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低压电器及其控制系统课件ppt
作者:百利宫    发布日期:2020-06-11 19:11


  低压电器及其控制系统课件.ppt_理化生_高中教育_教育专区。电器原理及控制技术 主讲:网络与电气智能化研究所 李中伟 联系电线2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 1

  电器原理及控制技术 主讲:网络与电气智能化研究所 李中伟 联系电线 Email: .cn 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 1 第4章 继电器的一般概念 4.1 电磁式继电器的构成及原理 4.2 继电器的定义与继电特性 4.3 继电器的参数与分类 4.4 对继电器的一般要求 4.5 继电器的发展简况 4.6继电器的发展趋势 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 2 4.1电磁式继电器的构成及原理 1.电磁式继电器的构成 1,1’ -静触点; 2-动触点; 3-轭铁; 4-线-反力弹簧; 9-簧片; 10-工作气隙 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 3 4.1 电磁式继电器的构成及原理 1.电磁式继电器的构成 ? 感应机构:线圈; ? 变换机构——电磁系统: 铁心、衔铁、轭铁和线 圈; ? 比较机构——反力系统: 反力弹簧和簧片; ? 执行机构——导电接触 系统:触点及簧片。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 4 4.1 电磁式继电器的构成及原理 2.电磁式继电器的原理 各部分的作用 ?线圈:从电源获取能量、建立磁 场; ?铁心、轭铁、衔铁:加强工作气 隙内的磁场,即使磁通大部分 沿铁心、轭铁、衔铁和工作气 隙闭合 ; ?衔铁:实现电磁能与机械能的转 换; ?极靴:增大工作气隙的磁导; ?反力弹簧、簧片 :提供反力。 ?触点及簧片: 实现被控电路的 “通”、“断”。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 5 4.1 电磁式继电器的构成及原理 2.电磁式继电器的原理 动作过程:继电器线圈从通电开始 到衔铁运动到稳定位置 (最终位置)的过程。 线圈通以大于某一定值的电压(或电 流) 磁势(安匝)大于某一定值 磁场大于某一定值 电磁吸力大于反 力 衔铁运动 带动与之连接的动 触点向下移动 动触点与上面静触点 (动断静触点)分开、与下面静触点 (动合静触点)接触 衔铁被吸持在最 终位置上——与极靴相接触的位置上 触点实现被控电路的分断与接通: 动断静触点和动触点所控制的电路电流(或电导)从某一值越变为零, 动合静触点和动触点所控制的电路电流(或电导)从零越变为某一值。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 6 动作过程被控电路电流/电导变化 动断静触点 动触点 ion Gon 触点闭合 电流: i on 电导:G on ioff 触点断开 ioff = 0 G off=0 Goff 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 7 4.1 电磁式继电器的构成及原理 2.电磁式继电器的原理 释放过程:继电器线圈从断 电开始到衔铁返回到起始位 置的过程。 切断线圈电压/电流或线 圈电压/电流小于某一定值 磁场逐渐消失或者电磁吸力 小于反力 衔铁在反力的作 用下脱离极靴 带动动触点 脱离下面的动合静触点、与 上面的动断静触点接触 衔 铁返回起始位置 触点实现 被控电路的分断与接通。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 8 4.1 电磁式继电器的构成及原理 3.电磁式电压继电器与电磁式电流继电器 ? 电磁式电压继电器: ? 输入量为(加在线圈两端的)电压(直流、交流) ? 一般线圈与电压源(通过控制开关)并联 ? 线圈匝数较多、导线较细?? ? 电磁式电流继电器: ? 输入量为(通过线圈的)电流(直流、交流) ? 线圈与电路串联 ? 线圈匝数较少、导线较粗?? 如果接错会出现什么后果?? 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 9 一般继电器的线圈与触点符号(图形及文字) 线圈 动合/常开触点 动断/常闭触点 转换触点 桥接触点 K , KV(电压继电器)或 KA(电流继电器) K , KV 或 KA K , KV 或 KA K , KV 或 KA K , KV 或 KA 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 10 电压继电器应用电路举例 负载 u+ i1 KV KV + uc (a)继电器动作与否直接取决于输入电压的大小 KV 负载 + KV ui2 ub T + uc (工b作)电继压电,器ub动为作控与制否三取极决管于状三态极的管(是数否字导)通电(压u)i2 为继电器线 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 12 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 15 4.2 继电器的定义与继电特性 1.继电器的定义 ? 继电器(Relay):当输入激励量达到规定要求时,在电 气输出电路中,被控参量发生预定阶跃的变化的一种 自动电器。 电气继电器:输入激励量为电参数(如电流或电压)的 一种继电器。 有或无继电器(All-or-nothing):在规定条件下,预定由 高于动作值或低于释放值的电参数为输入量,电气输 出电路被控参量发生预定阶跃变化的电气继电器,亦 称逻辑运算继电器。 量度继电器(Measuring Relay):在规定条件下 ,当具 有规定准确度的输入特性量达到动作值时,电气输出 电路被控参量发生预定阶跃变化的电气继电器。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 16 4.2 继电器的定义与继电特性 2.继电特性 继电特性:表征继电器的输 入量(x)与输出量(y)之间关系 y 的特性 。 yM xr —— 释放值; xop —— 动作值; xn —— 额定值; xM —— 最大输入值。 ym xr xop xn xM o xr x xop x n xM 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 17 4.2 继电器的定义与继电特性 3.继电器的输入量与输出量 ? 输入量(x) 为模拟量或开关量 电量:电压或电流(直流、交流、脉冲/频率) 非电量:磁、光、热、声、压力等 ? 输出量(y) 只为开关量,对应被控电路的“通” 和“断”两个状态(对于有触点继电器,即为触 点的闭合与断开状态;对于无触点继电器,即 为其输出(功率)管的饱和与截止状态) 被控电路电流:触点/输出管的电流 触点间的电导或电阻/输出管的电导或电阻 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 18 4.3 继电器的参数与分类 1. 继电器的参数 了解继电器参数的目的: ? 设计继电器 按参数要求设计继电器。 ? 分析继电器(性能) 按参数(综合)分析、评价继电器的性能。 ? 应用继电器 可将使用条件/环境与继电器的参数对应起来,从而选 用合适参数的继电器。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 19 4.3 继电器的参数与分类 1. 继电器的参数 继电器的参数包括: ? 基本参数 ? 基本输入参数 ? 基本输出参数 ? 其他参数 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 20 4.3 继电器的参数与分类 1. 继电器的参数 基本输入参数主要包括: ? 输入额定值 ? 动作值 ? 释放值 ? 输入最大值 电磁式电压继电器基本输入参数——基本线圈参数主要包括: ? 线圈额定电压(输入额定值) ? 线圈吸合电压/动作电压(动作值) ? 释放电压(释放值) ? 输入最大电压(输入最大值) 还包括 ? 线圈电阻 ? 线圈额定功率/消耗功率 ? 动作功率——动作灵敏度:继电器动作所需要的最小功率,即动作电压 与动作电流的乘积。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 21 4.3 继电器的参数与分类 1. 继电器的参数 基本输出参数与继电器的输出形式(有触点/无触点)有关。 电磁式继电器基本输出参数——基本触点参数主要包括: ? 触点电流/负载电流 ? 触 点 额 定 ( 工 作 ) 电 流 —— 在 规 定 条 件 下 触 点 闭 合 时 通 过 触 点 的 额 定 (工作)电流 ?触点最大电流——在规定条件下触点允许通过的最大电流 ? 触点电压——在规定条件下触点断开时触点两端的电压 ? 触点形式/触点结构——动合、动断、转换、先合后断(桥接)转换触点 ? 被控容量——在规定条件下触点所能断开的触点电流和触点电压的乘积 规定条件——规定负载条件,分为: ?(电)阻性负载 ?(电)感性负载 ? 灯(泡型)负载 ? 电动机负载 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 22 4.3 继电器的参数与分类 1. 继电器的参数 其他参数 ?返回系数——恢复系数 Kret :释放值 xr 与动作值 xop 之比 K ret xr xop ?总小于1 ?反映(电磁)吸力(矩)特性与(机械)反力(矩)特性配合紧密程度 ?储备系数——安全系数 Kst :额定值 xn 与动作值 xop 之比 Kst xn xop ?一般设计为1.5左右,以保证继电器可靠工作。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 23 4.3 继电器的参数与分类 1. 继电器的参数 其他参数 ?允许最大输入系数 ——(线圈)过载能力 KM :最大输入值xM与额定值 KM xM xn xn 之比 ?允许最大输入系数须满足“稳态发热”要求,以免继电器损坏。 ?转换深度——通断比 h :继电器的闭合/导通电导Gon 与断开电导Goff之比 , 亦即继电器的断开电阻 Roff 与导通电阻 Ron 之比 h Gon Roff Goff Ron ?有触点继电器h为 1010 ~ 1017,无触点继电器h为 104 ~ 107 。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 24 4.3 继电器的参数与分类 1. 继电器的参数 其他参数 ?控制系数 ——放大系数 Kc :被控容量 Pc 与动作功率 Pop 之比 Kc Pc Pop 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 25 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (1)按对被控电路的控制方式分类 有触点继电器:靠触点的机械运动接通与断开被 控电路。 无触点继电器:靠继电器元件自身的物理特性实 现被控电路的通断。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 26 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (2)按应用领域、环境分类 电力系统继电保护用继电器 自动控制用继电器 通信用继电器 船舶用继电器 航空用继电器 航天用继电器 热带用继电器 高原用继电器 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 27 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (3)按被控电路负荷特征分类 微功率继电器: 被控电路为直流时,被控容量Pc 5W; 被控电路为交流时,被控容量 Pc 15VA 。 小功率继电器:直流被控电路,5W ≤Pc 50W ; 交流被控电路,15VA ≤Pc 120VA 。 中功率继电器:直流, 50W ≤Pc 150W ; 交流,120VA ≤Pc 500VA 。 大功率继电器:直流,Pc≥150W; 交流,Pc≥ 500VA 。 高压继电器:触点断开时触点间的电压为几千伏甚至几万伏。 高频继电器:触点回路通过频率大于10kHz的电流的继电器。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 28 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (4)按控制信号(输入信号)特性分类 ? 按动作功率分类: ?高灵敏继电器:动作功率 Pop 10mW ?灵敏继电器: 10mW ≤ Pop 100mW ?普通继电器: Pop ≥ 100mW 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 29 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (4)按控制信号(输入信号)特性分类 ? 按反应信号分类: ?电信号 直流电压继电器;交流电压继电器;直流电流继电器;交流 电流继电器;功率继电器;阻抗继电器;脉冲继电器;频率继 电器;逆流继电器;极化继电器。 ?非电信号 温度继电器;速度继电器;压力继电器:光继电器;瓦斯继 电器;声继电器。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 30 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (5)按继电器轮廓特征分类 ? 按外形尺寸分类: ?微型继电器:最长边尺寸(包括接线端子,不计软引线mm ?超小型继电器:10mm ≤ LM 25mm ?小型继电器:25mm ≤ LM 50mm ?大型继电器:LM ≥ 50mm 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 31 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (5)按继电器轮廓特征分类 ? 按防护特征分类 : ?敞开式继电器:没有防护罩壳 ?封闭式继电器:具有不密封的保护罩壳 ?密封式继电器:以焊接方式或其他方法将继电器 主体封在不漏气的罩壳内,而与周围介质隔绝。有 时罩壳内充入265~1325Pa ((2~10)atm) 的惰性 气体,以适应 (1.310-4 ~ 4 399.6)Pa((10-6 ~33)mmHg) 的环境。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 32 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (5)按继电器轮廓特征分类 ?按引线方式分类 : ?焊接式继电器 ?插入式继电器(包括单列直插SIP和双列直插DIP继电 器) ?长引出线继电器 ?螺栓(钉)式继电器 ?表面安装继电器 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 33 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (6)按动作时间分类 继电器的动作时间包括吸合时间tx和释放时间tf 。 吸合时间:从继电器输入回路接受信号开始到执行机构达到工 作状态时所需的时间。 释放时间:从输入回路断电开始到执行机构恢复到通电前的状 态所需要的时间。 继电器按动作时间可分为: ?时间继电器: tx 1s ?缓动继电器: tx =0.05~1s ?普通继电器: tx =0.005~0.05s ?速动继电器: tx 0.005s 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 34 4.3 继电器的参数与分类 2. 继电器的分类 (7)按工作原理分类 电磁式继电器:①中性继电器;②极化继电器; ③磁保持继电器;④舌簧继电器。 磁电式继电器 电动式继电器 感应式继电器 静电式继电器 磁继电器:工作于继电状态的磁放大器 电子继电器 双金属继电器 电动机式继电器 混合式继电器 水银温度继电器 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 35 4.4 对继电器的一般要求 1. 对电参数的要求 2. 对时间参数的要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 4. 对机械物理参数的要求 5. 对寿命的要求 6. 对失效率(可靠性)指标的要求 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 36 4.4 对继电器的一般要求 1. 对电参数的要求 (1)对输入的要求 输入信号性质 电量:电压或电流(直流、交流、脉冲/频率) 非电量:磁、光、热、声、压力等 输入额定值及其变化范围 动作值与释放值 输入信号数目及输入功率 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 37 4.4 对继电器的一般要求 1. 对电参数的要求 (2)对输出的要求 输出电路数目、被控容量、触点结构(动合、 动断、转换、先合后断(桥接)转换) 被控电路性质(电阻性、电感性、灯负载、电 动机负载、最小电流负载(干电路)等) 被控电路工作制(长期、间断长期、短时、反 复短时)及操作频率 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 38 4.4 对继电器的一般要求 2. 对时间参数的要求 对一般继电器,时间参数: 吸合时间 释放时间 触点的回跳时间 衔铁运动时间 对时间继电器,还包括: 延时范围 精度 型式 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 39 4.4 对继电器的一般要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 (1)极限环境温度 (2)相对湿度 (3)低气压 (4)振动及冲击强度 (5)恒加速度 (6)盐雾 (7)放射性辐射 (8)霉菌 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 40 4.4 对继电器的一般要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 (1)极限环境温度,一般可分为如下几级: (-10~+40) C (-40~+55) C (-55~+85) C (-65~+125)C (-65~+200)C 环境温度还包括温度循环、温度冲击等。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 41 4.4 对继电器的一般要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 (2)相对湿度,一般规定为: 98%(温度为+20C)——常温高湿 98%(温度为+40C)——高温高湿 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 42 4.4 对继电器的一般要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 (3)低气压 ,一般可分为以下几级: 46.7 kPa (相当于海拔高度5 000m) 4.4 kPa (相当于海拔高度20 000m) 1 kPa (相当于海拔高度31 000m) 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 43 4.4 对继电器的一般要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 (4)振动及冲击强度 表4.1 振源及其振动参数 振源 振动参数 频率/Hz 振幅/mm 三轮摩托车(载重,三级路面) 3~20 加速度(g) 6.1 火车 公共汽车 载重汽车 坦克(陆上) (水上) 飞机(活塞式) (喷气式) (滑轮式) 船 快艇 高速护卫艇 潜水艇 护卫艇 护卫舰 扫雷舰 2~10 1~20 4~80 5~90 10~300 0~500 0~300 70~480 87.5~500 38~80 70~96 15~50 100~180 38 153 127 0.250 0.025 0.025 0.760 0.3 0.075 0.075 0.022 0.460 0.057 1.25 0.3 4.1 4.35 0.48 5 12.5 1.8 0.8 6.4 4.8 1.9 1.4 0.56 2.4 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 44 4.4 对继电器的一般要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 (4)振动及冲击强度 表 4.2 不同移动设备在不同运行状态下的冲击加速度 名称 运行状态 加速度(max),(g) 飞机 正常 非正常 战斗或发射武器 4~8 25~30 50~75 汽车 正常 局部战斗 火车 正常 恶劣 船 正常 局部战斗或武器发射 5~7 数百 3~5 25~30 小 数百 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 45 4.4 对继电器的一般要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 (4)振动及冲击强度 频率范围/H z 表4.3 振动频率范围及最大加速度 10~500 10~500 10~2000 10~2000 10~2000 最大加速度(g) 5 10 10 15 20 ?频率范围分二级:(10~500)Hz和(10~2 000)Hz; ?加速度分四级:5g(g为重力加速度)、10g、15g、20g。 ? 5g:适用于地面固定设备、要求不高的移动、半移动设备(舰艇、飞机等) 所用的继电器; ? 10g、15g、20g:适用于要求较高的移动、半移动设备(如高速飞行的飞 机、导弹、卫星等)所用的继电器。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 46 4.4 对继电器的一般要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 (4)振动及冲击强度 冲击加速度一般规定分为六级:8g、12 g、25 g 、50 g、 75 g 、100 g。 ? 8g:适用于地面固定设备所用的继电器; ? 12 g、25 g:适用于移动、半移动设备(舰艇、飞机等) 所用的继电器; ? 50 g、 75 g 、100 g :适用于高速飞机、导弹、卫星 及飞船中所用的继电器。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 47 4.4 对继电器的一般要求 3. 对使用环境条件适应能力的要求 (5)恒加速度 恒加速度一般分为四级:10g、25 g、50 g、100 g。 (6)盐雾 (7)放射性辐射 当飞行器飞行在海洋上空时,海洋水蒸气具有盐分,即所 谓盐雾,盐雾会加速金属零件、特别是触点的氧化及腐蚀, 甚至在短期内会使继电器失去工作能力。此外,在空间还 存在放射性辐射,因此要求用于这些场合的继电器应具有 抗盐雾及耐放射性辐射的能力。 (8)霉菌 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 48 4.4 对继电器的一般要求 4. 对机械物理参数的要求 机械物理参数包括: ?安装尺寸 ?质量 ?密封性能 ?引线 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 49 4.4 对继电器的一般要求 5. 对寿命的要求 ? 继电器的寿命:在规定的试验环境条件和负载下,继电器的 失误次数不超过规定要求的动作次数。 继电器的寿命是考核继电器工作能力的一项重要技术指标。 ? 继电器在动作过程中触点断开时的粘结现象以及触点闭合 时的触点压降超过表4.4规定的水平均为失误。 表4.4 继电器触点压降检测水平 接触电阻等级 1级 2级 未规定接触电阻要求的产 品 触点压降监测水平 0.5V 2V 15%开路电压 寿命试验后 ? 继电器的动作值应不大于标淮规定的最大值 ? 释放值应不小于标准规定的最小值 ? 继电器触点的接触电阻(或电压)应不超过标准规定的最大值 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 50 4.4 对继电器的一般要求 5. 对寿命的要求 继电器的寿命与被控电路的性质(触点的负载种类)有关: ?(电)阻性负载 ?(电)感性负载 ? 灯(泡型)负载 ? 电动机负载 ? 最小电流负载 对于交流电感性负载,在规定的频率f 为50Hz时,功率因数 cos 规定为 0.4( =66.4o )。 tan L T R tan cos2 1 L/RT 7.3ms 2 f ——角频率;L、R——负载电感和电阻;T——时间常数,T=L/R。 即对于同一负载,工作于交流状态下的功率因数cos =0.4与工作于直流状 态下的时间常数 L / R T 7.3ms相对应。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 51 4.4 对继电器的一般要求 5. 对寿命的要求 继电器的寿命又分为机械寿命和电寿命。例如,JZC-22F继电器的 机械寿命为107次,而其电寿命随触点电流的变化曲线 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 52 4.4 对继电器的一般要求 5. 对寿命的要求 (a)电阻性负载 (b)电感性负载 JZX-22F (3A,4Z)寿命曲线 注:AC 电压V,cos ;DC 电压V,T ms 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 53 4.4 对继电器的一般要求 5. 对寿命的要求 (a)电阻性负载 (b)电感性负载 JZX-22F(5A,1Z/2Z)寿命曲线 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 54 4.4 对继电器的一般要求 5. 对寿命的要求 JZX-22F(10A,2Z)寿命曲线Z)寿命曲线 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 55 4.4 对继电器的一般要求 5. 对寿命的要求 2020/3/30 西门子 3TH8802 寿命曲线(电阻性负载) 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 56 4.4 对继电器的一般要求 6. 对失效率(可靠性)指标的要求 失效率(t) 是可靠性的一个重要指标。 失效率:设备(元器件)在规定的条件下,t 时刻(次数)的单位时间(次 数)内的失效的数量与在t 时刻(次数)还在工作的产品数之 比(以百分数表示)。 (t) (t到t t)时间(次数)内的失效数 到t之前的完好数 t = n(t t) n(t) (N n(t))t 式中 N——投入试验产品数; n(t)——到时刻(次数) t 已失效的产品总数; n(t t)——到时刻(次数)(t t )已失效的产品总数; t ——观察时间(次数)间隔。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 57 4.4 对继电器的一般要求 6. 对失效率(可靠性)指标的要求 例 100个继电器的试验结果如下:试验到5×104次时,无失效;试验到6×104 次时,失效1只;试验到7×104次时,又失效3只。求继电器5万次、6万次时的 失效率。 解 ①5万次时的失效率 t =5×104 n(t) = 0 N =100 t 104 n(t t) 1 5104 1 0 (100 0) 104 1% /104 ②6万次时的失效率 t = 6×104 n(t) =1 N =100 t 104 n(t t) 4 6104 4 1 (100 1) 104 3.03% /104 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 58 4.4 对继电器的一般要求 6. 对失效率(可靠性)指标的要求 (1)早期失效期。它出现在继电器开始 工作后的较早时期,其特点是失效率较 高,且随时间的增加而迅速下降。为了 剔除早期失效元件,以提高整批元件的 可靠性水平,应该对元件进行可靠性筛 选,即将交收试验合格的元件百分之百 地进行筛选试验。根据经验,早期失效 期约占元件寿命的5%。 (2)正常工作失效期。这一阶段又称为 元件的可用期或偶然(随机)失效期,它 出现在早期失效期之后。这一时期的失 效率低而稳定,且与时间的关系不大, 一般可认为是常数。 失效率与工作时间(动作次数) t 的关系 (浴盆曲线)磨损失效期。这一阶段也称作老化失效期,它出现在元件使用的后期。这一 时期的失效是由于元件长期工作所形成的老化、磨损、疲劳等原因而导致的, 其特点是失效率随时间的增加而上升。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 59 4.5 继电器发展简况 ? 19世纪30年代初,俄国人希林格制成了第一只电磁继电器; 同一时期,美国人莫尔斯也制成了同类继电器。 ?1837年,莫尔斯用他的电磁继电器制成了世界上第一套实用 的电报装置,在这个装置中继电器起弱信号放大的作用以中继 电报线路上的微弱脉冲,故而得名继电器,并一直沿用至今。 ?1863年,俄国人斯特毕斯基制成了极化继电器,用以反应输 入电量极性的变化。 ?1883年,伏利金制成了第一只短路电流保护继电器。 ?1878年,美国用继电器组装成第一台电话开关板。 ?为适应步进交换电线年美国又研制成拍合 式(U型)继电器结构,这种电磁式电话继电器的基本结构形 式至今仍广泛应用。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 60 4.5 继电器发展简况 ? 20世纪后,继电器在种类上和性能上有了很大的发展,用于 电力系统继电保护和自动控制系统的继电器品种繁多。 ?20世纪40~50年代曾发展过磁性(磁放大器式)无触点继电 器。 ?20世纪60年代后由于半导体技术的发展,出现用半导体分立 元件制成的无触点继电器。 ?20世纪70年代后,特别是大规模集成电路的应用,又逐步取 代了分立元件的半导体继电器。例如,专用集成电路式电子时 间继电器的延时范围的宽度与精度是其他型式的时间继电器无 法实现的。20世纪70年代初,美国首先研制成功固态继电器, 它也是一种由半导体器件做成的电器,并运用光耦技术减小了 无线电高频干扰和电磁干扰,动作功率小,寿命长,同时可有 多极式的多输入端和多输出端,输入端与输出端间的隔离耐压 高达几千伏,因而发展迅速并得到广泛应用。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 61 4.5 继电器发展简况 ? 20世纪80年代后出现功率输出集成电路,输出电压可达 数百伏,输出电流数十安,提高了固态继电器的输出功率。 ?由于自动控制装置的小型化与电子化,控制继电器趋向 小型化、扁平化及高可靠性化,发展了印刷电路板安装式 (双列直插式)继电器。随着微处理器技术的发展,出现带 微处理器的保护继电器与保护电动机的智能化继电器,其 主要特点是能对检测的输入信号进行存贮、分析、判断和 处理,工作特性可通过程序设定,能进行工作状态显示等, 因此这种继电器是20世纪90年代继电器发展方向之一。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 62 4.6 继电器的发展趋势 1.(现有)通用电磁继电器性能的提高:可靠性、寿命、失 效率、转换深度、控制系数等。 2.永磁继电器:舌簧继电器、极化继电器、磁保持继电器, 加快动作速度、提高灵敏度、节能。 3.智能继电器:智能时间继电器、组合继电器。 4.现场总线/可通信继电器:小型化、低功耗、高可靠性,主 要应用于程控交换机、网络终端设备、安防设备、楼宇自控、 仪器仪表、办公自动化、工业自动化等领域,主要起信号切 换的作用 。 5.其它各种新材料/新型继电器:固态继电器。 2020/3/30 哈尔滨工业大学网络与电气智能化研究所 63

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