繼電器工作原理

　　說起繼電器，相信電氣化社會下的人們都不陌生，因為現在誰的家裡沒有個繼電器呢?小到牆上的按鈕開關，大到電源總閘，大人小孩皆有使用體驗。更廣泛地說，我們日常接觸到的繼電器很多，比如中間繼電器、時間繼電器、電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、溫度繼電器、瓦斯繼電器等，由名字也可以猜測到這些繼電器的不同用途。

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　　繼電器使用者很多，用途也廣，但其原理，卻是異曲同工，也正因為如此，再次嘮叨其工作原理的重要也就不算繁瑣了。

　　繼電器(Relay)，也稱電驛，是一種電子控制器件，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」。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

繼電器原理之構造

　　電磁繼電器的構造：如圖所示，A是電磁鐵，B是銜鐵，C是彈簧，D是動觸點，E是靜觸點。電磁繼電器工作電路可分為低壓控制電路和高壓工作電路組成。控制電路是由電磁鐵A、銜鐵B、低壓電源E1和開關組成;工作電路是由小燈泡L、電源E2和相當於開關的靜觸點、動觸點組成。連接好工作電路，在常態時，D、E間未連通，工作電路斷開。用手指將動觸點壓下，則D、E間因動觸點與靜觸點接觸而將工作電路接通，小燈泡L發光。閉合開關S，銜鐵被電磁鐵吸下來，動觸點同時與兩個靜觸點接觸，使D、E間連通。這時彈簧被拉長，觀察到工作電路被接通，小燈泡L發光。斷開開關S，電磁鐵失去磁性，對銜鐵無吸引力。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到原來的位置，動觸點與靜觸點分開，工作電路被切斷，小燈泡L不發光。

　　繼電器工作時，電磁鐵通電，把銜鐵吸下來使D和E接觸，工作電路閉合。電磁鐵斷電時失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路。因此，繼電器就是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關。

　　用繼電器控制電路的好處：用低電壓控制高電壓;遠距離控制;自動控制。

繼電器原理之主要技術參數

　　由上述原理可知，作為一種極為常用且極具安全性的電器，看起來雖然簡單，但追究起來，其主要的技術參數卻並不少。概括起來，有以下幾項：

　　繼電器的額定工作電壓

　　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。

　　繼電器的直流電阻

　　是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過三用電錶測量。

　　繼電器的接觸電阻

　　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。

　　繼電器的吸合電流或電壓

　　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。

　　繼電器的釋放電流或電壓

　　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。

　　繼電器的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。

繼電器原理之觸點

　　觸點是繼電器的最重要組成部分。它們的性能受以下因素的很大影響，諸如觸點的材料，所加電壓及電流值(特別是使觸點激勵和去激勵時的電壓及電流波形)，負載的類型，工作頻率，大氣環境，觸點配置及跳動。如果其中任何因素不能滿足預定值，可能就要發生諸如觸點間的金屬電積，觸點焊接，磨損，或觸點電阻快速增加等問題。

　　觸點接觸電壓(交流，直流)

　　當繼電器斷開，感性負載時，在繼電器的觸點電路中便產生相當高的反電動勢。反電動勢越高，觸點的損壞便越大。這會造成直流轉換繼電器開關容量的嚴重降低。這是因為和交流轉換繼電器不同，直流轉換繼電器沒有零交叉點。一旦產生電弧，它就不容易減弱，從而延長了發弧時間。此外，直流電路中電流的單向流動也會使觸點產生電積，並很快磨損。

　　儘管在商品目錄或數據表中規定有作為繼電器近似開關功率的資料，但總還要在實際負載條件下進行試驗來確定實際的開關功率。

　　觸點接觸電流

　　通過觸點的電流量直接影響觸點的性能。例如當繼電器用來控制感性負載，諸如電動機或電燈時，觸點的磨損將更快，並且由於觸點的浪湧電流增加，在配合觸點間，便會更經常地產生金屬電積。因此在某些部位，觸點會不能打開。

　　觸點保護電路

　　推薦使用設計用來處長繼電器期望壽命的觸點保護電路。這種保護另外的好外是抑制噪聲，並防止產生碳化物及硝酸，否則當繼電器觸點打開時，它們將產生在觸點表面。但是除去正確設計，保護電路會產生以下不利影響：諸如延長繼電器釋放時間。

繼電器原理之電符號和觸點形式

　　因為繼電器是由線圈和觸點組兩部分組成的，所以繼電器在電路圖中的圖形符號也包括兩部分：一個長方框表示線圈;一組觸點符號表示觸點組合。當觸點不多電路比較簡單時，往往把觸點組直接畫在線圈框的一側，這種畫法叫集中表示法。

　　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：

　　1、 動合型(常開)(H型)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。

　　2、 動斷型(常閉)(D型)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。

　　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。

繼電器原理之與接觸器的區別

　　說到繼電器，一定會有人把它和接觸器關聯起來，也許認為他們是一樣的東西。事實上，它們的工作原理是一樣的，但也存在著電氣上的區別。簡單地可用以下幾點來區分：

　　第一， 接觸器用來接通或斷開功率較大的負載，用在(功率)主電路中，主觸頭可能帶有連鎖接點以表示主觸頭的開閉狀態。一般主電路通過的電流比控制電路大。容量大的接觸器一般都帶有滅弧罩。

　　第二，繼電器一般用在電器控制電路中，用來放大微型或小型繼電器的觸點容量，以驅動較大的負載。如可以用繼電器的觸點去接通或斷開接觸器的線圈。一般繼電器都有較多的開閉觸點，當然繼電器通過適當的接法還可以實現某些特殊功能，如邏輯運算等。

　　第三， 以上兩者相同之處：都是通過控制線圈的有電或無電來驅動觸頭的開閉，以斷開或接通電路。屬於有接點電器。線圈的控制電路與觸點所在的電氣迴路是電氣隔離的。

　　第四， 觸發器一般是指數字邏輯器件(如集成晶片)，通過外部觸發條件實現一定的邏輯功能。如d觸發器、t觸發器、j-k觸發器、r-s觸發器等。簡單的觸發器也可以用分離電子器件來實現。觸發方式有多種，如：上升沿、下降沿、高電平、低電平。

　　第五， 繼電器的觸頭容量一般不會超過5A，小型繼電器的觸頭容量一般只有1A或2A，而接觸器的觸頭容量最小的也有9A;接觸器的觸頭通常有三對主觸頭(主觸頭都是常開觸頭)另外還有幾對輔助觸頭，而繼電器的觸頭一般不分主輔;繼電器的觸頭有時是成對設置的，即常開觸頭和常閉觸頭組合在一起，而接觸器不成對設置;繼電器針對特定的要求，會與其它裝置組合設計成時間繼電器、計數器，壓力繼電器等等，有附加功能，而接觸器一般沒有。

繼電器原理之應用舉例

　　如圖所示為一個電磁式繼電器的關燈應用。

　　按下S，電容充電至電源電壓，三極體飽和導通，繼電器得電，常開觸點閉合，電燈亮。斷開S，電容放電，維持三極體和繼電器導通狀態，直到截止，觸點斷開，點燈熄滅。在這裡，續流二極體在三極體從導通變截止時導通，將繼電器線圈的感應電動勢限制為一個PN結壓降，使三極體UCE VCC，避免了線圈的感應電動勢和電源電壓疊加損壞三極體。

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