浅谈干簧继电器在建筑电气控制系统中的应用

李新

摘 要：干簧继电器在电路中起着控制作用。干簧水位继电器适用于工业与民用建筑中的水箱、水塔及水池等开口容器的水位控制和水位报警。它的主要部件是干簧继电器，也称为舌簧继电器。

关键词：干簧继电器;浮球水位信号器;电气控制

【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216（2019）05B-0044-02

干簧继电器在建筑电气自动控制系统中应用比较广泛，给水泵星—三角减压启动的两台泵一用一备等都是用干簧继电器实现控制的。干簧继电器适用于工业与民用建筑中的水箱、水塔及水池等开口容器的水位控制和水位报警。

它的主要部件是干簧继电器，也称为舌簧继电器。干簧继电器的触头容量较小，不宜直接控制交流接触器，需经中间继电器进行转换。

干簧继电器的结构主要由线圈、玻璃管、干簧片和骨架等组成。玻璃管也称干簧管或舌簧管，干簧片置于玻璃管内部，组成继电器的触头系统，玻璃管是密封的并在其内部充有氮气等惰性气体，这样继电器的触头与外界绝缘，同时有效地防止灰尘的污染，可以减少触头的电腐蚀，延长使用寿命。

干簧片材料为铁镍合金，有两大特点：一是具有较强的导磁性能;二是具有一定的弹性。为了减小簧片的接触电阻，通常干簧片接触点镀以贵重金属，保证继电器接触良好。

当线圈通电后，周围产生磁场，干簧管中两个干簧片的左端被磁化为N极，右端被磁化为S极，两个干簧片相互吸引，使其常開触头闭合，接通被控制电路;线圈断电后，两个干簧片的磁性消失，在弹力作用下，两个接触点断开，将控制电路切断。如果要得到常闭触头，需将两个干簧片平行固定在玻璃管的同一端，假设为左端，并且要求两个干簧片的左端分开，两个干簧片的右端通过干簧片弹性相互接触，形成常闭触头。而右端的第三个干簧片与两个相互接触的干簧片是分开的，形成常开触头。

当线圈通电后，产生磁场，左端的两个相互接触的干簧片固定在玻璃管的同一端，在其左端产生相同的磁极N极，在其右端产生相同的磁极S极，由于同极性相斥，两个相互接触的簧片断开。

如果干簧管不用线圈而用永久磁铁产生磁场来驱动，就可以用来反映非电信号，如作行程控制的永磁感应继电器和水位检测的水位信号器。当继电器的磁场是由浮在水面上的永久磁铁磁环产生时，干簧水位继电器就可以用于检测水位。若水位上升，磁环将沿着不锈钢管上升，接近导管中内置的干簧管GH2时，GH2的常闭触头断开、切断供水控制回路。当水位下降，使磁环沿着不锈钢管下降到接近导管中内置的干簧管GH1时，GH1的常开触头闭合，接通供水控制回路。调换GH1、GH2的位置，即可以得到高水位起动水泵、低水位停止水泵的电气控制信号。干簧水位信号器有UX、US和GSK等型号。选用干簧水位信号器主要考虑因素有水质、控制幅度、介质温度等。GSK型干簧水位信号器适用于清水、不含导磁物质漂浮物的污水;控制幅度为0～5.5m;介质最高温度：不锈钢导管为100℃，硬聚氯乙烯管为40℃，尼龙管为55℃。

干簧水位信号器的磁环沿着不锈钢管上升或者下降时，水中不能有太大的杂质，否则会阻碍磁环的上升或下降，使其不能正常工作。因此，干簧水位信号器多数用于清水水位测量。

常用的浮球水位信号器有FQS、UQK系列，浮球水位信号器的结构外部为椭圆形塑料外壳，塑料壳内部安装滑动导轨，磁铁动锤被固定在导轨上，并且可以沿着导轨上下滑动，导轨的上端固定安装磁环和干簧管。

当浮球随着水位上升翻转，或下降翻转时，磁铁动锤会沿着导轨上下滑动，当磁铁动锤与磁环接触时，就会增强磁环的磁性，从而使干簧管中的干簧片被磁化，干簧片触头动作。

当水位较低时，浮球水位信号器中磁铁动锤位于浮球下方，此时磁铁动锤与磁环及干簧管远离，干簧管中的干簧片未被磁化，处于通常状态。

随着水位的升高，由于浮球被导线与支点拉紧，使浮球翻转，磁铁动锤沿导轨向下滑动，与磁环及干簧管接触，干簧片被磁化，使常开触头闭合，常闭触头断开，实现对电机的排水控制。反之，从高水位到低水位的变化就可以实现对电机的给水控制。

浮球水位信号器椭圆形塑料外壳球体可以浮在水面上，不受水中杂质的影响，可用于污水或清水水位测量，而且塑料浮球具有较好的耐高温、耐腐蚀性能。因此，浮球水位信号器应用范围大，使用更加广泛。

永磁感应器是用于无接触式位置控制的一种电磁元件，其结构由U形永久磁铁、封闭磁路板、JAG-5干簧管插座及尼龙盒组成。永磁感应器是利用磁感应原理及电磁屏蔽原理工作的。当永磁感应器中间槽内没有桥板隔离时，下面U型永久磁铁产生的磁场会磁化上面的干簧管，使每个干簧片一端产生N极，另一端产生S极，从而使两个干簧片不同极性端相吸合，即常开触头闭合，两个干簧片相同极性端相排斥，即常闭触头断开，实现对电路的控制。

当永磁感应器中间槽内有桥板隔离时，下面U型永久磁铁产生的磁场就不能磁化上面的干簧管，因为桥板的材料为导磁性能良好的铁镍合金，下面U型永久磁铁产生的磁场会以桥板作为磁路形成从N极出发，通过桥板回到S极的闭合回路。这样，磁力线就不再通过干簧管，干簧片不再被磁化，即磁场被桥板屏蔽，从而使常开、常闭触头复位。永磁感应器的典型应用是在电梯平层装置中，使电梯进入平层减速运行。

下面以高层建筑给水泵星—三角减压启动的两台泵一用一备的控制为例来说明干簧继电器的作用，在大中型建筑物中，特别是高层建筑，水泵电机的功率通常有75kW以上，如果某建筑物的供电变压器容量不允许水泵电动机直接动，可考虑星—三角减压起动方式，因为该方式起动设备少，初次投资少，起动转矩一般能满足要求。

给水泵星—三角减压起动的两台泵一用一备的控制，在主电路中，QS为总电源开关，QF1、QF2分别为电动机M1和M2的供电断路器，两台电动机的星—三角起动各由三个接触器控制，其中KM1、KM2和KM3控制M1，KM4、KM5和KM6控制M2。

在控制电路中，采用两个万能转换开关SAC1和SAC2分别控制各自的水泵电动机，每个万能转换开关都有三个控制档位，即“自动”“手动”和“备用”。

首先将SAC1置于自动位置，SAC2置于备用位置。合上总电源闸刀开关QS。由于SAC1置于自动位置，其触头使电路接通。当建筑楼顶蓄水池中的水位降到起泵的低位时，干簧水位继电器触头LS2闭合，KA1通电吸合并自锁，KA1的常开触头闭合使电路接通，从而使接触器KM3、KM1及时间继电器KT1通电吸合，1号水泵电动机M1按Y联结接通电源起动，时间继电器KT1开始起动延时。

当延时时间到达时，KT1的常闭触头断开，使KM3断电释放，而KT1的常开延时触头接通，在KM3已断电释放的情况下，接触器KM2通电吸合并自锁，1号水泵电动机M1按联结继续起动直至运行。KM2常闭辅助触头断开，使KT1断电释放。控制电路中在KM2的线圈电路中串联了KM3的常闭触头，以保证KM2和KM3不能同时通电，避免主电路发生短路事故。Ml的起动运行将使楼顶蓄水池中的水位不断上升。当蓄水池中的水位升高到停泵的高水位时，干簧水位继电器触头SL1断开，使KA1断电释放，KM1和KM3也断电释放，水泵电动机Ml断电停转，停止供水。

总之，我们可以从给水泵星—三角减压起动的两台泵一用一备的控制为例来说明干簧继电器的作用，当干簧继电器与时间继电器合理配合使用时，就能产生各种变化方式，满足生产工艺的不同需求，以适应现今科学技术发展的需要。

参考文献：

[1]侯进旺.建筑电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2]马小军.建筑电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，2013.