城市軌道交通信號(hào)基礎(chǔ)課件-第二章之繼電器

城市軌道交通信號(hào)基礎(chǔ)

主講：馮博老師

機(jī)電工程系本章內(nèi)容

軌道電路信號(hào)機(jī)繼電器及繼電電路轉(zhuǎn)轍機(jī)和道岔控制電路項(xiàng)目一項(xiàng)目二項(xiàng)目三項(xiàng)目四計(jì)軸器和應(yīng)答器項(xiàng)目五

項(xiàng)目三

繼電器及繼電電路1．了解各種繼電器的工作原理。

2．掌握繼電器在控制電路中的作用。

3．了解故障—安全原則的基本要求及實(shí)現(xiàn)。4.了解有關(guān)繼電器的一些符合表示知識(shí)要點(diǎn)：一、繼電器的基本原理1、什么是繼電器？繼電器是一種電磁開(kāi)關(guān)，指當(dāng)輸入量（如電壓、電流、溫度等）達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開(kāi)的電器。繼電器是一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。能以較小的電信號(hào)控制執(zhí)行電路中的大功率設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制的重要設(shè)備。繼電器是由電磁系統(tǒng)和觸點(diǎn)系統(tǒng)兩大系統(tǒng)組成的。繼電器電磁系統(tǒng)（感受系統(tǒng)）：線圈、鐵心、銜鐵等觸點(diǎn)系統(tǒng)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）：動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)一、繼電器的基本原理2、繼電器的組成一、繼電器的基本原理3、繼電器的工作原理當(dāng)線圈中通入規(guī)定的電流后，根據(jù)電磁原理，線圈中產(chǎn)生磁性，銜鐵被吸引；當(dāng)線圈中沒(méi)有電流時(shí)，銜鐵由于重力作用被釋放。銜鐵上的觸點(diǎn)成為動(dòng)觸點(diǎn)，隨著銜鐵的動(dòng)作，動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接通或斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制。線圈S銜鐵動(dòng)觸點(diǎn)

繼電器原理圖繼電器工作原理原理動(dòng)畫演示一、繼電器的基本原理工作原理總結(jié)⑴線圈通電→產(chǎn)生磁通→電磁吸引力→銜鐵吸向鐵心→銜鐵帶動(dòng)動(dòng)接點(diǎn)動(dòng)作→繼電器勵(lì)磁（吸起

）⑵線圈斷電→吸引力下降→銜鐵依靠重力落下→繼電器失磁（落下

）3、繼電器的工作原理二、繼電器的分類1、按動(dòng)作原理分電磁繼電器感應(yīng)繼電器通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，信號(hào)設(shè)備中常用通過(guò)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)與翼板中的另一交變磁場(chǎng)所感應(yīng)的電流相互作用，翼板轉(zhuǎn)動(dòng)。如，相敏軌道電路所使用的交流二元繼電器直流繼電器交流繼電器直流電源供電，信號(hào)繼電器常用交流電源供電，如，信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路中用于監(jiān)督信號(hào)機(jī)是否滅燈的燈絲繼電器，用于信號(hào)機(jī)燈泡主、副燈絲轉(zhuǎn)換的燈絲轉(zhuǎn)換繼電器等二、繼電器的分類2、按動(dòng)作電流分二、繼電器的分類3、按動(dòng)作快慢分正常動(dòng)作繼電器緩動(dòng)繼電器銜鐵動(dòng)作時(shí)間0.1-0.3秒,大部分信號(hào)繼電器屬于此范圍包括緩吸和緩放兩種,銜鐵動(dòng)作時(shí)間超過(guò)0.3秒晶體管時(shí)間繼電器數(shù)字式時(shí)間繼電器緩動(dòng)繼電器：延緩繼電器動(dòng)作時(shí)間的一類繼電器。用改變繼電器的結(jié)構(gòu)或改變輸入電路的方法可使繼電器由線圈通電或斷電到接點(diǎn)良好地轉(zhuǎn)接，要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間延遲。二、繼電器的分類4、按工作可靠度分安全型繼電器（N型）非安全型繼電器（C型）依靠重力作用釋放銜鐵依靠彈力保證繼電器落下，又稱彈力式繼電器城市軌道交通系統(tǒng)大多使用安全型繼電器應(yīng)用舉例三、安全型繼電器城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)大多使用安全型繼電器以確保設(shè)備具有“故障一安全”特性。安全型繼電器一般為電磁繼電器，可采用直流電也可采用交流電，根據(jù)需要還可使繼電器具有緩動(dòng)功能。安全型繼電器組合架三、安全型繼電器1、直流無(wú)極繼電器繼電器使用直流電，同時(shí)繼電器的動(dòng)作與通入線圈的電流方向無(wú)關(guān)，故稱直流無(wú)極繼電器.我國(guó)軌道交通信號(hào)中應(yīng)用較多的是AX系列繼電器，它是直流24V系列的重力式直流電磁繼電器，其基本結(jié)構(gòu)屬于直流無(wú)極繼電器。其它各型號(hào)都是由其派生而成。AX型繼電器

(1)結(jié)構(gòu)安全型直流無(wú)極繼電器結(jié)構(gòu)如下圖所示，由直流電磁系統(tǒng)和觸點(diǎn)系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。觸點(diǎn)系統(tǒng)電磁系統(tǒng)直流無(wú)極繼電器結(jié)構(gòu)、實(shí)物圖直流電磁系統(tǒng)由線圈、鐵心、軛鐵等組成。線圈分為前圈和后圈，可根據(jù)電路需要設(shè)置單線圈控制、雙線圈串聯(lián)控制或雙線圈并聯(lián)控制。通電時(shí)線圈產(chǎn)生磁通，吸引銜鐵；斷電后線圈失磁，銜鐵依靠重力作用可靠釋放。電磁系統(tǒng):1—鐵心；2—止片；3—銜鐵；4—鋼絲卡；5—重錘片；6—軛鐵；7—前后線圈；8—前后線圈架。接點(diǎn)多，則片多1、直流無(wú)極繼電器無(wú)極繼電器磁路觸點(diǎn)系統(tǒng):觸點(diǎn)系統(tǒng)包括拉桿和觸點(diǎn)組。觸點(diǎn)組分為靜止的前觸點(diǎn)、后觸點(diǎn)和固定在拉桿上的動(dòng)觸點(diǎn)。觸點(diǎn)的接通情況可以反映繼電器的狀態(tài)，同時(shí)用于控制其他設(shè)備。直流無(wú)極繼電器一般有8組觸點(diǎn)，彼此獨(dú)立但動(dòng)作一致。托片：減振限制重錘片下落位置1、直流無(wú)極繼電器

(2)工作原理當(dāng)線圈通以直流電后，產(chǎn)生磁通，經(jīng)鐵心、軛鐵、銜鐵和氣隙，形成閉合磁路，使鐵心對(duì)銜鐵產(chǎn)生吸引力。當(dāng)此吸引力增大到足以克服重錘片和拉桿等重力時(shí)，就能將銜鐵吸向鐵心，于是銜鐵帶動(dòng)拉桿推動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)向上動(dòng)作，使動(dòng)觸點(diǎn)與前觸點(diǎn)閉合，此時(shí)稱繼電器處于勵(lì)磁狀態(tài)(又稱為吸起狀態(tài))。1、直流無(wú)極繼電器無(wú)極吸起當(dāng)線圈中的電流減少或斷電時(shí)，磁路的磁通隨之減少，鐵心對(duì)銜鐵的吸引力相應(yīng)減少，當(dāng)吸引力不足以克服重錘片和拉桿的重力時(shí)，銜鐵即釋放，使動(dòng)觸點(diǎn)與前觸點(diǎn)斷開(kāi)并與后觸點(diǎn)閉合，此時(shí)稱繼電器處于失磁狀態(tài)(又稱為落下?tīng)顟B(tài))。1、直流無(wú)極繼電器無(wú)極落下

直流無(wú)極繼電器總結(jié)（1）結(jié)構(gòu)直流電磁系統(tǒng)：線圈、鐵心、軛鐵等觸點(diǎn)系統(tǒng)：拉桿、觸點(diǎn)組（8組觸點(diǎn)）（2）工作原理勵(lì)磁狀態(tài)（吸起狀態(tài)）失磁狀態(tài)（落下?tīng)顟B(tài)）1、直流無(wú)極繼電器三、安全型繼電器2、整流式繼電器整流式繼電器應(yīng)用于交流電路中，其電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、動(dòng)作原理與直流無(wú)極繼電器基本相同，在直流無(wú)極繼電器的基礎(chǔ)上增加整流電路，一般采用四個(gè)二極管組成橋式整流電路。橋式整流電路無(wú)極繼電器與整流繼電器實(shí)物圖對(duì)比

無(wú)極繼電器整流繼電器整流電路作用：用于交流電路中特點(diǎn)：電磁系統(tǒng)與無(wú)極繼電器相同。不同：在接點(diǎn)組上安裝了二極管組成的半波或全波整流電路。規(guī)格：JZXC-480全波、JZXC-0.14半波、JZXC-156、JZXC-H18、JZXC-H18F全波使用中電源端子1、4短接。

2、整流式繼電器整流式繼電器總結(jié)（1）概念。整流：將交流電變換為直流電，應(yīng)用于交流電路中。（2）組成。直流無(wú)極繼電器（吸起狀態(tài)）整流電路：四個(gè)二極管組成橋式整流電路2、整流式繼電器三、安全型繼電器3、有極繼電器有極繼電器根據(jù)線圈中電流極性不同而具有定位和反位兩種穩(wěn)定狀態(tài)，這兩種穩(wěn)定狀態(tài)在線圈中電流消失后，仍能繼續(xù)保持，所以又稱為極性保持繼電器。它的特點(diǎn)是在電磁系統(tǒng)中增加了永久磁鋼。在線圈中通以規(guī)定極性的電流時(shí)，繼電器吸起，斷電后銜鐵仍能保持在吸起位置；通以反向電流時(shí)，繼電器落下，斷電后仍保持在落下位置。無(wú)極繼電器與有極繼電器實(shí)物圖對(duì)比

無(wú)極繼電器有極繼電器永久磁鋼3、有極繼電器

特性：正極性電流吸起，斷電保持；反極性電流打落，斷電保持。

規(guī)格：JYXC-660、JYXC-270、JYJXC-J3000(1+,4-定位）JYJXC-135/220(3+,4-定位；2+，1-反位）

定位、反位規(guī)定：定位→前接點(diǎn)吸起（D）；反位→后接點(diǎn)落下（F）

工作原理：由永磁磁路+電磁磁路組合而成，為不對(duì)稱的并聯(lián)磁路結(jié)構(gòu)當(dāng)電路的電流較大時(shí)，觸點(diǎn)斷開(kāi)過(guò)程中在觸點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生電弧。電弧溫度過(guò)高，會(huì)引起觸點(diǎn)表面氧化，造成接觸不良。為了通斷較大電流，可采用改進(jìn)型的有極繼電器，其主要特點(diǎn)是動(dòng)觸點(diǎn)片改為面接觸，以增大接觸面積，觸點(diǎn)系統(tǒng)配備永久磁鋼材料的磁吹弧裝置，如下圖所示。3、有極繼電器磁吹弧裝置3、有極繼電器（1）含義：線圈中電流消失后，仍能繼續(xù)保持穩(wěn)定狀態(tài)。（2）特點(diǎn)：正極性電流吸起，斷電保持；反極性電流打落，斷電保持。（3）結(jié)構(gòu)：與無(wú)極繼電器基本相同有極繼電器總結(jié)

不同：條形永久磁鐵代替部分軛鐵。

三、安全型繼電器4、偏極繼電器

偏極繼電器是為了滿足信號(hào)電路中鑒別電流極性的需要而設(shè)計(jì)的。它與無(wú)極繼電器不同，銜鐵的吸起與線圈中電流的極性有關(guān)，只有通過(guò)規(guī)定方向的電流時(shí)，銜鐵才吸起，電流方向與要求的方向相反時(shí)，銜鐵不動(dòng)作。它只有一種穩(wěn)定狀態(tài)，銜鐵靠電磁力吸起，若斷電立即落下，落下是穩(wěn)態(tài)。偏極繼電器的兩組線圈串聯(lián)使用，接線方式與無(wú)極繼電器相同。其觸點(diǎn)系統(tǒng)與無(wú)極繼電器完全相同，具有8組觸點(diǎn)。偏極繼電器一般用在道岔表示電路中無(wú)極繼電器與偏極繼電器實(shí)物圖對(duì)比

無(wú)極繼電器偏極繼電器永久磁鐵方形極靴（1）含義：只有線圈中的電源極性1+、4-，才吸起。電流方向相反時(shí)，銜鐵不動(dòng)作。只有一種穩(wěn)態(tài)，即銜鐵靠電磁力吸起后，斷電落下，落下是穩(wěn)態(tài)。偏極繼電器總結(jié)4、偏極繼電器（2）結(jié)構(gòu)：磁系統(tǒng)與無(wú)極繼電器基本相同不同:極靴是方形的下方固定永久磁鋼，銜鐵處于極靴和永久磁鋼之間，受永久磁力的影響處于落下位置。三、安全型繼電器5、交流二元繼電器交流二元繼電器屬于交流感應(yīng)式繼電器，具有兩個(gè)既相互獨(dú)立又相互作用的交變電磁系統(tǒng)，故稱二元繼電器，有吸起和落下兩種狀態(tài)。根據(jù)不同頻率，交流二元繼電器分為25Hz和50Hz兩種。用途：交流電化區(qū)段25HZ相敏軌道電路中作為軌道繼電器，它由專設(shè)的25Hz電源屏供電，具有可靠的頻率相位的選擇性。

25Hz電源屏將引入的50Hz交流電源變?yōu)?5Hz交流電源，用于供給站內(nèi)25Hz相敏軌道電路的軌道AC220V電源和局部AC110V電源。

25Hz電源屏

交流二元繼電器的結(jié)構(gòu)如下圖所示，由電磁系統(tǒng)、翼板、觸點(diǎn)等組成。5、交流二元繼電器交流二元繼電器交流二元繼電器具有如下兩個(gè)特點(diǎn)：

(1)具有頻率選擇特性當(dāng)交流二元繼電器局部線圈中電流頻率為50Hz時(shí)，只有在軌道線圈接收到50Hz電流時(shí)，繼電器才可能動(dòng)作，除此之外，翼板中平均轉(zhuǎn)矩為零，繼電器不動(dòng)作。

(2)具有相位選擇特性即使軌道線圈與局部線圈中的電流頻率相同，繼電器并不一定吸起，只有局部線圈電流相位超前軌道線圈相位0°～180°時(shí)，翼板中才產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，使繼電器能夠吸起。通過(guò)計(jì)算可知，當(dāng)相位超前90°時(shí)正轉(zhuǎn)矩最大。5、交流二元繼電器交流二元繼電器應(yīng)用于相敏軌道電路，這種故障-安全特性不僅能夠解決軌道電路軌端絕緣的破損防護(hù)問(wèn)題，還能防止?fàn)恳娏骷捌渌l率的干擾。通過(guò)計(jì)算可以知道，當(dāng)軌道線圈的電流頻率為局部線圈電流頻率的n倍時(shí)，不論電壓多高，翼板均不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使繼電器誤動(dòng)。隨著我國(guó)城市軌道交通中逐漸引進(jìn)國(guó)外信號(hào)設(shè)備，相應(yīng)配套了一定數(shù)量的國(guó)外繼電器。國(guó)外繼電器設(shè)備與國(guó)產(chǎn)設(shè)備工作原理基本一致，但關(guān)鍵器件強(qiáng)度更大，具有更高的可靠性。5、交流二元繼電器交流二元繼電器總結(jié)（1）含義。交流——使用交流電源二元——指電磁系統(tǒng)為兩個(gè)即相互獨(dú)立又相互作用的交變電磁系統(tǒng)。（2）組成。電磁系統(tǒng)、翼板、觸點(diǎn)。5、交流二元繼電器四、繼電器的作用“故障——安全”原則：當(dāng)系統(tǒng)任何部分發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)確保系統(tǒng)的輸出導(dǎo)向安全狀態(tài)（對(duì)于鐵路信號(hào)來(lái)說(shuō)，就是停止運(yùn)行的紅燈狀態(tài)）繼電器的作用：（1）表示功能：表示線路占用、空閑，信號(hào)的開(kāi)放，關(guān)閉等（2）驅(qū)動(dòng)功能：定位操縱繼電器、反位操縱繼電器（3）實(shí)現(xiàn)邏輯電路：利用繼電電路實(shí)現(xiàn)有關(guān)邏輯關(guān)系小提問(wèn)？應(yīng)用舉例

水位沒(méi)有達(dá)到金屬塊A時(shí)，繼電器線圈沒(méi)有電流通過(guò)，它的上面兩個(gè)觸點(diǎn)接觸，工作電路中綠燈與電源構(gòu)成回路，綠燈亮；當(dāng)水位到達(dá)金屬塊A時(shí)，繼電器線圈有電流通過(guò)，它的下面兩個(gè)觸點(diǎn)接觸，工作電路中紅燈與電源構(gòu)成回路，紅燈亮。休息、休息繼電器實(shí)物圖片演示

[項(xiàng)目三實(shí)施]任務(wù)一認(rèn)識(shí)繼電器1．目標(biāo)

1)能根據(jù)外觀區(qū)分不同繼電器，了解繼電器名稱中有關(guān)字母的含義。

2)掌握繼電器線圈、觸點(diǎn)的圖形符號(hào)。

3)能正確判別繼電器插座的觸點(diǎn)編號(hào)。4)掌握繼電器的命名、定位。

2．設(shè)備1)常用繼電器及其插座。表3—1繼電器線圈的圖形符號(hào)(部分)（1）繼電器線圈、觸點(diǎn)圖形符號(hào)表3-2繼電器觸點(diǎn)的圖形符號(hào)(部分)小提示在繼電器線圈的符號(hào)上，必須標(biāo)注端子號(hào)，對(duì)于僅有一個(gè)定位狀態(tài)的繼電器，還必須標(biāo)注箭頭以表明其定位狀態(tài)。如果觸點(diǎn)組用兩位表示的，第一位表示觸點(diǎn)組號(hào)，第二位表示前、中、后觸點(diǎn)，用“l(fā)”表示中觸點(diǎn)，“2”表示前觸點(diǎn)，“3”表示后觸點(diǎn)，一般電路圖中僅在中觸點(diǎn)處標(biāo)出其觸點(diǎn)組號(hào)。從表3-1、表3-2中可看出，當(dāng)觸點(diǎn)組號(hào)為l時(shí)，其動(dòng)觸點(diǎn)片為ll，前觸點(diǎn)為12，后觸點(diǎn)為13。繼電器吸起時(shí)中、前觸點(diǎn)接通，中、后觸點(diǎn)斷開(kāi)；繼電器落下時(shí)中、前觸點(diǎn)斷開(kāi)，中、后觸點(diǎn)接通。對(duì)于有極繼電器，由于無(wú)法用箭頭表示其狀態(tài)，所以必須完整標(biāo)注其觸點(diǎn)號(hào)，例如111表示中觸點(diǎn)，112表示定位觸點(diǎn)，113表示反位觸點(diǎn)。其中，百位數(shù)l表示該繼電器為有極繼電器，以區(qū)別于其他繼電器。小提示（2）繼電器型號(hào)的表示法采用漢字拼音字母和數(shù)字表示，字母表示繼電器種類，數(shù)字表示線圈的阻值。表3-3繼電器代號(hào)意義(部分)續(xù)表3-3（3）繼電器插座的觸點(diǎn)編號(hào)繼電器插座插孔旁標(biāo)注的觸點(diǎn)編號(hào)是直流無(wú)極繼電器的觸點(diǎn)編號(hào)，如下圖所示。其他類型繼電器的觸點(diǎn)系統(tǒng)的位置及編號(hào)與之不同，使用時(shí)需參考有關(guān)資料對(duì)照使用。繼電器觸點(diǎn)插座編號(hào)對(duì)照?qǐng)D（4）繼電器的命名繼電器一般按照其作用來(lái)命名。例如反映信號(hào)機(jī)燈絲狀態(tài)的繼電器稱為燈絲繼電器，記作DJ，控制信號(hào)的繼電器稱為信號(hào)繼電器，記作XJ。同一繼電器的線圈和觸點(diǎn)可用在不同電路中，必須用該繼電器的名稱符號(hào)來(lái)標(biāo)記，以免混淆。同一繼電器的各觸點(diǎn)組還需注明其組號(hào)，防止重復(fù)使用。（5）繼電器的定位繼電器兩個(gè)狀態(tài)：吸起和落下規(guī)定：電路圖中繼電器呈現(xiàn)的狀態(tài)為定位狀態(tài)（常態(tài)）。遵循以下原則：1）繼電器的定位狀態(tài)必須和設(shè)備的定位狀態(tài)一致。信號(hào)布置圖中反映設(shè)備狀態(tài)約定為定位狀態(tài)。如：定位狀態(tài)：信號(hào)機(jī)－－關(guān)閉；道岔－－開(kāi)通，軌道電路－－空閑。2）繼電器的落下?tīng)顟B(tài)必須與設(shè)備的安全側(cè)相一致，滿足故障——安全原則。如：信號(hào)繼電器落下－－信號(hào)機(jī)關(guān)閉，軌道繼電器落下－－軌道電路被占用。即：信號(hào)機(jī)關(guān)閉－XJ

，軌道電路空閑－GJ

道岔定位－DBJ

，F(xiàn)BJ

（5）繼電器的定位在電路中，凡是以吸起為定位狀態(tài)的繼電器，其接點(diǎn)和線圈均以“↑”符號(hào)表示，凡是以落下為定位狀態(tài)的繼電器，其接點(diǎn)和線圈以“↓”表示。（5）繼電器的定位21DBJ2322

1．目標(biāo)

1)掌握繼電器的應(yīng)用。

2)區(qū)分不同繼電器的電氣特性。

2．設(shè)備常用繼電器、電源、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、燈泡、電烙鐵、焊錫等。任務(wù)二

認(rèn)識(shí)繼電器的電氣特性3．實(shí)施步驟

1)以4～5人為一組。

2)每組根據(jù)所提供設(shè)備制作繼電電路，實(shí)現(xiàn)利用開(kāi)關(guān)控制繼電器。

3)每組根據(jù)所提供設(shè)備制作繼電電路實(shí)現(xiàn)利用繼電器觸點(diǎn)控制燈泡狀態(tài)。AX型繼電器電氣特性測(cè)試任務(wù)三學(xué)習(xí)繼電電路應(yīng)用

1．目標(biāo)

1)掌握基本的繼電器組成電路