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繼電器

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繼電器工作原理的動畫

繼電器(Relay),也稱電驛,是一種電子控制元件,它具有控制系統(又稱輸入迴路)和被控制系統(又稱輸出迴路),通常應用於自動控制電路中,它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種「自動開關」,故在電路中起着自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

繼電器的種類

一種電磁繼電器的外觀
按輸入信號的性質分 按工作原理分
電壓繼電器 電磁式繼電器
電流繼電器 感應式繼電器
時間繼電器 電動式繼電器
溫度繼電器 電子式繼電器
速度繼電器 熱繼電器
壓力繼電器 光繼電器
繼電器工作示意圖左:放開,右:吸合

時間繼電器

時間繼電器(Time delay relay)在接受到動作訊號後不是立即動作,而是經過固定的時間以後才改變其輸出狀態的繼電器。

時間繼電器用來延遲接觸操作[1],有通電後延遲接觸者和斷電後延遲斷開者(或兩者兼有)的型號。

時間繼電器按照動作的原理分為:

  • 電磁式時間繼電器;
  • 機械式時間繼電器:包括鐘錶機構式時間繼電器、電動機式時間繼電器。
  • 阻尼式時間繼電器:包括空氣阻尼式時間繼電器、水銀阻尼式時間繼電器。
  • 電熱式時間繼電器:包括金屬片式時間繼電器、熱敏電阻式時間繼電器。
  • 電子式時間繼電器:包括RC充放電式時間繼電器、數碼式時間繼電器和微機式時間繼電器。

電磁繼電器

依據輸入線圈的電流性質,分為直流繼電器和交流繼電器。直流繼電器與交流繼電器在控制方式上並無區別,但是在鐵心結構上有區別。交流繼電器,因電流產生交變磁場,在磁感應強度過零時,觸點會斷開,產生振動與噪音,因此在鐵心上增加短路環,延遲鐵心磁場變化,可以防止觸點振動。

熱敏乾簧繼電器

熱敏乾簧繼電器(Thermal reed relay)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、恆磁環、乾簧管、導熱安裝片、塑料基板及其他一些附件組成。熱敏乾簧繼電器不用線圈勵磁,而由恆磁環產生的磁力驅動開關動作。恆磁環能否向乾簧管提供磁力是由感溫磁環的溫控特性決定的。

固態繼電器(SSR)外觀

固態繼電器

固態繼電器(solid state relay,SSR)是利用一顆發光二極體LED)等發光元件與一顆光電晶體等光接收元件作成之光耦合器,觸發矽控整流器(SCR)或雙向矽控整流器(TRIAC),因此可以接受低壓(DCAC)信號輸入,而驅動高壓之輸出,具隔離輸出入及控制高功率輸出之效果。優點是開關速度快、工作頻率高、使用壽命長、雜訊低和工作可靠,用於防爆場所,也有許多的不利的地方,例如:當閉合的時候,高的電阻(發熱),增加電噪音。當斷開的時候,低的電阻,逆向漏電流(通常 µA 範圍)。可使用於取代常規電磁式繼電器,廣泛用於數碼程式控制裝置。

固態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。

磁簧繼電器

磁簧繼電器(Reed relay)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徵、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他導磁物質與之靠近的時候,發生動作,開通或者閉合電路。由永久磁鐵干簧管組成。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,當干簧管剛好發生動作(對於常開的干簧管,變為閉合;對於常閉的干簧管,變為斷開)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,干簧管會再次發生動作,恢復到沒有磁場作用時的狀態;當該鐵板離開時,干簧管即發生相反方向的動作。 磁簧繼電器結構堅固,觸點為密封狀態,耐用性高,可以作為機械設備的位置限制開關,也可以用以探測鐵製門、窗等是否在指定位置。

光繼電器

光繼電器AC/DC並用的半導體繼電器,指發光元件和受光元件一體化的元件。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。

主要應用於量測設備、通信設備、保全設備、醫療設備等。

繼電器主要產品技術參數

額定工作電壓

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

直流電阻

是指繼電器中線圈的直流電阻,可以通過三用電表測量。

接觸電阻

是指繼電器中接點接觸後的電阻值。此電阻値一般很小,不易通過萬用表測量,宜使用低阻計配合四線測量方式來測量。 對於許多繼電器來說,接觸電阻無窮大或者不穩定是最大的問題。

吸合電流或電壓

是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流或最小電壓。在正常使用時,給定的電流必須略大於吸合電流,這樣繼電器才能穩定地工作。而對於線圈所加的工作電壓,一般也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。

釋放電流或電壓

是指繼電器產生釋放動作的最大電流或最大電壓。當繼電器吸合狀態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。這時的電流遠遠小於吸合電流。

觸點切換電壓和電流

是指繼電器接點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,使用時不能超過此值,否則很容易損壞繼電器的觸點。

繼電器測試

測觸點電阻

萬用電表的電阻檔,測量常閉觸點與動點電阻,其阻值應為0;而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。由此可以區別出哪個是常閉觸點,哪個是常開觸點。

測線圈電阻

可用萬能表R×10Ω檔測量繼電器線圈的阻值,從而判斷該線圈是否存在着開路現象。

測量吸合電壓和吸合電流

找來可調穩壓電源和電流表,給繼電器輸入一組電壓,且在供電迴路中串入電流表進行監測。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。

測量釋放電壓和釋放電流

也是像上述那樣連接測試,當繼電器發生吸合後,再逐漸降低供電電壓,當聽到繼電器再次發生釋放聲音時,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10~50%,如果釋放電壓太小(小於1/10的吸合電壓),則不能正常使用了,這樣會對電路的穩定性造成威脅,工作不可靠。

繼電器的電符號和觸點形式

典型繼電器內部構造

常見縮寫

  • COM(Common)表示共接點。
  • NO(Normally Open)表示常開接點(俗稱A接點)。平常處於開路(斷路),線圈通電後才成為閉路(與共接點COM接通)。
  • NC(Normally Closed)表示常閉接點(俗稱B接點)。平常處於閉路(與共接點COM接通),線圈通電後才成為開路(斷路)。
繼電器符號,A.B代表A接點與B接點,Ry則為線圈
繼電器的IEC標準電路符號(單刀雙擲型)

開關觸點型式

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,就畫兩個並列的長方框。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註上相同的文字符號,並將觸點組編上號碼,以示區別。繼電器的觸點有三種基本形式:

  • 動合型(H型、常開型、A型接點)線圈不通電時兩觸點是斷開的,通電後,兩個觸點就閉合。以合字的拼音字頭「H」表示。
  • 動斷型(D型,常閉型、B型接點)線圈不通電時兩觸點是閉合的,通電後兩個觸點就斷開。用斷字的拼音字頭「D」表示。
  • 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,線圈通電後,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,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。
如是先斷開再與另一接點發生接觸(一般情形),此種方式稱為C型接點(Form C contact)。
如是先與另一接點發生接觸,再斷開原接點,此種方式稱為D型接點

繼電器的選用

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、什麼形式的觸點。

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。控制電路應能給繼電器提供足夠的工作電流,否則繼電器吸合是不穩定的。

型號和規格號

查閱有關資料確定使用條件後,可查找相關資料,找出需要的繼電器的型號和規格號。若手頭已有繼電器,可依據資料核對是否可以利用。最後考慮尺寸是否合適。

注意器具的容積

若是用於一般用電器,除考慮機箱容積外,小型繼電器主要考慮電路板安裝佈局。對於小型電器,如玩具、遙控裝置則應選用超小型繼電器產品。

保護電驛

參考文獻

  1. ^ 时间继电器的工作原理. 電工學習網. [2014-12-04]. (原始內容存檔於2015-03-24). 

外部連結