西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 徐 奕

1.引言

繼電器是自動控制系統(tǒng)中的常用電器，它用于接通和斷開電路，用以發(fā)布控制命令和反映設(shè)備狀態(tài)，以構(gòu)成自動控制和遠(yuǎn)程控制電路。各個領(lǐng)域的自動控制系統(tǒng)均采用繼電器。鐵路信號技術(shù)中廣泛采用的繼電器稱為信號繼電器，它是鐵路信號技術(shù)中的重要部件。

2.繼電器的作用

信號繼電器在以繼電技術(shù)構(gòu)成的信號控制系統(tǒng)中，如：繼電集中聯(lián)鎖、繼電半自動閉塞等，起著核心作用，而信號繼電器在以電子元件和微型計算機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中，如：計算機(jī)聯(lián)鎖、多信息自動閉塞、通用機(jī)車信號、駝峰自動化等系統(tǒng)中，則是作為其接口部件，將系統(tǒng)主機(jī)與信號機(jī)、軌道電路、轉(zhuǎn)轍機(jī)等執(zhí)行部件結(jié)合起來?？梢娦盘柪^電器無論是作為繼電式信號系統(tǒng)的核心部件，還是作為電子式或計算機(jī)式信號系統(tǒng)的接口部件，都發(fā)揮著重要功能。

圖1

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子器件尤其是微型計算機(jī)以其速度快、體積小、容量大、功能強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)勢，在相當(dāng)大的程度上逐漸取代繼電器，使技術(shù)水準(zhǔn)得到了極大的提高。但是，繼電器與電子器件相比，仍然具有一定的優(yōu)勢，比如：開關(guān)性能好（閉合時阻抗小、斷開時阻抗大）；有故障—安全（發(fā)生故障時導(dǎo)向安全）性能；能控制多個回路；抗雷擊性能強(qiáng)；無噪聲；不受周圍溫度影響等。目前雖然已出現(xiàn)全電子化的系統(tǒng)，但是要全部取消繼電器仍然需要相當(dāng)長的時期。因此，不論現(xiàn)在，還是未來，繼電器仍然具有廣闊的應(yīng)用空間，它在鐵路信號領(lǐng)域中始終產(chǎn)生著重要的作用。

3.繼電器的繼電特性

繼電器的繼電特性是當(dāng)輸入量達(dá)到一定值時，輸出量發(fā)生突變，如圖1所示。繼電器線圈回路為輸入回路，繼電器接點所在回路為輸出回路。當(dāng)線圈中電流Ix1從零增加到某一定值Ix2時，繼電器銜鐵被吸引，前接點閉合，接點回路中的電流Iy從零突然增大到Iy2。此后，若Ix繼續(xù)增大，由于接點回路中阻值不變，Iy保持不變。當(dāng)線圈中電流Ix減小到Ix1時，繼電器銜鐵釋放，輸出電流Iy突然從Iy2減小到零。此后，Ix再減小，Iy保持為零不變。

因此，繼電器具有的繼電特性能以極小的電信號來控制執(zhí)行電路中的大功率對象，能控制數(shù)個對象和數(shù)個回路，能控制遠(yuǎn)距離的對象。

4.利用繼電特性設(shè)計電路

可以從繼電器的這一特性出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會如何設(shè)計繼電器電路（利用繼電器來控制元器件實現(xiàn)特定功能），從而幫助學(xué)生更好地理解繼電器的相關(guān)知識，增強(qiáng)動手能力。首先由教師列出一些繼電器電路命題，然后讓學(xué)生根據(jù)已知的技術(shù)要求，應(yīng)用繼電器設(shè)計出控制和表示電路，實現(xiàn)自動控制功能，達(dá)到命題要求。

在這一過程中，涉及到了許多關(guān)于繼電器的知識，比如：如何選用繼電器、如何識讀繼電電路、如何分析繼電電路以及如何判斷繼電器故障等等。學(xué)生如果掌握了這些相關(guān)知識和技能，對他們今后正確運(yùn)用繼電器是非常有幫助的。

5.繼電器電路的設(shè)計和分析

圖2

圖3

圖4

圖5

下面列出幾個繼電器電路設(shè)計命題和相應(yīng)的電路圖：(注：除第三個命題選用無極繼電器外，其余命題均選用緩放繼電器)

（1）用一個開關(guān)控制五個繼電器，要求五個繼電器順序吸起，再依次落下，反復(fù)循環(huán)（如圖二所示）。

電路分析：開關(guān)閉合后，電流流經(jīng)EJ的后接點和AJ的線圈，AJ吸起；電流又流經(jīng)AJ的前接點和BJ的線圈，BJ吸起；電流再流經(jīng)BJ的前接點和CJ的線圈，CJ吸起；電流接著流經(jīng)CJ的前接點和DJ的線圈，DJ吸起；電流最后流經(jīng)DJ的前接點和EJ的線圈，EJ吸起。EJ吸起后，其后接點斷開，切斷了流經(jīng)該路的電流，導(dǎo)致AJ失磁落下，再導(dǎo)致BJ落下，又導(dǎo)致了CJ落下，接著是DJ落下，最后是EJ落下。EJ落下之后，又回到了最初的狀態(tài)，電流會再次流經(jīng)EJ的后接點和AJ的線圈，AJ又會吸起……，如此反復(fù)，直到開關(guān)斷開，整個動作過程才會停止。

（2）用三個繼電器控制一個燈泡，只有當(dāng)其中任意兩個繼電器吸起時，燈泡才能點亮（如圖3所示）。

電路分析：開關(guān)K1、K2閉合時，AJ和BJ吸起，AJ和BJ的前接點與燈泡構(gòu)成了閉合回路，使燈泡點亮；開關(guān)K2、K3閉合時，BJ和CJ吸起，BJ和CJ的前接點與燈泡構(gòu)成閉合回路，燈泡點亮；開關(guān)K1、K3閉合時，AJ和CJ吸起，AJ和CJ的前接點與燈泡構(gòu)成閉合回路，燈泡點亮。

（3）設(shè)計一個受三個房間的開關(guān)控制一個公共走廊照明燈的繼電器電路，要求任何一個房間的開關(guān)都能開燈或關(guān)燈（如圖4所示）。

電路分析：開關(guān)K1閉合，AJ吸起，從而使AJ的前接點、BJ和CJ的后接點以及燈泡構(gòu)成了閉合回路，燈泡點亮；斷開K1，AJ失磁落下，無法形成閉合回路，此時燈泡會熄滅。當(dāng)開關(guān)K2閉合時，BJ吸起，這時BJ的前接點、AJ和CJ的后接點及燈泡構(gòu)成閉合回路，燈泡點亮；斷開K2，BJ失磁落下，無法形成閉合回路，燈泡熄滅。閉合K3時，CJ吸起，CJ的前接點、AJ和BJ的后接點以及燈泡構(gòu)成閉合回路，燈泡點亮；斷開K3，CJ失磁落下，無法構(gòu)成閉合回路，燈泡熄滅。

（4）設(shè)計一個帶燈泡的繼電器電路，要求開關(guān)閉合后，紅燈和綠燈依次點亮（如圖5所示）。

電路分析：開關(guān)閉合，AJ吸起，AJ的前接點和紅燈構(gòu)成閉合回路，紅燈點亮，同時，AJ的前接點與BJ的線圈也構(gòu)成了一個閉合回路，有電流流過，那么BJ也會吸起，從而使BJ的前接點和綠燈形成閉合回路，綠燈接著點亮。(由于該電路采用的是緩放繼電器，AJ和BJ的吸起不同步，AJ略微超前BJ，因此看到的現(xiàn)象是紅燈先亮，綠燈后亮)

在設(shè)計命題時，教師可以給學(xué)生一定的提示，引導(dǎo)學(xué)生按照設(shè)計要求一步步地完成設(shè)計任務(wù)。同時要讓學(xué)生明白：繼電器的電路設(shè)計方法并不是唯一的，只要能夠?qū)崿F(xiàn)最后的功能即可?？梢宰寣W(xué)生集思廣益，設(shè)計不同的繼電器電路實現(xiàn)相同的功能，最后讓學(xué)生比較哪種設(shè)計方法更簡單，使用的繼電器和連線個數(shù)最少。學(xué)生按照命題要求設(shè)計出電路后，經(jīng)過教師檢查，進(jìn)一步對設(shè)計出的電路進(jìn)行分析化簡，最后配線焊接，進(jìn)行導(dǎo)通試驗。

6.其它的繼電器電路設(shè)計命題

除了以上四個命題之外，還可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計其它命題，比如：設(shè)計一個多拍電路，要求開關(guān)閉合，五個繼電器順序吸起，當(dāng)最后一個繼電器吸起后，除第五個繼電器外，其它四個繼電器逆順序落下。再比如：某自動閉塞區(qū)間有三個閉塞分區(qū)，當(dāng)?shù)谌齻€閉塞分區(qū)有車占用時，防護(hù)閉塞分區(qū)的各通過信號機(jī)分別亮紅燈、黃燈和綠燈，用三個繼電器，一個開關(guān)和三個燈泡設(shè)計出點燈電路等等。

7.結(jié)束語

這些命題趣味性強(qiáng)，而且與理論知識聯(lián)系較為緊密。通過這種先動腦后動手的訓(xùn)練，就把書本上枯燥的理論知識轉(zhuǎn)化成了生動有趣的實際現(xiàn)象，即調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)了學(xué)習(xí)積極性，又加深了他們對繼電器的認(rèn)識和理解，為今后進(jìn)一步的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)，同時，實際動手能力也得到了極大地提升，可謂一舉多得。

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