摘要:在实践教学中要时常用到时间继电器,但是书本中介绍的空气阻尼式时间继电器由于存在机械损坏快、延时时间不精确的诸多问题。在实际生产中已经被电子式时间继电器所替代,书本中介绍的时间继电器的电路也已经不用。以市场常用的时间继电器为例来分析、设计和检修。
关键词:电子式时间继电器 电源电路 集成块 检修
在《工厂电气控制技术》课程里,都要讲到星三角降压启动控制电路,而在这一部分电路中,无一例外都要用到与时间有关的控制,都要用到时间继电器,从得到动作信号起至触头动作或输出电路产生跳跃式改变有一定延时时间,该延时时间又符合其准确度要求的继电器成为时间继电器。
在实践教学中,我们一直使用的是空气阻尼式时间继电器,但是空气阻尼式时间继电器延时误差大,难以精确的整定延时值,且延时值易受环境温度、尘埃等的影响。为了精确延时值,开阔学生的视野,我们要求学生学会使用晶体管时间继电器,但是晶体管时间继电器是电子元器件组成的,容易受环境的影响,如潮气、水雾等,不适合在环境潮湿的场合下使用。
在时间控制领域中,通常根据被控时间和时间延时精度来选择控制时间的延时规格。为保证延时精度的可靠,一般选择时间继电器延时,最大延时范围应与被控制设备所需时间相一致,只有如此才能使继电器达到相应的最小整定误差,从而更好地对被控线路以及器件进行更有效的准确控制。
目前国内JSZ3系列时间继电器具有多时段（A、B、C、D、E、F、G七个规格28种延时段）、长延时（0.05s～24h）的功能,是替代ST3P（日本富士）时间继电器的理想产品。该系列产品因延时范围广、延时精度高、可靠性好、寿命长以及体积小、设置时间方便等优点,已被广泛使用于多种控制领域之中。
时间继电器内置芯片管脚,目前该时间继电器内置延时芯片有多种型号:F6445C、RS6445C、LM8445、QA640896等,上述型号主要区别于封装形式（单列直插和双列直插）而内部逻辑功能均相同。下面以F6445C为例给予说明:
管脚介绍:FIN—频率输入端:该端内有电压比较器,可与外接阻容网络组成振荡器,产生主时钟信号;
ADJ—电压调整端:该端加入的调整电平和电路内部的窗口比较器、放电电路、RS触发器共同组成主振荡器,可方便调整主频率;VDD、VSS—电源正、负端;A、B—电平预置端:分频选择端,开关悬空（或接下拉电阻）为低电平（L）,接VDD为高电平（H）;TEST—测试端（测试端接地或浮空,若外接时钟信号测试端接高电平）是双向输出输入端,可供用户调试系统时用。一般工作状态下“TEST”悬空,为输出端,输出主振电路1024Hz方波信号,可用示波器、频率计测量;OUT—输出端:输出高电平驱动继电器触点转换,此时振荡器停止工作,放电回路断开。
预置电路设置:设置时间T=2/3×1024×N×R*C*其中R*?C*分别为延时电位器和延时电容,N为分频系数。
延时时段及规格:多时段时间继电器共7个规格（A-A、B、C、D、E、F、G）28个延时段,每个规格有4个延时段,规格时段由2张铭牌（每张正反有两个延时段）构成。根据所需控制时段,卸下延时旋钮选择相应铭牌即可。
延时设定:以A-C规格时间继电器为例:
T=2/3×1024×N×R*·C*=2/3×1024×1×800×103×10000×10-12=5.46（S）
以A-C规格中,N=1（A5端;B4端））均接高电平“H”其他时段以此为基础,将分频系数N分别换成10、60、360即可设定该规格其他三个时段的延时时间。
工作原理分析:外接工作电源AC220V,并在电源输入口并接压敏电阻（吸收工作电源中谐波干扰）。经桥式整流后,一路接执行继电器KA,另一路经R8、C4滤波,再经R7、LED2、R6加至稳压管VZ上,C2、C3并接至稳压管上,保证稳定直流电压供电路芯片使用。FIN端外接阻容网络产生振荡主频率,经1024Hz固定分频后,根据不同频率,分别再经1、10、60、360分频（由A、B端口根据要求设定见表1）待与内部复合电路相符后（达到设定延时）、OUT输出高电平,使可控硅导通,内部电磁继电器KA线圈吸合,触点转换以控制外部电路;OUT输出高电平的同时,以使芯片内部RS置位,振荡停止。
现遇到这样一个晶体管时间继电器,生产厂家是上海欧富电气有限公司,型号是:ST3PA—C,输入电压是交流380伏,额定电流:3A,把交流380伏电源接入2腿和7腿后,电源指示灯ON不亮,延时指示灯UP也不亮,晶体管时间继电器损坏,如何修复？
打开机壳,发现整个时间继电器分为三部分:电源部分、延时部分、管座部分组成。首先分析电源部分:打开机壳,发现电源部分的线路板已经损坏,有几处电路连接铜线已经处于断路状态。
按照原理图的要求,把电源电路修复后电源指示灯点亮,但是整个时间继电器不延时,检测电路中有一个三极管在路测量阻值为零,拆下后测量,三极管的集电极与发射极的电阻仍为零,证明此三极管确实是损坏,更换一个同型号的三极管后。通电试机,时间继电器仍然不延时,说明整个电路中除了三极管损坏之外,还有损坏元件的问题,仔细检查周围的电器元器件都是正常,电路的连接无断路现象,怀疑是集成块损坏,为保险起见,在路测量集成块的各个引脚的在路电压,发现集成块电源的正、负极之间的电压很低,分析问题是什么原因能够引起电源电压的降低,原因只能有两种,一种是电源本身不足;另一部分原因是负载短路引起的。首先把集成块的电源两腿与整个电源分开,再次测量电源的电压,发现此时电源正常,这证明了电源不足是由于负载的短路造成的。再次测量拆下的集成块两电源之间的阻止近似接近于零。
解决方法:把集成块更换后,再次通电试机,时间继电器能够延时工作,测量时间继电器的延时常开点,此时已经闭合,接在电路中,能够正常工作,时间继电器修复完毕。
结语:在电气控制线路中,我们用得最多的是时间继电器,而在实践教学中,主要仍然以空气阻尼式时间继电器为主,为贴近生产实际,在教学中建议要多用电子式时间继电器,为学生以后的实践打下良好的基础。
参考文献
[1]邱俊.工厂电气控制技术.中国水利水电出版社,2009.04.
[2]廖兆荣.机床电气自动控制.化学工业出版社,2005.08.
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