第八節　繼電器的應用

應用繼電器可構成各種控制和表示電路，統稱繼電電路。在具體的應用過程中，涉及如何選用繼電器、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方面。掌握這些知識和技能，有利于正確運用繼電器。

一、電路中選擇繼電器的一般原則

根據電路要求，按繼電器的主要參數和指標進行選擇。具體如下：

（1）繼電器類型、線圈電阻，應滿足各種電路的具體要求。

（2）電路中串聯使用繼電器時，串聯的繼電器的數量應滿足各繼電器正常工作電壓的要求。

（3）繼電器的接點最大允許電流不應小于電路的工作電流，必要時可采用接點并聯的方法。

（4）繼電器的接點數量不能滿足電路要求時，應設復示繼電器，復示繼電器應能及時反映主繼電器的動作狀態。

（5）電路中串聯繼電器接點時，要使串聯繼電器接點的接觸電阻不影響電路的正常工作。

二、繼電器的表述

1.繼電器的名稱符號

繼電器一般是根據它的主要用途和功能來命名的，例如反映按鈕動作的繼電器稱為按鈕繼電器，控制信號的繼電器稱為信號繼電器。為了便于標記，繼電器符號用漢語拼音字頭來表示，例如按鈕繼電器表示為AJ，信號繼電器表示為XJ。在一個控制系統中會用到許多繼電器，同一作用和功能的繼電器也不止一個，它們的名稱必須有所區別。例如以XLAJ代表下行進站信號機的列車進路按鈕繼電器，STAJ代表上行通過按鈕繼電器。

同一個繼電器的線圈和接點必須用該繼電器的名稱符號來標記，以免互相混淆。同一個繼電器的各接點組還需用其編號注明，以防重復使用。

2.繼電器的定位

繼電器有兩個狀態：吸起狀態和落下狀態。在電路圖中只能表達這兩種狀態中的一種，應有所規定。電路圖中繼電器呈現的狀態稱為通常狀態（簡稱常態），或稱為定位狀態。在鐵路信號系統中遵循以下原則來規定定位狀態。

（1）繼電器的定位狀態應與設備的定位狀態相一致，信號布置圖中所反映的設備狀態約定為設備的定位狀態。例如一般信號機以關閉為定位狀態，道岔以開通定位為定位狀態，軌道電路以空閑為定位狀態。

（2）根據故障—安全原則，繼電器的落下狀態必須與設備的安全側相一致。例如，信號繼電器的落下應與信號關閉相一致，軌道繼電器落下應與軌道電路占用相一致。這樣，才能實現電路發生斷線故障時導向安全側。

根據以上兩條原則就可確定繼電器的定位狀態了。例如，信號繼電器XJ落下與信號關閉相對應，規定XJ落下為定位狀態；道岔定位表示繼電器DBJ吸起與道岔處于定位相對應，規定DBJ吸起為定位狀態，而道岔反位表示繼電器FBJ吸起應與道岔處于反位相對應，故規定FBJ落下為定位狀態。軌道繼電器GJ吸起與軌道電路空閑相對應，規定GJ吸起為定位狀態。

在電路圖中，凡以吸起為定位狀態的繼電器，其線圈和接點處均以“↑”符號標記之；凡以落下為定位狀態的繼電器，其線圈和接點處均以“↓”符號標記之。

3.繼電器圖形符號

在繼電電路中，涉及繼電器線圈和繼電器接點，它們的圖形符號分別見表1-12和表1-13，這些圖形符號反映了繼電器的某些特性，因此繪圖時必須正確選用，以免混淆。表中的接點圖形符號有工程圖用和原理圖用兩種。工程圖用的符號略為復雜，但能準確表達接點的狀態，且不致因筆誤而造成誤解，所以工程圖必須采用工程圖用符號。原理圖用的接點符號比較簡單，但稍有筆誤即易造成誤認，僅限于設計草圖和教學中使用。

續上表

續上表

對于初學者要注意的是，為繪圖方便，一個繼電器的線圈符號和它的接點符號可以分別畫在電路圖的不同位置，也可以畫在不同的圖紙上，當然它們的名稱符號要標記清楚。

在繼電器線圈符號上要注明其定位狀態的箭頭和線圈端子號。

對于繼電器的前接點和后接點，只標出其接點組號，而不必詳細表明動接點、前接點、后接點號。但從電路圖中可看出，例如第一組接點，其動接點片為11，前接點為11-12，后接點為11-13。

而對于有極繼電器，因無法用箭頭表示其狀態，所以必須表明其接點號，如111-112表示定位接點，111—113表示反位接點，百分數1是為了區別于其他繼電器而增加的。

三、繼電器線圈的使用

對于有兩個線圈參數相同的繼電器，它的線圈有多種使用方法：可以兩個線圈串聯使用，連接2—3電源片，使用1—4電源片；可以兩個線圈并聯使用，電源片1—3連接，2—4連接，使用1—2或3—4電源片；也可以兩個線圈分別使用或單線圈使用。

無論哪一種使用方法，都要保證繼電器的工作安匝和釋放安匝，才能使繼電器可靠工作。

例如JWXC-1000型繼電器，它的前后線圈均為8000匝，兩個線圈串聯使用時，工作電壓不大于14.4V，故工作電流不大于14.4/1000=0.014（A），工作安匝不大于2×8000×0.0144=230.4（安匝）。當單線圈使用時，為了得到同樣的安匝，加在兩線圈的工作電壓應分別為230.4/8000×500=14.4（V）。當兩線圈并聯時，為獲得同樣的安匝，所需工作電壓為115.2/8000×2×250=7.2（V）。

可見，單線圈使用時，為了保證得到與兩線圈串聯使用時同樣的工作安匝，通過線圈的電流必須比串聯時大一倍，所消耗功率也大一倍。此時，電源容量要大，線圈易發熱。因此，繼電器大多采用兩線圈串聯使用的方法。但當電路需要時，也采用分線圈使用的方法。兩線圈并聯使用時，所需電壓比串聯時低一半，一般使用在較低電壓的電路中。

四、繼電器基本電路

1.串聯電路和并聯電路

根據繼電器接點在電路中的連接方式，繼電電路可分為串聯、并聯和串并聯三種基本形式。

（1）串聯電路

串聯電路指繼電器接點串聯連接的電路，其實現邏輯“與”的運算。串聯電路如圖1-55所示，3個接點必須同時閉合才能使繼電器DJ吸起。從邏輯功能來看，接點在電路中的串接順序是任意的，而且動接點是否接向電源也是任意的。但從工程角度出發，應考慮接點的有效使用，如AJ的后接點可用在別的電路中。

（2）并聯電路

由幾個繼電器接點并聯連接的電路稱為并聯電路，它實現邏輯“或”運算。如圖1-56所示為3個接點并聯的例子，其中任一個接點閉合都會使繼電器DJ吸起。從工程角度看，也要考慮接點組的有效利用。

（3）串并聯電路

根據邏輯功能的要求，在電路中有些接點串聯，有些是并聯，這類電路稱為串并聯電路，串并聯電路如圖1-57所示。

2.自閉電路

在繼電器構成的控制系統中，常需要將某一動作記錄下來為以后的過程做準備。按鈕繼電器電路如圖1-58所示，按下自復式按鈕A后，繼電器AJ經過勵磁電路吸起。但松開按鈕后，繼電器就不能保持吸起。為此，增加由自身前接點構成的電路，使按鈕松開后，繼電器不落下。這條由自身前接點構成的電路稱為自閉電路。有了自閉電路后繼電器就有了記憶功能。當然，當它完成任務后，就必須由表示該任務完成的繼電器接點使其復原。

五、繼電電路的分析法

在設計和分析繼電電路時，為了便于認識和掌握電路的邏輯功能、繼電器動作順序、繼電器動作時機和繼電器勵磁回路，需采用一些簡便的分析方法，通常有動作程序法、時間圖解法和接通徑路法。

1.動作程序法

動作程序法用來表示繼電器的動作過程，著重反映繼電電路的時序關系和因果關系，而不嚴格地表達邏輯功能。

用符號表示各繼電器狀態的變化，“↑”表示繼電器吸起，“↓”表達繼電器落下，（這里↑、↓表示繼電器的動作，不要和電路圖中表示繼電器定位狀態的↑、↓相混淆）。“→”表示促使繼電器吸起、落下。“|”表示邏輯“與”。

脈動偶電路（由兩個繼電器組成的脈沖形成電路）如圖1-59所示，可寫出它的動作程序。

2.時間圖解法

有些繼電電路的時間特性要求較嚴格，整個電路動作過程與繼電器的時間特性（如緩放時間的長短）密切相關。這時，可用時間圖解法來較準確地進行分析。時間圖解法能很清楚地表示出各繼電器的工作情況、相互關系和時間特性，能正確地反映整個電路的動作過程。

時間圖解法把繼電器線圈通電、后接點斷開、前接點閉合、線圈斷電、前接點斷開、后接點閉合等都在時間圖上表示出來，脈動偶電路時間圖解如圖1-60所示。繼電器之間的互相關系，在時間圖上用箭頭表示。

如圖1-59所示的脈動偶電路，它的動作過程的時間圖如圖1-60所示。

3.接通徑路法

接通徑路法用來描述繼電器勵磁電流的徑路，即由電源正極經繼電器接點、線圈及其他器件（按鈕接點、二極管等）流向電源負極的回路，它是在分析繼電器電路中常用的方法（俗稱跑電路，不一定寫下來）。

例如，對于脈動偶電路，其勵磁電路如下：

KZ—K11-12—BJ11-13—AJ1-4—KF

KZ—K11-12—AJ11-12—BJ1-4—KF

式中各接點及器件的下標是它們在電路中具體連接的接點號或端子號，接點之間用“—”聯系，它表示經由，而不用“→”，沒有促使的含義，以避免和動作程序法中的“→”相混淆。

一個繼電器可能有多條勵磁電路，需分別寫出接通徑路予以描述。

接通徑路法僅表達了繼電電路的導通路徑，而不能反映電路的邏輯功能。對于復雜的繼電電路，在對其邏輯功能不熟悉的情況下，可先用接通徑路來加以描述。

在實際應用過程中，通常將動作程序法和接通徑路法結合起來使用，一方面，在掌握繼電電路動作程序的情況下，能方便地跑通電路；另一方面，在跑通電路的過程中，加深對動作程序的理解。

六、繼電器電路安全措施

在繼電器電路中常見故障有：斷路器脫扣、斷線、脫焊、螺絲松脫、線圈燒壞、接點接觸不良、器件失效、插接件接觸不良、線間絕緣不良、線路混入電源等，故障種類很多。但就其對電路的影響可以歸納為兩大類：一類使電路開路，稱為斷線故障；另一類使電路混線，稱為混線故障。斷線故障會導致吸起的繼電器錯誤落下或使應吸起的繼電器不能吸起。混線故障可能使不應吸起的繼電器錯誤吸起或使已吸起的繼電器不能及時落下，繼電器電路的安全性主要是解決斷線防護和混線防護問題。

1.斷線防護電路

電路的斷線故障遠多于混線故障，據此必須按閉合電路法（以電路斷開對應安全側，以電路閉合對應危險側）設計繼電電路，即發生斷線故障時使繼電器落下以滿足故障—安全的要求。斷線防護電路如圖1-61所示，圖中的兩個電路是等效的。即AJF是AJ的復示繼電器，但兩者結構不一樣，圖（a）符合閉合電路原理，無論何處發生斷線故障都導致AJF在落下狀態，具有故障—安全性能。圖（b）是利用AJ的后接點構成AJF線圈的旁路而使AJF落下，稱為旁路控制電路，其發生斷線故障時AJF反而錯誤吸起而導向危險側，所以安全電路不能采用旁路控制電路。

按閉合電路原理設計的電路是斷線保護的基本方法，它能對任何斷線故障有反映，故可認為它具有斷線故障自檢能力。

2.混線防護電路

繼電電路按閉合電路原理設計，在混線故障情況下就有可能使繼電器錯誤吸起而導向危險側。因此盡管混線故障遠少于斷線故障，也必須慎重地采取防護措施。實際上，要使電路的各點都進行混線防護，是困難的，也是不可能的。室內環境較好，只要采取嚴格的施工工藝，電路極少發生混線故障，一般不采取防護措施。

（1）位置法

位置法也稱遠端供電法，是針對室外電路之間混線而采取的措施。例如，在圖1-58中兩電路的邏輯功能是等同的，但電路結構不同，混線防護電路如圖1-62所示，圖1-62（a）的繼電器和電源均在電路的同一側，發生混線故障時繼電器將無條件地錯誤吸起，這十分危險。而在圖1-62（b）中，繼電器和電源分設在電路兩側，發生混線故障時，一方面使繼電器短路，另一方面在接點DB（轉轍機接點）閉合的情況下使電源處的斷路器脫扣，從而使繼電器落下，導向了安全側。所以，位置法的關鍵是繼電器和電源必須分別設在可能混線位置的兩側。

（2）極性法

極性法是針對室外電路混入電源而采取的措施。極性法混線防護電路。如圖1-63所示，電路中采用偏極繼電器。當Q線上混入正電時，與電源極性一致，則繼電器1JGJ仍保持吸起，Q線上混入負電時，則斷路器脫扣，使繼電器1JGJ落下導向安全側。在H線上混入電源情況同樣如此。如果在列車占用1JG時，1GJ↓，此時若在Q上混入負電，H線上混入正電，則1JGJ因極性不符，不吸起，而如果采用無極繼電器就不能達到此目的。

（3）雙斷法

雙斷法是在電路的Q線和H線上都接入同樣的控制接點，來防止混線混電故障。雙斷法混線防護（1）如圖1-64所示，如不采用雙斷，則當a、b兩點同時發生接地或控制接點引出端子間發生短路等故障時，盡管控制接點未閉合，也能使繼電器錯誤吸起。但若采用雙斷法，這種可能性就大大減小。Q線或H線混入電源，也可防護。

雙斷法混線防護（2）如圖1-65所示，若不采用雙斷法[圖1-65（a）]，繼電器1DBJ和1FBJ的Q線之間發生混線故障，則1FBJ將錯誤吸起，若采用雙斷法[圖1-65（b）]，則Q線間發生混線故障時也不會使1FBJ錯誤吸起。

（4）獨立電源法

獨立電源法也稱為電源隔離法。從上述雙斷法分析中可以看出，在混線故障情況下導致繼電器錯誤吸起的原因在于繼電器未采用獨立電源或多個繼電器共用一個電源所致。如果每個繼電器有各自的電源且沒有公共回線，那么任何兩條線路混線都不會構成錯誤的閉合電路使繼電器吸起。但為每個繼電器設直流電源很不經濟，故在直流電路中未采用，然而在交流電源中可以很方便地利用變壓器實現電源隔離，例如軌道電路、信號點燈電路和道岔表示電路都采用變壓器隔離。獨立電源防護法如圖1-66所示，其中的BB就是專用的隔離變壓器。以上幾種措施也可能同時采用。

此外還有分路法（當繼電器處于落下狀態時接通繼電器線圈的分路線，以防止因混入電源而錯誤吸起）、分線法（重要的繼電器電路不與其他繼電器共用回線）等。