繼電器在電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中的應(yīng)用意義探討

任玉芳

摘要：電氣設(shè)備的發(fā)展與內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)一同推動(dòng)了第二次工業(yè)革命，將全世界真正帶入了工業(yè)時(shí)代，深刻地改變了人類的生活方式和社會(huì)面貌。繼電器是指用于控制電路開關(guān)的自動(dòng)化低壓電器，它與手動(dòng)開關(guān)不同，不需要人為操作，而是根據(jù)電壓、電流、溫度、壓力等物理量來決定是否斷開或接通電路。本文探討各類繼電器在電氣工程中的應(yīng)用領(lǐng)域及其意義。

關(guān)鍵詞：繼電器;電氣工程;自動(dòng)化

1866年，第一臺(tái)發(fā)電機(jī)在尚未統(tǒng)一的德國面世;到1870年代，電燈、有軌電車等用電設(shè)施紛紛問世;1882年，世界上第一家發(fā)電廠在紐約建立，從此開啟了持續(xù)至今的電力時(shí)代。電氣設(shè)備的發(fā)展與內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)一同推動(dòng)了第二次工業(yè)革命，將全世界真正帶入了工業(yè)時(shí)代，深刻地改變了人類的生活方式和社會(huì)面貌。現(xiàn)代生產(chǎn)、生活的每一個(gè)環(huán)節(jié)幾乎都離不開電力，無論是人們的日常起居，還是工商業(yè)活動(dòng)、信息傳遞，都依靠電力系統(tǒng)提供基本能源。電氣工程建設(shè)不僅僅是為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，更是為了保障全社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

電氣工程中所說的低壓電器與一般生活中所說的低壓電器不同，它通常是指電路中額定電壓小于1200V～1500V的電器。低壓電器在電氣工程中主要起到配電、整合以及安全防護(hù)等作用。低壓電器又可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種類型，一些常見的手動(dòng)儀表、開關(guān)等都屬于手動(dòng)低壓電器，而本文所討論的繼電器則是屬于自動(dòng)化低壓電器。本文將首先分析繼電器的基本特征和種類，然后探討其相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。

一、繼電器的基本特征

繼電器是指用于控制電路開關(guān)的自動(dòng)化低壓電器，它與手動(dòng)開關(guān)不同，不需要人為操作，而是根據(jù)電壓、電流、溫度、壓力等物理量來決定是否斷開或接通電路。繼電器當(dāng)中包含感應(yīng)元件、中間元件和執(zhí)行元件三個(gè)組成部分。其中，感應(yīng)元件用于實(shí)時(shí)檢測電壓、電流、溫度、壓力等物理量，當(dāng)物理量達(dá)到臨界值時(shí)，就會(huì)通過中間元件向執(zhí)行元件發(fā)起指令，最后由執(zhí)行元件斷開或接通電路。

根據(jù)繼電器中感應(yīng)元件所檢測的物理量的不同，可以將其分為電流繼電器、熱繼電器、時(shí)間繼電器、等許多不同種類。各種不同類型的繼電器雖然基本結(jié)構(gòu)和工作原理相似，但應(yīng)用領(lǐng)域卻有很大區(qū)別，下面將分別進(jìn)行介紹。

二、各類繼電器在電氣工程中的應(yīng)用領(lǐng)域

（一）用于電路保護(hù)

繼電器在生活中最常見的用途就是保護(hù)電路，在電路發(fā)生短路等故障時(shí)迅速切斷電路，避免發(fā)生安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。保護(hù)用繼電器一般屬于電流、電壓繼電器，其感應(yīng)元件可以檢測到電路中的電流或電壓，一旦電流或電壓超過臨界值，繼電器就會(huì)立刻斷開電路，等待工作人員維修后使電路恢復(fù)正常。

與一般的保護(hù)用繼電器不同，電動(dòng)機(jī)上安裝的繼電器通常屬于熱繼電器。這是由于電動(dòng)機(jī)中的電流變化較大，經(jīng)常在短時(shí)間內(nèi)超過額定電流，但這并不會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)溫度升高，因此在這種情況下不必?cái)嚅_電路。只有在溫度過高的情況下，電動(dòng)機(jī)才會(huì)發(fā)生老化、損壞，因此電動(dòng)機(jī)繼電器的感應(yīng)元件是利用電阻絲的彎曲形變來進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)溫度過高時(shí)，電阻絲彎曲程度就會(huì)達(dá)到臨界值，從而推動(dòng)導(dǎo)板，使電路斷開。此時(shí)就必須等待電動(dòng)機(jī)內(nèi)部降溫，并穩(wěn)定在臨界值以下后，才可以重新啟動(dòng)工作。

（二）用于自動(dòng)化生產(chǎn)控制

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，繼電器不但可以用于電路保護(hù)，也可以用于自動(dòng)化生產(chǎn)控制。在自動(dòng)化生產(chǎn)控制中，一般使用的是時(shí)間繼電器。與一般繼電器不同的是，時(shí)間繼電器在感應(yīng)值達(dá)到臨界值后，并不會(huì)立刻執(zhí)行反應(yīng)，而是要延遲一段時(shí)間后再斷開或接通電路。例如，在流水線生產(chǎn)時(shí)，不同工序的開關(guān)時(shí)間往往是存在差異的，靠前的工序需要更早開機(jī)，靠后的工序則需要更晚關(guān)機(jī)。在不同工序上使用延遲時(shí)間不同的繼電器，就可以有序地完成整個(gè)自動(dòng)開關(guān)機(jī)過程。

根據(jù)延遲控制方式的不同，可以將時(shí)間繼電器分為空氣阻尼型、數(shù)字型、電動(dòng)型、晶體管型等不同類型。傳統(tǒng)上應(yīng)用較多的是空氣阻尼型時(shí)間繼電器，但隨著電子信息技術(shù)的進(jìn)步，目前已經(jīng)普遍采用數(shù)字型時(shí)間繼電器。

（三）用于壓力傳動(dòng)控制

上世紀(jì)30年代以來，液壓和氣壓傳動(dòng)技術(shù)開始逐步推廣成型。與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)的調(diào)節(jié)控制更加靈活，工作地點(diǎn)不受限制，特別適合于大型建設(shè)工程、以及礦井等較危險(xiǎn)的地區(qū)。壓力傳動(dòng)過程中使用的繼電器屬于壓力繼電器，它可以將氣體或液體的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，當(dāng)壓力超過或小于臨界值時(shí)，繼電器就會(huì)斷開電路，將系統(tǒng)工作狀態(tài)控制在正常范圍內(nèi)。例如，當(dāng)液壓缸承受的切削力過大時(shí)，繼電器感應(yīng)到壓力值超過臨界值，就會(huì)立刻切斷電路，待工作人員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整后，再重新恢復(fù)正常工作。

（四）用于交通信號(hào)裝置

繼電器還可用于各類交通信號(hào)裝置。例如在軌道交通系統(tǒng)中，若紅色燈上的繼電器感應(yīng)元件檢測到軌道被占用，就會(huì)接通電路，使紅色燈亮起，提醒其他車輛和行人不要通過該軌道。而當(dāng)軌道未被占用時(shí)，紅色燈上的繼電器就會(huì)斷開，同時(shí)綠色燈上的繼電器則會(huì)接通電路，使綠色燈亮起，提醒行人放心通過。

三、結(jié)語

繼電器是指用于控制電路開關(guān)的自動(dòng)化低壓電器，它可以根據(jù)電壓、電流、溫度、壓力等物理量來決定是否斷開或接通電路。各種不同類型的繼電器雖然基本結(jié)構(gòu)和工作原理相似，但應(yīng)用領(lǐng)域卻有很大區(qū)別。繼電器在生活中最常見的用途就是保護(hù)電路，在電路發(fā)生短路等故障時(shí)迅速切斷電路，避免發(fā)生安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。與一般的保護(hù)用繼電器不同，電動(dòng)機(jī)上安裝的繼電器通常屬于熱繼電器。在自動(dòng)化生產(chǎn)控制中，一般使用的是時(shí)間繼電器。與一般繼電器不同的是，時(shí)間繼電器在感應(yīng)值達(dá)到臨界值后，并不會(huì)立刻執(zhí)行反應(yīng)，而是要延遲一段時(shí)間后再斷開或接通電路。繼電器還可用于壓力傳動(dòng)和各類交通信號(hào)裝置。

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