繼電器的工作原理和作用

完美WORD格式 繼電器的工作原理簡介 當輸入量(如電壓、電流、溫度等)達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器?？煞譃殡姎饬?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(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。廣泛應用于電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等裝置中。 1、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。只要在線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。當線圈斷電后，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）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。 繼電器的輸入信號x從零連續(xù)增加達到銜鐵開始吸合時的動作值xx,繼電器的輸出信號立刻從y=0跳躍到y(tǒng)=ym,即常開觸點從斷到通。一旦觸點閉合，輸入量x繼續(xù)增大，輸出信號y將不再起變化。當輸入量x從某一大于xx值下降到xf,繼電器開始釋放，常開觸點斷開。我們把繼電器的這種特性叫做繼電特性，也叫繼電器的輸入-輸出特性。 釋放值xf與動作值xx的比值叫做反饋系數，即Kf= xf /xx 觸點上輸出的控制功率Pc與線圈吸收的最小功率P0之比叫做繼電器的控制系數，即Kc=PC/P02、熱敏干簧繼電器的工作原理和特性熱敏干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(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵磁，而由恒磁環(huán)產生的磁力驅動開關動作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。 3、固態(tài)繼電器（SSR）的工作原理和特性固態(tài)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，中間采用隔離器件實現輸入輸出的電隔離。 固態(tài)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。 4、磁簧繼電器磁簧繼電器是以線圈產生磁場將磁簧管作動之繼電器，為一種線圈傳感裝置。因此磁簧繼電器之特征、小型尺寸、輕量、反應速度快、短跳動時間等特性。 當整塊鐵磁金屬或者其它導磁物質與之靠近的時候，發(fā)生動作，開通或者閉合電路。由永久磁鐵和干簧管組成。永久磁鐵、干簧管固定在一個不導磁也不帶有磁性的支架上。以永久磁鐵的南北極的連線為軸線，這個軸線應該與干簧管的軸線重合或者基本重合。由遠及近的調整永久磁鐵與干簧管之間的距離，當干簧管剛好發(fā)生動作（對于常開的干簧管，變?yōu)殚]合；對于常閉的干簧管，變?yōu)閿嚅_）時，將磁鐵的位置固定下來。這時，當有整塊導磁材料，例如鐵板同時靠近磁鐵和干簧管時，干簧管會再次發(fā)生動作，恢復到沒有磁場作用時的狀態(tài)；當該鐵板離開時，干簧管即發(fā)生相反方向的動作。 磁簧繼電器結構堅固，觸點為密封狀態(tài)，耐用性高，可以作為機械設備的位置限制開關，也可以用以探測鐵制門、窗等是否在指定位置。 5、光繼電器光繼電器為AC/DC并用的半導體繼電器，指發(fā)光器件和受光器件一體化的器件。輸入側和輸出側電氣性絕緣，但信號可以通過光信號傳輸。 其特點為壽命為半永久性、微小電流驅動信號、高阻抗絕緣耐壓、超小型、光傳輸、無接點等。 主要應用于量測設備、通信設備、保全設備、醫(yī)療設備等。 二、繼電器主要產品技術參數1、額定工作電壓是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓，也就是控制電路的控制電壓。根據繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 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于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于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(tài)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(tài)。這時的電流遠遠小于吸合電流。 5、觸點切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。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。 三、繼電器測試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(qū)別出那個是常閉觸點，那個是常開觸點。 2、測線圈電阻可用萬能表R10檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現象。 3、測量吸合電壓和吸合電流找來可調穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進行監(jiān)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接測試，當繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當聽到繼電器再次發(fā)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1050，如果釋放電壓太小（小于1/10的吸合電壓），則不能正常使用了，這樣會對電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。 四、繼電器的電符號和觸點形式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，就畫兩個并列的長方框。同時在長方框內或長方框旁標上繼電器的文字符號“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接的需要，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注上相同的文字符號，并將觸點組編上號碼，以示區(qū)別。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，通電后，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，通電后兩個觸點就斷開。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，線圈通電后，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(tài)，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。 五、繼電器的選用1.先了解必要的條件 控制電路的電源電壓，能提供的最大電流； 被控制電路中的電壓和電流； 被控電路需要幾組、什么形式的觸點。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?？刂齐娐窇芙o繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。 2.查閱有關資料確定使用條件后，可查找相關資料，找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號。若手頭已有繼電器，可依據資料核對是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。 3.注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應選用超小型繼電器產品。 六、繼電器技術的發(fā)展微電子技術、電子計算機技術、現代通訊技術、光電子技術以及空間技術的飛速發(fā)展，對繼電器技術提出了新的要求，新工藝、新技術的發(fā)展無疑對繼電器技術的發(fā)展起到促進作用。 微電子技術和超大規(guī)模IC的飛速發(fā)展對繼電器也提出了新的要求。第一是小型化和片狀化。如IC封裝的軍用TO5(8.58.57.0mm)繼電器，它具有很高的抗振性，可使設備更加可靠；第二是組合化和多功能化，能與IC兼容、可內置放大器，要求靈敏度提高到微瓦級；第三是全固體化。固體繼電器靈敏度高，可防電磁干擾和射頻干擾。 計算機技術的普及使得微機用繼電器的需求量顯著增加，帶微處理器的繼電器將迅速發(fā)展。80年代初，美國生產的數字式時間繼電器就可用指令對繼電器進行控制，繼電器與微處理器的組合發(fā)展，可形成一個小巧完善的控制系統(tǒng)。由計算機控制的工業(yè)機器人目前以每年3.5的速度增長，現在，計算機控制的生產體制已能在一條生產線上生產多種低成本的繼電器，并可自動完成多種操作及測試工作。 通訊技術的發(fā)展對繼電器的發(fā)展具有深遠的意義。一方面是由于通訊技術的迅速發(fā)展使整個繼電器的應用增加。另一方面，由于光纖將是未來信息社會傳輸的主動脈，在光纖通訊、光傳感、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。 光電子技術對于繼電器技術將產生巨大的促進作用，為實現光計算機的可靠運行，目前已試制出雙穩(wěn)態(tài)繼電器。 為了提高航空、航天繼電器的可靠性，期望繼電器失效率應由目前的0.1PPM降至0.01PPM；載人空間站則要求達到0.001PPM。耐溫要達到200以上，耐振要求高于490m/s，同時應能承受2.3210(4)C/Kg的射線輻射。為滿足空間要求，必須加強可靠性研究，并建立專門的高可靠生產線。 新型特殊結構材料、新分子材料、高性能復合材料、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(fā)展對研制新型磁保持繼電器、溫度繼電器、電磁繼電器都具有重要的意義，并必將出現新原理、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(fā)展；現在國際上有些廠家生產的繼電器，體積只有510年前的1/41/8。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Fujitsu Takamisawa 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，主要用于傳真機和調制解調器，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Fujitsu TaKamisawa推出的JV系列功率繼電器內含五個放大器，采用高絕緣性小截面設計，尺寸為17.5(W)10(D)12.5(H)mm。由于機芯和外緣之間采用強化絕緣系統(tǒng)，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種放大、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(Small Outline Package)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，從而實現高智能化。 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(fā)展。在科技進步、需求牽引以及敏感、功能材料發(fā)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。 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(yè)的發(fā)展，特別是20世紀70年代初期光耦合技術的突破，使固態(tài)繼電器(SSR，亦稱電子繼電器)異軍突起。同傳統(tǒng)繼電器相比，它具有壽命長、結構簡單、重量輕、性能可靠等優(yōu)點。固態(tài)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、抗沖擊、耐振、低漏電等重要特性。同時，由于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(tǒng)繼電器則需要這些附加元件，因此，傳統(tǒng)繼電器往往笨重而復雜，且成本較高。 今后，小型密封繼電器市場開發(fā)的重點是與IC兼容的TO5繼電器和1/2晶體罩繼電器。軍用繼電器將加速向工業(yè)/商業(yè)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(xù)向小型、薄型和塑封方向發(fā)展。小型印制板用繼電器仍將是通用繼電器市場發(fā)展的主流產品，固體繼電器將更趨廣泛，價格將繼續(xù)下降，并向高可靠、小體積、高抗浪涌電流沖擊和抗干擾性靠攏。舌簧繼電器市場將繼續(xù)擴大。表面安裝繼電器的應用領域和需求量將呈上升之勢 繼電器分類按作用原理分1電磁繼電器 在輸入電路內電流的作用下，由機械部件的相對運動產生預定響應的一種繼電器。 它包括直流電磁繼電器、交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器,節(jié)能功率繼電器。 (1)直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。 (2)交流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。 (3)磁保持繼電器：將磁鋼引入磁回路，繼電器線圈斷電后，繼電器的銜鐵仍能保持在線圈通電時的狀態(tài)，具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。 (4)極化繼電器：狀態(tài)改變取決于輸入激勵量極性的一種直流繼電器。 (5)舌簧繼電器：利用密封在管內，具有觸點簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動作來開、閉或轉換線路的繼電器。 (6)節(jié)能功率繼電器:輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器,但它的電流大(一般30-100A),體積小, 節(jié)電功能. 2.固態(tài)繼電器 輸入、輸出功能由電子元件完成而無機械運動部件的一種繼電器。 3.時間繼電器 當加上或除去輸入信號時，輸出部分需延時或限時到規(guī)定的時間才閉合或斷開其被控線路的繼電器。 4.溫度繼電器 當外界溫度達到規(guī)定值時而動作的繼電器. 5.風速繼電器 當風的速度達到一定值時，被控電路將接通或斷開。 6.加速度繼電器 當運動物體的加速度達到規(guī)定值時，被控電路將接通或斷開。 7.其它類型的繼電器 如光繼電器、聲繼電器、熱繼電器等。 按外形尺寸分表1 繼電器外形尺寸分類 名 稱 定 義 微型繼電器 最長邊尺寸不大于10mm的繼電器 超小型繼電器 最長邊尺寸大于10mm，但不大于25mm的繼電器 小型繼電器 最長邊尺寸大于25mm，但不大于50mm的繼電器 按觸點負載分 表2 繼電器觸點負載分類 名 稱 定 義 微功率繼電器 小于0.2A的繼電器。 弱功率繼電器 0.2的繼電器。 中功率繼電器 210A的繼電器。 大功率繼電器 10A以上繼電器。 節(jié)能功率繼電器 20A-100A的繼電器 按防護特征分表3 繼電器防護特征分類 名 稱 定 義 密封繼電器 采用焊接或其它方法，將觸點和線圈等密封在金屬罩內，其泄漏率較低的繼電器 塑封繼電器 采用封膠的方法，將觸點和線圈等密封在塑料罩內，其泄漏率較高的繼電器 防塵罩繼電器 用罩殼將觸點和線圈等封閉加以防護的繼電器 敞開繼電器 不用防護罩來保護觸點和線圈等的繼電器 按用途分表4 繼電器用途分類 名 稱 定 義 通訊繼電器 （包括高頻繼電器） 該類繼電器觸點負載范圍從低電平到中等電流，環(huán)境使用條件要求不高。 機床繼電器 機床中使用的繼電器，觸點負載功率大，壽命長。 家電用繼電器 家用電器中使用的繼電器，要求安全性能好。 汽車繼電器 汽車中使用的繼電器，該類繼電器切換負載功率大，抗沖、抗振性高。 SF6氣體密度繼電器，用來監(jiān)視SF6斷路器中SF6氣體密度、起到控制和保護SF6斷路器的作用 七、繼電器的作用繼電器是具有隔離功能的自動開關元件，廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中，是最重要的控制元件之一。 .繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應機構（輸入部分）；有能對被控電路實現“通”、“斷”控制的執(zhí)行機構（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進行驅動的中間機構（驅動部分）。 .作為控制元件，概括起來，繼電器有如下幾種作用： .1) 擴大控制范圍。例如，多觸點繼電器控制信號達到某一定值時，可以按觸點組的不同形式，同時換接、開斷、接通多路電路。 .2) 放大。例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。 .3) 綜合信號。例如，當多個控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時，經過比較綜合，達到預定的控制效果。 . 4) 自動、遙控、監(jiān)測。例如，自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實現自動化運行。 工廠專業(yè)生產各式時間繼電器 電磁繼電器 電子繼電器 大功率繼電器 液位繼電器 固態(tài)繼電器 大功率繼電器 小型繼電器 計時器 計數器 繼電器等。 繼電器實質是一種傳遞信號的電器，它根據輸入的信號達到不同的控制目的。 繼電器一般是用來接通和斷開控制電器（電動機） 如在直流電動機里的電流繼電器，當電流過小或過大時，它檢測到這種電流信號后便控制電動機的啟停 還有如熱繼電器，如電動機長期過載而使溫度過高時，它便控制電動機停止 八、繼電器的選擇1 按使用環(huán)境選型. 使用環(huán)境條件主要指溫度（最大與最小）、濕度（一般指40下的最大相對濕度）、低氣壓（使用高度1000米以下可不考慮）、振動和沖擊。此外，尚有封裝方式、安裝方法、外形尺寸及絕緣性等要求。由于材料和結構不同，繼電器承受的環(huán)境力學條件各異，超過產品標準規(guī)定的環(huán)境力學條件下使用，有可能損壞繼電器，可按整機的環(huán)境力學條件或高一級的條件選用。 . 對電磁干擾或射頻干擾比較敏感的裝置周圍，最好不要選用交流電激勵的繼電器。選用直流繼電器要選用帶線圈瞬態(tài)抑制電路的產品。那些用固態(tài)器件或電路提供激勵及對尖峰信號比較敏感地地方，也要選擇有瞬態(tài)抑制電路的產品。 2 按輸入信號不同確定繼電器種類. 按輸入信號是電、溫度、時間、光信號確定選用電磁、溫度、時間、光電繼電器，這是沒有問題的。這里特別說明電壓、電流繼電器的選用。若整機供給繼電器線圈是恒定的電流應選用電流繼電器，是恒定電壓值則選用電壓繼電器。 3 輸入參量的選定. 與用戶密切相關的輸入量是線圈工作電壓（或電流），而吸合電壓（或電流）則是繼電器制造廠控制繼電器靈敏度并對其進行判斷、考核的參數。對用戶來講，它只是一個工作下極限參數值?？刂瓢踩禂凳枪ぷ麟妷海娏鳎?吸合電壓（電流），如果在吸合值下使用繼電器，是不可靠的、不安全的，環(huán)境溫度升高或處于振動、沖擊條件下，將使繼電器工作不可靠。整機設計時，不能以空載電壓作為繼電器工作電壓依據，而應將線圈接入作為負載來計算實際電壓，特別是電源內阻大時更是如此。當用三極管作為開關元件控制線圈通斷時，三極管必須處于開關狀態(tài)，對6VDC以下工作電壓的繼電器來講，還應扣除三極管飽和壓降。當然，并非工作值加得愈高愈好，超過額定工作值太高會增加銜鐵的沖擊磨損，增加觸點回跳次數，縮短電氣壽命，一般，工作值為吸合值的1.5倍，工作值的誤差一般為10%。 4 根據負載情況選擇繼電器觸點的種類和容量. 國內外長期實踐證明，約70%的故障發(fā)生在觸點上，這足見正確選擇和使用繼電器觸點非常重要。 . 觸點組合形式和觸點組數應根據被控回路實際情況確定。常用的觸點組合形式見表6。動合觸點組和轉換觸點組中的動合觸點對，由于接通時觸點回跳次數少和觸點燒蝕后補償量大，其負載能力和接觸可靠性較動斷觸點