继电器的工作原理和特性

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一、继电器（relay）的工作原理和特性
' x' g5 u4 u6 I% T" a当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。
继电器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。
1、电磁继电器的工作原理和特性
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
' O8 ]: ~9 r6 V2 _, X5 p" V2、热敏干簧继电器的工作原理和特性
9 A% n4 C  c# u/ m- Z; u热敏干簧继电器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。
3、固态继电器（SSR）的工作原理和特性
9 n& z# F4 Y: P$ n固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。
7 o6 I" M, _2 Z! t& h# O+ i2 b9 h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。
, @! b' H( i( u* _8 V# }8 F二、继电器主要产品技术参数
1、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，可以是交流电压，也可以是直流电压。
' {3 c/ w/ |" t- n2、直流电阻
是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。
: T" P! y7 E6 o8 K) J7 x3、吸合电流
1 h/ l2 f4 W! Y$ m5 k# Z5 @是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。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。
1 C6 `( O6 S# F" X: @  S6 P5 v4、释放电流
# O: O4 {+ t# f是指继电器产生释放动作的最大电流。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。
0 A  |( ^; M0 p5 p9 o4 P0 m5、触点切换电压和电流
是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。
' \2 ~, B: @) R0 o% \三、继电器测试
1、测触点电阻
6 m/ P% D$ B6 H% s, P; Q# N7 |用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0，(用更加精确方式可测得触点阻值在100毫欧以内)；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。
2、测线圈电阻
9 M. Y& v1 R2 E+ D( w* K& z- T8 [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。
3、测量吸合电压和吸合电流
  M3 ?, |; m9 l" s$ L5 g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。
+ ?' Q' T- G7 g$ Z* \4、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。
+ |/ T6 ?4 u0 v' T$ N四、继电器的电符号和触点形式
" ]7 m; ~) Z' F) h4 N5 u0 E, M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：
5 ~- w( q+ z% Q2 u8 |9 L/ D1、动合型（H型）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。
5 f+ @% L# I: j- P2、动断型（D型）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。
3、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。
五、继电器的选用
1、先了解必要的条件
①控制电路的电源电压，能提供的最大电流；
$ n. |  L/ e* q: h②被控制电路中的电压和电流；
* |( R# j1 q+ j* N③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。
% C2 b1 D- A9 {/ J) {. s" j2、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。
3、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。
继电器的分类：继电器的分类方法较多，可以按作用原理、外形尺寸、保护特征、触点负载、产品用途等分类。
* r4 |8 r! Z! g  @一、按作用原理分
1、电磁继电器
7 H' `2 I4 E' L5 e* x9 x在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。
& o  w8 o; j* k. t4 V# i) f5 f它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器。
(1)直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。
(2)交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。
& v" B$ Q7 `  j0 i) I(3)磁保持继电器：将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电后，继电器的衔铁仍能保持在线圈通电时的状态，具有两个稳定状态。
(4)极化继电器：状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。
4 s- r$ B4 L0 j' M2 [" e- M& P4 {(5)舌簧继电器：利用密封在管内，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。
4 p2 S3 Q0 Q5 N(6)节能功率继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器,但它的电流大(一般30-100A),体积小, 节电功能.
2、固态继电器
输入、输出功能由电子元件完成而无机械运动部件的一种继电器。
0 G" J. }2 ^- ^3、时间继电器
当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。
4、温度继电器
4 e' {/ _' U8 ~当外界温度达到规定值时而动作的继电器.
5、风速继电器
' m- `+ ]* j! l% z2 t当风的速度达到一定值时，被控电路将接通或断开。
* a: ]+ W2 ?4 U0 ^6、加速度继电器
当运动物体的加速度达到规定值时，被控电路将接通或断开。
. W+ N9 E1 c! q7.其它类型的继电器
如光继电器、声继电器、热继电器等。
, o; e: i! F7 r' n4 H二、按外形尺寸分
: Y8 r  I3 \7 Y& z微型继电器：最长边尺寸不大于10mm的继电器
( o; u0 h* \9 s* C1 h8 @超小型继电器：最长边尺寸大于10mm，但不大于25mm的继电器
, o& q) X0 A7 f  h9 W7 E4 d+ |小型继电器：最长边尺寸大于25mm，但不大于50mm的继电器
) e. B: a: T& T+ @0 w0 E( D三、按触点负载分
. N1 r0 B' U/ v微功率继电器：小于0.2A的继电器。
! @( Q: G$ j- A* J" X弱功率继电器：0.2～2A的继电器。
- D& |; P6 E) T中功率继电器：2～10A的继电器。
大功率继电器：10A以上继电器。
节能功率继电器：20A-100A的继电器
四、按防护特征分
密封继电器：采用焊接或其它方法，将触点和线圈等密封在金属罩内，其泄漏率较低的继电器。
塑封继电器：采用封胶的方法，将触点和线圈等密封在塑料罩内，其泄漏率较高的继电器。
防尘罩继电器：用罩壳将触点和线圈等封闭加以防护的继电器。
敞开继电器：不用防护罩来保护触点和线圈等的继电器。
( A6 F8 P$ C& F2 x2 t( e& ^2 p) O5 x3 ]五、按用途分
通讯继电器（包括高频继电器）：该类继电器触点负载范围从低电平到中等电流，环境使用条件要求不高。
机床继电器：机床中使用的继电器，触点负载功率大，寿命长。
8 L8 e$ h# e, [% Y家电用继电器：家用电器中使用的继电器，要求安全性能好。
汽车继电器：汽车中使用的继电器，该类继电器切换负载功率大，抗冲、抗振性高。
/ ~" ?7 m1 G5 s小型直流继电器参数
小型直流电磁继电器的主要参数有:
1一线圈直流电阻，指用万用表测出的线圈的电阻值。
2一额定工作电压或额定工作电流，这是指继电器正常工作时，线圈的电压或电流值。有时，手册中只给出额定工作电压或额定工作电流，这时就可以用欧姆定律算出没给出的额定电流或额定电压值:即/=U/R，U=IxR，R为继电器线圈的直流电阻。
3一吸合电压或电流，它是指继电器产生吸合时的最小电压或电流。如果只给继电器的线圈上加上吸合电压，这时的吸合是不牢靠的。一般吸合电压为额定工作电压的75%左右。
4一释放电压或电流，是指继电器两端的电压减小到一定数值时，继电器从吸合状态转到释放状态时的电压值。释放电压要比吸合电压小得多，一般释放电压是吸合电压的1/4左石。
1 a! S+ L7 S. [1 ^$ ^5一触点负载，是指继电器的触点在切换时能承受的电压和电流值。
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电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的

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热敏干簧继电器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