繼電器

   



   一、繼電器（relay）的工作原理和特性

當(dāng)輸入量(如電壓、電流、溫度等)達(dá)到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導(dǎo)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(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動化、運(yùn)動、遙控、測量和通信等裝置中。

繼電器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“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

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(diǎn)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(chǎn)生電磁效應(yīng)，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(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)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(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，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(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。

2、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(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)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(chǎn)生的磁力驅(qū)動開關(guān)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(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。

固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)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。

二、繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

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。根據(jù)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(chǎn)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(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。

4、釋放電流

是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當(dāng)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(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。

5、觸點(diǎn)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(diǎn)。

三、繼電器測試

1、測觸點(diǎn)電阻

用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點(diǎn)與動點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為0，(用更加精確方式可測得觸點(diǎn)阻值在100毫歐以內(nèi))；而常開觸點(diǎn)與動點(diǎn)的阻值就為無窮大。由此可以區(qū)別出那個是常閉觸點(diǎn)，那個是常開觸點(diǎn)。

2、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著開路現(xiàn)象。

3、測量吸合電壓和吸合電流

找來可調(diào)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(jìn)行監(jiān)測。慢慢調(diào)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(zhǔn)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(dāng)繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當(dāng)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10～50％，如果釋放電壓太�。ㄐ∮�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(diǎn)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(nèi)或長方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號“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，并將觸點(diǎn)組編上號碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式：

1.動合型（H型）線圈不通電時兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個觸點(diǎn)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(diǎn)是閉合的，通電后兩個觸點(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)組共有三個觸點(diǎn)，即中間是動觸點(diǎn)，上下各一個靜觸點(diǎn)。線圈不通電時，動觸點(diǎn)和其中一個靜觸點(diǎn)斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點(diǎn)就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(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。

五、繼電器的選用

1.先了解必要的條件

①控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；

②被控制電路中的電壓和電流；

③被控電路需要幾組、什么形式的觸點(diǎn)。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(jù)�？刂齐娐窇�(yīng)能給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(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)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(jù)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(jī)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(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品。

繼電器技術(shù)的發(fā)展　　微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、光電子技術(shù)以及空間技術(shù)的飛速發(fā)展，對繼電器技術(shù)提出了新的要求，新工藝、新技術(shù)的發(fā)展無疑對繼電器技術(shù)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。
　　微電子技術(shù)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TO－5(8.5×8.5×7.0mm)繼電器，它具有很高的抗振性，可使設(shè)備更加可靠；第二是組合化和多功能化，能與IC兼容、可內(nèi)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(jì)算機(jī)技術(shù)的普及使得微機(jī)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(chǎn)的數(shù)字式時間繼電器就可用指令對繼電器進(jìn)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(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人目前以每年3.5％的速度增長，現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)體制已能在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)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(shù)的發(fā)展對繼電器的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。一方面是由于通訊技術(shù)的迅速發(fā)展使整個繼電器的應(yīng)用增加。另一方面，由于光纖將是未來信息社會傳輸?shù)闹鲃用}，在光纖通訊、光傳感、光計(jì)算機(jī)、光信息處理技術(shù)的推動下將出現(xiàn)光纖繼電器、舌簧管光纖開關(guān)等新型繼電器。
　　光電子技術(shù)對于繼電器技術(shù)將產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用，為實(shí)現(xiàn)光計(jì)算機(jī)的可靠運(yùn)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(yīng)由目前的0.1PPM降至0.01PPM；載人空間站則要求達(dá)到0.001PPM。耐溫要達(dá)到200℃以上，耐振要求高于490m/s，同時應(yīng)能承受2.32×10(4)C/Kg的α射線輻射。為滿足空間要求，必須加強(qiáng)可靠性研究，并建立專門的高可靠生產(chǎn)線。
　　新型特殊結(jié)構(gòu)材料、新分子材料、高性能復(fù)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(xiàn)新原理、新效應(yīng)的繼電器。
　　隨著微型和片式化技術(shù)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(xiàn)在國際上有些廠家生產(chǎn)的繼電器，體積只有5～10年前的1/4～1/8。因?yàn)殡娮诱麢C(jī)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(shè)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(chǎn)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(jī)和調(diào)制解調(diào)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(lǐng)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(nèi)含五個放大器，采用高絕緣性小截面設(shè)計(jì)，尺寸為17.5(W)×10(D)×12.5(H)mm。由于機(jī)芯和外緣之間采用強(qiáng)化絕緣系統(tǒng)，其絕緣性能達(dá)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(nèi)部裝入各種放大、延時、消觸點(diǎn)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(shù)(Small Outline Package)的突破，生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)高智能化。
　　新技術(shù)的成群崛起，將促進(jìn)不同原理、不同性能、不同結(jié)構(gòu)和用途的各類繼電器競相發(fā)展。在科技進(jìn)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(jì)70年代初期光耦合技術(shù)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(jié)構(gòu)簡單、重量輕、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。固態(tài)繼電器沒有機(jī)械開關(guān)，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(chǎn)品沒有機(jī)械接點(diǎn)，不產(chǎn)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(fù)雜，且成本較高。
　　今后，小型密封繼電器市場開發(fā)的重點(diǎn)是與IC兼容的TO－5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(zhuǎn)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(chǎn)品，固體繼電器將更趨廣泛，價(jià)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(kuò)大。表面安裝繼電器的應(yīng)用領(lǐng)域和需求量將呈上升之勢

一、繼電器的定義
　　繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動控制器件。
　　二、繼電器的繼電特性繼電器的輸入信號x從零連續(xù)增加達(dá)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(diǎn)從斷到通。一旦觸點(diǎn)閉合，輸入量x繼續(xù)增大，輸出信號y將不再起變化。當(dāng)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(diǎn)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(shù)，即
　　Kf= xf /xx
　　觸點(diǎn)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(shù)，即Kc=PC/P0
　　■繼電器的分類■
　　繼電器的分類方法較多，可以按作用原理、外形尺寸、保護(hù)特征、觸點(diǎn)負(fù)載、產(chǎn)品用途等分類。
　　一、按作用原理分
　　1．電磁繼電器
　　在輸入電路內(nèi)電流的作用下，由機(jī)械部件的相對運(yùn)動產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)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?nèi)�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(nèi)，具有觸點(diǎn)簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動作來開、閉或轉(zhuǎn)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(jī)械運(yùn)動部件的一種繼電器。
　　3.時間繼電器
　　當(dāng)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(dāng)外界溫度達(dá)到規(guī)定值時而動作的繼電器.
　　5.風(fēng)速繼電器
　　當(dāng)風(fēng)的速度達(dá)到一定值時，被控電路將接通或斷開。
　　6.加速度繼電器
　　當(dāng)運(yùn)動物體的加速度達(dá)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。
　　二、按外形尺寸分
　　見表1。
　　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
　　三、按觸點(diǎn)負(fù)載分
　　見表2。
　　表2 繼電器觸點(diǎn)負(fù)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 0.2～２Ａ的繼電器。
　　中功率繼電器 2～10A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
　　四、按防護(hù)特征分
　　見表3。
　　表3 繼電器防護(hù)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(diǎn)和線圈等密封在金屬罩內(nèi)，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(diǎn)和線圈等密封在塑料罩內(nèi)，其泄漏率較高的繼電器
　　防塵罩繼電器 用罩殼將觸點(diǎn)和線圈等封閉加以防護(hù)的繼電器
　　敞開繼電器 不用防護(hù)罩來保護(hù)觸點(diǎn)和線圈等的繼電器
　　五、按用途分
　　見表4。
　　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(diǎn)負(fù)載范圍從低電平到中等電流，環(huán)境使用條件要求不高。
　　機(jī)床繼電器 機(jī)床中使用的繼電器，觸點(diǎn)負(fù)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?yán)^電器 汽車中使用的繼電器，該類繼電器切換負(fù)載功率大，抗沖、抗振性高。
   

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