铁道信号基础 第二章信号继电器

❖ oa：整个气隙的值
❖ oδ0：代表止片的厚度 ❖ δ0a：代表衔铁的动程值
继电器释放时气隙最大
3.继电器机械特性曲 线：FJ = f(δ)
❖ a点：FJ =0，δ最大 ❖ ab段：δ逐渐减小，后接点片给动接 点的支撑力逐渐减小，FJ逐渐增大。 （线段ab的陡度由后接点片和动接点的 弹性变形来决定）
四、铁路信号对继电器的要求 ➢ 安全、可靠 ➢ 动作可靠、准确 ➢ 使用寿命长 ➢ 有足够的闭合和断开电路的能力 ➢ 有稳定的电气特性和时间特性 ➢ 保持良好的电气绝缘强度。
五、信号继电器的分类 按动作原理分：电磁、感应继电器 按动作电流分：直流、交流、交直流继电器 按输入物理量：电流、电压继电器 按动作速度：快速、正常、缓动继电器 按接点结构：普通接点、加强接点继电器 按工作可靠度：安全型、非安全型
❖ bc段：动接点离开后接点，后接点 的支撑力=0，FJ 突然增大。 （ 接点FJ预的先大弯小曲取所决产于生重的锤弹片力之的和数）量和动
❖ cd段：衔铁继续运动，FJ逐渐增大 。 ❖ de段：当动接点接触前接点时，动 接点上增加了前接点的预压力，致使FJ 突然增大。
❖ ef段：为使动接点与前接点接触良 好，衔铁继续向上运动，前接点与动接 点一起向上弯曲，直到衔铁运动完毕， 由于两者共同弹性变形，FJ 增大。
前者单独使用，后者常用于有防尘外壳的组匣式设备中。
（a）非插入式
（b） 插入式
图 2-3 AX型无极继电器
➢ 型号的表示法 采用汉字拼音字母和数字表示，字母表示继电器种类，
数字表示线圈的阻值。
➢ 安全型继电器的品种及用途 无极、无极加强接点、无极缓放、无极加
强接点缓放、整流式、有极、有极加强、偏极、 单闭磁等5种9类20品种及3个派生品种。
3.线性继电器特性曲线
W1

1 2
I11
W2

1 2
(I1

I2
)(2
1 )
W3

1 2
I 22
Wm
W1
W2
W3

1 2
(
I1
2

I21 )

1 2
[
I1
(1

)

(I1

I )1 ]

1 2
[
I1

I1 ]
当取△I和△φ非常小时
Wm

1 ( I
➢ 继电器插座
➢ 安全型继电器的特点： 前接点代表危险侧信息 后接点代表安全侧信息 接点符合:故障—安全原则 有利于行车安全的故障称为安全侧故障 可能危及行车安全的故障称为危险侧故障 ➢ 安全性继电器的寿命 ——接点寿命 电寿命2×10（5-6）次、机械寿命10×106次
➢ JWX型直流无极电磁继电器 ➢ JPX型偏极继电器 ➢ JYX型有极继电器 ➢ JZX型整流式继电器
与无极型基本一致， 仅在接点组上安装 了二极管组成的半 波或全波整流电路。 输入的是交流电源， 经整流后再送入线 圈。
➢ 继电器的概念和工作原理 ➢ 安全性继电器：JWX、JPX、 JYX、JZX
➢ 铁路信号概述 ➢ 继电器的概念和工作原理 ➢ 安全性继电器：JWX、JPX、 JYX、JZX
JWX
接通电源至衔铁运动前，在磁系统中储存的磁能为
W1
1
id
0

面积oa11
衔铁运动过程中，磁系统获得的磁能为
W2
2
id
1

面积a1 1 2a2
衔铁运动终了后，磁系统中储存的磁能为
W3
2
id
0

面积0a2 2
2.衔铁运动时磁能的变化
消耗在衔铁运动的磁能，由输入磁系统的磁能与衔铁运动 终了后磁系统中剩余磁能的差来确定
JPX
JZX JYX
继电器概述
教 安全型继电器
学
继电器的特性 其他类型的继电器
内 继电器的工作原理
容 继电器的接点
继电器电路的设计及应用
➢ 机械特性 ➢ 牵引特性 ➢ 时间特性
1. 继电器的机械特性 2. 继电器的牵引特性 3. 机械特性与牵引特性的配合（安
匝的确定）
➢ 电磁继电器的工作过程是电流通过线圈，在磁路 中产生磁通，磁通在衔铁气隙中产生电磁力吸引衔铁 带动接点动作，以完成接通、断开或转接电路的任务。
落下：电流减少→吸引力 下降→衔铁依靠重力落下→ 动接点与前接点断开，后接 点闭合。
可见，继电器具有开关 特性，利用其接点的通、断 电路，从而构成各种控制表 示电路。
三、继电器的作用 ➢ 能够以极小的电信号控制执行电路中相当 大的对象， ➢ 能够控制数个对象或数个回路，以此来完 成由人工难以达到的复杂的逻辑关系要求。 ➢ 能控制远距离的对象。
1.结构
电磁系统 接点系统
电磁系统
接点系统
电磁系统包括线圈、铁心、轭铁、衔铁 ① 线圈 线圈水平安装在铁芯上，分为前圈和后圈。
前圈
后圈
电磁系统包括线圈、铁心、轭铁、衔铁 ① 线圈 线圈水平安装在铁芯上，分为前圈和后圈。 根据电路需要可采用单线圈控制、双线圈 串联控制或双线圈并联控制
电磁系统包括线圈、铁心、轭铁、衔铁 ② 铁芯
2
I )
3.线性继电器特性曲线
接点系统 ➢ 接点系统包括拉杆和 接点组。接点组分为静 止的前接点、后接点和 固定在拉杆上的动接点。 ➢ 直流无极继电器一般 有8组接点，彼此独立 但动作一致。
动作原理： ① 电→磁→力→动作拉 杆，F吸引力＞F重力为 吸其状态。 ② F吸引力＜F重力为落 下状态。 ③ 无极特性
➢ 偏极继电器具有反应电流 极性的性能。 ➢ 磁路系统中铁芯极靴为方 形，衔铁为方形，方形极靴 下端装有L型永久磁铁 ➢ 偏极继电器只能在规定方 向的电流通入线圈时吸起， 反方向就不能吸起，无电时 衔铁落下。
1.磁能的计算
当继电器线圈通入直流电压U时，线圈电路的方程式为：
U iR d
dt
将两端各乘以idt，时间从0到t,线圈中电流从0到稳定
值I，即磁链从0达到 进行积分得到如下磁系统的能量
平衡方程式：
t
Uidt
t i 2 Rdt

idt
0
0
0
总能量
损耗能量
磁能
1.磁能的计算
极靴
方便铁芯的紧固和拆装
电磁系统包括线圈、铁心、轭铁、衔铁 ③
电磁系统包括线圈、铁心、轭铁、衔铁 ④ 街铁
➢ 重锤片：由薄钢板制成， 其片数由接点组的多少决 定，使衔铁的重量基本上 满足后接点压力的需要。 ➢ 止片：用以增大继电器 在吸起状态的磁阻，减小 剩磁影响，保证继电器可 靠落下。
9．安全系数——额定值与工作值之比； 10．返还系数——释放值与工作值之比称为返还系数
信号继电器作为铁路信号设备中最主要而又大量采用 的元件之一，必须保证安全可靠。信号继电器的安全可靠性， 主要体现在利用“重力恒定’原则和确保接点不熔结，这就 给信号继电器的结构提出了一个高标准的要求：衔铁要加重， 接点材料要采用熔点高和不会熔解而导电性能又好的材料。 为了满足这些要求，我国技术人员自己设计制造了一种直流 24V的AX型（安全型）信号继电器系列，满足了铁路信号设备 对继电器所提出的要求，成为我国铁路信号继电器的主要定 型产品。
x
接点
输出
0 Ix1 Ix2 Ix
有接点继电特性
二、继电器的基本原理 1、组成：由接点系统和电磁系统两大部分组成， 电磁系统由线圈、固定的铁心、轭铁以及可动的衔铁。 接点系统由动接点、静接点构成。 电磁系统由磁路和线圈组成，是继电器的感受机构，专门用来接受和 反映输入物理量的性质，接点系统是继电器的执行机构，用来实现控 制的目的。
六、继电器的参数
1．额定值——继电器在运用状态时的电压值或电流值； 2．吸起值——使继电器动作（动接点与前接点接触）所需
要的最小电流或电压值；
3．工作值——使继电器动作，前接点全部闭合，井满足规
定的接点压力所需的最小电流或电压值；
4. 释放值——继电器从规定值降低到前接点断开时的电压
或电流值；
5．转极值——有极继电器的动接点由定位转换到反位或由
反位转换到定位所需要的电压或电流值；
6．过负载值——继电器允许接入的最大电压或电流值
（一般为工作值的四倍），接入过负载值后，线圈不受 损伤，电气特性亦不变化；
7．吸起时间——从继电器线圈接通规定的电压或电流
时起至全部前接点闭合的时间；
8．释放时间——切断供以规定的电压或电流的电源时
起至全部动接点与后接点闭合的时间；
在时间t内电源供给电路的能量，除去发热损耗的能量之外，其余都转
变为磁系统的磁能：
W

id
0
能量可用图中阴影线面积0a 来表示。这讨论的只是在继电器衔铁处于
静止状态下，在磁系统储存的能量，当衔铁处于运动情况时，磁系统的
磁能将随衔铁的运动发生变化。
2.衔铁运动时磁能的变化
2.衔铁运动时磁能的变化
3.继电器机械特性曲 线：FJ = f(δ)
结论：
❖ c、e两点的FJ 变化最 大
❖ 电磁吸力在c、e两点能 克服FJ ，则继电器就能 工作
机械特性曲线可以根据材 料力学计算，也可以通过 实验方法求得。
1.磁能的计算
➢ 电流通过继电器线圈，在铁心磁极与衔铁的空 气隙中产生磁通，这磁通对衔铁产生吸力（牵引 力）。 ➢ 可从衔铁运动过程中磁系统的能量平衡方程来 讨论，并得出吸力公式。
2.继电器机械特性的定义
❖ 继电器的机械力FJ是随着衔 铁与铁芯磁极间的气隙δ的变 化而变的，这种变化关系FJ = f(δ)称为继电器的机械特性， 变化关系的曲线称为机械特性 曲线。 ❖ 不同类型的继电器，结构不 同，机械特性也不同