继电器在我们的生活中无处不在。简单点说,继电器实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”,在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
一、继电器工作原理
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”。
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继电器构造
电磁继电器的构造:如图所示,A是电磁铁,B是衔铁,C是弹簧,D是动触点,E是静触点。电磁继电器工作电路可分为低压控制电路和高压工作电路组成。控制电路是由电磁铁A、衔铁B、低压电源E1和开关组成;工作电路是由小灯泡L、电源E2和相当于开关的静触点、动触点组成。连接好工作电路,在常态时,D、E间未连通,工作电路断开。用手指将动触点压下,则D、E间因动触点与静触点接触而将工作电路接通,小灯泡L发光。闭合开关S,衔铁被电磁铁吸下来,动触点同时与两个静触点接触,使D、E间连通。这时弹簧被拉长,观察到工作电路被接通,小灯泡L发光。断开开关S,电磁铁失去磁性,对衔铁无吸引力。衔铁在弹簧的拉力作用下回到原来的位置,动触点与静触点分开,工作电路被切断,小灯泡L不发光。
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继电器的主要技术参数
由上述原理可知,作为一种极为常用且极具安全性的电器,看起来虽然简单,但追究起来,其主要的技术参数却并不少。概括起来,有以下几项:
继电器的额定工作电压
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,一般使用直流电压,但交流继电器可以是交流电压。
继电器的直流电阻
是指继电器中线圈的直流电阻,可以通过三用电表测量。
继电器的接触电阻
是指继电器中接点接触后的电阻值。此电阻値一般很小,不易通过万用表测量,宜使用低阻计配合四线测量方式来测量。对于许多继电器来说,接触电阻无穷大或者不稳定是最致命的问题。
继电器的吸合电流或电压
是指继电器能够产生吸合动作的最小电流或最小电压。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,一般也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。
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继电器的触点
触点是继电器的最重要组成部分。它们的性能受以下因素的很大影响,诸如触点的材料,所加电压及电流值(特别是使触点激励和去激励时的电压及电流波形),负载的类型,工作频率,大气环境,触点配置及跳动。如果其中任何因素不能满足预定值,可能就要发生诸如触点间的金属电积,触点焊接,磨损,或触点电阻快速增加等问题。
触点接触电压(交流,直流)
当继电器断开,感性负载时,在继电器的触点电路中便产生相当高的反电动势。反电动势越高,触点的损坏便越大。这会造成直流转换继电器开关容量的严重降低。这是因为和交流转换继电器不同,直流转换继电器没有零交叉点。一旦产生电弧,它就不容易减弱,从而延长了发弧时间。此外,直流电路中电流的单向流动也会使触点产生电积,并很快磨损。
触点接触电流
通过触点的电流量直接影响触点的性能。例如当继电器用来控制感性负载,诸如电动机或电灯时,触点的磨损将更快,并且由于触点的浪涌电流增加,在配合触点间,便会更经常地产生金属电积。因此在某些部位,触点会不能打开。
触点保护电路
推荐使用设计用来处长继电器期望寿命的触点保护电路。这种保护另外的好外是抑制噪声,并防止产生碳化物及硝酸,否则当继电器触点打开时,它们将产生在触点表面。但是除去正确设计,保护电路会产生以下不利影响:诸如延长继电器释放时间。
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继电器的电符号和触点形式
因为继电器是由线圈和触点组两部分组成的,所以继电器在电路图中的图形符号也包括两部分:一个长方框表示线圈;一组触点符号表示触点组合。当触点不多电路比较简单时,往往把触点组直接画在线圈框的一侧,这种画法叫集中表示法。
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(常开)(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(常闭)(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。
二、继电器的作用
1)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。
2)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。
3)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。
4)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。