继电保护中常用的电磁型继电器

图1  电磁型电流继电器
   电磁型电流继电器由铁芯线圈、固定在转轴上的Z形舌片和螺旋弹簧及动触点、静触点等构成。通过继电器的电流产生电磁力矩Me，作用于Z形舌片，螺旋弹簧产生反作用力矩Ms，作用于转轴。当Me大于Ms时,使Z形舌片转动（忽略轴与轴承的摩擦力矩），动合触点（亦称常开触点，继电器动作之前处在断开状态，动作时闭合的触点）闭合，称之为继电器动作。继电器的动作条件为
           Me > Ms             (1)
使继电器动作的最小电流称为动作电流，用 act表示。
继电器动作后，减小通过继电器的电流，电流产生的电磁力矩Me亦随之减小，当小于螺旋弹簧产生的反作用力矩Ms时，Z形舌片在Ms的作用下，回到动作前的位置，动合触点断开，称之为继电器的返回，继电器的返回条件为
               Me < Ms             （2）
使继电器返回的最大电流称为返回电流，用 re表示。由于动作前后Z形舌片的位置不同，动作后磁路的气隙变小，故返回电流 re总是小于动作电流 act。
返回电流 re与动作电流 act的比值称为返回系数Kre

           Kre =            （3）
Kre=0.85～0.95
当给继电器所加的控制量（如通过的电流）变化到某一数值时，其触点的状态发生突变（反映在接点的输出），继电器具有明确而快速的动作特性，即继电特性。
实际应用中应根据具体要求选用电流继电器。
如某一电流保护装置，电流继电器整定值为3A，可选用DL--11/10型电流继电器，继电器型号的意义如下：D——电磁型；L——电流继电器；11——设计序号为1，有一对动合触电；10——动作值的整定范围2.5～10A.该继电器的整定范围为2.5～10A，包括3A，将整定值调整把手的箭头指在3A位置，两个线圈串联。
又如某一电流保护装置，电流继电器整定值为6A，仍可选用DL--11/10型电流继电器，将整定值调整把手的箭头仍指在3A位置，两个线圈并联，因为在整定值调整把手位置不变的前提下，通入同样的电流，两个线圈并联时产生的电磁转矩是串联时的1/2。
2．  电磁型电压继电器
电压继电器的作用是测量电压的高低，电磁型电压继电器的结构与电流继电器基本相同；应用时，并接在电压互感器的二次恻，作为保护的起动元件（或称测量元件），其结构同电流继电器，但电压继电器的线圈导线细匝数多，为改善继电器的动态特性增大线圈的电阻成份，多用康铜线绕制。
电压继电器，有过电压继电器和低电压继电器之分，过电压继电器动作和返回的概念同电流继电器。低电压继电器有一对动断触点（亦称常闭触点，继电器不通电或通电不足时处于闭合状态的触点），系统正常运行时电压为额定值，电压互感器的二次额定电压加在低电压继电器上，产生的电磁转矩 Me大于螺旋弹簧产生的反作用力矩Ms ，触点处于断开状态，当发生短路故障时电压下降，产生的电磁转矩 Me 小于螺旋弹簧产生的反作用力矩Ms 时，其接点闭合；称为低电压继电器的动作。使其动作的最高电压称为低电压继电器的动作电压Uact。故障消失后电压恢复，电压升高到产生的电磁转矩 Me 大于螺旋弹簧产生的反作用力矩Ms 时，其触点断开，称为低电压继电器的返回。使其返回的最低电压称为低电压继电器的返回电压Ure。返回系数  Kre= Ure / Uact ，低电压继电器的返回系数大于1,通常要求Kre≤1.2。
电压继电器动作值的的调整与电流继电器相同，但两个线圈串联时的动作值是两个线圈并联时的2倍，整定值的刻度为两个线圈并联时的动作值。
转动舌片式结构的电磁型电流继电器、电压继电器，消耗功率小，结构简单，但触点容量小，不能直接作用于断路器跳闸。
3．  电磁型时间继电器
时间继电器的作用是建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻辑关系，它的操作电源有直流的也有交流的，一般多为电磁式直流时间继电器，对时间继电器的要求：
    1)应能延时动作。即线圈通电后，继电器的主触点不是立即闭合，而是经过一段延时后才闭合，并且这个延时应十分准确、可调，不受操作电压波动的影响。
    2)应能瞬时返回。即对已经动作或正在动作的继电器，一旦线圈上所加电压消失，则整个机构应立即恢复到原始状态，而不应有任何的拖延，，以便尽快做好下一次动作的准备。
电磁型时间继电器由电磁部分、钟表部分和触点组成。当线圈1通电时，电磁铁2产生磁场，衔铁3在磁场作用下向下运动，钟表部分10开始计时，动触点ll随钟表机构而旋转，延时的时间决定于动触点11与静触点接通所旋转的角度，这一延时从刻度盘13上可粗略地估计;4为返回弹簧，当线圈1失压时，钟表机构在返回弹簧4的作用下返回。5--8为瞬动触点。有的继电器还有滑动延时触点，即当动触点在静触点上滑过时才闭合的触点。
    4．电磁型中间继电器
     中间继电器起中间桥梁作用，与电磁型电流、电压继电器相比，有如下特点：（1）触点容量大，可直接作用与断路器跳闸；（2）触点数目多；（3）可实现时间继电器难以实现的短延时；（4）可实现电流起动电压保持或电压起动电流保持。正因为中间继电器具有上述特点，可满足复杂保护和自动装置的需要；因此，中间继电器得到了广泛应用。电磁型中间继电器的结构一般是吸引衔铁式。
线圈2通电后，电磁铁产生电磁力，吸引衔铁3，从而带动触点5，使动合触点闭合，动断触点打开。外加电压（或电流）消失后，在弹簧6的拉力下，衔铁返回。
为保证在操作电压降低时继电器能可靠动作，一般中间继电器和时间继电器的动作电压不应大于额定电压的70%（动作电流不应大于铭牌额定电流）,在线圈所加电压（或电流）完全消失时返回。具有保持线圈的继电器的保持电流不应大于其额定电流的80%，保持电压不应大于其额定电压的65%。
    在DZS型中间继电器的铁芯上，由于装设了短路环或短路线圈等磁阻尼元件，所以可获得一定的延时特性。当继电器线圈接通或断开电源时，短路环或短路线圈中的感应电流总是力图阻止磁通的变化，延缓铁芯中磁通的建立或消失的过程，从而得到一定的动作或返回延时。当短路环装于铁芯根部时，在衔铁吸持前，它所产生的阻尼磁通大部经过漏磁回路而闭合，因此对气隙磁通的影响很小，所以对动作时间几乎没有影响，但却可延缓返回时间。这是因为返回是在衔铁吸持时开始的；此时，主磁路没有气隙，阻尼磁通经衔铁而构成闭合回路，故对主磁通的影响较大。与此相反，当短路环装于铁芯靠近气隙一侧时，则可获得动作延时和返回延时。
5.电磁型信号继电器
    信号继电器作为装置（继电保护装置和自动装置，下同）动作的信号指示，标示装置所处的状态，或接通灯光信号（音响）回路。信号继电器的触点自保持，由值班人员手动复归或电动复归。
DX-ll型信号继电器当线圈中通电时，衔铁3克服弹簧6的拉力被吸引，信号牌9失去支持而落下，并保持在垂直位置，动静触点闭合，从信号牌显示窗口可以看到掉牌。信号继电器触点自保持在值班员手动转动复归旋钮后才能将掉牌信号和触点复归，信号牌恢复到水平位置由衔铁3支持准备下一次动作
    DXM-2A型信号继电器分为电流起动和电压起动两种。继电器采用磁力自保持，灯光显示，电动复归。当工作线圈通电时电流产生磁通与置于线圈内永久磁铁的磁通方向相同，磁通通过簧片，使触点相吸接通，信号指示灯灯亮。工作线圈断电后，永久磁铁磁通保持触点闭合。复归时给释放线圈加电压，其所产生磁通与永久磁铁的磁通方向相反而互相抵消，触点返回。电压起动的信号继电器原理与上述相同。