继电器工作原理

来源：电子产品世界 2021-12-22 18:21:09

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说起继电器，相信电气化社会下的人们都不陌生，因为现在谁的家里没有个继电器呢?小到墙上的按钮开关，大到电源总闸，大人小孩皆有使用体验。更广泛地说，我们日常接触到的继电器很多，比如中间继电器、时间继电器、电流继电器、电压继电器、热继电器、温度继电器、瓦斯继电器等，由名字也可以猜测到这些继电器的不同用途。

继电器使用者很多，用途也广，但其原理，却是异曲同工，也正因为如此，再次唠叨其工作原理的重要也就不算繁琐了。

继电器(Relay)，也称电驿，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。

继电器原理之构造

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。

继电器工作原理

继电器工作时，电磁铁通电，把衔铁吸下来使D和E接触，工作电路闭合。电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。因此，继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。

用继电器控制电路的好处：用低电压控制高电压;远距离控制;自动控制。

继电器原理之主要技术参数

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大的问题。

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。

继电器的释放电流或电压

是指继电器产生释放动作的最大电流或最大电压。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。

继电器的触点切换电压和电流

是指继电器接点允许承载的电压和电流。它决定了继电器能控制的电压和电流大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。

继电器原理之触点

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。

尽管在商品目录或数据表中规定有作为继电器近似开关功率的资料，但总还要在实际负载条件下进行试验来确定实际的开关功率。

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。

继电器原理之电符号和触点形式

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。

继电器原理之与接触器的区别

说到继电器，一定会有人把它和接触器关联起来，也许认为他们是一样的东西。事实上，它们的工作原理是一样的，但也存在着电气上的区别。简单地可用以下几点来区分：

第一，接触器用来接通或断开功率较大的负载，用在(功率)主电路中，主触头可能带有连锁接点以表示主触头的开闭状态。一般主电路通过的电流比控制电路大。容量大的接触器一般都带有灭弧罩。

第二，继电器一般用在电器控制电路中，用来放大微型或小型继电器的触点容量，以驱动较大的负载。如可以用继电器的触点去接通或断开接触器的线圈。一般继电器都有较多的开闭触点，当然继电器通过适当的接法还可以实现某些特殊功能，如逻辑运算等。

第三，以上两者相同之处：都是通过控制线圈的有电或无电来驱动触头的开闭，以断开或接通电路。属于有接点电器。线圈的控制电路与触点所在的电气回路是电气隔离的。

第四，触发器一般是指数字逻辑器件(如集成芯片)，通过外部触发条件实现一定的逻辑功能。如d触发器、t触发器、j-k触发器、r-s触发器等。简单的触发器也可以用分离电子器件来实现。触发方式有多种，如：上升沿、下降沿、高电平、低电平。

第五，继电器的触头容量一般不会超过5A，小型继电器的触头容量一般只有1A或2A，而接触器的触头容量最小的也有9A;接触器的触头通常有三对主触头(主触头都是常开触头)另外还有几对辅助触头，而继电器的触头一般不分主辅;继电器的触头有时是成对设置的，即常开触头和常闭触头组合在一起，而接触器不成对设置;继电器针对特定的要求，会与其它装置组合设计成时间继电器、计数器，压力继电器等等，有附加功能，而接触器一般没有。

继电器原理之应用举例

如图所示为一个电磁式继电器的关灯应用。

按下S，电容充电至电源电压，三极管饱和导通，继电器得电，常开触点闭合，电灯亮。断开S，电容放电，维持三极管和继电器导通状态，直到截止，触点断开，点灯熄灭。在这里，续流二极管在三极管从导通变截止时导通，将继电器线圈的感应电动势限制为一个PN结压降，使三极管UCE VCC，避免了线圈的感应电动势和电源电压叠加损坏三极管。