功率方向繼電器就是當輸入量（如電壓、電流、溫度等）達到規定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器。
基本介紹
- 中文名：功率方向繼電器
- 外文名：power directional relay
- 額定電流：5A或1A
- 額定電壓：100V
- 額定頻率：50Hz
- 電壓迴路：不大於20VA
產品簡介,發展歷史,原理和特性,意義,作用,測試,電符號,觸點形式,選用,比較,技術數據,新型繼電器,
產品簡介
隨著電力工業的發展和用戶對供電可靠性要求的提高，現代的電力系統實際上都是由很多電源組成的複雜網路，此時，簡單的繼電保護方式已不能滿足系統運行的要求。
現在的電力系統網路一般都是雙側電源網路，分析雙側電源供電的情況下所出現的新矛盾，可以發現，誤動作的保護都是在自己所保護的線路反方向發生的故障，由對側電源供給的短路電流所引起的。對誤動作的保護而言，實際短路功率的方向照例都是由線路流向母線。顯然與其所應保護的線路故障時的短路功率方向相反。因此，為了消除這種無選擇的動作，就需要在可能誤動作的保護上增設一個功率方向閉鎖元件，該元件只當短路功率方向由母線流向線路時動作，而當短路功率方向由線路流向母線時不動作，從而使繼電保護的動作具有一定的方向性。
發展歷史
電磁繼電器（EMR）從最初使用電話繼電器算起，至今已有150多年的歷史了。伴隨著電子工業的發展，特別是20世紀70年代初期光耦合技術的突破，使固態繼電器（SSR，亦稱電子繼電器）異軍突起。同傳統繼電器相比，它具有壽命長、結構簡單、重量輕、性能可靠等優點。固態繼電器沒有機械開關，而且具有諸如與微處理器高度兼容、速度快、抗衝擊、耐振、低漏電等重要特性。同時，由於這種產品沒有機械接點，不產生電磁噪聲，從而不需要附加諸如電阻和電容等元件來保持靜音。而傳統繼電器則需要這些附加元件，因此，傳統繼電器往往笨重而複雜，且成本較高。
今後，小型密封繼電器市場開發的重點是與IC兼容的TO－5繼電器和1/2晶體罩繼電器。軍用繼電器將加速向工業/商業化轉移。美國軍用繼電器約占繼電器總額的20%。通用繼電器市場繼續向小型、薄型和塑封方向發展。小型印製板用繼電器仍將是通用繼電器市場發展的主流產品，固體繼電器將更趨廣泛，價格將繼續下降，並向高可靠、小體積、高抗浪涌電流衝擊和抗干擾性靠攏。舌簧繼電器市場將繼續擴大。表面安裝繼電器的套用領域和需求量將呈上升之勢。
原理和特性
當輸入量（如電壓、電流、溫度等）達到規定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器。可分為電氣量（如電流、電壓、頻率、功率等）繼電器及非電氣量（如溫度、壓力、速度等）繼電器兩大類。具有動作快、工作穩定、使用壽命長、體積小等優點。廣泛套用於電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等裝置中。
電磁繼電器的工作原理和特性
電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要線上圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電後，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對於繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區分：繼電器線圈未通電時處於斷開狀態的靜觸點，稱為“常開觸點”；處於接通狀態的靜觸點稱為“常閉觸點”。
熱敏乾簧繼電器的工作原理和特性
熱敏乾簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關。它由感溫磁環、恆磁環、乾簧管、導熱安裝片、塑膠襯底及其他一些附屬檔案組成。熱敏乾簧繼電器不用線圈勵磁，而由恆磁環產生的磁力驅動開關動作。恆磁環能否向乾簧管提供磁力是由感溫磁環的溫控特性決定的。
固態繼電器的工作原理和特性
固態繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間採用隔離器件實現輸入輸出的電隔離。
固態繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按開關型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。
意義
通訊技術的發展對繼電器的發展具有深遠的意義。一方面是由於通訊技術的迅速發展使整個繼電器的套用增加。另一方面，由於光纖將是未來信息社會傳輸的主動脈，在光纖通訊、光感測、光計算機、光信息處理技術的推動下將出現光纖繼電器、舌簧管光纖開關等新型繼電器。
作用
繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統（又稱輸入迴路）和被控制系統（又稱輸出迴路），通常套用於自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。主要產品技術參數
1、額定工作電壓
2、直流電阻
是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。
3、吸合電流
是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大於吸合電流，這樣繼電器才能穩定地工作。而對於線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產生較大的電流而把線圈燒毀。
4、釋放電流
是指繼電器產生釋放動作的最大電流。當繼電器吸合狀態的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態。這時的電流遠遠小於吸合電流。
5、觸點切換電壓和電流
是指繼電器允許載入的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。
測試
1、測觸點電阻
用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點與動點電阻，其阻值應為0，（用更加精確方式可測得觸點阻值在100毫歐以內）；而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。由此可以區別出那個是常閉觸點，那個是常開觸點。
2、測線圈電阻
3、測量吸合電壓和吸合電流
找來可調穩壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電迴路中串入電流表進行監測。慢慢調高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準確，可以試多幾次而求平均值。
4、測量釋放電壓和釋放電流
也是像上述那樣連線測試，當繼電器發生吸合後，再逐漸降低供電電壓，當聽到繼電器再次發生釋放聲音時，記下此時的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的10～50%，如果釋放電壓太小（小於1/10的吸合電壓），則不能正常使用了，這樣會對電路的穩定性造成威脅，工作不可靠。
電符號
繼電器線圈在電路中用一個長方框符號表示，如果繼電器有兩個線圈，就畫兩個並列的長方框。同時在長方框內或長方框旁標上繼電器的文字元號“J”。繼電器的觸點有兩種表示方法：一種是把它們直接畫在長方框一側，這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連線的需要，把各個觸點分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點與線圈旁分別標註上相同的文字元號，並將觸點組編上號碼，以示區別。
觸點形式
繼電器的觸點有三種基本形式：
1.動合型（H型）線圈不通電時兩觸點是斷開的，通電後，兩個觸點就閉合。以合字的拼音字頭“H”表示。
2.動斷型（D型）線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電後兩個觸點就斷開。用斷字的拼音字頭“D”表示。
3.轉換型（Z型）這是觸點組型。這種觸點組共有三個觸點，即中間是動觸點，上下各一個靜觸點。線圈不通電時，動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合，線圈通電後，動觸點就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態，達到轉換的目的。這樣的觸點組稱為轉換觸點。用“轉”字的拼音字頭“z”表示。
選用
1.先了解必要的條件
①控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；
②被控制電路中的電壓和電流；
③被控電路需要幾組、什麼形式的觸點。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據。控制電路應能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩定的。
2.查閱有關資料確定使用條件後，可查找相關資料，找出需要的繼電器的型號和規格號。若手頭已有繼電器，可依據資料核對是否可以利用。最後考慮尺寸是否合適。
3.注意器具的容積。若是用於一般用電器，除考慮機箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對於小型電器，如玩具、遙控裝置則應選用超小型繼電器產品。
比較
LG-11型及LG-12型功率方向繼電器，套用在方向保護中作為功率方向的判別元件，其中LG-11型用於相間短路保護，LG-12型用於接地短路護。
技術數據
1，額定電流：5A或1A。
2，額定電壓：100V。
3，額定頻率：50Hz。
4，繼電器的靈敏角：LG-11型，-30°或-45°，LG-12型+70°；靈敏角的誤差±5°。
5，在靈敏角小通入額定電流時繼電器的動作電壓不大於2V。
6，返回係數：繼電器的返回電壓和動作電壓之比不小於0.45。
7，動作時間：對於LG-11型，在靈敏角下，電壓由額定突然降4倍最小動作電壓，電流同時由0升至額定電流時，動作時間不大於30mS；對於LG-12型，在靈敏角下，同時突然加入額定電流和4倍最小動作電壓時，動作時間不大於40ms。
8，記憶時間，對於LG-11型，當模擬保護出口處短路在靈敏角下，突然增加額定電流至10倍額定電流，電壓自100V同時突然降到0的情況下，繼電器應可靠動作，其極化繼電器動作保持時間不小於50ms。
9，功率消耗：電流迴路不大於6VA，電壓迴路不大於20VA。
10，繼電器可以長期耐受1.1倍的額定電壓及額定電流。
11，當電壓不大於220V電流不大於lA時，觸點能斷開直流有感負荷（時間常數不大於5×10-3s）20W。
12，繼電器電路與外殼間的絕緣電阻在溫度+40℃及相對濕度為85%時不小於10MΩ。
13，繼電器的絕緣強度應耐受交流50Hz電壓2kV歷時lmin的耐壓試驗而無擊穿或閃絡現象。
新型繼電器
新型特殊結構材料、新分子材料、高性能複合材料、光電子材料，還有吸氧磁性材料、感溫磁性材料、非晶體軟磁材料的發展對研製新型磁保持繼電器、溫度繼電器、電磁繼電器都具有重要的意義，並必將出現新原理、新效應的繼電器。
隨著微型和片式化技術的提高。繼電器將向二維、三維尺寸只有幾毫米的微型和表面貼裝化方向發展；現在國際上有些廠家生產的繼電器，體積只有5～10年前的1/4～1/8。因為電子整機在減小體積時，需要高度不超過其它電子元件的更小的繼電器。通訊設備廠家對密集型繼電器的需求更加熱切，日本FujitsuTakamisawa公司生產的一種BA系列超密集信號繼電器的大小只有14.9（W）×7.4（D）×9.7（H）mm，主要用於傳真機和數據機，能承受3kV的波動電壓。該公司推出的AS系列表面安裝繼電器的體積僅為14（W）×9（D）×6.5（H）mm。
在功率繼電器領域尤其需要安全可靠的繼電器，如高絕緣性繼電器。日本FujitsuTaKamisawa推出的JV系列功率繼電器內含五個放大器，採用高絕緣性小截面設計，尺寸為17.5（W）×10（D）×12.5（H）mm。由於機芯和外緣之間採用強化絕緣系統，其絕緣性能達到5kV。日本NEC推出的MR82系列功率繼電器的功耗只有200mW。
在繼電器內部裝入各种放大、延時、消觸點抖動、滅弧、遙控、組合邏輯等電路可使其具有更多的功能。隨著SOP技術（SmallOutlinePackage）的突破，生產廠家有可能把越來越多的功能集成到一起。而繼電器與微處理器的組合將具備更廣泛的專門控制功能，從而實現高智慧型化。
新技術的成群崛起，將促進不同原理、不同性能、不同結構和用途的各類繼電器競相發展。在科技進步、需求牽引以及敏感、功能材料發展的推動下，特種繼電器，如溫度、射頻、高壓、高絕緣、低熱電勢以及非電量控制等繼電器的性能將日臻完善。
