下，突然增加額定電流至10倍額定電流，電壓自100V同時突然降到0的情況下，繼電器應(yīng)可靠動作，其極化繼電器動作保持時間不小于50ms。

　　9，功率消耗：電流回路不大于6VA，電壓回路不大于20VA。

　　10，繼電器可以長期耐受1.1倍的額定電壓及額定電流。

　　11，當(dāng)電壓不大于220V電流不大于lA時，觸點能斷開直流有感負(fù)荷(時間常數(shù)不大于5×10-3s)20W。

　　12，繼電器電路與外殼間的絕緣電阻在溫度+40℃及相對濕度為85%時不小于10MΩ。

　　13，繼電器的絕緣強度應(yīng)耐受交流50Hz電壓2kV歷時lmin的耐壓試驗而無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。

　　功率方向繼電器歷史

　　電磁繼電器(EMR)從最初使用電話繼電器算起，至今已有150多年的歷史了。伴隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是20世紀(jì)70年代初期光耦合技術(shù)的突破，使固態(tài)繼電器(SSR，亦稱電子繼電器)異軍突起。同傳統(tǒng)繼電器相比，它具有壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、性能可靠等優(yōu)點。固態(tài)繼電器沒有機械開關(guān)，而且具有諸如與微處理器高度兼容、速度快、抗沖擊、耐振、低漏電等重要特性。同時，由于這種產(chǎn)品沒有機械接點，不產(chǎn)生電磁噪聲，從而不需要附加諸如電阻和電容等元件來保持靜音。而傳統(tǒng)繼電器則需要這些附加元件，因此，傳統(tǒng)繼電器往往笨重而復(fù)雜，且成本較高。

　　功率方向繼電器發(fā)展

　　今后，小型密封繼電器市場開發(fā)的重點是與IC兼容的TO-5繼電器和1/2晶體罩繼電器。軍用繼電器將加速向工業(yè)/商業(yè)化轉(zhuǎn)移。美國軍用繼電器約占繼電器總額的20%。通用繼電器市場繼續(xù)向小型、薄型和塑封方向發(fā)展。小型印制板用繼電器仍將是通用繼電器市場發(fā)展的主流產(chǎn)品，固體繼電器將更趨廣泛，價格將繼續(xù)下降，并向高可靠、小體積、高抗浪涌電流沖擊和抗干擾性靠攏。舌簧繼電器市場將繼續(xù)擴大。表面安裝繼電器的應(yīng)用領(lǐng)域和需求量將呈上升之勢。

　　新型繼電器

　　新型特殊結(jié)構(gòu)材料、新分子材料、高性能復(fù)合材料、光電子材料，還有吸氧磁性材料、感溫磁性材料、非晶體軟磁材料的發(fā)展對研制新型磁保持繼電器、溫度繼電器、電磁繼電器都具有重要的意義，并必將出現(xiàn)新原理、新效應(yīng)的繼電器。

　　隨著微型和片式化技術(shù)的提高。繼電器將向二維、三維尺寸只有幾毫米的微型和表面貼裝化方向發(fā)展;現(xiàn)在國際上有些廠家生產(chǎn)的繼電器，體積只有5～10年前的1/4～1/8。因為電子整機在減小體積時，需要高度不超過其它電子元件的更小的繼電器。通訊設(shè)備廠家對密集型繼電器的需求更加熱切，日本FujitsuTakamisawa公司生產(chǎn)的一種BA系列超密集信號繼電器的大小只有14.9(W)×7.4(D)×9.7(H)mm，主要用于傳真機和調(diào)制解調(diào)器，能承受3kV的波動電壓。該公司推出的AS系列表面安裝繼電器的體積僅為14(W)×9(D)×6.5(H)mm。

　　在功率繼電器領(lǐng)域尤其需要安全可靠的繼電器，如高絕緣性繼電器。日本FujitsuTaKamisawa推出的JV系列功率繼電器內(nèi)含五個放大器，采用高絕緣性小截面設(shè)計，尺寸為17.5(W)×10(D)×12.5(H)mm。由于機芯和外緣之間采用強化絕緣系統(tǒng)，其絕緣性能達到5kV。日本NEC推出的MR82系列功率繼電器的功耗只有200mW。

　　在繼電器內(nèi)部裝入各種放大、延時、消觸點抖動、滅弧、遙控、組合邏輯等電路可使其具有更多的功能。隨著SOP技術(shù)(SmallOutlinePackage)的突破，生產(chǎn)廠家有可能把越來越多的功能集成到一起。而繼電器與微處理器的組合將具備更廣泛的專門控制功能，從而實現(xiàn)高智能化。

　　新技術(shù)的成群崛起，將促進不同原理、不同性能、不同結(jié)構(gòu)和用途的各類繼電器競相發(fā)展。在科技進步、需求牽引以及敏感、功能材料發(fā)展的推動下，特種繼電器，如溫度、射頻、高壓、高絕緣、低熱電勢以及非電量控制等繼電器的性能將日臻完善。