王海鷗，王成娟

(1.吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院，吉林長春，130012；2.中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司青島動車段，山東青島，266031)

1 引言

繼電器具有開關(guān)特性，利用其動接點的動作可接通或斷開電路，通過電路又可控制相關(guān)電子設(shè)備動作[1]，電流能否通過電子元件，是由繼電器的接點是否閉合來決定的。因此，繼電器的動作必須準(zhǔn)確可靠，具有足夠的閉合和斷開電路的能力，且工作時具有穩(wěn)定的電氣特性和時間特性。

2 繼電器的特性

2.1 繼電器的繼電特性

繼電器的繼電特性是指輸入量和輸出量在整個變化過程中的相互關(guān)系。無論是吸起還是落下，繼電器都是從起始位置到最終位置，不可能停在中間某一個位置。也就是說，繼電器吸起，一定是中接點和前接點閉合，中接點和后接點斷開。繼電器落下，一定是中接點和后接點閉合，和前接點斷開，不能停在中間的某個位置，似閉未閉，似斷未斷。繼電器具有回差特性，吸起值和釋放值也不同，吸起值遠(yuǎn)大于釋放值，要想使繼電器吸起，線圈中送入的電流值一定要大于使繼電器落下時的電流值。

繼電器具有突變特性，也叫輸入——輸出特性，當(dāng)線圈中通入電流，電流沒有達(dá)到某一個值時，繼電器不動作。當(dāng)輸入電流達(dá)到某一個值，銜鐵受到的吸引力大于銜鐵自身重力，這時繼電器的接點才能動作，這個動作是突然變化的。如圖所示，當(dāng)線圈中的電流Ix從0增大到某一值Ix2時，繼電器銜鐵被吸引，中接點和前接點閉合，接點回路中的電流Iy從0突然增大到Iy2。之后，若Ix繼續(xù)增加，由于接點回路中阻值不變，Iy值保持不變。當(dāng)線圈中的電流Ix減小到Ix1時，繼電器銜鐵被釋放，輸出電流Iy從Iy2突然減小到0。之后，若Ix繼續(xù)減小，Iy保持為0不變。

2.2 繼電器的機(jī)械特性

如圖為無極繼電器的機(jī)械特性曲線，圖中的縱坐標(biāo)表示銜鐵運動時所克服的機(jī)械力Fj，單位為g，橫坐標(biāo)表示銜鐵與鐵芯之間的工作氣隙δ，單位為mm。繼電器的機(jī)械力Fj是隨著銜鐵與鐵芯間的氣隙δ的變化而變化的。線段oa代表最大氣隙δ值，oδ0代表止片厚度，δ0a代表銜鐵動程。當(dāng)銜鐵釋放間隙為δa時，F(xiàn)j為0，而且隨著δ的減小，F(xiàn)j逐漸增大。其中，線段ab表示銜鐵運動，氣隙減小，機(jī)械力增大。線段bc段表示動接點與后接點剛剛分開。線段cd表示動接點離開后接點，繼續(xù)向上運動。線段de表示動接點剛與前接點閉合。線段ef表示銜鐵繼續(xù)運動，使前接點和動接點一起彎曲[2]。

圖2 機(jī)械特性曲線

從圖中可知，繼電器的機(jī)械特性曲線是一條折線，其中c點和e點的變化特別突出，因為在c點動接點剛和后接點分離，機(jī)械力突然增加。e點則是動接點剛和前接點接觸，突然增大了前接點的預(yù)壓力。銜鐵在c和e這兩個折點位置時的機(jī)械反作用力變化最大，取其中一個點作為確定電磁吸力所需安匝值的依據(jù)，這個點我們稱為臨界點。

2.3 繼電器的時間特性

如圖所示，從線圈通電到銜鐵動作，帶動動接點與后接點斷開，與前接點接通，需要一定的時間，即吸合時間。這個時間包括通電至后接點斷開的吸起啟動時間和從后接點斷開到前接點閉合的銜鐵運動時間。從線圈斷電到銜鐵動作，帶動動接點與前接點斷開，與后接點接通，也需要一定的時間，即返回時間。這個時間包括斷電至前接點斷開的緩放時間和從前接點斷開到后接點閉合的銜鐵運動時間[3]。

圖3 時間特性曲線

繼電器銜鐵的吸起運動時間，與銜鐵的動程、機(jī)械力的大小等因素有關(guān)，其時間一般比吸起啟動時間小很多，所以吸合時間主要取決于吸起啟動時間。繼電器銜鐵的落下運動時間，與銜鐵的動程、機(jī)械力的大小等因素?zé)o關(guān)，對于結(jié)構(gòu)一定的繼電器來說，落下運動時間是一個常數(shù)。因此，繼電器的動作時間主要是看繼電器的啟動時間。

在繼電器的控制電路中，不同的控制對象對繼電器的時間特性要求也不一樣，因此，必須根據(jù)需要來改變繼電器的時間特性，方法有兩種，一是改變繼電器的結(jié)構(gòu)，如，在繼電器的鐵芯上套短路銅環(huán)，使繼電器緩動。二是通過電路來實現(xiàn)，如，在繼電器線圈兩端并聯(lián)RC串聯(lián)電路，使繼電器緩吸或緩放。

時間繼電器主要取其緩放特性，用改變繼電器的結(jié)構(gòu)或改變輸入電路的方法，可使繼電器由線圈通電或斷電到接點良好地轉(zhuǎn)換經(jīng)過一定時間延遲。例如，JSBXC-850型時間繼電器，可借助電子電路實現(xiàn)不同時間的緩動，以滿足信號電路的需要。它是由時間控制單元與JWXC無極繼電器組合而成[4]，時間控制電路如下圖所示：

圖4 JSBXC-850型時間繼電器時間控制電路圖

其核心是由單節(jié)晶體管等組成的脈沖延時電路，接電源時，后線圈(1-2，480)有電流流過，其電路為：+24伏電源(73端子)-二極管D1-R3-R1-J1-2-負(fù)電源(62端子)。由于電阻R1的阻值很大，約為3-4.7千歐，所以流過繼電器后圈的電流很小，達(dá)不到工作電流，繼電器不會吸起。

與此同時，電容器C1也開始充電，其電路為：+24伏電源(73端子)-D1-R3-R6～R7(或R8～R9、R10～R11、R12～R13)-C1-D4/J4-3-R2-負(fù)電源(62端子)。此時，電流流過前線圈(3-4，370)的方向和后線圈的方向正好相反，繼電器更不會吸起。

當(dāng)電容器C1的充電電壓升至高于單節(jié)晶體管BT的擊穿電壓時，BT被擊穿，BT的發(fā)射極e和第一基極b1間導(dǎo)通，C1放電，其電路為：C1(+)-BTe-b1-R2-J3-4-C1(-)。此時，電流流過前線圈的方向與后線圈相同，當(dāng)兩者之和達(dá)到繼電器的工作值時，繼電器吸起。

繼電器吸起，利用其前接點11-12構(gòu)成了自閉電路，電路為：+24伏電源(73端子)-D1-R3-J11-12-R4/R1-J1-2-負(fù)電源(62端子)。由于R4的接入，電路中的電阻值降低將近一半，流過線圈的電流大于繼電器的落下值，因此，繼電器可靠吸起。

BT和C1組成脈沖延時電路，使繼電器從接通電源到完全吸起經(jīng)過了一段時間，延時電路的存在，使繼電器緩吸。繼電器不是一有電就吸起，而是需要時間，而是在C1放電之后才吸起，C1在放電之前需要充電，緩吸時間與充電電路的時間參數(shù)有關(guān)，C1的電容量越大，充電至單節(jié)晶體管BT擊穿電壓的時間就越長，緩吸時間也越長。連接不同的電阻值，充電時間也不一定，充電電路的電阻值越大，電容器的充電電流就越小，充電時間必然延長，緩吸時間也越長。改變52、61、63、83接入端子，可得到不同的延時時間。一般情況下，連接51和52端子、51和61端子、51和63端子、51和83端子，分別可獲得180秒、30秒、13秒和3秒的延時。此外，通過端子的不同連接，還可以獲得其他的延時時間，例如，連接51、61、63端子，緩吸時間為9秒，連接51、61、63、83端子，緩吸時間為2.3秒，通過端子間的不同連接方式，可滿足電路的特殊需要。

3 結(jié)語

本文首先對繼電器進(jìn)行簡單概述，進(jìn)而分別從回差特性、突變特性、機(jī)械特性、時間特性等方面對繼電器的性能進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析。電氣特性、機(jī)械特性和時間特性是繼電器的主要特性，明確這些特性，為繼電器在今后生產(chǎn)過程中提供有效的保障，同時，也為繼電器的檢修維護(hù)提供有力的依據(jù)。