电工师傅们,随处可见的继电器你真的了解它的功能作用吗?
继电器的定义:继电器是一种当输入量(电、磁、声、光、热)达到一定值时,输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。继电器是我们生活中常用的一种控制设备,通俗的意义上来说就是开关,在条件满足的情况下关闭或者开启。继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离散的控制系统中得到广泛的应用。
一、继电器的工作原理和特性
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”。
2、热敏干簧继电器的工作原理和特性
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
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。
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。
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。
2、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。
3、吸合电流
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。
4、释放电流
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。
5、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。
三、继电器测试
1、测触点电阻
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
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
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。
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。
四、继电器的电符号和触点形式
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:
1、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。
2、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;
②被控制电路中的电压和电流;
③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。
2、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。
继电器的原理及应用
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1.基本概念
继电器(英文名称:relay)是一种电控制器件,是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时,在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。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)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中,它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“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。
19世纪30年代,美国物理学家约瑟夫·亨利在研究电路控制时利用电磁感应现象发明了继电器。最早的继电器是电磁继电器,它利用电磁铁在通电和断电下磁力产生和消失的现象,来控制高电压高电流的另一电路的开合,它的出现使得电路的远程控制和保护等工作得以顺利进行。继电器是人类科技史上的一项伟大发明创造,它不仅是电气工程的基础,也是电子技术、微电子技术的重要基础。
图1 继电器
2.电路符号
继电器的文字符号为“K”,图形如图2所示。在电路图中,继电器的接点可以画在该继电器线圈的旁边,或在远离该继电器线圈的地方,而用编号表示它们的彼此关系。
图2 继电器的电路符号
3.主要作用
(1)放大:例如,灵敏型继电器、中间继电器等,用一个很微小的控制量,可以控制很大功率的电路。
(2)综合信号:例如,当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时,经过比较综合,达到预定的控制效果。
(3)自动、遥控、监测:例如,自动装置上的继电器与其他电器一起,可以组成程序控制线路,从而实现自动化运行。
(4)扩大控制范围:例如,多触点继电器控制信号达到某一定值时,可以按触点组的不同形式,同时换接、开断、接通多路电路。
4.基本结构
图3 继电器的结构
继电器由四部分构成,分别是线圈、磁路、反力弹簧和触点。
线圈的用途是通电后,它能产生电磁吸力,带动磁路的衔铁吸合,并使得触点产生变位动作。
磁路由铁芯、铁扼和衔铁构成,它的任务是为线圈产生的磁通建立磁路通道。
在磁路中,最重要的就是磁路气隙,它是衔铁和铁芯之间的一段空隙。线圈未通电时气隙为最大值,触点为初始态;线圈通电后,气隙为零,触点变位为动作态。
反力弹簧的作用就是为衔铁提供与动作方向相反的斥力,当线圈断电后它能帮助衔铁和触点复位。
触点用于对外执行控制输出,它由常闭触点和常开触点构成。线圈得电继电器吸合后,常闭触点打开而常开触点闭合,线圈断电释放后,常闭触点和常开触点均复位为初始状态。
5.工作原理
继电器的转换触点是继电器的一个动触点和两个静触点。其中动触点与静触点1处于闭会状态,称为常闭触点,动触点与静触点2处于断开状态,称为常开触点,如图4所示。
图4 继电器的转换触点
当线圈得电时,其动触点与静触点1立即断开并与静触点2闭合,切断静触点1控制线路,接触通静触点2的控制线路。
当线圈失电时,动触点复位,即动触点与静触点2复位断开并与静触点1复位闭合,切断静触点2的控制线路接通静触点1的控制线路。如图5所示:
图5 继电器的工作原理图
从上图可以看出当继电器K线圈连接在不闭锁的常开按钮与电池之间;常闭触点K-1连接在电池与灯泡EL1z之间,用于控制灯泡EL1的点亮与熄灭;常开触点k-2连接在电池与灯泡EL2之间,用于控制灯泡EL2的点亮与熄灭。在未接通线路时,灯泡EL2处于熄灭状态。
按下按钮SB时,线路接通,继电器K线圈得电,常闭触点K-1断开,切断灯泡EL1的供电电源,灯泡EL1熄灭;同时常开触点K-2闭合,接通灯泡EL2的供电电源,灯泡EL2点亮。
松开按钮SB时,线路断开,继电器K线圈失电,常闭触点K-1复位闭合,接通灯泡EL1的供电电源,灯泡EL1点亮;同时常开触点K-2复位断开,切断灯泡EL2的供电电源,灯泡EL2熄灭。
继电器控制简单、使用方便,但是却有一个很大的缺点:在通断大电流时会有电弧产生,电弧可以腐蚀触点,时间久了导致触点的接触电阻变大,发热严重,从而发生触点黏连或者失控。固态继电器是电子式的触点,不会产生电弧,但是成本比机械式继电器要高,并且过大电流时需要加散热片。
机械式继电器优点 :控制简单、成本较低、可以过大电流;
机械式继电器缺点 :噪声较大、产生电弧;
固态继电器的优点 :无噪声、无电弧;
固态继电器的缺点 :成本较高、需要较大的散热片;
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