继电器工作原理与保护电路及故障检修实例

2020-06-11

视听 2020年3期

（广西广播电视技术中心百色分中心）

一、引言

1822年，法国物理学家吕萨克和阿拉戈把导线绕在软铁上，发现导线通电后能使这块软铁富有磁性。几年后，美国物理学家约瑟夫·亨利在研究电路控制时利用电磁铁发明了继电器，为人类工业发展打开了另一扇大门。它利用线圈在通电时产生磁力的现象，使用低电压、弱电流控制高电压、强电流的工作电路，实现远距离遥控和生产自动化。

二、继电器工作原理分析

按照工作原理，继电器又可分为电磁继电器、温度继电器、时间继电器等等。在我们日常的发射机及设备维护中，最常使用的是电磁继电器。电磁继电器被广泛地应用于自动控制以及通信领域。电磁继电器主要是由电磁铁、衔铁、弹簧和动、静触点组成。如图1所示。

线圈两端没有施加电压时，公共触点与常闭触点组成闭合回路。当线圈两端施加一定的电压时电磁铁产生磁力，在磁力作用下，公共触点与常闭触点分开，与常开触点组成闭合回路。断开线圈两端电压时，在弹力的作用下，公共触点复位，与常闭触点组成闭合回路。

三、继电器保护电路

由于电路中的电感元件包括继电器本身的线圈在电路断开的瞬间会产生自感电势，过高的瞬时电压会导致继电器的接触点在断开时产生打火现象，对触点造成损伤，影响使用寿命，甚至有可能被火花所产生的高温烧毁。为了避免继电器的损坏以及延长使用寿命，需要采用消火花电路，减小继电器的损伤。

（一）阻容消火花电路

使用电容和电阻组成容阻支路，吸收过压时产生的能量。将容阻支路与感性负载并联。在触点断开时，阻容支路与感性负载直接形成回路续流，使电感中的能量不经过触点，减弱了感性负载中电流的变化，减小了感应负载中产生的感应电势，使触点在断开瞬间免受高压击穿打火。

图1 电磁继电器原理图

（二）压敏电阻保护

使用压敏电阻将触点断开产生的过电压钳位到一个相对的固定值，从而对后续电路进行保护。将压敏电阻与触点并联，在正常工作情况下，加在压敏电阻两端的电压小于它的阈值，压敏电阻相当于断开状态。在触电断开时，瞬时电压过大，达到压敏电阻的阈值，它便呈现低电阻分流保护触点。

图2 阻容消火花电路

图3 压敏电阻保护

四、故障检修实例

（一）UPS旁路告警（误报）

台站使用UPS不间断电源供电系统，在断电情况下发电机启动之前确保设备正常供电。为防止UPS设备故障电力无法正常输出，还采用了旁路供电（市电直通）的应急供电方案。市电直通线路状态指示使用220V线圈电压继电器进行检测，其常开点与公共点连接环境采集器的PD8口，继电器的线包电压由旁路提供。当市电直通线路正常时，继电器吸合，常开点与公共点组成闭合回路，采集器接收到反馈信号，旁路状态指示正常。市电直通线路异常时，公共点复位，形成开路，无法接收到反馈信号，则旁路告警。在系统线路正常的情况下，由于继电器损坏无法吸合导致采集器无法接收到反馈信号而引起错误告警。

（二）开关机控制器无法控制发射机正常开关机

功率等级小于等于300W的独立天线型调频N+1发射机系统以及功率等级小于等于300W的电视发射机系统均采用开关机控制器给发射机供电，通过控制开关机控制器的电路输出通道，实现远程控制开关机。发射机采集器JK1、JK7口连接开关机控制器CH1的开、关通道，分别接入JK继电器的公共点与常开点。

依次连接，可对六台发射机进行远程控制。当维护人员在客户端发出CH1对应的发射机开机指令时，采集器JK1通道内的继电器吸合，开关机控制器CH1开机控制部分形成闭合回路，则CH1通道对应的插座给发射机供电，发射机开机运行。发出关机指令时，采集器JK7继电器吸合，CH1关机控制部分形成闭合回路，CH1插座通道停止供电，发射机关机。当发射机采集器内部的继电器损坏时，客户端发出控制命令，采集器内部的JK继电器无法吸合，开关机控制器命令通道处于开路状态，将会导致对应通道无法正常供电（或停止供电），导致发射机无法正常开机（或关机）。

五、总结

继电器的工作特性可以使工业的自动控制成为现实，了解其工作原理可以更深入地对发射机自动控制系统有更深入的了解。对于庞大的发射机系统来说，我们不可能能够快速地完全理解它的理论。但我们可以从简单的元件入手，通过它来了解设备的部分工作原理从而逐渐地掌握更深入的知识。不仅仅是继电器故障，我们应当对所有故障产生的原因追根溯源，进行归纳总结。这样不仅能更深入地理解设备运行的原理过程，还可以发现产生同类故障的根本原因，有针对性地对易发生故障的电路进行防范措施。