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【电气基础】学电气,先从一个中间继电器开始

文大木 机械工程师 2021-09-29

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今天我们给大家介绍一下电气控制电路中最常用的电器元件——中间继电器。说他是最常用一点也不为过,因为它的结构原理简单,能实现的功能却很强大,而且价格也不高。

曾经控制器的价格较高时,继电器的使用自不必说,即便如今,各种单片机、PLC以及工控机流行的时代,也离不开继电器的使用。因为,再复杂的控制系统,最终也是需要执行机构的,最终的执行终端多多少少都会用到中间继电器(当然,并不是百分百的要用)。

鉴于中间继电器如此重要的身份和地位,我觉得机械工程师必须要掌握它的用法,最低也要了解其原理和基本的应用场景。以便结合机械设计实现最简单有效的解决方案。如果想入门电气控制,从这个电气元件开始也是完全可以的,看了今天这篇文章后,我们可以试着用继电器搭建一个控制电机正反转的控制电气路。

下面开始讲干货。

中间继电器是什么?

中间继电器,英文是:intermediate relay。电路主要主回路和控制回路组成,而中间继电器主要用于控制回路当中。

在电路原理图中,用符号K来代表中间继电器,在老国标里是KA。其画法如下图所示。

其工作原理为,当线圈通电时,动铁芯在电磁力作用下动作闭合,与动触头动作分离常闭触头,闭合常开触头;线圈断电时,动铁芯在弹簧作用下与动触头复位。如下面动图所示。

中间继电器的接线

要想会使用继电器,当然要先理解他的接线方式。继电器一共分两部分,一个线圈,一个是触点。一般在线圈的外壳上会标注接线图,如下面照片中的白色线图,说明每个端子的含义。

按照接线图所示,其实际接线方法如下,这里举例图片是两路触点的继电器,还有四路触点和八路触点的,可以按照需求选用。同样的,图纸所示继电器线圈所需电压为交流220V,也有其它规格如12V、24V等低压控制电路常用型号。


中间继电器的应用

中间继电器的应用很灵活,可以用来扩展触点数量,也可以用来在不同回路之间传递信号,并且还可以完成如:自锁互锁电路、常开与常闭转换等控制回路常用的功能。


通过自锁完成点动控制


如下图为电路自锁原理图,将继电器自身的触点接到自己线圈的控制电路上,实现继电器一旦得电总是处于得电状态。就本图中所示,把继电器KM的常开辅助触点与启动按钮并联,当启动按钮SB1按下,继电器KM线圈动作,KM辅助触点闭合,进行状态保持,此时再松开启动按钮SB1,接触器也不会失电断开。


构建互锁电路,设备保护


如下图为电路互锁原理图,互锁电路最常用的是控制电机正反转(往复运动控制)中,需要两组中间继电器,首先让每一组继电器实现自锁,即KM1的常开辅助触点与控制KM1上电的按钮SB1并联,KM2的常开辅助触点与控制KM2上电的按钮SB2并联。然后,将一组继电器的常闭触点串联至另一组回路。这样接线完成后,按SB1后,KM1得电,常开触点变化为闭合,则KM1线圈就会一直得电,KM1的常闭触点将断开,也就将KM2的线圈回路断开,这时再按SB2,KM2不会得电。同样的,如果我先按下的SB2 ,使KM2得线圈先得电,则SB1按钮也不会使KM1的线圈得电了。这就实现了互锁,由此,我们可以清晰的理解互锁的含义,即不能使两个(或多个)回路同时得电。因为再控制电机正反转时,不可能让电机既正转又反转,这样会烧毁电机。

上面这个电路图只是为了方便讲解互锁概念,如果真的这样接线的话,一旦上电,如何再是线圈失电呢,如果用它来控制电机,岂不是只能往一个方向旋转了?真正应用中需要在每个线圈的回路中再串联一组常闭开关,用来切断电源,这个开关可以是停止按钮,也可以是位置开关,计时器或者计数器的触点等。随着我们学习深入可以广泛的拓展。


实现控制信号传递


如下图所示,将控制信号接入继电器线圈回路,通过控制继电器线圈的得电失电来控制负载(此处为灯泡,但是可以发散到各种负载)的失电得电。图中是将一个开关直接串联到了线圈回路上,真正的项目应用中,这个按钮开关可以替换为行程开关,各种传感器,或者PLC的输出信号等等可以实现通断的设备和元器件。


扩展触点数量


当其它电气件的触头数量不足时,可以借助中间继电器来扩展触头数目。例如我们想要用一个按钮控制两处回路同时启动,如果我们只用一个按钮可能不够用,因为两处回路可能不是同一个电源回路,而且程序时序可能不同,至少需要两个开关。这时我们只需要控制一个中间继电器的线圈,然后将两组触点分别串联到两个回路中,使两个回路得到的信号同时但不同路。

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