1.5 继电器故障分析

继电器是一种电子控制器件，是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现远距离控制和保护的自动控制电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，输出是触头的动作或者电路参数的变化。

继电器一般情况下用于控制电路中，流过触头的电流小，一般不需要灭弧装置。常见的有以下几种类型：

（1）按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。

（2）按工作原理分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。

（3）按输出形式分为：有触点继电器和无触点继电器两类。（4）按用途分为：控制用继电器和保护用继电器等。

（5）除了接触器之外，继电器在电气控制系统中第二种使用频率较高的器件，所以对于它的故障分析也是非常必要的。

1.5.1 电磁式继电器故障分析

电磁式继电器工作原理与接触器相同，结构相似，区别在于接触器用于主电路，电流大；继电器用于控制电路，电流小（继电器触头容量较小，不大于5A）。

1.中间继电器

在继电器、接触器控制系统中，为了解决接触器和其他继电器触头不够用的问题，专门生产了一种有多个触头的继电器，作为中间控制环节，以便转换、传递信号或同时控制多个电路，称为中间继电器。也可以直接用来控制小容量电动机或其他电气执行元件。

中间继电器最大的特点是触头多、体积小、灵敏度高（动作时间小于0.05s）。

（1）中间继电器的表示符号。中间继电器的表示符号如图1.12 所示。主要由线圈、常开触头和常闭触头3部分组成。

图1.12 中间继电器的表示符号

（2）中间继电器在电路中的工作情况分析。当线圈通电时，常开触头立即闭合，常闭触头立即断开；当线圈失电时，所有触头立即复位，常开触头断开，常闭触头闭合。

2.电流继电器

电流继电器反映电流信号的大小，使用时将线圈和被保护设备串联。常用的电流继电器有过电流继电器和欠电流继电器两种。

（1）电流继电器的表示符号。电流继电器的表示符号如图1.13所示。

图1.13 电流继电器的表示符号

（2）电流继电器的工作情况分析。过电流继电器正常工作时不动作，只有当电流超过某一设定值时继电器吸合动作，整定范围为1.1～4.0倍额定电流，对电路起到保护作用；欠电流继电器正常工作时衔铁吸合，当电流下降至额定电流的20%～30%时，继电器释放并输出信号，起到欠电流保护的作用。

3.电压继电器

电流继电器反映电压信号的大小，使用时将线圈和负载并联。常用的有过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器3种。

（1）电压继电器的表示符号。电压继电器的表示符号如图1.14所示。

图1.14 电压继电器的表示符号

（2）电压继电器的工作情况分析。过电压继电器在电路电压为额定电压的105%～120%及以上时吸合动作，对电路起到过电压保护的作用；欠电压继电器正常工作时衔铁吸合，当电压下降至额定电压的40%～70%时，继电器释放并输出信号，起到欠电压保护的作用；零电压继电器在电路电压下降至额定值的5%～25%时释放，用于电路的零电压保护。

注意：从实质上来说，中间继电器是一种电压型继电器，但是工作情况和电压继电器有所不同。它的工作情况与电磁式器件的工作情况相同。

4.电磁式继电器的检测内容

（1）继电器线圈加所需电压时应能可靠吸合；撤去外加电压后应能可靠释放。16

（2）吸合时无较大的噪声，噪声较大时应加以处理。（3）吸合时继电器无较高的温升，正常时为温热。

（4）吸合时继电器无放电声音。

（5）吸合时继电器内无异常火花。

（6）不带电时推动继电器衔铁连杆，应无卡滞现象；衔铁松开时，常开触头不导通，常闭触头可靠导通；按下衔铁时导通情况相反。

（7）不带电时检查灭弧罩，应无松动与裂损现象。

（8）必要时测量继电器线圈电阻，一般应为数十欧姆或数百欧姆；有的小型继电器约为数千欧姆。

5.电磁式继电器的故障分析

继电器在电力系统中担负着保证电力系统安全可靠运行的重要任务，它随时监控系统的运行状态，并能迅速发现故障，进而有选择地通过断路器切除故障部分。

电磁式继电器常见的故障有以下几个方面。

（1）线圈故障。线圈故障通常有：①线圈绝缘损坏；②受机械伤形成匝间短路或接地；③由于电源电压过低，动、静铁芯接触不严密，使通过线圈电流过大，线圈发热以致烧毁。

其解决方法是重绕线圈。如果线圈通电后衔铁不吸合，可能是线圈引出线连接处脱落，使线圈断路，检查出脱落处后焊接上即可。

（2）铁芯故障。铁芯故障及解决方案是：①通电后衔铁吸不上，可能是由于线圈断线，动、静铁芯之间有异物，电源电压过低等造成的，应区别情况处理；②通电后衔铁噪声大，可能是由于动、静铁芯接触面不平整或有油污染，处理时应取下线圈，锉平或磨平其接触面，如有油污应进行清洗；噪声大还可能是由于短路环断裂引起的，修理或更换新的短路环即可；③断电后衔铁不能立即释放，可能是由于动铁芯被卡住、铁芯气隙太小、弹簧劳损和铁芯接触面有油污等原因，检修时应针对故障原因区别对待，或调整气隙使其距离在0.02～0.05 mm范围内，或更换弹簧，或用汽油清洗油污。

（3）触头故障。大多数继电器的执行机构都是触点系统。通过它的“通”与“断”来完成一定的控制功能。触头系统的故障一般有如下两种情况：

1）触头电蚀。触点切换的负载多是感性的，在断开感性负载的瞬间，它积蓄的磁能会在触点两端产生很高的反电势，击穿触点间的气隙形成火花，产生电蚀，造成接触面凹陷，引起接触不良，或是将两触点粘在一起不能分离，从而造成短路。防止触点间的电蚀可以采用设置电阻灭火花电路、阻容灭火花电路等措施。

2）触头积尘。灰尘、污垢会在继电器的触点上沉积，使触点表面生成一层黑色的氧化膜导致继电器接触不良，因此需要定期对触点进行清洗，可以采用四氯化碳液体保证触点的良好接触性能。

6.接触器和电磁式继电器故障分析类比

由于接触器也属于电磁式器件，所以与电磁式继电器之间存在相同特性，它们的故障分析也有共性，见表1.1。

表1.1

接触器和电磁式继电器的常见故障及处理方法

1.5.2 热继电器故障分析

热继电器是一种能反映电气设备发热状况的自动控制继电器，应用电流的热效应原理专门用来对连续运行的三相异步电动机进行过载保护，防止电动机因过热而烧毁。电动机的过载一般有断相、欠电压、负载增大、操作频率过高受启动电流冲击、反接制动以及环

境温度过高等情况。热继电器可以在上述情况下自动切断电源，迫使电动机停止。

1.热继电器的表示符号

热继电器的表示符号如图1.15所示，主要由热元件和常闭触头两大部分组成。

2.在电路中的工作情况分析

图1.15 热继电器的表示符号

当热元件检测到电动机过载时，常闭触头立即断

开；经过一段时间的冷却，热继电器复位，复位形式有两种，即自动复位和手动复位。

3.热继电器的检测内容

（1）热继电器及连接导线应无破损、烧糊、变形和脏污现象。（2）运行中的热继电器应无过热或响声，动作按钮应未弹出。

（3）热继电器的整定值应与负荷电流相当；外接主触头引线的截面积符合要求；热继电器工作环境温度应在-30～40℃之间，过高或过低都会使动作值不准。

（4）非运行中的热继电器主触头两端、动断辅助触点（一般接入电路）两端电阻约为0，触点之间的电阻为∞。

4.热继电器故障分析

热继电器的常见故障有以下几个方面。

（1）电动机烧坏，热继电器没有动作。出现上述情况的原因及解决方案是：①热继电器的额定电流与电动机的额定电流值不符合，这时应按照电动机的容量来选择合适的热继电器；②整定值偏大，这时需要合理调整整定值；③触头接触不好，这时要考虑触头表面是否有灰尘或氧化物并及时清理；④热元件烧断或脱落，这时只能更换热元件或热继电器；⑤动作机构被卡住，这时要在保证特性不发生改变的基础上进行调整；⑥导板脱出，这时要将导板重新放入并试验它的动作是否灵活。

（2）主电路不通。出现上述情况的原因及解决方案是：①热元件烧毁，这时只能更换新的热元件；②接线松动，这时只需紧固接线头。

（3）控制电路不通。出现上述情况的原因主要和触头有关，可能有以下几种：①触头烧损或触头片弹性消失，这时要修理触头；②调整旋钮调整到了不合适的位置，这时重新调整旋钮即可。

（4）热继电器误动作。出现上述情况的原因及解决方案是：①连接导线太细，电阻增大，这时应按照要求更换连接导线；②使用场所有强烈的冲击机械振动，使热继电器操作机构松动而脱扣，这时只要改善使用场所的环境即可；③设备操作频率过高或点动控制使热继电器经常受到启动电流的冲击而动作，这时应限定操作方式或将热继电器改用过电流继电器；④电动机启动时间过长，引起热继电器在电动机启动过程中动作，这种情况要将热继电器在启动时短接；⑤整定电流偏小以至热继电器未出现过载就动作，这时要合理选用热继电器并调整整定电流到合理值。

（5）动作不稳定，时慢时快。出现上述情况的原因及解决方案是：①热继电器内部机构中个别零部件松动，应及时紧固零部件；②电源电压波动大或接线螺钉未拧紧、每次试验冷却时间不等，这时应根据上述不同情况采取不同的措施，检查电源电压或拧紧接线螺钉，每次试验的冷却时间要足够；③每次检修中，由于冷却状态不同造成双金属片弯折，采取的相应措施是安装稳流器，将外接线螺钉拧紧，使冷却状态保持相同，校验电流表的准确度或更换热继电器。

（6）热元件烧坏。出现上述情况的原因及解决方案是：①负载侧短路，电流过大，这时应先排除电路故障，然后更换新的热元件；②操作频率过高，这时要减少操作次数，合理选用热继电器。

（7）热继电器动作太快。出现上述情况的原因及解决方案是：①热继电器和电动机两处的温差太大，处理方法为按两处的温差情况选择合适的热继电器；②强烈的冲击振动，

这时应采取防振措施或选用带特殊功能的热继电器；③操作频率过高和导线太细，这时应选用合适的热继电器或限定操作频率，导线选取标准导线；④整定值偏小，这时需要合理调整整定值；⑤电动机启动时间过长，解决方法与上面相同。

综上所述，热继电器的故障除了主要出现在自身的组成部分，即热元件和触头上外，还和连接的相关设备电动机有关，所以要根据具体情况采取相应的措施。

1.5.3 时间继电器故障分析

在实际的自动控制系统中，有时需要继电器得到信号后不立即动作，而是要延时一段时间后再动作并输出控制信号，以达到按时间顺序进行控制的目的。时间继电器就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，从接收输入信号到触头动作有一定的时间间隔，属于定时元件，可以实现这种延时功能。

时间继电器最大的特点是线圈通电后、断电后触头并不立即动作，而是经过一段时间延时后才发生，这类触头称为延时触头。此外，时间继电器大多数都附有瞬动触头，即常开触头和常闭触头。

时间继电器的分类方式有多种，其中主要的分类方式是按延时方式分，可分为通电延时型和断电延时型两种。

1.时间继电器的表示符号

时间继电器的表示符号如图1.16所示。

其中，通电延时型时间继电器由图1.16（a）、图1.16（c）、图1.16（d）、图1.16（e）和图1.16（f）组成；断电延时型时间继电器由图1.16（b）、图1.16（c）、图1.16（d）、图1.16（g）和图1.16（h）组成。

图1.16 时间继电器的表示符号

2.时间继电器的工作情况分析

通电延时型时间继电器的工作情况：当线圈得电时，常开触头立即闭合，常闭触头立即断开，经过一定时间后，通电延时闭合常开触头闭合，通电延时断开常闭触头断开；当线圈失电时，所有的触头立即复位，即常开触头断开，常闭触头闭合，通电延时闭合常开触头断开，通电延时断开常闭触头闭合。

断电延时型时间继电器的工作情况：当线圈得电时，所有的触头立即动作，即常开触头闭合，常闭触头断开，断电延时断开常开触头闭合，断电延时闭合常闭触头断开；当线

圈失电时，常开触头立即复位断开，常闭触头立即复位闭合，经过一定的时间后，断电延时断开常开触头复位断开，断电延时闭合常闭触头复位闭合。

3.时间继电器的检测内容

（1）时间继电器应无破损、变形和脏污现象。

（2）运行中的时间继电器应无过热或异常响声。

（3）时间继电器的整定值应与动作值相当，触点动作干脆，延时误差应在10%以内。（4）时间继电器各部件固定可靠，无松动现象；机械部分无卡滞现象。

（5）时间继电器动断辅助触点（一般接入电路）两端电阻约为0Ω，触点之间的电阻和动合触点之间的电阻为∞。

（6）进行通电模拟时间继电器动作时能正确动作，延时准确。4.时间继电器故障分析

时间继电器的常见故障有以下几个方面。

（1）延时触头不动作。出现上述情况的原因及解决方案是：①电磁铁线圈断线，这时只能更换线圈；②电源电压低于线圈额定电压过多，这时可以更换合适电压的线圈或将电源电压调高；③电动式时间继电器游丝断裂，这时只能更换游丝。

（2）延时时间缩短。出现上述情况的原因及解决方案是：①空气阻尼式时间继电器气室装配不严，漏气，这时需要修理或更换气室；②空气阻尼式时间继电器气室橡皮膜损坏或老化，这时需要更换橡皮膜。

（3）延时时间变长。出现上述情况的原因及解决方案是：①空气阻尼式时间继电器的气室有灰尘，使气囊阻塞，这时只要清除气室内灰尘使气道畅通即可；②电动式时间继电器的传动机构缺润滑油，这时只要加入适量的润滑油就可解决。

综上所述，时间继电器的故障主要和延时有关，所以不同类型不同结构的时间继电器由于结构的不同会有不同的处理方式，要根据实际情况进行相关处理。

1.5.4 速度继电器故障分析

速度继电器是一种检测非电信号转速的低压电器，用来反映转速和转向的变化，实现对三相异步电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。

1.速度继电器的表示符号

速度继电器的表示符号如图1.17 所示。主要由3 部分组成，即转子、常开触头和常闭触头。速度继电器分别有两对常开触头和常闭触头，分别对应被控电动机的正反转运行。

图1.17 速度继电器的表示符号

一般速度继电器的动作值为120r/min，复位值为100r/min。2.速度继电器的工作情况分析

当电动机正向运转时，在转速由0转速上升到正向120 r/min左右时，对应于正转的触头动作，常开触头闭合，常闭触头断开；在电动机制动时，当转速由额定转速下降到100 r/min左右时，对应于正转的触头复位，常开触头断开，常闭触头闭合。电动机反转时的情况与正转时类似，只是触头不同，这里不再累述。

3.速度继电器故障分析

速度继电器的常见故障只有一种情况，即制动时，速度继电器失灵，电动机不能实现制动。出现上述情况的原因及解决方案是：①弹性动触片断裂或失去弹性，这时只能更换弹性动触片；②速度继电器的常开触头接触不好，这时应对触头进行清理；③速度继电器胶木摆杆断裂，这时只能更换胶木摆杆；④速度继电器的转子和电动机连接松动导致不能检测电动机的转速，这时触头感应不到转子的速度就不会动作，应重新连接转子。

综上所述，速度继电器的故障主要出现在触头部分，因此要对触头进行相应的检测，根据实际情况对触头的故障进行不同的处理。

继电器的种类很多，除上述介绍的几种常见继电器外，还有温度继电器、液位继电器、压力继电器和固态继电器等，由于后面章节的电路中用不到，这里不再一一赘述，请读者自己了解相关内容。