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继电器

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继电器工作原理的动画

继电器(Relay),也称电驿,是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”,故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

继电器的种类

一种电磁继电器的外观
按输入信号的性质分 按工作原理分
电压继电器 电磁式继电器
电流继电器 感应式继电器
时间继电器 电动式继电器
温度继电器 电子式继电器
速度继电器 热继电器
压力继电器 光继电器
继电器工作示意图左:放开,右:吸合

时间继电器

时间继电器(Time delay relay)在接受到动作信号后不是立即动作,而是经过固定的时间以后才改变其输出状态的继电器。

时间继电器用来延迟接触操作[1],有通电后延迟接触者和断电后延迟断开者(或两者兼有)的型号。

时间继电器按照动作的原理分为:

  • 电磁式时间继电器;
  • 机械式时间继电器:包括钟表机构式时间继电器、电动机式时间继电器。
  • 阻尼式时间继电器:包括空气阻尼式时间继电器、水银阻尼式时间继电器。
  • 电热式时间继电器:包括金属片式时间继电器、热敏电阻式时间继电器。
  • 电子式时间继电器:包括RC充放电式时间继电器、数字式时间继电器和微机式时间继电器。

电磁继电器

依据输入线圈的电流性质,分为直流继电器和交流继电器。直流继电器与交流继电器在控制方式上并无区别,但是在铁心结构上有区别。交流继电器,因电流产生交变磁场,在磁感应强度过零时,触点会断开,产生振动与噪音,因此在铁心上增加短路环,延迟铁心磁场变化,可以防止触点振动。

热敏干簧继电器

热敏干簧继电器(Thermal reed relay)是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁,而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。

固态继电器(SSR)外观

固态继电器

固态继电器(solid state relay,SSR)是利用一颗发光二极管LED)等发光器件与一颗光晶体管等光接收器件作成之光耦合器,触发可控硅(SCR)或双向可控硅(TRIAC),因此可以接受低压(DCAC)信号输入,而驱动高压之输出,具隔离输出入及控制高功率输出之效果。优点是开关速度快、工作频率高、使用寿命长、噪声低和工作可靠,用于防爆场所,也有许多的不利的地方,例如:当闭合的时候,高的电阻(发热),增加电噪音。当断开的时候,低的电阻,反向漏电流(通常 µA 范围)。可使用于取代常规电磁式继电器,广泛用于数字程控装置。

固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型,以光电隔离型为最多。

磁簧继电器

磁簧继电器(Reed relay)是以线圈产生磁场将磁簧管作动之继电器,为一种线圈传感装置。因此磁簧继电器之特征、小型尺寸、轻量、反应速度快、短跳动时间等特性。

当整块铁磁金属或者其他导磁物质与之靠近的时候,发生动作,开通或者闭合电路。由永久磁铁干簧管组成。永久磁铁、干簧管固定在一个不导磁也不带有磁性的支架上。以永久磁铁的南北极的连线为轴线,这个轴线应该与干簧管的轴线重合或者基本重合。由远及近的调整永久磁铁与干簧管之间的距离,当干簧管刚好发生动作(对于常开的干簧管,变为闭合;对于常闭的干簧管,变为断开)时,将磁铁的位置固定下来。这时,当有整块导磁材料,例如铁板同时靠近磁铁和干簧管时,干簧管会再次发生动作,恢复到没有磁场作用时的状态;当该铁板离开时,干簧管即发生相反方向的动作。 磁簧继电器结构坚固,触点为密封状态,耐用性高,可以作为机械设备的位置限制开关,也可以用以探测铁制门、窗等是否在指定位置。

光继电器

光继电器AC/DC并用的半导体继电器,指发光器件和受光器件一体化的器件。输入侧和输出侧电气性绝缘,但信号可以通过光信号传输。

其特点为寿命为半永久性、微小电流驱动信号、高阻抗绝缘耐压、超小型、光传输、无接点等。

主要应用于量测设备、通信设备、保全设备、医疗设备等。

继电器主要产品技术参数

额定工作电压

是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同,一般使用直流电压,但交流继电器可以是交流电压

直流电阻

是指继电器中线圈的直流电阻,可以通过三用电表测量。

接触电阻

是指继电器中接点接触后的电阻值。此电阻値一般很小,不易通过万用表测量,宜使用低阻计配合四线测量方式来测量。 对于许多继电器来说,接触电阻无穷大或者不稳定是最大的问题。

吸合电流或电压

是指继电器能够产生吸合动作的最小电流或最小电压。在正常使用时,给定的电流必须略大于吸合电流,这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压,一般也不要超过额定工作电压的1.5倍,否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。

释放电流或电压

是指继电器产生释放动作的最大电流或最大电压。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时,继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。

触点切换电压和电流

是指继电器接点允许承载的电压和电流。它决定了继电器能控制的电压和电流大小,使用时不能超过此值,否则很容易损坏继电器的触点。

继电器测试

测触点电阻

万用电表的电阻档,测量常闭触点与动点电阻,其阻值应为0;而常开触点与动点的阻值就为无穷大。由此可以区别出哪个是常闭触点,哪个是常开触点。

测线圈电阻

可用万能表R×10Ω档测量继电器线圈的阻值,从而判断该线圈是否存在着开路现象。

测量吸合电压和吸合电流

找来可调稳压电源和电流表,给继电器输入一组电压,且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压,听到继电器吸合声时,记下该吸合电压和吸合电流。为求准确,可以试多几次而求平均值。

测量释放电压和释放电流

也是像上述那样连接测试,当继电器发生吸合后,再逐渐降低供电电压,当听到继电器再次发生释放声音时,记下此时的电压和电流,亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。一般情况下,继电器的释放电压约在吸合电压的10~50%,如果释放电压太小(小于1/10的吸合电压),则不能正常使用了,这样会对电路的稳定性造成威胁,工作不可靠。

继电器的电符号和触点形式

典型继电器内部构造

常见缩写

  • COM(Common)表示共接点。
  • NO(Normally Open)表示常开接点(俗称A接点)。平常处于开路(断路),线圈通电后才成为闭路(与共接点COM接通)。
  • NC(Normally Closed)表示常闭接点(俗称B接点)。平常处于闭路(与共接点COM接通),线圈通电后才成为开路(断路)。
继电器符号,A.B代表A接点与B接点,Ry则为线圈
继电器的IEC标准电路符号(单刀双掷型)

开关触点型式

继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示,如果继电器有两个线圈,就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号“J”。继电器的触点有两种表示方法:一种是把它们直接画在长方框一侧,这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要,把各个触点分别画到各自的控制电路中,通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号,并将触点组编上号码,以示区别。继电器的触点有三种基本形式:

  • 动合型(H型、常开型、A型接点)线圈不通电时两触点是断开的,通电后,两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。
  • 动断型(D型,常闭型、B型接点)线圈不通电时两触点是闭合的,通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。
  • 转换型(Z型)这是触点组型。这种触点组共有三个触点,即中间是动触点,上下各一个静触点。线圈不通电时,动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合,线圈通电后,动触点就移动,使原来断开的成闭合,原来闭合的成断开状态,达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。
如是先断开再与另一接点发生接触(一般情形),此种方式称为C型接点(Form C contact)。
如是先与另一接点发生接触,再断开原接点,此种方式称为D型接点

继电器的选用

先了解必要的条件

  • 控制电路的电源电压,能提供的最大电流;
  • 被控制电路中的电压和电流;
  • 被控电路需要几组、什么形式的触点。

选用继电器时,一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流,否则继电器吸合是不稳定的。

型号和规格号

查阅有关资料确定使用条件后,可查找相关资料,找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器,可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。

注意器具的容积

若是用于一般用电器,除考虑机箱容积外,小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器,如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品。

保护继电器

参考文献

  1. ^ 时间继电器的工作原理. 电工学习网. [2014-12-04]. (原始内容存档于2015-03-24). 

外部链接