淺談干簧繼電器在建筑電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

李新

摘 要：干簧繼電器在電路中起著控制作用。干簧水位繼電器適用于工業(yè)與民用建筑中的水箱、水塔及水池等開(kāi)口容器的水位控制和水位報(bào)警。它的主要部件是干簧繼電器，也稱為舌簧繼電器。

關(guān)鍵詞：干簧繼電器;浮球水位信號(hào)器;電氣控制

【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1008-1216（2019）05B-0044-02

干簧繼電器在建筑電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛，給水泵星—三角減壓?jiǎn)?dòng)的兩臺(tái)泵一用一備等都是用干簧繼電器實(shí)現(xiàn)控制的。干簧繼電器適用于工業(yè)與民用建筑中的水箱、水塔及水池等開(kāi)口容器的水位控制和水位報(bào)警。

它的主要部件是干簧繼電器，也稱為舌簧繼電器。干簧繼電器的觸頭容量較小，不宜直接控制交流接觸器，需經(jīng)中間繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

干簧繼電器的結(jié)構(gòu)主要由線圈、玻璃管、干簧片和骨架等組成。玻璃管也稱干簧管或舌簧管，干簧片置于玻璃管內(nèi)部，組成繼電器的觸頭系統(tǒng)，玻璃管是密封的并在其內(nèi)部充有氮?dú)獾榷栊詺怏w，這樣繼電器的觸頭與外界絕緣，同時(shí)有效地防止灰塵的污染，可以減少觸頭的電腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。

干簧片材料為鐵鎳合金，有兩大特點(diǎn)：一是具有較強(qiáng)的導(dǎo)磁性能;二是具有一定的彈性。為了減小簧片的接觸電阻，通常干簧片接觸點(diǎn)鍍以貴重金屬，保證繼電器接觸良好。

當(dāng)線圈通電后，周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，干簧管中兩個(gè)干簧片的左端被磁化為N極，右端被磁化為S極，兩個(gè)干簧片相互吸引，使其常開(kāi)觸頭閉合，接通被控制電路;線圈斷電后，兩個(gè)干簧片的磁性消失，在彈力作用下，兩個(gè)接觸點(diǎn)斷開(kāi)，將控制電路切斷。如果要得到常閉觸頭，需將兩個(gè)干簧片平行固定在玻璃管的同一端，假設(shè)為左端，并且要求兩個(gè)干簧片的左端分開(kāi)，兩個(gè)干簧片的右端通過(guò)干簧片彈性相互接觸，形成常閉觸頭。而右端的第三個(gè)干簧片與兩個(gè)相互接觸的干簧片是分開(kāi)的，形成常開(kāi)觸頭。

當(dāng)線圈通電后，產(chǎn)生磁場(chǎng)，左端的兩個(gè)相互接觸的干簧片固定在玻璃管的同一端，在其左端產(chǎn)生相同的磁極N極，在其右端產(chǎn)生相同的磁極S極，由于同極性相斥，兩個(gè)相互接觸的簧片斷開(kāi)。

如果干簧管不用線圈而用永久磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)，就可以用來(lái)反映非電信號(hào)，如作行程控制的永磁感應(yīng)繼電器和水位檢測(cè)的水位信號(hào)器。當(dāng)繼電器的磁場(chǎng)是由浮在水面上的永久磁鐵磁環(huán)產(chǎn)生時(shí)，干簧水位繼電器就可以用于檢測(cè)水位。若水位上升，磁環(huán)將沿著不銹鋼管上升，接近導(dǎo)管中內(nèi)置的干簧管GH2時(shí)，GH2的常閉觸頭斷開(kāi)、切斷供水控制回路。當(dāng)水位下降，使磁環(huán)沿著不銹鋼管下降到接近導(dǎo)管中內(nèi)置的干簧管GH1時(shí)，GH1的常開(kāi)觸頭閉合，接通供水控制回路。調(diào)換GH1、GH2的位置，即可以得到高水位起動(dòng)水泵、低水位停止水泵的電氣控制信號(hào)。干簧水位信號(hào)器有UX、US和GSK等型號(hào)。選用干簧水位信號(hào)器主要考慮因素有水質(zhì)、控制幅度、介質(zhì)溫度等。GSK型干簧水位信號(hào)器適用于清水、不含導(dǎo)磁物質(zhì)漂浮物的污水;控制幅度為0～5.5m;介質(zhì)最高溫度：不銹鋼導(dǎo)管為100℃，硬聚氯乙烯管為40℃，尼龍管為55℃。

干簧水位信號(hào)器的磁環(huán)沿著不銹鋼管上升或者下降時(shí)，水中不能有太大的雜質(zhì)，否則會(huì)阻礙磁環(huán)的上升或下降，使其不能正常工作。因此，干簧水位信號(hào)器多數(shù)用于清水水位測(cè)量。

常用的浮球水位信號(hào)器有FQS、UQK系列，浮球水位信號(hào)器的結(jié)構(gòu)外部為橢圓形塑料外殼，塑料殼內(nèi)部安裝滑動(dòng)導(dǎo)軌，磁鐵動(dòng)錘被固定在導(dǎo)軌上，并且可以沿著導(dǎo)軌上下滑動(dòng)，導(dǎo)軌的上端固定安裝磁環(huán)和干簧管。

當(dāng)浮球隨著水位上升翻轉(zhuǎn)，或下降翻轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵動(dòng)錘會(huì)沿著導(dǎo)軌上下滑動(dòng)，當(dāng)磁鐵動(dòng)錘與磁環(huán)接觸時(shí)，就會(huì)增強(qiáng)磁環(huán)的磁性，從而使干簧管中的干簧片被磁化，干簧片觸頭動(dòng)作。

當(dāng)水位較低時(shí)，浮球水位信號(hào)器中磁鐵動(dòng)錘位于浮球下方，此時(shí)磁鐵動(dòng)錘與磁環(huán)及干簧管遠(yuǎn)離，干簧管中的干簧片未被磁化，處于通常狀態(tài)。

隨著水位的升高，由于浮球被導(dǎo)線與支點(diǎn)拉緊，使浮球翻轉(zhuǎn)，磁鐵動(dòng)錘沿導(dǎo)軌向下滑動(dòng)，與磁環(huán)及干簧管接觸，干簧片被磁化，使常開(kāi)觸頭閉合，常閉觸頭斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的排水控制。反之，從高水位到低水位的變化就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的給水控制。

浮球水位信號(hào)器橢圓形塑料外殼球體可以浮在水面上，不受水中雜質(zhì)的影響，可用于污水或清水水位測(cè)量，而且塑料浮球具有較好的耐高溫、耐腐蝕性能。因此，浮球水位信號(hào)器應(yīng)用范圍大，使用更加廣泛。

永磁感應(yīng)器是用于無(wú)接觸式位置控制的一種電磁元件，其結(jié)構(gòu)由U形永久磁鐵、封閉磁路板、JAG-5干簧管插座及尼龍盒組成。永磁感應(yīng)器是利用磁感應(yīng)原理及電磁屏蔽原理工作的。當(dāng)永磁感應(yīng)器中間槽內(nèi)沒(méi)有橋板隔離時(shí)，下面U型永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)磁化上面的干簧管，使每個(gè)干簧片一端產(chǎn)生N極，另一端產(chǎn)生S極，從而使兩個(gè)干簧片不同極性端相吸合，即常開(kāi)觸頭閉合，兩個(gè)干簧片相同極性端相排斥，即常閉觸頭斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制。

當(dāng)永磁感應(yīng)器中間槽內(nèi)有橋板隔離時(shí)，下面U型永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)就不能磁化上面的干簧管，因?yàn)闃虬宓牟牧蠟閷?dǎo)磁性能良好的鐵鎳合金，下面U型永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)以橋板作為磁路形成從N極出發(fā)，通過(guò)橋板回到S極的閉合回路。這樣，磁力線就不再通過(guò)干簧管，干簧片不再被磁化，即磁場(chǎng)被橋板屏蔽，從而使常開(kāi)、常閉觸頭復(fù)位。永磁感應(yīng)器的典型應(yīng)用是在電梯平層裝置中，使電梯進(jìn)入平層減速運(yùn)行。

下面以高層建筑給水泵星—三角減壓?jiǎn)?dòng)的兩臺(tái)泵一用一備的控制為例來(lái)說(shuō)明干簧繼電器的作用，在大中型建筑物中，特別是高層建筑，水泵電機(jī)的功率通常有75kW以上，如果某建筑物的供電變壓器容量不允許水泵電動(dòng)機(jī)直接動(dòng)，可考慮星—三角減壓起動(dòng)方式，因?yàn)樵摲绞狡饎?dòng)設(shè)備少，初次投資少，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般能滿足要求。

給水泵星—三角減壓起動(dòng)的兩臺(tái)泵一用一備的控制，在主電路中，QS為總電源開(kāi)關(guān)，QF1、QF2分別為電動(dòng)機(jī)M1和M2的供電斷路器，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的星—三角起動(dòng)各由三個(gè)接觸器控制，其中KM1、KM2和KM3控制M1，KM4、KM5和KM6控制M2。

在控制電路中，采用兩個(gè)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SAC1和SAC2分別控制各自的水泵電動(dòng)機(jī)，每個(gè)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)都有三個(gè)控制檔位，即“自動(dòng)”“手動(dòng)”和“備用”。

首先將SAC1置于自動(dòng)位置，SAC2置于備用位置。合上總電源閘刀開(kāi)關(guān)QS。由于SAC1置于自動(dòng)位置，其觸頭使電路接通。當(dāng)建筑樓頂蓄水池中的水位降到起泵的低位時(shí)，干簧水位繼電器觸頭LS2閉合，KA1通電吸合并自鎖，KA1的常開(kāi)觸頭閉合使電路接通，從而使接觸器KM3、KM1及時(shí)間繼電器KT1通電吸合，1號(hào)水泵電動(dòng)機(jī)M1按Y聯(lián)結(jié)接通電源起動(dòng)，時(shí)間繼電器KT1開(kāi)始起動(dòng)延時(shí)。

當(dāng)延時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，KT1的常閉觸頭斷開(kāi)，使KM3斷電釋放，而KT1的常開(kāi)延時(shí)觸頭接通，在KM3已斷電釋放的情況下，接觸器KM2通電吸合并自鎖，1號(hào)水泵電動(dòng)機(jī)M1按聯(lián)結(jié)繼續(xù)起動(dòng)直至運(yùn)行。KM2常閉輔助觸頭斷開(kāi)，使KT1斷電釋放。控制電路中在KM2的線圈電路中串聯(lián)了KM3的常閉觸頭，以保證KM2和KM3不能同時(shí)通電，避免主電路發(fā)生短路事故。Ml的起動(dòng)運(yùn)行將使樓頂蓄水池中的水位不斷上升。當(dāng)蓄水池中的水位升高到停泵的高水位時(shí)，干簧水位繼電器觸頭SL1斷開(kāi)，使KA1斷電釋放，KM1和KM3也斷電釋放，水泵電動(dòng)機(jī)Ml斷電停轉(zhuǎn)，停止供水。

總之，我們可以從給水泵星—三角減壓起動(dòng)的兩臺(tái)泵一用一備的控制為例來(lái)說(shuō)明干簧繼電器的作用，當(dāng)干簧繼電器與時(shí)間繼電器合理配合使用時(shí)，就能產(chǎn)生各種變化方式，滿足生產(chǎn)工藝的不同需求，以適應(yīng)現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要。

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