電氣工程自動化低壓電器中繼電器的應用

吳 航

（福州大學至誠學院，福建 福州 350000）

0 引言

在電氣工程領域，自動化低壓電器的應用雖然比較普遍，但由于其在實際使用階段很容易出現損壞，因此也同樣會存在著很多的質量安全隱患，而通過對繼電器這一電控元器件的應用，則可以對輸出電路進行調節、保護、轉換，并對其階段變化加以有效控制，保證電氣輸入量能夠符合規定。

1 繼電器

1.1 繼電器的構成

繼電器是電子控制元件中的一種，從構成上來看主要可分為控制系統與被控制系統2 部分，但由于其經常被應用在自動化控制電路領域，因此也可以簡單看作是利用小電流來對大電流加以控制的自動化設備開關。隨著近年來繼電器的不斷發展，繼電器的類型與用途逐漸趨于多樣，在內部結構上也發生了較大的變化，但無論繼電器的結構出現了怎樣的改變，仍然是以觸點、線圈等幾部分為主要構成（具體如圖1 所示）。

圖1 繼電器主要構成

1.2 繼電器的工作原理

繼電器作為電氣系統的重要組成部分，其對于電氣設備的保護雖然可以在變壓器、馬達、發電機等各類設備中得到體現，不同電氣設備所安裝的繼電器裝置也會存在一定差異，但其工作原理卻基本相同。一般來說，由于電氣設備需要依托電氣系統運行，因此其運行狀態必然會受到溫度、電壓等參數的影響，一旦這些參數出現異常，就意味著電氣設備存在故障隱患或因故障問題而無法運行，而繼電器正是基于這一特性，通過取樣單元來獲取電氣設備運行過程中的物理量參數，之后在通過電氣隔離來將物理量轉變為比較鑒別單元能夠識別的信號，從而實現對電氣設備的運行狀態進行全面監測與準確判斷，決定是否動作[1]。繼電器動作后線圈中會流過驅動電流，這時線圈與鐵芯等效成為電磁鐵，并對鐵片產生吸引力作用，一旦吸引力大于彈簧的拉力后，鐵芯就會向上移動，使連接片與觸點從斷開狀態（如圖2 所示）轉為接觸狀態（如圖3 所示），并為電氣設備提供保護。

圖2 繼電器未動作

圖3 繼電器動作

2 電氣工程自動化低壓電器中繼電器的具體應用

2.1 觸點測試

觸點測試是繼電器測試中最為常見的一種測試方法，由于繼電器自身穩定性與單個觸點的性能直接相關，因此在對繼電器的應用中，其單觸點性能雖然并不會繼電器運行造成直接影響，但會對繼電器運行工作效率產生局定性作用。基于這一情況，電氣工程自動化對于繼電器的應用還需從觸點測試入手，在繼電器運行前及運行過程中，利用萬能表對其單觸點的特殊性能展開測量，并根據組織等測試參數結果來判斷出繼電器是否能夠正常運行及工作效率高低，如電阻為0，則說明繼電器單觸點與動點的阻值達到了最大值，其運行穩定性與工作效率能夠得到保證，否則說明繼電器運行穩定性及工作效率存在不同程度問題。

2.2 線圈測試

除觸點測試方法外，線圈測試方法在繼電器的應用中也十分常見。一般來說，由于繼電器線圈阻值與繼電器工作電壓、工作電流直接相關，因此在電氣工程自動化的應用中，可以利用萬能表的R×10Ω 檔們來對繼電器線圈組織展開測量，并根據測量結果計算出繼電器的使用電壓與工作電流，這樣才能夠有針對性地對數據加以應用，以免出現電壓、電流過大或過小的現象。另外，根據線圈的阻值測量結果，還可以判斷出繼電器是否存在著開路現象，這對于繼電器在電氣工程自動化中的應用同樣十分重要。

2.3 釋放電流、電壓測試

對于繼電器的釋放電壓、電流測試主要是通過提高電源電壓來辨別電流、電壓的情況，并據此判斷出電壓與電流數值，以完成繼電器檢測，獲得精確的測試數據。在測試過程中，需要先對繼電器電源與電流表進行調試，保證其穩定性后再向繼電器輸入一組電壓，同時將電流表串入到供電回路之中，用于獲取準確的電流數據，在完成電流表串入后，可逐步調高電源電壓，待聽到繼電器吸合的聲音后，將當時的電壓與電流數值記錄下來，為繼電器的具體應用提供參考[2]。一般來說，繼電器的釋放電壓應在吸合電壓的10%～50%，如果釋放電壓與吸合電壓間的比值超出了這一范圍，則說明繼電器無法正常運行，不可再對該繼電器進行應用。

2.4 合理選型

繼電器具有類型多樣、功能多樣的特點，為保證繼電器能夠在電氣自動化領域中得到有效應用，根據實際應用需求來合理選擇繼電器類型顯然十分必要。因此在實際應用中，必須首先明確繼電器被控對象，并對被控對象的性質、特點、使用要求等進行深入了解，之后再根據這些具體信息來確定繼電器原理、用途及技術參數、結構、規格、型號等方面要求，為繼電器的合理選擇提供重要依據。例如時間（延時）繼電器主要用于電力系統二次回路繼電保護以及自動控制回路。中間繼電器主要用于各種保護與自動控制線路，以增加保護、自動回路的觸點數量與容量。漏電繼電器則用于中性點接地電路中，電路交流電壓應在660 V 以上，而電流則應在1 500 A 以下。

4 繼電器在電氣工程自動化低壓電器中應用需要注意的問題

4.1 接點火花

由于接點電路本身就存在電感，因此在接點斷開后，電感上很容易出現過電壓，并與電源電壓一同加載在接點間隙上，導致接點間隙因火花放電而被擊穿，這不僅會降低繼電器的使用壽命，同時還可能會形成高頻信號，對繼電器及其他設備的運行造成影響。為避免這一問題的發生，電氣工程自動化低壓電器對于繼電器的應用還需重點關注接點間隙放電擊穿問題，并在發現接點火花現象后利用“阻止電感能量通過接點”“增設二極管”等方法來進行應對，以徹底消除接點處的火花放電現象。

4.2 接點負載

在繼電器的運行過程中，由于繼電器本身的接點負載比較有限，因此如果實際負載超出了繼電器接點負載能力，那么繼電器就很難正常運行，嚴重的甚至可能會因過載而導致安全事故[3]。例如某繼電器的觸點負載為28 V，觸點電流為10 A，如果過繼電器觸點工作電路的電壓超過28 V 或電流超過10 A，那么繼電器的正常使用就必然會受到影響，甚至是出現觸點燒毀的情況。針對這類問題，還需將繼電器的接點進行針對性調整，使其不同接點的同步性能夠符合要求，并將具有同步性的接點組對并聯起來。最好的方法是采用中間繼電器或接觸器來擴大接點的負載能力。

4.3 吸合釋放時間

繼電器的吸合、釋放與電路切斷等動作的執行直接相關，但是在正常運行中，有些繼電器卻常常會出現吸合、釋放不及時的情況。因此在電氣工程自動化低壓電器對繼電器的應用中，還需注意對繼電器的吸合、釋放時間進行檢測，如吸合、釋放時間不及時，則可以改變繼電器線圈回路的時間常數，在繼電器線圈回路中串入電阻，同時根據實際情況來適當提高電源電壓，以保證線圈的吸合電流維持不變，達到到加速吸合的效果。另外，如果吸合釋放時間過快，則可以在繼電器線圈兩端反向并聯二極管，這樣在繼電器線圈斷電后，鐵芯短路線圈會在原有基礎上增加，而釋放時間自然也會得到延長。

5 結語

總而言之，繼電器為電氣系統的重要組成部分，其在電氣工程自動化領域發揮著非常重要的電路保護與控制作用，但要想實現對繼電器的有效應用，還需要把握好線圈測試、觸點測試等方面的應用要點，并注意吸合釋放時間、接點負載等問題。