设计论述时间继电器的使用

白城职业技术学院毕业论文设计论述时间继电器的使用学生姓名专业班级指导教师职称起止日期2012352012620白城职业技术学院摘要时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。隶属低压电器范畴,如按分类应归入低压电器机电式控制电器类，是自动控制系统中常用的一种机床电器。就其发展史可追溯到70年代，由原传统的电动式时间继电器或用RC充电电路以及单结晶体管所完成的延时触发时间控制电路，至今已发展到广泛使用通用的CMOS集成电路以及用专用延时集成芯片组成的多延时功能、多设定方式、多时基选择、多工作模式、LED显示的时间继电器。由于其具有延时精度高、延时范围广、在延时过程中延时显示直观等诸多优点，是传统时间继电器所不能比拟的，故在现今自动控制领域里已基本取代传统的时间继电器。时间继电器的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。它的电气控制系统中是一个非常重要的元器件。一般分为通电延时和断电延时两种类型。从动作的原理上有电子式、机械式等。电子式的是采用电容充放电再配合电子元件的原理来实现延时动作。机械式的样式较多，有利用气囊、弹簧的气囊式；钟表擒纵装置的；也有使用小型罩极同步电机带动凸轮的，现在会有更多的新式的时间继电器出现。时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。时间继电器的用途就是配合工艺要求，执广泛用于生产过程自动化装置，电力系统保护装置，各类远动、遥控和通信装置，是现代自动控制系统中最基础的电器元件之一。关键词时间继电器；低压；通电延时断电延时目录摘要I引言1第一章时间继电器介绍1第二章时间继电器的发展2第三章时间继电器的分类及特点4第四章时间继电器的选用6第五章时间继电器的具体应用751断电延时的设计方案752在控制回路中的应用853时间继电器在铁路信号中的应用1054供电电路中空气阻尼式时间继电器的应用1155在机床节电控制线路中的应用1256在串电阻压降启动控制电路中的应用1557在三相异步电动机反接制动控制的作用1658自动切换星形三角形降压起动控制中的应用1759在延边三角形降压起动中的应用18结论20致谢21引言时间继电器隶属低压电器范畴,如按分类应归入低压电器机电式控制电器类，是自动控制系统中常用的一种机床电器。就其发展史可追溯到70年代，由原传统的电动式时间继电器或用RC充电电路以及单结晶体管所完成的延时触发时间控制电路，至今已发展到广泛使用通用的CMOS集成电路以及用专用延时集成芯片组成的多延时功能、多设定方式、多时基选择、多工作模式、LED显示的时间继电器。由于其具有延时精度高、延时范围广、在延时过程中延时显示直观等诸多优点，是传统时间继电器所不能比拟的，故在现今自动控制领域里已基本取代传统的时间继电器。国内虽然时间控制器起步较晚，但在时间继电器领域也有了长足的发展,近几年随着我国电子技术的不断发展和国内专用时间继电器芯片的大量研发及应用，在很大程度上使国内的时间继电器无论外观以及产品性能上都有较大的发展。尤其在专用芯片的基础上又采用了芯片掩膜技术，将继电器的核心部分掩膜在印制电路板上，使时间继电器从LED数码显示改为LCD液晶显示，再加上普遍采用SMD贴片电子元器件,使产品外形体积更趋小型化，产品性能更加稳定，用户在使用时可通过面板外设的拨码或功能按键进行时间或控制方式的预置，从具体使用上有些产品基本上可与国外产品进行等同互换。第一章时间继电器介绍时间继电器是利用电磁原理与机械动作原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。时间继电器是自动控制系统中常用的一种低压电器，用于电力系统二次回路的继电保护及工业控制系统时间逻辑配合与整定。在得到接通或断开信号以后，输出电路要经过规定的准确时间以后才发生变化时间继电器是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上，用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件，也许可以这样说用来控制较高电压或较大功率的电路的电动开关给继电器工作线圈一个控制电流，继电器就吸合，对应的触点就接通或断开。在供电电路中，继电器也被称为接触器。从驱动时间继电器工作的电源要求（驱动线包工作电压）来分，一般继电器分交流继电器与直流继电器，分别用于交流电路和直流电路，另外，依据其工作电压的高低，有6、9、12、24、36、110、220、380等不同的工作电压，使用于不同的控制电路上。时间继电器另一个区分点是它的触点（执行接通或断开被控制电路的开关），分别有常开、常闭、转换的区别，另外还有触点多少的区别，可以控制多大的工作电压及电流（即触点允许控制的功率）的区别，供不同用途选用；另外特殊触点还有带自锁（动作后即使控制电压消失，触点自己保持失去控制时的状态），带延时吸合或延时释放功能等种类，供特殊情况下使用。从继电器外形来区分，有密封、小型、微型等区别。有时候，比如说，一个控制电路从按钮控制开始，到最后控制负荷的时间继电器中间，还使用了其他继电器，因为这些继电器只起控制其他继电器工作的作用，其触点负荷不需要很大，用在这些部位的继电器，常称为中间继电器。比如，使用三个按钮与继电器（交流接触器）及热保护等可以组成控制三相电动机的正、翻转及停止电路。洗衣机内，继电器在微电脑控制下，接合、断开控制电机使波轮正、反转等，都是继电器的任务，因为微电脑的输出不能直接驱动洗衣机马达工作，所以请了“继电器”。使用各种传感器检测的电路检测温度、压力、时间等不同物理量，检测的输出接上继电器，就分别组成所谓电压继电器、压力继电器等等。这类继电器，实际上是包含继电器在内的电子器件，并非独立的继电器。第二章时间继电器的发展时间继电器从上世纪70年代发展至今，已经由原传统的电动式时间继电器或用RC充电电路以及单结晶体管所完成的延时触发时间控制电路,发展到广泛使用通用的CMOS集成电路以及用专用延时集成芯片组成的多延时功能,多设定方式,多时基选择,多工作模式,LED显示的时间继电器由于其具有延时精度高,延时范围广,在延时过程中延时显示直观等诸多优点,是传统时间继电器所不能比拟的,故在现今自动控制领域里已基本取代传统的时间继电器国内虽然时间控制器起步较晚,但在时间继电器领域也有了长足的发展,近几年随着我国电子技术的不断发展和国内专用时间继电器芯片的大量研发及应用,在很大程度上使国内的时间继电器无论外观以及产品性能上都有较大的发展尤其在专用芯片的基础上又采用了芯片掩膜技术,将继电器的核心部分掩膜在印制电路板上,使时间继电器从LED数码显示改为LCD液晶显示,再加上普遍采用SMD贴片电子元器件,使产品外形体积更趋小型化,产品性能更加稳定,用户在使用时可通过面板外设的拨码或功能按键进行时间或控制方式的预置,从具体使用上有些产品基本上可与国外产品进行等同互换第三章时间继电器的分类及特点特点1、空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器，它是根据空气压缩产生的阻力来进行延时的，其结构简单，价格便宜，延时范围大（04180S），但延时精确度低。2、电磁式时间继电器延时时间短（0316S），但它结构比较简单，通常用在断电延时场合和直流电路中。3、电动式时间继电器的原理与钟表类似，它是由内部电动机带动减速此轮转动而获得延时的。这种继电器延时精度高，延时范围宽（0472H），但结构比较复杂，价格很贵。4、晶体管式时间继电器又称为电子式时间继电器，它是利用延时电路来进行延时的。这种继电器精度高，体积小。分类A,电磁时间继电器当线圈加上信号后，通过减缓电磁铁的磁场变化而后的延时的时间继电器。工作原理结构及工作原理与接触器大体相同。由电磁系统、触点系统和释放弹簧等组成，电磁式继电器原理如图L所示。由于继电器用于控制电路，流过触点的电流比较小一般5A以下，故不需要灭弧装置。B,电子时间继电器由分立元件组成的电子延时线路所构成的时间继电器，或由固体延时线路构成的时间继电器。工作原理当线圈通电后，铁心产生吸力，衔铁克服反力弹簧的阻力与铁心吸合，带动推板立即动作，压合微动开关使其常闭触头断开，常开触头闭合，同时活塞杆在宝塔型弹簧的作用下向上移动，带动与活塞相连的橡皮膜向上运动，运动的速度受进气口进气速度的限制，活塞杆带动杠杆慢慢移动，经过一段时间活塞完成全部行程，压动微动开关完成延时动作。C,混合式时间继电器由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器第四章时间继电器的选用选用时间继电器时应注意其线圈或电源的电流种类和电压等级应与控制电路相同；按控制要求选择延时方式和触点型式；校核触点数量和容量，若不够时，可用中间继电器进行扩展。时间继电器新系列产品JS14A系列、JS20系列半导体时间继电器、JS14P系列数字式半导体继电器等量具有体积小、延时精度高、寿命长、工作稳定可靠、安装方便、触点输出容大和产品规格全等优点，广泛用于电力拖动、顺序控制及各种生产过程的自动控制中第五章时间继电器的具体应用51断电延时的设计方案用于电机制动电路示于图7。正常起动过程按起动按钮SB2KM1通电，主触点KM1闭合，电机工作，KM1辅助常开触点自锁，KM1辅助常闭触点断开KT通电，KT常开延时打开触头闭合，KM2断电。制动过程按下停止按钮SB1KM1断电，KM1主触点断开，电机脱离电源，KM1辅助常闭触点恢复闭合，KM2通电，接入直流电源，制动开始，同时KM1辅助常开触点又恢复断开，则KT线圈呈断电状态，延时开始，待所设延时时间到达后，KT的延时断开常开触点恢复断开，KM2失电，切断直流电源，制动结束。KM1接通主电源KM2接通直流控制电源，制动开始KT断电延时时间继电器，控制切断电源时间图7电机控制电路在时间继电器控制线路中，应对其工作电源以及涉及触头在相应控制线路中应规范化，以便于更好的反映其在工作中的使用52在控制回路中的应用有一些挡车器系统是单项交流电路，由于采用的是单向控制，但想电机在运行的时候存在冲顶和砸底的现象。为了杜绝此现象发生，减少故障率，保证设备的正常运行，我们决定对控制电路进行改造。如图一所示，为挡车器的控制原理图其控制原理为图1在正常的情况下，按上行按钮（SB1）或下行按钮（SB2），控制电机进行正、反向运行，当运行到所需要的位置的时候，按停止按钮（SB3）电机停止运行，这时候挡杆就停在相应的位置。在此控制回路存在以下缺陷，当挡车器的挡杆刚刚预停在某个未知的时候，如果瞬间按下反方向按钮的时候，反方向接触器吸合，但由于惯性和采用的单向电机是电容启动电机，旋转起来后没有固定方向，由于电机没有完全停止转动，此时还会按照点击原来的方向进行运转，此时就相当于失控状态，等到达限位开关时，由于期限为开关没有动作，接触器仍然吸合，电机无法停止，直到点击由于过电流停机为止，此时，极易烧毁电机。为了防止此现象的发生，对原控制回路进行改动，在控制回路中加入时间控制器，更改后的控制电路如图二所示图2电路改造过程经过分析与研讨制定了如图2所示的电路改造方案，在电路中增加了时间继电器通过时间继电器的调整达到延时控制的目地，更改后的电路工作原理图如下，按上行键按钮（SB1）或下行键按钮（SB2），控制电机进行正、反转的运行，当运行到所需要位置的时候，按停止按钮（SB3）电机停止运行这时候挡杆就停在相应位置。此时如果按下反向运行按钮时，电机按照原来方向运转，当达到极限位置开关位置时，时间继电器瞬时得电，时间继电器的延时闭合常闭触头将主控制回路切断，使电机无法继续进行，当到达延时时间的时候，此时电机也达到完全停止的状态，时间继电器的延时闭合常闭触电闭合，控制回路恢复正常。通过运行试验，更改后的效果达到预期效果，经过反复调整，把时间继电器的时间设定为3S此时的时间对于电机的停止与消除电动机的惯性是最佳时间。通过验证，使得控制回路更加的合理，消除了以往的电路隐患，达到了预期的效果53时间继电器在铁路信号中的应用JSBXC850型继电器是铁路信号中使用的安全型时间继电器，为信号控制电路提供180S、30S、13S、3S等4种时间延时。它的时间控制电路是由单结晶体管和电阻、电容等组成的脉冲延时电路，延时精度为15，而且在使用中由于电容器老化和环境温度变化等的影响，延时时间还会有漂移。为了保证铁路信号控制设备的可靠工作和行车安全，电务人员要对其进行定期检修和时间常数调整，这不但增加了工作人员的劳动，而且给设备故障带来了人为因素。由于单片机技术的高速发展，技术越来越完善，单片机也被广泛应用于铁路信号中，而且JSBXC1850型可编程时间继电器，就是单片机控制的新一代时间继电器，它通过单片机软件设定不同的延时时间，采用动态电路输出，延时精度高可达5，而且不需要调整，电路安全可靠，不改动JSBXC850型继电器的外部配线，代用非常方便。531工作原理分析JSBXC1850型可编程时间继电器的内部控制电路如图所示，电路由4部分组成输入电路、控制电路、动态输出电路和电源电路。1输入电路输入电路将52、61、63、83所接外部电路经TLP5214光电耦合模块与单片机不同输入端连接，分别设定不同的延时时间，其连接方法同，JSBXC850型时间继电器。光耦起隔离作用，将外部继电电路和单片机控制电路隔离开。当光耦的发光二极管侧有输入导通时，其光电三极管就导通。否则截止。2控制电路控制电路由单片机IC1AT89C2051、晶体振荡器JZ、C3、C4、C7、R5、LED等组成。JZ和C3、C4为IC1提供振荡时钟源，接在IC1的4脚和5脚，产生4MHZ的时钟信号；C7构成单片机的简单复位电路；R5和LED构成工作指示电路，在延时过程中发光二极管LED每秒钟闪亮一次；当IC1的输入端P14P171619脚其中之一有输入时，通过软件编程设定，在经过不同的延时时间后从P1315脚输出脉冲序列，送到动态输出电路。3动态输出电路动态输出电路由R6、IC3、R3、T2、R4、C5、D3、D4、D5、C6、J、R1、D2等组成。单片机P13的输出，通过光耦IC3接到MOS管T2IRF840型栅极。在序列脉冲的作用下，T2反复导通和截止T2的栅极输入为低电平时，T2导通；反之，则截止，当T2截止时，直流24V电源通过R4和D3对C5充电；当T2导通时，C5通过T2DS和D4对C6放电，同时对C6进行上负下正的充电。当C6上电压充至继电器工作值时，通过前口J34370使继电器吸起。继电器吸起后，其前接点1112闭合，使后圈J12480Q通过R1励磁，于是继电器得以可靠吸起。4电源电路电源电路由D1、C8、R2、C1、T1、C2、C9组成。从73和62输入的直流24V电源经D1进行极性鉴别后，由C8、R2、C1组成滤波电路滤除交流成分，再由三端稳压器T178L05型稳压输出5V电源，经C2、C9再次滤波，为单片机提供稳定的直流工作电源。54供电电路中空气阻尼式时间继电器的应用从驱动时间继电器工作的电源要求驱动线包工作电压来分，一般继电器分交流继电器与直流继电器，分别用于交流电路和直流电路，另外，依据其工作电压的高低，有6、9、12、24、36、110、220、380等不同的工作电压，使用于不同的控制电路上。时间继电器另一个区分点是它的触点执行接通或断开被控制电路的开关，分别有常开、常闭、转换的区别，另外还有触点多少的区别，可以控制多大的工作电压及电流即触点允许控制的功率的区别，供不同用途选用另外特殊触点还有带自锁动作后即使控制电压消失，触点自己保持失去控制时的状态，带延时吸合或延时释放功能等种类，供特殊情况下使用。图示空气阻尼式时间继电器1线圈2铁芯3衔铁4反力弹簧5推板6活塞杆7杠杆8塔形弹簧9弱弹簧10橡皮膜11空气室壁12活塞你13调节螺杆14进气孔15、16微动开关工作原理当线圈1通电后，衔铁3吸合，微动开关16受压其触点动作无延时，活塞杆6在塔形弹簧8的作用下，带动活塞12及橡皮膜10向上移动，但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压，因此活塞杆6只能缓慢地向上移动，其移动的速度视进气孔的大小而定，可通过调节螺杆13进行调整。经过一定的延时后，活塞杆才能移动到最上端。这时通过杠杆7压动微动开关15，使其常闭触头断开，常开触头闭合，起到通电延时作用。当线圈1断电时，电磁吸力消失，衔铁3在反力弹簧4的作用下释放，并通过活塞杆6将活塞12推向下端，这时橡皮膜10下方气室内的空气通过橡皮膜10、弱弹簧9和活塞12肩部所形成的单向阀，迅速地从橡皮膜上方的气室缝隙中排掉，微动开关15、16能迅速复位，无延时。55在机床节电控制线路中的应用根据生产现场普通冲床和车床的实际工作情况,提出了采用时间继电器的改进我们所制线路,从而实现节能。我们发现有些机床空载运行的时间较长,浪费了大量的电能。为了克服这一问题,我们对机床原来的控制线路做了一定的改进,通过时间继电器来控制机床电机,收到了很好的节能效果,现介绍如下。1冲床控制线路的改进冲床在整个工作过程中,大部分时间是处在空载运行状态,此时负载功率小。在额定电压情况下,电机的运行效率功率因数都比较低1,电能损耗大。我们在原来直接起动的控制线路上增加了时间继电器,并对电路作了一些改进,如图1所示。起动时,按下按钮ST,接触器KM1与KM2的线圈通电。KM1主触头闭合为起动电机M作准备,两辅助触头闭合分别实现自锁和为KM3线圈通电作准备KM2主触头闭合,电机定子绕组Y形接法降压起动,减少了起动电流和起动损耗。同时其辅助触头打开,避免接触器KM3线圈同时通电。如果冲床一直空转,则电机定子绕组Y形接法不变,使电机的空载电流减少,输出功率减少,效率和功率因数得到提高2。当冲床需要工作时,踩一下脚踏开关K,KM2线圈断电其主触头打开,辅助触图1冲床节能控制电路头闭合使KM3线圈与时间继电器KT线圈通电。KM3主触头闭合,电机定子绕组形接法而全压运行投入工作KM3辅助触头打开,避免KM2线圈同时通电。当冲床完成一次或连续几次冲压任务后,时间继电器KT的延时打开触头打开延时的时间根据实际操作需要调整,使KM3线圈断电,其主触头打开其常闭辅助触头闭合,使KM2线圈再次通电,实现电机空载时Y形接法降压运转。该控制电路较大程度地减少了冲床电机空载运行时的电能损耗与起动损耗,同时当需要投入工作时形接法的继续起动时间短,不会对工作造成影响因为整个工作过程中空载时间就长。另外,该控制电路的改进所花费用少。2车床控制线路的改进我国生产的普通车床,当操作手柄置于上、下位置时,工作主轴就被电机拖动正、反转,从而可进行车削工作当操作手柄处于中间位置时,工作主轴就脱离电机而停止旋转停止工作,此时电机处于空载运行状态。在实际工作中,我们发现工人师傅养成了平时停车只是将手柄打到中间位置的习惯,而不是去按配电箱上控制电路的停止按钮。这样就造成电机长时间的空载运行,浪费大量的电能。为了克服这一问题,我们在原来直接起动的控制线路上增加了一只时间继电器,并对线路作了一定的改进,如图2所示图2车床节能控制电路图2中K是一个位置按钮,当操作手柄处于中间位置时K就闭合,处于向上或向下位置时K就打开。起动前手柄处于中间位置,起动时按下按钮ST,时间继电器KT线圈虽然得电,但延时打开的常闭触头还是闭合的。这就使得接触器KM线圈通电,其辅助触头闭合自锁其主触头闭合,电机空载起动。起动后若操作手柄处于向上或向下,车床就该控开始工作,同时K被打开起动后若较长时间不操作手柄工作,待时间继电器延时时间一到,则KT触头打开,使KM线圈断电。接着KM触头打开,电机停转。工作中若因习惯停车把手柄置于中间位置时,K闭合,KT线圈通电,经延时后KT触头打开,使KM线圈通电。KM主触头打开,电机停转其辅助触头打开,KT线圈断电。接着KT触头复位闭合,为下一次起动做准备。由于操作手柄控制的离合器是通过装在竖轴上的齿扇完成的,而竖轴又是穿过床头箱背面的配电箱。我们在配电箱左侧空间处装一支架,支架上面安装位置开关,支架下面安装时间继电器。然后在竖轴上加装一档块,使其在手柄处于中间位置时,就能压下位置开关K手柄位于上、下位置时,档块就松开位置开关K,这样实现对K的控制。对于时间继电器的整定时间,应根据实际加工过程中,主轴停转后测量加工工件尺寸及更换装卡另一工件所需时间来确定,一般在13MIN之间。制线路的优点是有效地避免了电机长时间的空载运行工作中不改变原来的操作情况,使用方便时间继电器的通电时间短仅为整定时间,能延长时间继电器的使用寿命,提高控制线路的可靠性另外,该控制线路的改进所花费用少。56在串电阻压降启动控制电路中的应用1目的要求掌握时间继电器控制串电阻降压启动控制电路的安装和检修方法。FRFU1FRRKM1KM2M3L1L2L3QSNFU212SB23SB1KM1KM2KTKM1KM2KM1KTKM24567UVWU14V14W14U13V13W13U12V12W12U11V11W110图示时间继电器控制串电阻降压启动控制电路图示为时间继电器控制串电阻降压启动控制电路，降压起动是指将电源电压降低后，再加到定子绕组上进行起动，当电动机转速上升后，再将电压恢复至额定值。本电路图是定子回路串电阻降压起动。电路工作原理如下合上电源开关QS，按下起动按钮SB1，接触器KM1线圈、KM1辅助常开触点闭合，同时时间继电器KT都得电，KM1主触点闭合，电动机串电阻起动，时间继电器延时结束，KT常开触点闭合，接触器KM2线圈通电，KM2辅助常闭触点断开，接触器KM1、时间继电器KT断电，同时KM2主触点闭合，切除起动电阻R，电动机转入全压运行。停止时，按下停止按钮，电动机自由停车。57在三相异步电动机反接制动控制的作用三相异步电动机反接制动是通过时间继电器来实现，对于时间继电器，先预设置好T1和T2的时段，时间及工作方式。通电后当时间到达时间T1时继电器开始工作，一直延续到时间T2。到时间T2后继电器停止工作图34三相异步电动机反接制动控制电路图三相异步电动机反接制动控制线路控制要求1、用一个起动按钮控制电动机的起动，用一个停止按钮控制电动机的制动与停止。2、起动后，电动机单向正常运转，当按下停止按钮后电动机定子绕组电源相序改变，电动机转速下降，经适当时间延迟后自动切断电源。3、应有短路和过载保护。根据以上控制要求设计电气原理图如图所示，其工作过程如下1控制线路通电合上空气开关QS2电动机M正转按下SB2线圈KM1得电KM1的常开触点闭合实现自锁，常闭触点断开实现互锁，主触点闭合电动机正转工作。3电动机M反转制动按下SB1线圈KM2得电KM2的常闭触点断开实现互锁，常开触点闭合实现自锁，主触点闭合电机反向制动，时间继电器得电到达时间时间继电器工作，常闭触点断开线圈KM2断电KM2常开触点断开，主触点断开时间继电器断电，电动机反向制动停止时间继电器的常闭触点闭合。58自动切换星形三角形降压起动控制中的应用581形三角形降压起动的简介Y降压起动也称为星形三角形降压起动，简称星三角降压起动。582星形三角形的注意事项1、电机的额定电压为380V的才能星形三角形；2、最好在主回路中用空开，因为星形与三角形运行时可能方向不一致。583时间继电器自动切换星形三角形降压起动控制的工作过程三相异步电动机Y降压起动控制线路控制要求1、用一个起动按钮控制电动机的起动，用一个停止按钮控制电动机的停止。2、起动时，钉子绕组先接成星形，经过一段时间的延迟后，待转速上升到接近额定转速时再接成三角形。3、应有短路和过载保护。根据以上控制要求设计电气原理图如图37所示的自动星形三角形降压起动控制线路。其工作过程如下按下按钮SB2，线圈KM1、KM3得电，主电路上KM1、KM3常开