曾經(jīng)控制器的價格較高時,繼電器的使用自不必說,即便如今,各種單片機、PLC以及工控機流行的時代,也離不開繼電器的使用。因為,再復雜的控制系統(tǒng),最終也是需要執(zhí)行機構的,最終的執(zhí)行終端多多少少都會用到中間繼電器(當然,并不是百分百的要用)。
鑒于中間繼電器如此重要的身份和地位,我覺得機械工程師必須要掌握它的用法,最低也要了解其原理和基本的應用場景。以便結(jié)合機械設計實現(xiàn)最簡單有效的解決方案。如果想入門電氣控制,從這個電氣元件開始也是完全可以的,看了今天這篇文章后,我們可以試著用繼電器搭建一個控制電機正反轉(zhuǎn)的控制電氣路。
下面開始講干貨。
中間繼電器,英文是:intermediate relay。電路主要主回路和控制回路組成,而中間繼電器主要用于控制回路當中。
在電路原理圖中,用符號K來代表中間繼電器,在老國標里是KA。其畫法如下圖所示。
其工作原理為,當線圈通電時,動鐵芯在電磁力作用下動作閉合,與動觸頭動作分離常閉觸頭,閉合常開觸頭;線圈斷電時,動鐵芯在彈簧作用下與動觸頭復位。如下面動圖所示。
要想會使用繼電器,當然要先理解他的接線方式。繼電器一共分兩部分,一個線圈,一個是觸點。一般在線圈的外殼上會標注接線圖,如下面照片中的白色線圖,說明每個端子的含義。
按照接線圖所示,其實際接線方法如下,這里舉例圖片是兩路觸點的繼電器,還有四路觸點和八路觸點的,可以按照需求選用。同樣的,圖紙所示繼電器線圈所需電壓為交流220V,也有其它規(guī)格如12V、24V等低壓控制電路常用型號。
中間繼電器的應用很靈活,可以用來擴展觸點數(shù)量,也可以用來在不同回路之間傳遞信號,并且還可以完成如:自鎖互鎖電路、常開與常閉轉(zhuǎn)換等控制回路常用的功能。
如下圖為電路自鎖原理圖,將繼電器自身的觸點接到自己線圈的控制電路上,實現(xiàn)繼電器一旦得電總是處于得電狀態(tài)。就本圖中所示,把繼電器KM的常開輔助觸點與啟動按鈕并聯(lián),當啟動按鈕SB1按下,繼電器KM線圈動作,KM輔助觸點閉合,進行狀態(tài)保持,此時再松開啟動按鈕SB1,接觸器也不會失電斷開。
如下圖為電路互鎖原理圖,互鎖電路最常用的是控制電機正反轉(zhuǎn)(往復運動控制)中,需要兩組中間繼電器,首先讓每一組繼電器實現(xiàn)自鎖,即KM1的常開輔助觸點與控制KM1上電的按鈕SB1并聯(lián),KM2的常開輔助觸點與控制KM2上電的按鈕SB2并聯(lián)。然后,將一組繼電器的常閉觸點串聯(lián)至另一組回路。這樣接線完成后,按SB1后,KM1得電,常開觸點變化為閉合,則KM1線圈就會一直得電,KM1的常閉觸點將斷開,也就將KM2的線圈回路斷開,這時再按SB2,KM2不會得電。同樣的,如果我先按下的SB2 ,使KM2得線圈先得電,則SB1按鈕也不會使KM1的線圈得電了。這就實現(xiàn)了互鎖,由此,我們可以清晰的理解互鎖的含義,即不能使兩個(或多個)回路同時得電。因為再控制電機正反轉(zhuǎn)時,不可能讓電機既正轉(zhuǎn)又反轉(zhuǎn),這樣會燒毀電機。
上面這個電路圖只是為了方便講解互鎖概念,如果真的這樣接線的話,一旦上電,如何再是線圈失電呢,如果用它來控制電機,豈不是只能往一個方向旋轉(zhuǎn)了?真正應用中需要在每個線圈的回路中再串聯(lián)一組常閉開關,用來切斷電源,這個開關可以是停止按鈕,也可以是位置開關,計時器或者計數(shù)器的觸點等。隨著我們學習深入可以廣泛的拓展。
如下圖所示,將控制信號接入繼電器線圈回路,通過控制繼電器線圈的得電失電來控制負載(此處為燈泡,但是可以發(fā)散到各種負載)的失電得電。圖中是將一個開關直接串聯(lián)到了線圈回路上,真正的項目應用中,這個按鈕開關可以替換為行程開關,各種傳感器,或者PLC的輸出信號等等可以實現(xiàn)通斷的設備和元器件。
當其它電氣件的觸頭數(shù)量不足時,可以借助中間繼電器來擴展觸頭數(shù)目。例如我們想要用一個按鈕控制兩處回路同時啟動,如果我們只用一個按鈕可能不夠用,因為兩處回路可能不是同一個電源回路,而且程序時序可能不同,至少需要兩個開關。這時我們只需要控制一個中間繼電器的線圈,然后將兩組觸點分別串聯(lián)到兩個回路中,使兩個回路得到的信號同時但不同路。