城市轨道交通通讯与信号项目一信号基础设备-继电器课件

3/27/20231项目一信号基础设备——继电器[知识要点]

1．了解直流无极继电器、整流继电器、有极继电器、偏极继电器、交流二元继电器的工作原理。2．以信号机控制电路为例掌握继电器在控制电路中的作用。3．了解故障一安全原则的基本要求；了解信号设备应怎样实现故障一安全原则。3/27/20232一、继电器的基本原理继电器是一种电磁开关，能以较小的电信号控制执行电路中的大功率设备，是实现自动控制和远程控制的重要设备。继电器类型有很多，都由电磁系统和触点系统两部分组成。其中电磁系统主要包括线圈、铁心以及可动的衔铁等；触点系统由动触点和静触点组成。3/27/20233

二、继电器的分类1．按动作原理分类(1)电磁继电器是利用电流通过线圈产生的磁场来实现动作的继电器。信号设备中使用的大多是这类继电器。

(2)感应继电器是利用电流通过线圈产生的交变磁场与其翼板中的另一交变磁场所感应的电流相互作用，使翼板转动而动作的继电器。例如，相敏轨道电路所使用的交流二元继电器。电磁继电器与自动控制光控发声光控开关实验3/27/202352．按动作电流分类(1)直流继电器是由直流电源供电的继电器。大部分信号继电器都是直流继电器。(2)交流继电器是由交流电源供电的继电器。例如，信号机点灯电路中用于监督信号机是否灭灯的灯丝继电器，用于信号机灯泡主、副灯丝转换的灯丝转换继电器等。直流继电器交流固态继电器直流继电器3/27/202363．按动作时间分类(1)正常动作继电器衔铁动作时间0．1～0．3s，大部分信号继电器属于此范围。(2)缓动继电器包括缓吸和缓放两种，衔铁动作时间超过0．3s。时间继电器晶体管时间继电器JWXC-H310型无极缓动继电器

缓动继电器：延缓继电器动作时间的一类继电器。用改变继电器的结构或改变输入电路的方法可使继电器由线圈通电或断电到接点良好地转接，要经过一定时间延迟。3/27/20237三、安全型继电器

城市轨道交通信号系统大多使用安全型继电器以确保设备具有“故障一安全”特性。安全型继电器一般为电磁继电器，可采用直流电也可采用交流电，根据需要还可使继电器具有缓动功能。1．直流无极继电器我国轨道交通信号中应用较多的是AX系列继电器，其基本结构属于直流无极继电器。3/27/20239

(1)结构安全型直流无极继电器结构如图1-2所示，由直流电磁系统和触点系统两部分构成。图1—2直流无极继电器结构示意图直流电磁系统触点系统3/27/202310直流电磁系统由线圈、铁心、轭铁等组成。线圈分为前圈和后圈，可根据电路需要设置单线圈控制、双线圈串联控制或双线圈并联控制。通电时线圈产生磁通，吸引衔铁；断电后线圈失磁，衔铁依靠重力作用可靠释放。触点系统包括拉杆和触点组。触点组分为静止的前触点、后触点和固定在拉杆上的动触点。触点的接通情况可以反映继电器的状态，同时用于控制其他设备。直流无极继电器一般有8组触点，彼此独立但动作一致。3/27/202311这种继电器使用直流电，同时继电器的动作与通入线圈的电流方向无关，故称直流无极继电器。其线圈及触点的图形符号参见表l—l和表1-2。表1—1继电器线圈的图形符号(部分)3/27/202313表1-2继电器触点的图形符号(部分)3/27/2023142．整流式继电器图1—3桥式整流电路整流式继电器应用于交流电路中，其电磁系统、触点系统、动作原理与直流无极继电器基本相同，在直流无极继电器的基础上增加整流电路，一般采用四个二极管组成桥式整流电路，如图1—3所示，将交流电源整流后输入继电器线圈。整流式继电器线圈符号参见表1—1，其触点符号与直流无极继电器相同。3/27/202315有极继电器的触点系统与直流无极继电器相同，其线圈及触点的图形符号参见表1一l和表1-2。当电路的电流较大时，触点断开过程中在触点间会产生电弧。电弧温度过高，会引起触点表面氧化，造成接触不良。为了通断较大电流，可采用改进型的有极继电器，其主要特点是动触点片改为面接触，以增大接触面积，触点系统配备永久磁钢材料的磁吹弧装置，如图1．4所示。图1—4磁吹弧装置3/27/2023174．偏极继电器偏极继电器是为了满足信号电路中鉴别电流极性的需要而设计的。它与无极继电器不同，衔铁的吸起与线圈中电流的极性有关，只有通过规定方向的电流时，衔铁才吸起，电流方向与要求的方向相反时，衔铁不动作。它只有一种稳定状态，衔铁靠电磁力吸起，若断电立即落下。偏极继电器的两组线圈串联使用，接线方式与无极继电器相同。偏极继电器的触点系统与无极继电器完全相同，具有8组触点。偏极与无极继电器偏极继电器3/27/2023185．交流二元继电器图1-5交流二元继电器交流二元继电器属于交流感应式继电器，具有两个既相互独立又相互作用的交变电磁系统，故称二元继电器，有吸起和落下两种状态。根据不同频率，交流二元继电器分为25Hz和50Hz两种。交流二元继电器的结构如图l-5所示，由电磁系统、翼板、触点等组成。3/27/202319图中有2个互相独立的由硅钢片叠成的电磁线圈，产生两个交变磁通φ1和φ2。使两磁通穿过一可旋转的铝圆盘，每一个交变磁通都将在圆盘内感应出电势和电流。每个感应电流分别作用于另一交变磁通而产生九，该力与至圆盘轴心的力臂乘积，产生的旋转力矩使圆盘转动。图１交流感应二元二位继电器工作原理图交流二元二位感应继电器只有吸起与落下2个位置，其动作的翼片除圆盘形外，还有翼片结构。分类根据频率的不同，交流二无二位继电器分为25Hz和50Hz2种。3/27/202321表1

25Hz交流二元二位继电器的电气特性类型局部线圈轨道线圈轨道电流滞后于局部电压的相位角（º）电压（V）电流（A）工作电压（A）工作电流（A）释放电压（V）原型1100.08≤15≤0.038≤7.5160±81型1100.1≤15≤0.04≤8.617±825Hz交流二元二位继电器广泛用于交流电气化区段内的车站轨道电路中。有原型(JRJC-66/345)及1型（JRJC1-70/240）2种型式。电气特性见表1。50Hz交流二元二位继电器主要用于矿山、地铁等直流电气化牵引区段的轨道电路中，作为接收端轨道继电器使用。有JRJC-40/265，JRJC-45/300，JRJC1-42/275

3种继电器。电气特性见表2。3/27/202322表2

50Hz交流二元二位继电器的电气特性类型接点组数局部线圈轨道线圈理想相位角（º）电压（V）电流（A）工作电压（A）工作电流（A）释放电压（V）JRJC-40/2654QH2200.11≤14≤0.028≤7162JRJC-45/3002Q,2H2200.08≤14≤0.028≤7162JRJC1-42-2752Q,2H2200.1≤14≤0.026≤71603/27/202323交流二元继电器的电磁系统包括局部电磁系统和轨道电磁系统。局部电磁系统由局部线圈和局部铁心组成；轨道电磁系统由轨道线圈和轨道铁心组成。交流二元继电器与前面介绍的继电器工作原理完全不同，只有在其局部线圈和轨道线圈中输入电流频率相同、且局部线圈中电流相位超前轨道线圈中电流相位90°时，翼板中才能产生正方向的转矩，接通前触点，其他情况下，翼板不产生转矩，继电器将保持原来的位置而不动作。

3/27/202325交流二元继电器具有如下两个特点。(1)具有频率选择特性当交流二元继电器局部线圈中电流频率为50Hz时，只有在轨道线圈接收到50Hz电流时，继电器才可能动作，除此之外，翼板中平均转矩为零，继电器不动作。(2)具有相位选择特性即使轨道线圈与局部线圈中的电流频率相同，继电器并不一定吸起，只有局部线圈电流相位超前轨道线圈相位0°～180°时，翼板中才产生正转矩，使继电器能够吸起。通过计算可知，当相位超前90°时正转矩最大。交流二元继电器应用于相敏轨道电路，这种故障一安全特性不仅能够解决轨道电路轨端绝缘的破损防护问题，还能防止牵引电流及其他频率的干扰。通过计算可以知道，当轨道线圈的电流频率为局部线圈电流频率的n倍时，不论电压多高，翼板均不能产生转矩使继电器误动。随着我国城市轨道交通中逐渐引进国外信号设备，相应配套了一定数量的国外继电器。国外继电器设备与国产设备工作原理基本一致，但关键器件强度更大，具有更高的可靠性。3/27/202326

(3)实现逻辑电路在继电式车站联锁设备以及继电式区间半自动闭塞设备中，利用继电电路实现有关逻辑关系，以保证正线列车运行和车辆段内调车作业的安全。例如在6502电气集中联锁电路中，完全利用继电电路判断道岔位置是否正确、进路是否空闲等条件，从而确定能否开放信号；信号开放后，利用继电电路锁闭与之相敌对的信号，并实时检查联锁条件，必要条件下及时关闭有关信号，保证行车安全。3/27/202329继电器型号的表示表示法

采用汉字拼音字母和数字表示，字母表示继电器种类，数字表示线圈的阻值。3/27/202330提问3/27/202331举例3/27/2023323/27/2023333/27/202334休息、休息3/27/202335[项目实施]

任务一

认识继电器

1．目标1)能根据外观区分不同继电器，了解继电器名称中有关字母的含义。2)能正确判别继电器插座的触点编号。3)了解继电器的鉴别孔和继电器插座鉴别销的作用。

2．设备常用继电器及其插座。3/27/202336继电器插座3/27/2023373/27/202338

3．相关资料(1)继电器名称中有关字母的含义安全型继电器的型号用汉语拼音和数字表示，字母表示继电器种类，见表1．3，数字表示线圈电阻值。例如JWJXC—H125／0．44：J表示继电器，w表示无极，J表示加强触点，X表示信号，C表示插入式，H表示缓放，125表示继电器前圈电阻125Ω，O．44表示继电器后圈电阻O．44Ω，当两线圈阻值相同时，用二者之和表示。有极继电器JYJXC-135/220偏极继电器JPXC-10003/27/202339表1-3继电器代号意义(部分)3/27/202340(2)继电器插座的触点编号继电器插座插孔旁标注的触点编号是直流无极继电器的触点编号，如图l一6所示。其他类型继电器的触点系统的位置及编号与之不同，使用时需参考有关资料对照使用。(3)继电器的鉴别孔和继电器插座鉴别销安全型继电器有多种类型，为防止不同类型的继电器错误插接，在继电器插座下部铆以鉴别销。不同类型的继电器根据规定在型别盖上钻出鉴别孔，对应相应插座的鉴别销。3/27/202341

任务二认识继电器的电气特性

1．目标1)掌握继电器的应用。2)区分不同继电器的电气特性。

2．设备常用继电器、电源、导线、开关、灯泡、电烙铁、焊锡等。

3．实施步骤

1)以4～5人为一组。2)每组根据所提供设备制作继电电路，实现利用开关控制继电器。3)每组根据所提供设备制作继电电路i实现利用继电器触点控制灯泡状态。3/27/202342任务三学习继电电路应用1．目标1)掌握继电电路的故障-安全特性。2)理解电路中有关继电器及触点的作用。3)理解继电电路的特点。

2．设备直流无极继电器、整流式继电器、电源、变压器、导线、开关、灯泡、熔断器、电烙铁、焊锡等。3．实施步骤以4．5人为一组，按照图1．7所提供的电路，制作调车信号机控制电路。调车信号机有关知识参见项目三。3/27/202343图1-7调车信号机控制电路请求发车电路XJ表示为信号继电器,F表示接收负极性闭塞信号，道岔动作直流电源220伏XJ表示为信号继电器,Z表示接收正极性闭塞信号，道岔动作直流电源220伏灯丝继电器3/27/202344一、信号机的主要种类和用途

固定信号机按用途的不同主要有下列几种

（一）

进站信号机：在车站入口处，为了防护车站，指示列车能否有区间进入车站而设置的信号机。具体地说进站信号机是防护接车进路用的。车站不论有多少条接车进路，只要这些接车进路的始端在同一地点，就可以用一架进站信号机防护。

进站信号机的作用主要有三个：

1.

防护车站当站内接车进路未准备好或有其危险时，不允许列车开进去

2.

指示列车运行条件当列车接近车站时，根据信号显示状态，司机能清楚地知道是站外停车，还是通过；是进正线准备停车，还是进到发线准备停车。

3.

与敌对进路相联锁信号开放后，保证进路安全可靠。

3/27/202345[拓展与提高]

一、继电器的表述

1．继电器的名称继电器一般按照其作用来命名。例如反映信号机灯丝状态的继电器称为灯丝继电器，记作DJ，控制信号的继电器称为信号继电器，记作XJ。同一继电器的线圈和触点可用在不同电路中，必须用该继电器的名称符号来标记，以免混淆。同一继电器的各触点组还需注明其组号，防止重复使用。3/27/202346

2．继电器的定位继电器有两种状态，即吸起状态和落下状态，电路图中继电器所标注的状态称为定位状态。在信号系统中应遵循以下原则规定定位状态。1)继电器的定位状态应与设备的定位状态相一致。例如，一般信号机以关闭为定位状态，轨道电路以空闲为定位状态。2)根据故障-安全原则，继电器的落下状态必须与设备的安全侧相一致。例如，信号继电器的落下应与信号关闭相一致，轨道继电器的落下应与轨道的占用相一致。电路图中，当继电器以吸起为定位状态时，其线圈和触点处均应标记“↑”，当继电器以落下为定位状态时，其线圈和触点处均应标记“↓”。3/27/202347

3．继电器图形符号在继电电路中，涉及继电器线圈和触点组，它们的图形符号分别见表l一1和表l-2。表中仅列出常用继电器的图形符号，其他继电器的图形符号可参阅有关手册。在继电器线圈的符号上，必须标注端子号，对于仅有一个定位状态的继电器，还必须标注箭头以表明其定位状态。

3/27/202348触点组用两位表示，第一位表示触点组号，第二位表示前、中、后触点，用“l”表示中触点，“2”表示前触点，“3”表示后触点，一般电路图中仅在中触点处标出其触点组号。从表1—1、表l-2中可看出，当触点组号为l时，其动触点片为ll，前触点为12，后触点为13。继电器吸起时中、前触点接通，中、后触点断开；继电器落下时中、前触点断开，中、后触点接通。对于有极继电器，由于无法用箭头表示其状态，所以必须完整标注其触点号，例如111表示中触点，112表示定位触点，113表示反位触点。其中，百位数l表示该继电器为有极继电器，以区别于其他继电器。3/27/202349二、继电器基本电路

l.串联电路和并联电路根据继电器触点在电路中的连接方式，继电电路可分为串联、并联和串并联三种形式。串联电路是指继电器触点串联连接的电路，其功能是实现逻辑“与”运算，如图1．8所示。3/27/202350并联电路中有关继电器触点并联连接在电路中，实现逻辑“或”运算，如图l-9所示。根据逻辑功能的要求，大多实际电路中既有串联的触点，又有并联的触点，这类电路称为串并联电路，如图l一10所示。3/27/202351

2．自闭电路

在继电电路中，为了实现自动控制、简化操作手续，使用由继电器自身前触点构成的电路，称为自闭电路。例如图1-11所示的自闭电路，按下自复式按钮A后，继电器AJ经过励磁电路吸起。松开按钮后，利用自闭电路使AJ仍能保持吸起，以记录按钮A被按下的动作，从而为其他电路的动作提供条件。当AJ的任务完成后，由其他继电器的触点使其复原。3/27/202352[思考]1．继电器的基本原理是什么?继电器在信号系统中有哪些应用?2．整流式继电器有哪些特点?简述其工作原理。3．有极继电器有哪些特点?简述其工作原理。4．偏极继电器有哪些特点?简述其工作原理。5．交流二元继电器有哪些特点?主要应用于何处?休息、休息3/27/2023531．继电器的基本原理是什么?继电器在信号系统中有哪些应用?继电器的定义

继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。一、继电器的工作原理和特性

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

1、电磁继电器的工作原理和特性

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。3/27/2023542、热敏干簧继电器的工作原理和特性

热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。

3、固态继电器（SSR）的工作原理和特性

固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。

固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。

3/27/202355二、继电器主要产品技术参数

1、额定工作电压

是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。

2、直流电阻

是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。

3、吸合电流

是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。

4、释放电流

是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。

5、触点切换电压和电流

是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。3/27/202356三、继电器测试

1、测触点电阻

用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。

2、测线圈电阻

可用万能表R×10Ω档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。

3、测量吸合电压和吸合电流

找来可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。为求准确，可以试多几次而求平均值。

4、测量释放电压和释放电流

也是像上述那样连接测试，当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，记下此时的电压和电流，亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。一般情况下，继电器的释放电压约在吸合电压的10～50％，如果释放电压太小（小于1/10的吸合电压），则不能正常使用了，这样会对电路的稳定性造成威胁，工作不可靠。3/27/202357四、继电器的电符号和触点形式

继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号“J”。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。继电器的触点有三种基本形式：

1.动合型（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。

2.动断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。

3.转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。3/27/202358五、继电器的选用

1.先了解必要的条件

①控制电路的电源电压，能提供的最大电流；

②被控制电路中的电压和电流；

③被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。

2.查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。

3.注意器具的容积。若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品。3/27/202359什么叫固态继电器？什么叫干簧继电器？什么叫MOSFET继电器？固态继电器用可控硅分断、接通电路，由触发电路控制。

干簧继电器用干簧管分断、接通电路，由磁性控制。

MOSFET继电器用MOSFET分断、接通电路，由电子电路控制。固态继电器可用普通继电器代替吗?普通继电器由于开关速度慢,易跳火,易机械磨损,通常用于要求不高的场合,在某些特殊应用场合,比如防火,防爆等系统中,则应采用固态继电器.固态继电器是一种无触点的电子继电器,它的输入端只要很小的控制电流,可以与单片机的I/O口直接连接;输出则采用双向晶闸管控制,其输入输出间均通过内部光电耦合器隔离,可以防止信号间的干扰,是单片机接口的理想器件,随着其技术的成熟,应用的广泛,价格也已经非常便宜。3/27/202360什么是中间继电器?什么叫时间继电器啊？是一种特殊的接触器（即开关）。中间继电器是将一个输入信号变成一个或多个输出信号的继电器。它的输入信号为线圈的通电或断电。它的输出是触头的动作（所带常开点闭合，常闭点打开），它的触点接在其它控制回路中，通过触点的变化导致控制回路发生变化（例如导