电气工程自动化低压电器中继电器的应用
2020-06-23吴航
吴 航
(福州大学至诚学院,福建 福州 350000)
0 引言
在电气工程领域,自动化低压电器的应用虽然比较普遍,但由于其在实际使用阶段很容易出现损坏,因此也同样会存在着很多的质量安全隐患,而通过对继电器这一电控元器件的应用,则可以对输出电路进行调节、保护、转换,并对其阶段变化加以有效控制,保证电气输入量能够符合规定。
1 继电器
1.1 继电器的构成
继电器是电子控制元件中的一种,从构成上来看主要可分为控制系统与被控制系统2 部分,但由于其经常被应用在自动化控制电路领域,因此也可以简单看作是利用小电流来对大电流加以控制的自动化设备开关。随着近年来继电器的不断发展,继电器的类型与用途逐渐趋于多样,在内部结构上也发生了较大的变化,但无论继电器的结构出现了怎样的改变,仍然是以触点、线圈等几部分为主要构成(具体如图1 所示)。
图1 继电器主要构成
1.2 继电器的工作原理
继电器作为电气系统的重要组成部分,其对于电气设备的保护虽然可以在变压器、马达、发电机等各类设备中得到体现,不同电气设备所安装的继电器装置也会存在一定差异,但其工作原理却基本相同。一般来说,由于电气设备需要依托电气系统运行,因此其运行状态必然会受到温度、电压等参数的影响,一旦这些参数出现异常,就意味着电气设备存在故障隐患或因故障问题而无法运行,而继电器正是基于这一特性,通过取样单元来获取电气设备运行过程中的物理量参数,之后在通过电气隔离来将物理量转变为比较鉴别单元能够识别的信号,从而实现对电气设备的运行状态进行全面监测与准确判断,决定是否动作[1]。继电器动作后线圈中会流过驱动电流,这时线圈与铁芯等效成为电磁铁,并对铁片产生吸引力作用,一旦吸引力大于弹簧的拉力后,铁芯就会向上移动,使连接片与触点从断开状态(如图2 所示)转为接触状态(如图3 所示),并为电气设备提供保护。
图2 继电器未动作
图3 继电器动作
2 电气工程自动化低压电器中继电器的具体应用
2.1 触点测试
触点测试是继电器测试中最为常见的一种测试方法,由于继电器自身稳定性与单个触点的性能直接相关,因此在对继电器的应用中,其单触点性能虽然并不会继电器运行造成直接影响,但会对继电器运行工作效率产生局定性作用。基于这一情况,电气工程自动化对于继电器的应用还需从触点测试入手,在继电器运行前及运行过程中,利用万能表对其单触点的特殊性能展开测量,并根据组织等测试参数结果来判断出继电器是否能够正常运行及工作效率高低,如电阻为0,则说明继电器单触点与动点的阻值达到了最大值,其运行稳定性与工作效率能够得到保证,否则说明继电器运行稳定性及工作效率存在不同程度问题。
2.2 线圈测试
除触点测试方法外,线圈测试方法在继电器的应用中也十分常见。一般来说,由于继电器线圈阻值与继电器工作电压、工作电流直接相关,因此在电气工程自动化的应用中,可以利用万能表的R×10Ω 档们来对继电器线圈组织展开测量,并根据测量结果计算出继电器的使用电压与工作电流,这样才能够有针对性地对数据加以应用,以免出现电压、电流过大或过小的现象。另外,根据线圈的阻值测量结果,还可以判断出继电器是否存在着开路现象,这对于继电器在电气工程自动化中的应用同样十分重要。
2.3 释放电流、电压测试
对于继电器的释放电压、电流测试主要是通过提高电源电压来辨别电流、电压的情况,并据此判断出电压与电流数值,以完成继电器检测,获得精确的测试数据。在测试过程中,需要先对继电器电源与电流表进行调试,保证其稳定性后再向继电器输入一组电压,同时将电流表串入到供电回路之中,用于获取准确的电流数据,在完成电流表串入后,可逐步调高电源电压,待听到继电器吸合的声音后,将当时的电压与电流数值记录下来,为继电器的具体应用提供参考[2]。一般来说,继电器的释放电压应在吸合电压的10%~50%,如果释放电压与吸合电压间的比值超出了这一范围,则说明继电器无法正常运行,不可再对该继电器进行应用。
2.4 合理选型
继电器具有类型多样、功能多样的特点,为保证继电器能够在电气自动化领域中得到有效应用,根据实际应用需求来合理选择继电器类型显然十分必要。因此在实际应用中,必须首先明确继电器被控对象,并对被控对象的性质、特点、使用要求等进行深入了解,之后再根据这些具体信息来确定继电器原理、用途及技术参数、结构、规格、型号等方面要求,为继电器的合理选择提供重要依据。例如时间(延时)继电器主要用于电力系统二次回路继电保护以及自动控制回路。中间继电器主要用于各种保护与自动控制线路,以增加保护、自动回路的触点数量与容量。漏电继电器则用于中性点接地电路中,电路交流电压应在660 V 以上,而电流则应在1 500 A 以下。
4 继电器在电气工程自动化低压电器中应用需要注意的问题
4.1 接点火花
由于接点电路本身就存在电感,因此在接点断开后,电感上很容易出现过电压,并与电源电压一同加载在接点间隙上,导致接点间隙因火花放电而被击穿,这不仅会降低继电器的使用寿命,同时还可能会形成高频信号,对继电器及其他设备的运行造成影响。为避免这一问题的发生,电气工程自动化低压电器对于继电器的应用还需重点关注接点间隙放电击穿问题,并在发现接点火花现象后利用“阻止电感能量通过接点”“增设二极管”等方法来进行应对,以彻底消除接点处的火花放电现象。
4.2 接点负载
在继电器的运行过程中,由于继电器本身的接点负载比较有限,因此如果实际负载超出了继电器接点负载能力,那么继电器就很难正常运行,严重的甚至可能会因过载而导致安全事故[3]。例如某继电器的触点负载为28 V,触点电流为10 A,如果过继电器触点工作电路的电压超过28 V 或电流超过10 A,那么继电器的正常使用就必然会受到影响,甚至是出现触点烧毁的情况。针对这类问题,还需将继电器的接点进行针对性调整,使其不同接点的同步性能够符合要求,并将具有同步性的接点组对并联起来。最好的方法是采用中间继电器或接触器来扩大接点的负载能力。
4.3 吸合释放时间
继电器的吸合、释放与电路切断等动作的执行直接相关,但是在正常运行中,有些继电器却常常会出现吸合、释放不及时的情况。因此在电气工程自动化低压电器对继电器的应用中,还需注意对继电器的吸合、释放时间进行检测,如吸合、释放时间不及时,则可以改变继电器线圈回路的时间常数,在继电器线圈回路中串入电阻,同时根据实际情况来适当提高电源电压,以保证线圈的吸合电流维持不变,达到到加速吸合的效果。另外,如果吸合释放时间过快,则可以在继电器线圈两端反向并联二极管,这样在继电器线圈断电后,铁芯短路线圈会在原有基础上增加,而释放时间自然也会得到延长。
5 结语
总而言之,继电器为电气系统的重要组成部分,其在电气工程自动化领域发挥着非常重要的电路保护与控制作用,但要想实现对继电器的有效应用,还需要把握好线圈测试、触点测试等方面的应用要点,并注意吸合释放时间、接点负载等问题。