繼電器工作原理

　　說(shuō)起繼電器，相信電氣化社會(huì)下的人們都不陌生，因?yàn)楝F(xiàn)在誰(shuí)的家里沒有個(gè)繼電器呢?小到墻上的按鈕開關(guān)，大到電源總閘，大人小孩皆有使用體驗(yàn)。更廣泛地說(shuō)，我們?nèi)粘＝佑|到的繼電器很多，比如中間繼電器、時(shí)間繼電器、電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、溫度繼電器、瓦斯繼電器等，由名字也可以猜測(cè)到這些繼電器的不同用途。

　　繼電器使用者很多，用途也廣，但其原理，卻是異曲同工，也正因?yàn)槿绱?，再次嘮叨其工作原理的重要也就不算繁瑣了。

　　繼電器(Relay)，也稱電驛，是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

繼電器原理之構(gòu)造

　　電磁繼電器的構(gòu)造：如圖所示，A是電磁鐵，B是銜鐵，C是彈簧，D是動(dòng)觸點(diǎn)，E是靜觸點(diǎn)。電磁繼電器工作電路可分為低壓控制電路和高壓工作電路組成?？刂齐娐肥怯呻姶盆FA、銜鐵B、低壓電源E1和開關(guān)組成;工作電路是由小燈泡L、電源E2和相當(dāng)于開關(guān)的靜觸點(diǎn)、動(dòng)觸點(diǎn)組成。連接好工作電路，在常態(tài)時(shí)，D、E間未連通，工作電路斷開。用手指將動(dòng)觸點(diǎn)壓下，則D、E間因動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接觸而將工作電路接通，小燈泡L發(fā)光。閉合開關(guān)S，銜鐵被電磁鐵吸下來(lái)，動(dòng)觸點(diǎn)同時(shí)與兩個(gè)靜觸點(diǎn)接觸，使D、E間連通。這時(shí)彈簧被拉長(zhǎng)，觀察到工作電路被接通，小燈泡L發(fā)光。斷開開關(guān)S，電磁鐵失去磁性，對(duì)銜鐵無(wú)吸引力。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到原來(lái)的位置，動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分開，工作電路被切斷，小燈泡L不發(fā)光。

繼電器工作原理

　　繼電器工作時(shí)，電磁鐵通電，把銜鐵吸下來(lái)使D和E接觸，工作電路閉合。電磁鐵斷電時(shí)失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來(lái)，切斷工作電路。因此，繼電器就是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關(guān)。

　　用繼電器控制電路的好處：用低電壓控制高電壓;遠(yuǎn)距離控制;自動(dòng)控制。

繼電器原理之主要技術(shù)參數(shù)

　　由上述原理可知，作為一種極為常用且極具安全性的電器，看起來(lái)雖然簡(jiǎn)單，但追究起來(lái)，其主要的技術(shù)參數(shù)卻并不少。概括起來(lái)，有以下幾項(xiàng)：

　　繼電器的額定工作電壓

　　是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，一般使用直流電壓，但交流繼電器可以是交流電壓。

　　繼電器的直流電阻

　　是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過(guò)三用電表測(cè)量。

　　繼電器的接觸電阻

　　是指繼電器中接點(diǎn)接觸后的電阻值。此電阻値一般很小，不易通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量，宜使用低阻計(jì)配合四線測(cè)量方式來(lái)測(cè)量。對(duì)于許多繼電器來(lái)說(shuō)，接觸電阻無(wú)窮大或者不穩(wěn)定是最大的問(wèn)題。

　　繼電器的吸合電流或電壓

　　是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流或最小電壓。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般也不要超過(guò)額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。

　　繼電器的釋放電流或電壓

　　是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流或最大電壓。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。

　　繼電器的觸點(diǎn)切換電壓和電流

　　是指繼電器接點(diǎn)允許承載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制的電壓和電流大小，使用時(shí)不能超過(guò)此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。

繼電器原理之觸點(diǎn)

　　觸點(diǎn)是繼電器的最重要組成部分。它們的性能受以下因素的很大影響，諸如觸點(diǎn)的材料，所加電壓及電流值(特別是使觸點(diǎn)激勵(lì)和去激勵(lì)時(shí)的電壓及電流波形)，負(fù)載的類型，工作頻率，大氣環(huán)境，觸點(diǎn)配置及跳動(dòng)。如果其中任何因素不能滿足預(yù)定值，可能就要發(fā)生諸如觸點(diǎn)間的金屬電積，觸點(diǎn)焊接，磨損，或觸點(diǎn)電阻快速增加等問(wèn)題。

　　觸點(diǎn)接觸電壓(交流，直流)

　　當(dāng)繼電器斷開，感性負(fù)載時(shí)，在繼電器的觸點(diǎn)電路中便產(chǎn)生相當(dāng)高的反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)越高，觸點(diǎn)的損壞便越大。這會(huì)造成直流轉(zhuǎn)換繼電器開關(guān)容量的嚴(yán)重降低。這是因?yàn)楹徒涣鬓D(zhuǎn)換繼電器不同，直流轉(zhuǎn)換繼電器沒有零交叉點(diǎn)。一旦產(chǎn)生電弧，它就不容易減弱，從而延長(zhǎng)了發(fā)弧時(shí)間。此外，直流電路中電流的單向流動(dòng)也會(huì)使觸點(diǎn)產(chǎn)生電積，并很快磨損。

　　盡管在商品目錄或數(shù)據(jù)表中規(guī)定有作為繼電器近似開關(guān)功率的資料，但總還要在實(shí)際負(fù)載條件下進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)確定實(shí)際的開關(guān)功率。

　　觸點(diǎn)接觸電流

　　通過(guò)觸點(diǎn)的電流量直接影響觸點(diǎn)的性能。例如當(dāng)繼電器用來(lái)控制感性負(fù)載，諸如電動(dòng)機(jī)或電燈時(shí)，觸點(diǎn)的磨損將更快，并且由于觸點(diǎn)的浪涌電流增加，在配合觸點(diǎn)間，便會(huì)更經(jīng)常地產(chǎn)生金屬電積。因此在某些部位，觸點(diǎn)會(huì)不能打開。

　　觸點(diǎn)保護(hù)電路

　　推薦使用設(shè)計(jì)用來(lái)處長(zhǎng)繼電器期望壽命的觸點(diǎn)保護(hù)電路。這種保護(hù)另外的好外是抑制噪聲，并防止產(chǎn)生碳化物及硝酸，否則當(dāng)繼電器觸點(diǎn)打開時(shí)，它們將產(chǎn)生在觸點(diǎn)表面。但是除去正確設(shè)計(jì)，保護(hù)電路會(huì)產(chǎn)生以下不利影響：諸如延長(zhǎng)繼電器釋放時(shí)間。

繼電器原理之電符號(hào)和觸點(diǎn)形式

　　因?yàn)槔^電器是由線圈和觸點(diǎn)組兩部分組成的，所以繼電器在電路圖中的圖形符號(hào)也包括兩部分：一個(gè)長(zhǎng)方框表示線圈;一組觸點(diǎn)符號(hào)表示觸點(diǎn)組合。當(dāng)觸點(diǎn)不多電路比較簡(jiǎn)單時(shí)，往往把觸點(diǎn)組直接畫在線圈框的一側(cè)，這種畫法叫集中表示法。

　　如果繼電器有兩個(gè)線圈，就畫兩個(gè)并列的長(zhǎng)方框。同時(shí)在長(zhǎng)方框內(nèi)或長(zhǎng)方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號(hào)“J”。繼電器的觸點(diǎn)有兩種表示方法：一種是把它們直接畫在長(zhǎng)方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要，把各個(gè)觸點(diǎn)分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點(diǎn)與線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號(hào)，并將觸點(diǎn)組編上號(hào)碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式：

　　1、 動(dòng)合型(常開)(H型)線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。以合字的拼音字頭“H”表示。

　　2、 動(dòng)斷型(常閉)(D型)線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開。用斷字的拼音字頭“D”表示。

　　3、 轉(zhuǎn)換型(Z型)這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn)，即中間是動(dòng)觸點(diǎn)，上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)。線圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開和另一個(gè)閉合，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來(lái)斷開的成閉合，原來(lái)閉合的成斷開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“z”表示。

繼電器原理之與接觸器的區(qū)別

　　說(shuō)到繼電器，一定會(huì)有人把它和接觸器關(guān)聯(lián)起來(lái)，也許認(rèn)為他們是一樣的東西。事實(shí)上，它們的工作原理是一樣的，但也存在著電氣上的區(qū)別。簡(jiǎn)單地可用以下幾點(diǎn)來(lái)區(qū)分：

　　第一， 接觸器用來(lái)接通或斷開功率較大的負(fù)載，用在(功率)主電路中，主觸頭可能帶有連鎖接點(diǎn)以表示主觸頭的開閉狀態(tài)。一般主電路通過(guò)的電流比控制電路大。容量大的接觸器一般都帶有滅弧罩。

　　第二，繼電器一般用在電器控制電路中，用來(lái)放大微型或小型繼電器的觸點(diǎn)容量，以驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載。如可以用繼電器的觸點(diǎn)去接通或斷開接觸器的線圈。一般繼電器都有較多的開閉觸點(diǎn)，當(dāng)然繼電器通過(guò)適當(dāng)?shù)慕臃ㄟ€可以實(shí)現(xiàn)某些特殊功能，如邏輯運(yùn)算等。

　　第三， 以上兩者相同之處：都是通過(guò)控制線圈的有電或無(wú)電來(lái)驅(qū)動(dòng)觸頭的開閉，以斷開或接通電路。屬于有接點(diǎn)電器。線圈的控制電路與觸點(diǎn)所在的電氣回路是電氣隔離的。

　　第四， 觸發(fā)器一般是指數(shù)字邏輯器件(如集成芯片)，通過(guò)外部觸發(fā)條件實(shí)現(xiàn)一定的邏輯功能。如d觸發(fā)器、t觸發(fā)器、j-k觸發(fā)器、r-s觸發(fā)器等。簡(jiǎn)單的觸發(fā)器也可以用分離電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。觸發(fā)方式有多種，如：上升沿、下降沿、高電平、低電平。

　　第五， 繼電器的觸頭容量一般不會(huì)超過(guò)5A，小型繼電器的觸頭容量一般只有1A或2A，而接觸器的觸頭容量最小的也有9A;接觸器的觸頭通常有三對(duì)主觸頭(主觸頭都是常開觸頭)另外還有幾對(duì)輔助觸頭，而繼電器的觸頭一般不分主輔;繼電器的觸頭有時(shí)是成對(duì)設(shè)置的，即常開觸頭和常閉觸頭組合在一起，而接觸器不成對(duì)設(shè)置;繼電器針對(duì)特定的要求，會(huì)與其它裝置組合設(shè)計(jì)成時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器，壓力繼電器等等，有附加功能，而接觸器一般沒有。

繼電器原理之應(yīng)用舉例

　　如圖所示為一個(gè)電磁式繼電器的關(guān)燈應(yīng)用。

　　按下S，電容充電至電源電壓，三極管飽和導(dǎo)通，繼電器得電，常開觸點(diǎn)閉合，電燈亮。斷開S，電容放電，維持三極管和繼電器導(dǎo)通狀態(tài)，直到截止，觸點(diǎn)斷開，點(diǎn)燈熄滅。在這里，續(xù)流二極管在三極管從導(dǎo)通變截止時(shí)導(dǎo)通，將繼電器線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)限制為一個(gè)PN結(jié)壓降，使三極管UCE VCC，避免了線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電源電壓疊加損壞三極管。

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