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继电器在电动机控制中的不同用途研究摘要：电动机控制电路中继电器原件的选择有着诸多因素和原则，随着电力电子及微电子技术的迅速发展，继电器原件也有着日益更新。本文从传统的电磁式继电器到现阶段应用广泛的电子式和固态继电器，对不同种类的继电器的不同特性以及因其不同的工作特性在电动机控制中不同的用于进行了研究。提出了电动机控制中不同继电器选择的原则和要求，对继电器应用的拓展有着重要的意义。关键词：继电器；电动机控制；电力拖动0.引言电力电子技术的迅猛发展给电机的控制带来了诸多便利，其中各种不同种类的继电器在电动机控制中得到了广泛的应用。本文既介绍了传统的电磁式继电器，包括电流继电器、电压继电器等，也介绍了新型的集中了光电耦合、大功率双向晶闸管激发电路以及阻抗容抗吸收电路等功能的固态继电器和时间继电器。并分别阐述了各种不同种类继电器在电动机控制过程中的应用实践，对于继电器的不同用途的拓展和在电动机控制上有着比较重要的意义。1.继电器的特性区分电磁式继电器电磁式继电器按照继电器工作过程中主要参考的参数来区分主要包括电流继电器、电压继电器、中间继电器等。电磁式继电器工作原理主要是由通电线圈围绕着铁心和可以被磁铁吸附的铁片触点组成，通过控制通过线圈的电流大小来控制开关的通断，以达到弱电控制强电的作用。本文中主要介绍电磁式电流继电器在电动机控制中的作用。时间继电器时间继电器在控制电路中的作用主要是决定电路通断时间的长短，其种类主要包括空气阻尼式、电动式、电子式、数字式等，这是按照其工作原理来区分的。若是按照动作时间的方式主要为通电延时型和断电延时型。图1主要显示了空间阻尼型时间继电器的主要功能部件，主要包括瞬时触点、延时触点、铁心、线圈、推杆、宝塔弹簧等部分组成，主要优势是构造简易、价格便宜，但是工作性能差，延时误差比较大，不适合高精度要求的环境下工作。图1 空间阻尼型时间继电器结构图固态继电器固态继电器主要是由固态电子元件组成的新型继电器器件，无需任何通电线圈和动作触点，用新型电子电路取代了原来的机械部件，诸如机械开关和触点。因此固态继电器在电动机控制过程中具有诸多的优点，比如开关响应迅速、开关动作时不会出现电火花、器件可靠性高、使用寿命比较长、抗机械振动性好，除此之外还有易保存等优点。根据不同的负载电源类型可分为电流型和电压型。在电动机控制过程中比较常用的是电流型固态继电器，其中包括过零型和随机导通型。在性能上过零型固态继电器的干扰非常小，有良好的动态性能，故被广泛的用于电动机控制中。2.电磁式电流继电器在电动机控制中的应用电磁式电流继电器主要分为过电流继电器和欠电流继电器两种，在电力拖动控制系统中有着广泛的应用。过电流继电器在电动机控制中起到的主要作用是对电机系统进行电流保护和控制。在设计控制电路时，需要将电流继电器串联接入主回路中，继电器用于检测主电路中电流是否超过阈值，机械触头作为开关元件控制电路的通断。开关的通断主要由通过线圈的电流的大小来控制。电流继电器的特点是匝数较少、导线比较粗。根据在不同的电动机控制电路中的作用，电流继电器根据电流信号的大小分为过电流继电器和欠电流继电器。过电流继电器的主要工作原理是继电器的动作电流阈值高于额定值，当通过线圈的电流大于限定的最大值时，机械触点动作，开关吸合。在通常情况下，交流过电流继电器在电动机控制中所设定的电流最大阈值为1.1到4倍的额定电流值大小，直流过电流继电器设定的阈值为0.7到3.5倍的额定电流值。过电流继电器在电力拖动的控制电路中起到的作用是过电流保护作用，防止电动机出现过电流而烧坏故障。欠电流继电器在电力拖动控制系统中主要起到欠电流保护的作用。主要工作过程为在控制电路正常工作时，机械触点为常闭触点，当线圈电流降低到设定的阈值的时候，继电器动作，触点断开，电动机控制电路断电，从而达到欠电流保护作用。线圈电流设定的阈值一般为吸引电流值为0.3到0.65倍的额定电流，释放电流值设定为0.1到0.2倍的额定电流值。3.时间继电器在电动机控制中的应用时间继电器在电动机控制系统中有着重要的作用。广泛应用与电动机控制中的时间继电器主要根据延时方式的不同分为通电延时型和断电延时型两大类。图2和图3分别是通电延时型时间继电器和断电延时型继电器的工作原理示意图和工作流程图。通电延时型主要工作过程是在通电信号给出之后，需要延迟一段时间继电器才会动作，但是当断电信号给出之后，会瞬间恢复原状。断电延时型的工作过程是当通电信号给出之后会瞬间动作，但是当断电信号给出之后就会延迟一段时间继电器才会恢复原状。图2 通电延时型时间继电器工作原理图图3 断电延时型时间继电器动作原理流程图电力电子技术的发展促进了时间继电器的智能化发展，其中电子式时间继电器就是其中的主要代表。电子式时间继电器是由高精度集成电子元件构成，甚至一些都已经实现单片机精确控制。与传统的电磁式时间继电器相比，电子式具有延时精度高、延时可调范围广、质量轻体积小、耐高温、耐冲击、使用寿命长等优点，已被广泛地应用在电力拖动的自动控制上。一种常见的电子式时间继电器是DH6多制式单片机控制时间继电器，在电动机控制中有着广泛的应用。不仅具有电子式时间继电器的所有优点，还能够根据控制需求而选择不同的工作模式，用比较简单的方法实现比较复杂的控制要求和功能，简化控制电路的结构，还能大幅度提高电动机控制的精确可靠性。在电动机控制中对于时间继电器的选择也有特点和原则。首先根据控制电路的功能需求确定延时模式，是通电延时型还是断电延时型。然后依据所要实现的电路的控制精度来选择时间继电器的型号。最后是要根据时间继电器的工作环境以及使用地点来确定其类型。4.固态继电器在电动机控制中的用途固态继电器因其可靠的动态性能在电动机控制中也有很广泛的应用。固态继电器有直流型和交流型两类，交流型包括过零型和非过零型。非过零型在通电信号出现之后，立刻给出输出信号，而过零型固态继电器在通电信号出现之后需要在电源电压为零的条件下才会给出输出信号。图4为固态继电器工作原理图，主要由通流电路、光电耦合器、过流检测器以及输出部分组成。输入端输入控制信号，通过光电耦合器的信号传递，给出输出信号。光电耦合器的作用是实现电信号的隔离，防止输出和输入之间的互相影响。图4 固态继电器工作原理图固态继电器可以用于三相电动机的正反转控制，控制电路主要利用了过零型固态继电器，原理图如图5所示。过零型固态继电器在控制电路中的作用是电子开关，由于必须在同时满足输入信号和电源电压过零的条件下，输出才会有信号，所以在三相交流电源电压过零是继电器导通。在其他状态下，继电器自动关断，从而满足电动机正反转控制的功能要求。如图5显示，开关S拨到上边，电动机正转，开关S拨到下边，由于三相交流电其中两相互换，实现电动机反转。图5 电动机正反转控制中过零型固态继电器应用原理图5.结论在电动机控制中不同种类的继电器有着不同的用途，传统的电磁式电流继电器能够应用与对精度要求不高的控制场合，主要实现对电动机控制电路的过电流保护或欠电流保护作用。时间继电器也因其性能差异应用与不同的电动机控制场合中，尤其是电子式时间继电器因其延时精度高，可靠性高，对环境适应能力强等优点逐渐取代传统的电磁式时间继电器而得到了广泛应用。固态继电器是随着电力电子的发展而逐渐被应用，尤其是过零型固态继电器在三相交流电动机控制中的应用，能够实现电动机的正反转控制等功能。固态继电器在实际应用中还要考虑