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继电器相关知识培训

安全型继电器

一.概述

AX系列继电器是铁路信号设备的主要元件之一，在铁路信号的

自动控制和远程控制系统中，用它可构成逻辑电路或作为执行元件直

接监督和控制列车的运行。

AX系列继电器是我国自己设计和制造的

直流24V系列重弹力式直流电磁继电器。

具有动作可靠、性能稳定，

使用寿命长，品种齐全，通用化程度高等特点，能满足信号电路对继

电器提出的各种要求。

1.继电器正常工作环境条件

a）环境温度：

-40℃～+60℃；

b）相对湿度：

不大于90%（温度+25℃）；

c）气压：

不低于70kＰa（相当于海拔高度3000m以下）;

d）振动:

振频不大于15Hz，振幅不大于0.45mm；

e）工作位置：

水平（如图1所示）；

f）周围无引起爆炸危险和腐蚀性有害气体，并应有良好的防尘措

施。

图1继电器的外形尺寸

2、铁路信号对继电器的要求

1）安全、可靠

2）动作可靠、准确

3）使用寿命长

4）有足够的闭合和断开电路的能力

5）有稳定的电气特性和时间特性

6）保持良好的电气绝缘强度。

3、信号继电器的分类

1）按动作原理分：

电磁、感应继电器

2）按动作电流分：

直流（无极、偏极、有极）交流继电器

3）按输入物理量：

电流、电压继电器

4）按动作速度：

正常、缓动继电器

5）按接点结构：

普通接点、加强接点继电器

二.继电器的基本知识

1继电器按工作特征分为以下四种

a）无极继电器；

b）整流继电器；

c）偏极继电器；

d）有极继电器；

2继电器结构形式

1）插座的外形及安装尺寸如图2所示。

图2插座的外形及安装尺寸

2）继电器代号字母的含义及型号示例

a、继电器代号字母的含义见表1。

表1继电器代号字母的含义

序代含义序号代号含义

号号

1A安全7P偏极

2C插入8Q动合接点（前接

点）

3D定位9W无极

4F反位10X信号、熄弧

5H缓放、动断接点（后接点）11Y有极

6J继电器、加强接点、派生12Z整流

序号

b、继电器型号示例：

ＪWJXC－H125／0.44

前圈电阻值/后圈电阻值

缓放

插入

信号

加强接点

无极

继电器

3）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。

4）插入式和非插入式

外观上是否有防尘罩，前者单独使用，后者装于匣内使用。

3、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：

发生安全侧故障的可能性远远大于发生

危险侧故障的可能性，处于禁止运行的状态的故障有利于性车的安全

称为安全侧，处于允许运行状态的故障可能危及性车安全，称为危险

侧故障。

由于其在故障情况下，使前接点闭合的概率远远小于后接点

闭合的概率。

三.继电器的结构和工作原理

1、无极继电器

无极继电器有JWXC-1000、JWXC-7、JWXC-1700、JWXC-2.3、

JWXC-2000、JWXC-H340、JWXC-310、JWXC-600和JWXC-500/H300等

九种型号。

1.1无极继电器的结构

无极继电器的典型结构如图3所示。

它由直流电磁系统和接点系

统两大部分组成。

图3无极继电器的典型结构

电磁系统包括线圈、铁心、轭铁和衔铁。

线圈水平安装在铁心上，

分为前圈和后圈，采用双线圈是为了增强控制电路的适应性和灵活

性，可根据电路需要单线圈控制、双线圈串联控制或双线圈并联控制。

衔铁靠蝶形钢丝卡固定在轭铁的刀刃上，动作灵活。

在衔铁的传动部

分铆有重锤片，以保证继电器衔铁靠重力可靠返回，其安装的重锤片

的数量则由继电器接点系统的结构而定，并能保证继电器可靠释放的

需要。

在衔铁与铁心闭合处安装止片，保证继电器磁路的最小空气间

隙，防止磁路的铁磁零件磁化，保证继电器可靠落下。

继电器的铁心、

轭铁和衔铁由电磁纯铁制成，具有较高的导磁率和较小的剩磁。

接点系统处于电磁系统的上方，通过接点架、螺钉紧固在轭铁上，

两者成为一个整体。

用螺钉将下止片、电源片单元、银接点单元、动

接点单元以及压片按顺序组装在接点架上。

继电器通过挂钩、夹板和螺钉固定在底座上，阻燃外罩通过螺钉

固定在底座上。

为防止继电器错误插接设有型别盖。

1.2无极继电器工作原理

无极继电器的磁路系统为无分支磁路，如图4所示。

在继电器线

圈加上直流电压后，线圈中电流I使铁心磁化，在铁心内产生工作磁

通Φ，它由铁心极靴处经过主工作气隙δ进入衔铁，又经过第二工作

气隙δ′进入轭铁，然后回到铁心，形成一闭合回路。

在工作气隙δ

处，由于磁通Φ的作用，铁心与衔铁间产生电磁吸引力FD，当FD大到

足以克服机械负载的阻力Fj（主要是衔铁的自重及动接点的预压力）

时，衔铁即与铁心吸合。

此时衔铁通过拉杆带动动接点运动，使后接

点断开，前接点闭合。

。

当线圈中的电流减小时，铁心中的磁通随之减小，吸引力也随着

减小。

当电流小到一定值时，它所产生的吸引力小于机械力时，衔铁

离开铁心，继电器处于释放状态。

此时拉杆带动动接点运动，使前接

点断开，后接点闭合。

图4无极继电器磁路

总结：

线圈通电→产生磁通（衔铁、铁心）→产生吸引力→克服衔铁阻

力→衔铁吸向铁心→衔铁带动动接点动作→前接点闭合、后接点断开

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。

2、无极缓放（缓动）继电器

无极缓放（缓动）继电器为了增加缓放时间，采用了铜质阻尼线

圈架，表面用环氧粉末进行绝缘封闭，使其具有很好的绝缘强度。

缓

放继电器线圈接通电源或断开电源时，铁心中的磁通发生变化，在铜

线圈架中产生感应电流（涡流），感应电流所产生的磁通阻止原磁通

的变化，使铁心中的磁化变化减慢（即接通电源时感应电流产生的磁

通与原磁通方向相反，使磁通增长减慢；切断电源时感应电流产生的

磁通与原磁通方向相同，使磁通减小变慢），从而使继电器缓吸缓放。

2.1无极加强接点继电器（六种型号）

无极加强接点继电器是为通断功率较大的信号电路而设计的。

无极加强接点继电器有：

JWJXC-480

125125JWJXCH、H0.440.13

无极加强接点缓放继电器：

JWJXC、

12580120HHH

JWJXC、JWJXC、JWJXC。

800.060.17

无极加强接点继电器的接点系统如图5所示。

它的普通接点与无

极继电器相同，加强接点组由加强动接点单元和带熄弧器的加强接点

单元组成。

为了防止接点组间的飞弧短路，在两组加强接点间安装既

耐高温、又具有良好绝缘性能的云母隔弧片，隔弧片铆在拉杆上。

为

保证加强接点的安装空间，增加了空白单元。

图5无极加强接点继电器的接点系统

熄弧磁钢由铝镍钴合金制成。

其熄弧原理是利用电弧在磁场中受

力运动（受力方向由左手定则确定），产生一种吹弧作用，使电弧拉

长后迅速冷却而熄灭。

为了避免电弧高温烧损接点及对熄弧磁钢的去

磁作用，加强接点端部设有导弧角，使电弧快速地移到接点及磁钢的

前部位置。

由于磁钢吹弧的方向与极性有关，因此，熄灭弧磁钢极性的安装

有特定的要求，主要考虑下列原则：

（1）磁钢的极性与接点电流方向相配合，使电弧向接点外侧吹。

（2）接点电流产生的磁场方向与永久磁钢的磁场方向一致，这样

保证接点在断开大电流时，不会产生使熄弧磁钢去磁的作用。

（3）

无极继电器接点熄弧器安装与接点电流方向如图6所示。

图6熄弧磁钢的极性安装

3、整流继电器

3.1整流继电器结构

整流继电器有JZXC-480、JZXC-0.14、JZXC-H156、JZXC-H18、

JZXC-H62和派生的JZXC-H18F、JZXC-H18F1、JZXC-16/16八种型号。

整流继电器JZXC-H18的典型结构如图7所示。

图7整流继电器的典型结构

整流继电器的电磁系统与无极继电器相同。

只是磁路结构参数有

所不同。

主要是在接点组上方安装由二极管组成的半波（JZXC-0.14）

或全波整流电路。

3.2整流继电器的工作原理

整流继电器用于交流信号电路，交流电通过半波或全波整流电路

变为直流电，以驱动直流电磁继电器。

脉动直流通过继电器线圈在铁

芯内产生磁通，由于磁通的作用，铁芯与衔铁间产生电磁吸力，当电

磁吸力大到足以克服接点负载与衔铁的重量时，衔铁就吸向铁芯。

衔

铁动作时，通过拉轴推动拉杆，使前接点闭合，后接点断开。

前圈后圈

3.3JZXC-16/16、JZXC-H18F、和JZXC-H18F1型继电器的结构和工作

原理

JZXC-16/16、JZXC-H18F和JZXC-H18F1继电器前圈用一个二极

管封闭，后圈直接与外电路交流电相连，没有二极管与外电路相连，

因此，它具有抗雷击性能。

整流继电器JZXC-H18F的典型结构如图8所示。

JZXC-16/16、JZXC-H18F型继电器前圈中串联整流二极管使之成

为一个单向闭合的线圈，后圈通入交流电后，使铁心磁化，产生的交变

磁通使前圈产生感应磁通，后圈的交变磁通与前圈感应磁通共同产生

总的电磁吸引力，总的电磁吸引力大于等于机械反作用力时，衔铁即

与铁心吸合。

因前圈的感应磁通与后圈交变磁通相差一定的角度，产

生的电磁吸力不会同时为零，有效的解决了交流电过零点问题。

4、偏极继电器

JPXC-1000型偏极继电器是为了满足信号电路中鉴别电流极性的

需要设计的。

它与无极继电器不同，衔铁的吸起与线圈中电流的极性

有关，当通过线圈的电流为规定的方向（1端正、4端负）时，衔铁

才吸起；而电流的方向相反时（反向电压小于200V），衔铁保持不动

（处于落下位置）。

继电器断电就落下，始终偏向落下的状态，这是

因为永磁保持力是单方向的缘故。

4.1偏极继电器的结构

偏极继电器的结构如图9所示。

偏极继电器的电磁系统与无极继电器基本相同。

但铁心的极靴是

方形的，在方极靴上用两个螺钉固定永久磁钢，使衔铁处于极靴和永

久磁钢之间，受永磁力的作用偏于落下位置。

由于永磁力的存在，衔

铁只安装一块重锤片，后接点的压力由永磁力和重锤片共同作用产

生。

由于铁心为方形极靴，衔铁也由半圆形改为方形，以增加受磁面

积，降低气隙磁阻。

永久磁钢由铝镍钴材料制成，其上部为N极，下部为S极。

两线线圈串联使用，连接2、3，使用1、4；1接正极，4接负极。

接点系统与无极继电器完全相同，具有8QH接点组。

4.2偏极继电器工作原理

偏极继电器的磁路系统由永磁磁路与电磁磁路两部分组成，如图

9所示。

永磁的磁通ΦM从N极出发，经第三工作气隙δⅢ进入衔铁后

分为两条并联支路：

一部分磁通ΦM1经第一工作气隙δⅠ进入方形极

靴，然后直接返回S极；另一部分磁通ΦM2穿过第二工作气隙δⅡ进入

轭铁，再经铁心至方形极靴，返回S极。

由于δⅠ＞δⅡ，所以ΦM2＞

ΦM1，而ΦM=ΦM1+ΦM2，故ΦM》ΦM1。

这样，δⅢ处由ΦM产生的永磁力

FM远大于δⅠ处由ΦM1产生和永磁力，使衔铁处于稳定的落下位置。

（a）衔铁吸合时的永磁及电磁磁路

（b）通以反极性电源性的永磁及电磁磁路

图9偏极继电器磁路及工作原理

线圈通电后，铁心中产生电磁通ΦD，ΦD的磁路与无极继电器相

同，如图9所示。

若线圈中电流方向使电磁通在极靴处为S极，这时，

在δⅠ处ΦD和ΦM1方向相同，总磁通为两者之各和，相应的总电磁吸

引力FMD1增大；δⅡ在处，ΦD和ΦM2方向相反，总磁通为两者之差，相

应的总电磁吸引力FMD2减小。

由于力臂相差较大，FMD1的增大较FMD2的

减小作用要大得多，因此，对衔铁的总吸引力FMD增大。

当FMD＞FM时，

FMD克服FM与接点的反作用力，使衔铁被吸合。

衔铁吸合后，磁路气隙发生变化，δⅢ》δⅠ，永磁磁通在磁路中

大大减小，FM显著减小，这时只要有一定值的电流存在，衔铁即保持

在吸起状态。

断开线圈电源时，衔铁重力和接点的反作用力使衔铁返回。

在衔

铁返回的过程中，

δⅠ增大，δⅡ减小，永磁磁通ΦM迅速增加，加速衔铁的返回，直到

衔铁被下止片阻挡为止。

当线圈通以反极性电流时，由于电磁通ΦD改变了方向，在δⅠ处，

ΦD与ΦM1相减。

而在δⅡ处ΦD与ΦM2相加，总的电磁吸引力反而下降，

因此衔铁不会吸合。

从而具有鉴别电流极性的功能。

但是，反极性不吸起是有条件的，如果不断增大反极性电流，使

电磁通足以克服永磁的作用，FD-FM1＞FM即，则衔铁可在反极性电流作

用下吸合，这是不允许的。

因此，在偏极继电器的电气特性上加上一

要特殊的标准，即反向加200V电压，衔铁不能吸起，以保证其工作

的可靠性。

5、JYXC型有极继电器

有极（加强接点）继电器或称作极性保持继电器，是根据信号电

路中双稳态电路的需要而设计的。

在继电器的磁系统中增加了永久磁

钢，使继电器由于线圈中电流极性不同而具有定位和反位两种稳定状

态，这两种稳定状态在线圈中电流消失后，仍能继续保持。

有极继电器按照接点种类分为JYXC型继电器（接点系统全部由

普通接点组成），JYJXC型继电器（接点系统中由加强接点和普通接

点组成）。

5.1JYXC型继电器有两中JYXC-660、JYXC-270

图10为有极继电器实物图

5.2JYJXC型有极加强接点继电器有五种型号：

JYJXC-3000、

JYJXC-J3000、JYJXC-220/220、JYJXC-135/220、JYJXC-X135/220

JYJXC-160/260

图11为有极加强接点继电器实物图

5.3有极继电器工作原理

有极继电器的磁路由零件永久磁钢、衔铁、铁心、轭铁组成。

其

磁路可分为永磁磁路与电磁磁路两部分。

永磁磁路

永磁磁路如图12。

图12表示的是有极继电器磁路处于中间位置

时，由永久磁钢在磁路中产生的磁通的磁路图。

图12有极继电器永磁磁路图

永久磁钢在磁路中产生两条并联的磁通路，这两条磁路中流过的

磁通分别为磁通1、磁通2。

磁通1、磁通2决定两个磁吸力F1、F2

的大小。

磁通量的大小，除由磁钢的磁能决定外，还由其磁路中的气

隙所决定。

这是因为，这两条磁路是由同一个磁钢产生的两条并联磁

路，气隙大，磁阻就大，通过的磁通就小（吸力也小）；反之，气隙

小，磁阻也小，通过的磁通就大（吸力也大）。

F1是使衔铁与铁心吸合的力（继电器定位吸起）；F2与重力的合

力使衔铁与磁钢S极极面吸合（继电器反位吸合）。

当F1大于F2与

重力的合力，继电器就会定位吸起，反之，继电器反位吸合。

电磁磁路

有极继电器电磁磁路如图13。

图13有极继电器电磁磁路图

要使有极继电器从一种稳定状态改变到另一种状态，必须靠电磁

力的作用。

在继电器线圈中施加电流，就会使磁路中产生一个电磁通，

在第一工作气隙、第二工作气隙中的电磁通，对衔铁产生两个电磁力

FD1、FD2。

线圈中电流方向不同，这两个力的方向也就不同，如果这

两个力与磁钢产生的力方向一致，衔铁维持原状态不变；如果这个力

与磁钢所产生的力方向相反，并且这个力足够大，衔铁就会在这个力

作用下，克服磁钢产生的力，转向另一方向（即发生转极）。

5.4有极加强接点继电器特点

1）有极加强接点继电器其实质就是继电器的磁路为有极继电器的

磁路，而在继电器的接点组中有能够开关功率较大信号电路的加强接

点。

加强接点的动、静接点材料均为银氧化镉，接点的体积较大，并

在接点部位安装了磁熄弧器。

磁熄弧器的工作原理在无极加强接点继

电器中论述，此处不再赘述。

2）有极继电器与有极加强接点继电器的区别

有极继电器的工作是永磁力与电磁力差动作用的结果。

存在着

一个高电压作用下的不转极区。

当工作电压超过高电压临界不转极值

时（极性保持继电器在转极瞬间，因衔铁受阻力作用，而不能转极的

最小电压值），继电器就有可能发生不转极现象。

由于AX系列继电器中的有极继电器采用了AX继电器的磁路。

磁

路存在着明显的不平衡。

磁路的不平衡，就形成继电器的电气特性正

向吸起值与反向打落值之间有较大的差别。

表现为在定位状态下，衔

铁工作气隙小，有的继电器甚至无气隙，永磁保持力大，而工作时电

磁力增加快，因此衔铁反位打落值小；反之，在反位状态下，衔铁工

作气隙大，永磁保持力弱，工作时电磁力上升很慢，造成衔铁定位吸

起值高。

由于这种不平衡，就造成继电器由定位向反位转换时的高电压临

界不转极值偏低，当继电器的工作电压较高（例如JYJXC-3000），而

工作环境又较差，使继电器衔铁与铁心间存在水雾、冻结或粘结，形

成衔铁转极过程中的附加阻力，就有可能造成继电器的高电压下不转

极。

为了改善磁路的这种不平衡状态，对继电器磁路进行了改进。

在

继电器磁路中又增加了一个永久磁钢——偏极磁钢。

3）JYJXC-X135/220继电器接点部位加装了一个灭弧罩，灭弧罩

的作用同样是增加电弧的长度，冷却电弧，从而提高接点的开关能力。

加装灭弧罩后，JYJXC-X135/220继电器的接点能力由原

JYJXC-135/220继电器的22V、7.5A提高到180V、15A。

注：

在继电器的熄弧器上有红色标志的一端N极。

四、技术指标

1无极继电器

机械特性：

机械特性与牵引特性之间的配合保证其可靠吸合与落

下。

电气特性：

电器特性是安全型继电器的基本要求，也是设计和实

现信号逻辑电路的依据。

其包括额定值，AX系列继电器的额定电压

为24V；充磁值；释放值；工作值，不大于额定值的70%；反向工作

值，不大于工作值得120%；转极值，即使有极继电器衔铁转极的最

小电流或电压值；反向不工作值。

释放值和工作值之比称为返还系数，返还系数高标志着继电器的落下

越灵敏。

规定普通继电器的返还系数不小于30%，缓放型继电器不小

于20%，轨道继电器不小于50%。

时间特性：

常用在继电器线圈两端并联RC串联电路，达到缓吸缓

放的目的。

1.1无极继电器的规格与型号见表1

表1无极继电器的规格与型号

序

号

继电器名

称

继电器型号

鉴别

销号

接点

组数

线圈

连接

电源片连接方

式

连接使用

1JWXC-100011，52

2JWXC-711，558QH

3无极继电JWXC-170011，51

4JWXC-2.311，544QH

器

串联2，31，45JWXC-200012，552QH

无极加强

2QH，6接点继电JWJXC-48015，51

2QHJ器

7JWXC-H31023，548QH单独－1，4

8无极缓放JWXC-H34012，52

串联2，31，49继电器JWXC-H60012，51

8QH

11无极加强

接点缓放

继电器

500

JWXC12，53

H300

125

JWJXCH15，552QH

0.44

2QJ

125

JWJXCH15，43

0.13

单独－

1，2

3，4

表3（续）

序

号

继电器名

称

继电器型号

鉴别

销号

接点

组数

线圈

连接

电源片连接方

式

连接使用

无极加强

接点缓放

继电器

125

JWJXCH31，52

JWJXCH12，22

0.06

120

JWJXCH15，55

0.17

2QH

2QJ

单独－

1，2

3，4

1.2无极继电器的机械特性应符合表2的规定。

表3无极继电器的机械特性

接点间普通接点加强接点托片间隙

序继电器隙压力不小压力不小mm

号型号不小于于于

mmmNmN

普

通

加

强

动

合

动

断

动

合

动

断

普通接

点不小

于

加强

接点

1JWXC-1000

2JWXC-71.31500.35

3JWXC-1700－250－－－

4JWXC-2.3

5JWXC-20001.2

6JWJXC-480351504003000.1～0.3

7JWXC-H310

8JWXC-H340

1.3－250－－－9JWXC-H600

JWXC

500

H300

1.3环境温度为+20℃时无极继电器的电气特性和时间特性应符合

表4的规定，在其他环境温度下，电压继电器的电气特性应按下式换

算。

Ut=U20[1+α（t-20）]

式中：

U20——温度为+20℃时的电压值，V；

Ut——环境温度为t时测得的电压值，V；

t——测量时的环境温度，℃；

α——在0℃时被测线圈导体材料的电阻温度系数（铜为0.004

1/℃）。

表3无极继电器的电气特性和时间特性（+20℃时）

序

号

继电器

型号

线圈

电阻

额

定

值

充

磁

值

电气特性时间特性

反向

工作

释放工作

值

释放时间

不小于s

值不值

不大

小于不大

于18V24V

于

JWXC-100500×15.8124V58V4.3V14.4V

02Ｖ

－

3.5×600m－2JWXC-7250mA45mA150mA165mA

JWXC-170850×

324V67V3.4V16.8V18.4V

实际

170mA1.15750m工作

4JWXC-2.3280mA～206mA

×2A值

188mA50%

2.4VJWXC-2001000

512V30V～7.5V－

0×2

3.2V

JWJXC-48240×

664V4.8V16V17.6V

JWXC-H31310×见注760V4V15V－

012

JWXC-H34170×24V

846V2.3V11.5V12.6V0.450.5

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