时间继电器

1 基本介绍

　　早期在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器，它是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。凡是继电器感测元件得到动作信号后，其执行元件（触头）要延迟一定时间才动作的继电器称为时间继电器。

　　目前最常用的为大规模集成电路型成的时间继电器，它是利用阻容原理来实现延时动作。在交流电路中往往采用变压器来降压，集成电路做为核心器件，其输出采用小型电磁继电器，使得产品的性能及可靠性比早期的空气阻尼型时间继电器要好的多，产品的定时精度及可控性也提高很多。

　　随着单片机的普及，目前各厂家相继采用单片机为时间继电器的核心器件，而且产品的可控性及定时精度完全可以由软件来调整，所以未来的时间继电器将会完全由单片机来取代。

2 工作原理

　　时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。

　　时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。

　　空气阻尼型时间继电器的延时范围大（有0.4～60s和0.4～180s两种），它结构简单，但准确度较低。

　　当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹，上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。

3 主要特点

　　1、空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器，它是根据空气压缩产

　　生的阻力来进行延时的，其结构简单，价格便宜，延时范围大（0.4~180s），但延时精确度低。

　　2、电磁式时间继电器延时时间短（0.3~1.6s），但它结构比较简单，通常用在断电延时场合和直流电路中。

　　3、电动式时间继电器的原理与钟表类似，它是由内部电动机带动减速齿轮转动而获得延时的。这种继电器延时精度高，延时范围宽（0.4~72h），但结构比较复杂，价格很贵。

　　4、晶体管式时间继电器又称为电子式时间继电器，它是利用延时电路来进行延时的。这种继电器精度高，体积小。

4 主要分类

　　分类方式

　　从驱动时间继电器工作的电源要求（驱动线包工作电压）来分，一般继电器

　　分交流继电器与直流继电器，分别用于交流电路和直流电路，另外，依据其工作电压的高低，有6、9、12、24、36、110、220、380等不同的工作电压，使用于不同的控制电路上。时间继电器另一个区分点是它的触点（执行接通或断开被控制电路的开关），分别有常开、常闭、转换的区别，另外还有触点多少的区别，可以控制多大的工作电压及电流（即触点允许控制的功率）的区别，供不同用途选用；另外特殊触点还有带自锁（动作后即使控制电压消失，触点自己保持失去控制时的状态），带延时吸合或延时释放功能等种类，供特殊情况下使用。

　　从继电器外形来区分，有密封、小型、微型等区别。有时候，比如说，一个控制电路从按钮控制开始，到最后控制负荷的时间继电器中间，还使用了其他继电器，因为这些继电器只起控制其他继电器工作的作用，其触点负荷不需要很大，用在这些部位的继电器，常称为中间继电器。比如，使用三个按钮与继电器（交流接触器）及热保护等可以组成控制三相电动机的正、翻转及停止电路。洗衣机内，继电器在微电脑控制下，接合、断开控制电机使波轮正、反转等，都是继电器的任务，因为微电脑的输出不能直接驱动洗衣机马达工作，所以请了“继电器”。使用各种传感器检测的电路检测温度、压力、时间等不同物理量，检测的输出接上继电器，就分别组成所谓电压继电器、压力继电器等等。这类继电器，实际上是包含继电器在内的电子器件，并非独立的继电器。

　　特殊种类

　　步进继电器：以前自动电话总机使用很多，继电器本身就可以根据输入控制线圈的脉冲个数自动将动触点移动到相应的位置，比如输入6个脉冲，动触点就接通6号定触点，输入9个脉冲，就接到9号触点，这样。电话就自动根据拨号脉冲数字转接到需要的线路。

　　谐振继电器：继电器本身有多个不同长短、厚薄的、如簧片的动触点，各触点本身的谐振频率不同且合理分布，当输入继电器线圈的电流频率正好与某一簧片触点的谐振频率相同时，由于共振，该簧片产生大震动，从而与对应的定触点闭合，输入另一频率信号时，可以使另一触点动作，这相当于将不同频率的信号翻译成对应的电路连接动作，这与现在电子译码完全不同，是通过机械原理实现的。

　　比例继电器：能够区分输入线包驱动继电器工作的脉冲信号占空比，并自动调整输出（接通不同的触点）；等等。现在使用可控硅元件构成的开关电路，独立封装起来，称固态继电器（无触点继电器），在使用上部分可替代传统继电器，但也有其不足之处。所以普通继电器还大量被应用。

5 主要功能

　　时间继电器的主要功能是作为简单程序控制中的一种执行器件，当它接受了启动信号后开始计时，计时结束后它的工作触头进行开或合的动作，从而推动后续的电路工作。一般来说，时间继电器的延时性能在设计的范围内是可以调节的，从而方便调整它的延时时间长短。单凭一只时间继电器恐怕不能做到开始延时闭合，闭合一段时间后，再断开，先实现延时闭合后延时断开，但总体上说，通过配置一定数量的时间继电器和中间继电器都是可以做到的。

6 使用环境

　　时间继电器作为自动控制器件应用较广泛，尤其是在涉及低压电器控制网络中有较多电器设备环境中使用时电磁干扰问题更趋于严重。组成时间继电器的内部元器件的损坏这时已不是引起时间继电器故障（失效）的主要原因，而在于应用场合中的各种干扰通过电磁耦合、电容耦合直接进入时间继电器，干扰其正常的延时控制。时间继电器在此干扰环境下能否正常工作往往会影响到整个自动控制系统的正常逻辑功能，甚至还可能造成大的质量事故和经济损失。所以时间继电器在各种恶劣环境都应有较高的可靠性和抗干扰能力，也就是说时间继电器必须有良好的电磁兼容性能，只有这样才能完善其产品质量，提高自身的市场竞争能力。

　　在实际工作使用中，一般采用下述方法来进行抑制，提高其产品的抗干扰能力。

　　采用隔离变压器；选择合适的压敏电阻；在供电输出口加高频旁路电容等方法提高产品的抗干扰能力。

　　当执行继电器的绕组（感性负载）被接通和断开时。线圈中会产生一连串上升速度快，频率和幅度都相当高的尖峰脉冲电磁振荡辐射，对直流继电器绕组通常采用以下方法来减少干扰：

　　在线圈两端反并二极管或RC器件，如控制触点对交流感性负载的控制，也可考虑在触点并接RC器件，从而能对触点在通断时产生的干扰进行有效的吸收。

　　屏蔽能有效地抑制通过空间传播的电磁干扰，一则可限制内部产生的电磁能辐射出去；二则可防止外来辐射进入，在对内部电子线路采用整体屏蔽措施，也可对内部信号线采用屏蔽线，增强其抗干扰能力。

7 接线方法　

　　时间继电器的电气控制系统中是一个非常重要的元器件。一般分为通电延时和断电延时两种类型。从动作的原理上有电子式、机械式等。电子式的是采用电容充放电再配合电子元件的原理来实现延时动作。机械式的样式较多，有利用气囊、弹簧的气囊式。

　　时间继电器的接线方法：

　　1、控制接线：把它看成直流继电器来考虑；

　　2、工作控制：虽然控制电压接上了，但是是否起控制作用，由面板上的计时器决定；

　　3、功能理解：它就是一个开关，单刀双掷的，有一个活动点活动臂，就像常见的闸刀开关的活动刀臂一样；

　　4：负载接线：电源的零线或负极接用电器的零线或负极端；

　　5、工作原理：计时无效期间，相当于平常电灯开关断开状态。有效时，继电器动作，用电器得电工作，相当于平常电灯开关接通状态。

8 继电保护

　　电力系统继电保护时间继电器分为电磁式时间继电器和集成电路静态时间继电器两种，专用于电力系统二次回路继电保护及自动控制回路中，作为延时装置,使被控元件得到所需延时。

　　继电器是带有延时机构的螺管线圈式继电器，具有交流和直流规格。继电器的交流规格继电器内部装有桥式整流器，将交流电源整流后供给电磁机构，每台继电器具有两副瞬时转换触点，一副滑动延时触点，一副延时主触点。当加电压于线圈两端时，唧子（铁心）克服塔形弹簧的反作用力被吸入，瞬时转换触点进行瞬时转换，同时延时机构启动，经过一定的延时，然后闭合滑动延时触点和延时主触点。主触点接触后由于上挡限制机构的转动，机构停止，从而得到所需延时。当线圈断电时，在塔形弹簧的作用下，使唧子和延时机构返回原位。

　　继电器通常不带电，施加额定电压后，继电器内部瞬动继电器动作、同时晶振起振,产生时钟脉冲，经分频后由计数器计脉冲数，当所计脉冲数达到延时整定值时，触发器翻转，驱动出口继电器动作，实现所需延时，由于采用了晶体振荡器并增加时间补偿预置电路，对于极短的延时值也严格符合整定值，具有极高的精度。

9 选型方法

　　1、确定继电器是用在直流回路还是交流回路里，并确定额定电压等级，常用为220V、110VDC/AC；

　　2、确定安装方式，如：导轨式，凸出式，嵌入式等（是柜内安装还是面板开孔安装，抽屉柜一般选用导轨式）；

　　3、确定所需延时种类，为通电延时或断电延时，以及延时时间范围等。