時(shí)間繼電器

1 基本介紹

　　早期在交流電路中常采用空氣阻尼型時(shí)間繼電器，它是利用空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時(shí)動作的。它由電磁系統(tǒng)、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)三部分組成。凡是繼電器感測元件得到動作信號后，其執(zhí)行元件（觸頭）要延遲一定時(shí)間才動作的繼電器稱為時(shí)間繼電器。

　　目前最常用的為大規(guī)模集成電路型成的時(shí)間繼電器，它是利用阻容原理來實(shí)現(xiàn)延時(shí)動作。在交流電路中往往采用變壓器來降壓，集成電路做為核心器件，其輸出采用小型電磁繼電器，使得產(chǎn)品的性能及可靠性比早期的空氣阻尼型時(shí)間繼電器要好的多，產(chǎn)品的定時(shí)精度及可控性也提高很多。

　　隨著單片機(jī)的普及，目前各廠家相繼采用單片機(jī)為時(shí)間繼電器的核心器件，而且產(chǎn)品的可控性及定時(shí)精度完全可以由軟件來調(diào)整，所以未來的時(shí)間繼電器將會完全由單片機(jī)來取代。

2 工作原理

　　時(shí)間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動型和電子型等。

　　時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種類型。

　　空氣阻尼型時(shí)間繼電器的延時(shí)范圍大（有0.4～60s和0.4～180s兩種），它結(jié)構(gòu)簡單，但準(zhǔn)確度較低。

　　當(dāng)線圈通電時(shí)，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時(shí)下移，使瞬時(shí)動作觸點(diǎn)接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時(shí)跟著銜鐵一起下落，因?yàn)榛钊麠U的上端連著氣室中的橡皮膜，當(dāng)活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運(yùn)動時(shí)，橡皮膜隨之向下凹，上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經(jīng)過一定時(shí)間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動延時(shí)觸點(diǎn)動作，使動斷觸點(diǎn)斷開，動合觸點(diǎn)閉合。從線圈通電到延時(shí)觸點(diǎn)完成動作，這段時(shí)間就是繼電器的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來改變。吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復(fù)彈簧的作用而復(fù)原?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。

3 主要特點(diǎn)

　　1、空氣阻尼式時(shí)間繼電器又稱為氣囊式時(shí)間繼電器，它是根據(jù)空氣壓縮產(chǎn)

　　生的阻力來進(jìn)行延時(shí)的，其結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，延時(shí)范圍大（0.4~180s），但延時(shí)精確度低。

　　2、電磁式時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)間短（0.3~1.6s），但它結(jié)構(gòu)比較簡單，通常用在斷電延時(shí)場合和直流電路中。

　　3、電動式時(shí)間繼電器的原理與鐘表類似，它是由內(nèi)部電動機(jī)帶動減速齒輪轉(zhuǎn)動而獲得延時(shí)的。這種繼電器延時(shí)精度高，延時(shí)范圍寬（0.4~72h），但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格很貴。

　　4、晶體管式時(shí)間繼電器又稱為電子式時(shí)間繼電器，它是利用延時(shí)電路來進(jìn)行延時(shí)的。這種繼電器精度高，體積小。

4 主要分類

　　分類方式

　　從驅(qū)動時(shí)間繼電器工作的電源要求（驅(qū)動線包工作電壓）來分，一般繼電器

　　分交流繼電器與直流繼電器，分別用于交流電路和直流電路，另外，依據(jù)其工作電壓的高低，有6、9、12、24、36、110、220、380等不同的工作電壓，使用于不同的控制電路上。時(shí)間繼電器另一個(gè)區(qū)分點(diǎn)是它的觸點(diǎn)（執(zhí)行接通或斷開被控制電路的開關(guān)），分別有常開、常閉、轉(zhuǎn)換的區(qū)別，另外還有觸點(diǎn)多少的區(qū)別，可以控制多大的工作電壓及電流（即觸點(diǎn)允許控制的功率）的區(qū)別，供不同用途選用；另外特殊觸點(diǎn)還有帶自鎖（動作后即使控制電壓消失，觸點(diǎn)自己保持失去控制時(shí)的狀態(tài)），帶延時(shí)吸合或延時(shí)釋放功能等種類，供特殊情況下使用。

　　從繼電器外形來區(qū)分，有密封、小型、微型等區(qū)別。有時(shí)候，比如說，一個(gè)控制電路從按鈕控制開始，到最后控制負(fù)荷的時(shí)間繼電器中間，還使用了其他繼電器，因?yàn)檫@些繼電器只起控制其他繼電器工作的作用，其觸點(diǎn)負(fù)荷不需要很大，用在這些部位的繼電器，常稱為中間繼電器。比如，使用三個(gè)按鈕與繼電器（交流接觸器）及熱保護(hù)等可以組成控制三相電動機(jī)的正、翻轉(zhuǎn)及停止電路。洗衣機(jī)內(nèi)，繼電器在微電腦控制下，接合、斷開控制電機(jī)使波輪正、反轉(zhuǎn)等，都是繼電器的任務(wù)，因?yàn)槲㈦娔X的輸出不能直接驅(qū)動洗衣機(jī)馬達(dá)工作，所以請了“繼電器”。使用各種傳感器檢測的電路檢測溫度、壓力、時(shí)間等不同物理量，檢測的輸出接上繼電器，就分別組成所謂電壓繼電器、壓力繼電器等等。這類繼電器，實(shí)際上是包含繼電器在內(nèi)的電子器件，并非獨(dú)立的繼電器。

　　特殊種類

　　步進(jìn)繼電器：以前自動電話總機(jī)使用很多，繼電器本身就可以根據(jù)輸入控制線圈的脈沖個(gè)數(shù)自動將動觸點(diǎn)移動到相應(yīng)的位置，比如輸入6個(gè)脈沖，動觸點(diǎn)就接通6號定觸點(diǎn)，輸入9個(gè)脈沖，就接到9號觸點(diǎn)，這樣。電話就自動根據(jù)撥號脈沖數(shù)字轉(zhuǎn)接到需要的線路。

　　諧振繼電器：繼電器本身有多個(gè)不同長短、厚薄的、如簧片的動觸點(diǎn)，各觸點(diǎn)本身的諧振頻率不同且合理分布，當(dāng)輸入繼電器線圈的電流頻率正好與某一簧片觸點(diǎn)的諧振頻率相同時(shí)，由于共振，該簧片產(chǎn)生大震動，從而與對應(yīng)的定觸點(diǎn)閉合，輸入另一頻率信號時(shí)，可以使另一觸點(diǎn)動作，這相當(dāng)于將不同頻率的信號翻譯成對應(yīng)的電路連接動作，這與現(xiàn)在電子譯碼完全不同，是通過機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)的。

　　比例繼電器：能夠區(qū)分輸入線包驅(qū)動繼電器工作的脈沖信號占空比，并自動調(diào)整輸出（接通不同的觸點(diǎn)）；等等。現(xiàn)在使用可控硅元件構(gòu)成的開關(guān)電路，獨(dú)立封裝起來，稱固態(tài)繼電器（無觸點(diǎn)繼電器），在使用上部分可替代傳統(tǒng)繼電器，但也有其不足之處。所以普通繼電器還大量被應(yīng)用。

5 主要功能

　　時(shí)間繼電器的主要功能是作為簡單程序控制中的一種執(zhí)行器件，當(dāng)它接受了啟動信號后開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)束后它的工作觸頭進(jìn)行開或合的動作，從而推動后續(xù)的電路工作。一般來說，時(shí)間繼電器的延時(shí)性能在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)是可以調(diào)節(jié)的，從而方便調(diào)整它的延時(shí)時(shí)間長短。單憑一只時(shí)間繼電器恐怕不能做到開始延時(shí)閉合，閉合一段時(shí)間后，再斷開，先實(shí)現(xiàn)延時(shí)閉合后延時(shí)斷開，但總體上說，通過配置一定數(shù)量的時(shí)間繼電器和中間繼電器都是可以做到的。

6 使用環(huán)境

　　時(shí)間繼電器作為自動控制器件應(yīng)用較廣泛，尤其是在涉及低壓電器控制網(wǎng)絡(luò)中有較多電器設(shè)備環(huán)境中使用時(shí)電磁干擾問題更趨于嚴(yán)重。組成時(shí)間繼電器的內(nèi)部元器件的損壞這時(shí)已不是引起時(shí)間繼電器故障（失效）的主要原因，而在于應(yīng)用場合中的各種干擾通過電磁耦合、電容耦合直接進(jìn)入時(shí)間繼電器，干擾其正常的延時(shí)控制。時(shí)間繼電器在此干擾環(huán)境下能否正常工作往往會影響到整個(gè)自動控制系統(tǒng)的正常邏輯功能，甚至還可能造成大的質(zhì)量事故和經(jīng)濟(jì)損失。所以時(shí)間繼電器在各種惡劣環(huán)境都應(yīng)有較高的可靠性和抗干擾能力，也就是說時(shí)間繼電器必須有良好的電磁兼容性能，只有這樣才能完善其產(chǎn)品質(zhì)量，提高自身的市場競爭能力。

　　在實(shí)際工作使用中，一般采用下述方法來進(jìn)行抑制，提高其產(chǎn)品的抗干擾能力。

　　采用隔離變壓器；選擇合適的壓敏電阻；在供電輸出口加高頻旁路電容等方法提高產(chǎn)品的抗干擾能力。

　　當(dāng)執(zhí)行繼電器的繞組（感性負(fù)載）被接通和斷開時(shí)。線圈中會產(chǎn)生一連串上升速度快，頻率和幅度都相當(dāng)高的尖峰脈沖電磁振蕩輻射，對直流繼電器繞組通常采用以下方法來減少干擾：

　　在線圈兩端反并二極管或RC器件，如控制觸點(diǎn)對交流感性負(fù)載的控制，也可考慮在觸點(diǎn)并接RC器件，從而能對觸點(diǎn)在通斷時(shí)產(chǎn)生的干擾進(jìn)行有效的吸收。

　　屏蔽能有效地抑制通過空間傳播的電磁干擾，一則可限制內(nèi)部產(chǎn)生的電磁能輻射出去；二則可防止外來輻射進(jìn)入，在對內(nèi)部電子線路采用整體屏蔽措施，也可對內(nèi)部信號線采用屏蔽線，增強(qiáng)其抗干擾能力。

7 接線方法　

　　時(shí)間繼電器的電氣控制系統(tǒng)中是一個(gè)非常重要的元器件。一般分為通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種類型。從動作的原理上有電子式、機(jī)械式等。電子式的是采用電容充放電再配合電子元件的原理來實(shí)現(xiàn)延時(shí)動作。機(jī)械式的樣式較多，有利用氣囊、彈簧的氣囊式。

　　時(shí)間繼電器的接線方法：

　　1、控制接線：把它看成直流繼電器來考慮；

　　2、工作控制：雖然控制電壓接上了，但是是否起控制作用，由面板上的計(jì)時(shí)器決定；

　　3、功能理解：它就是一個(gè)開關(guān)，單刀雙擲的，有一個(gè)活動點(diǎn)活動臂，就像常見的閘刀開關(guān)的活動刀臂一樣；

　　4：負(fù)載接線：電源的零線或負(fù)極接用電器的零線或負(fù)極端；

　　5、工作原理：計(jì)時(shí)無效期間，相當(dāng)于平常電燈開關(guān)斷開狀態(tài)。有效時(shí)，繼電器動作，用電器得電工作，相當(dāng)于平常電燈開關(guān)接通狀態(tài)。

8 繼電保護(hù)

　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)時(shí)間繼電器分為電磁式時(shí)間繼電器和集成電路靜態(tài)時(shí)間繼電器兩種，專用于電力系統(tǒng)二次回路繼電保護(hù)及自動控制回路中，作為延時(shí)裝置,使被控元件得到所需延時(shí)。

　　繼電器是帶有延時(shí)機(jī)構(gòu)的螺管線圈式繼電器，具有交流和直流規(guī)格。繼電器的交流規(guī)格繼電器內(nèi)部裝有橋式整流器，將交流電源整流后供給電磁機(jī)構(gòu)，每臺繼電器具有兩副瞬時(shí)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)，一副滑動延時(shí)觸點(diǎn)，一副延時(shí)主觸點(diǎn)。當(dāng)加電壓于線圈兩端時(shí)，唧子（鐵心）克服塔形彈簧的反作用力被吸入，瞬時(shí)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)換，同時(shí)延時(shí)機(jī)構(gòu)啟動，經(jīng)過一定的延時(shí)，然后閉合滑動延時(shí)觸點(diǎn)和延時(shí)主觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)接觸后由于上擋限制機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動，機(jī)構(gòu)停止，從而得到所需延時(shí)。當(dāng)線圈斷電時(shí)，在塔形彈簧的作用下，使唧子和延時(shí)機(jī)構(gòu)返回原位。

　　繼電器通常不帶電，施加額定電壓后，繼電器內(nèi)部瞬動繼電器動作、同時(shí)晶振起振,產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，經(jīng)分頻后由計(jì)數(shù)器計(jì)脈沖數(shù)，當(dāng)所計(jì)脈沖數(shù)達(dá)到延時(shí)整定值時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動出口繼電器動作，實(shí)現(xiàn)所需延時(shí)，由于采用了晶體振蕩器并增加時(shí)間補(bǔ)償預(yù)置電路，對于極短的延時(shí)值也嚴(yán)格符合整定值，具有極高的精度。

9 選型方法

　　1、確定繼電器是用在直流回路還是交流回路里，并確定額定電壓等級，常用為220V、110VDC/AC；

　　2、確定安裝方式，如：導(dǎo)軌式，凸出式，嵌入式等（是柜內(nèi)安裝還是面板開孔安裝，抽屜柜一般選用導(dǎo)軌式）；

　　3、確定所需延時(shí)種類，為通電延時(shí)或斷電延時(shí)，以及延時(shí)時(shí)間范圍等。