继电器的介绍

继电器的介绍

一、小型继电器的工作原理

继电器是自动控制电路中常用的一种元件。实际上它是用较小的电流来控制较大电流的一种自动开关。在电路中起着自动操作、自动调节、安全保护等作用。

继电器的种类很多，常用的有电磁式和干簧式两种。电磁式继电器成本较低，便于在面包板上使用。

电磁式继电器是以电磁系统为主体构成的，图T319 为电磁式继电器的结构和符号示

意图。

当继电器线圈通以电流时，在铁心、轭铁、衔铁和工作气隙 d 中形成磁通回路，从而使衔铁受到电磁吸力的作用而吸向铁芯，此时衔铁带动支杆而将板簧推开，使一组或几组常闭触点断开(也可以使常开触点接通)。当切断继电器线圈的电流时，电磁力失去，衔铁在板簧的作用下恢复原位，触点又闭合。

在电路中，表示继电器时只要画出它的线圈和与控制电路有关的接点组就可以了。继电器的线圈用一个长方框符号表示，同时在长方框内或框旁标上这个继电器的文字符号“ K ”。继电器的接点有两种表示方法：一种是把它直接画在长方框的一侧，这样做比较直观。另一种是按电路连接的需要，把各个接点分别画在各自的控制电路中，这样对分析和理解电路是有利的，但必须同时在属于同一继电器的线圈和接点旁边，注上相同的文字符号，并把接点组编号。表B321 列出了继电器的常用符号和三种接点的符号。按有关规定，在电路中，

接点组的画法应按线圈不通电时的原始状态画出。

图T320是一个简单实用的自动关灯电路。当按下按钮开关S后，晶体管VT立即饱和导通，电源电压(6 V)加在继电器线圈的两端，使它吸合，动合触点闭合，“ 220 V、40 W ”的灯泡电源被接通而发光。同时，电容C被迅速充电，使它的两端电压也达 6 V。当放开按钮后，由电源提供电流IB的电路被切断，但电容C两端存在电压，还能维持晶体管工作，随着时间的延迟，电容中的电荷经过电阻R与晶体管的发射结泄放，电容两端的电压逐渐下降，当晶体管UBE<0.5 V以后，VT截止，继电器线圈失去电压而释放，触点被打开，“ 220 V、40 W ”灯泡的电源被切断而熄灭。这个电路，按一下按钮开关S，灯亮20秒左右自动熄灭(延时时间的长短可调节电容C的容量)，可做走廊照明灯的控制装置。这个实例告诉我们，利用继电器可以低电压(6 V)、弱电流(几十毫安)来控制高电压(220 V)、强电流(几百毫安)的电路。如果需要控制更高的电压和更大的电流，可以采用小继电器控制大继电器的方法来提高电路的驱动能力。

与继电器线圈K并联的二极管VT为保护二极管，又称续流二极管。由于继电器线圈的电感在断电的瞬间，线圈两端将产生较高的反向电压，这个电压与电源电压叠加，加在晶体管c、e之间，很可能超过晶体管的最大反向击穿电压U(RB)CEO，使晶体管击穿损坏，而二极管VT的作用就是消除这个反向电压的影响，保护电路的正常工作。在电子电路中，凡是有直流继电器的地方，都需要与其线圈反向并联一个二极管，以防止电路元件的损坏。

二、继电器的主要电气参数

各种继电器的主要参数在继电器生产厂的产品手册或产品说明书中有详尽的说明。在继电器的许多参数中，一般只要弄清其中的主要电气参数就可以了。图T319为电磁式继电器的外型和符号图。

表B322列出几种电磁式继电器的参数，现分别叙述如下：

(1) 线圈电压和功率：它是指继电器线圈使用的是直流还是交流电，以及线圈消耗的额定电功率。如JZC-21F型继电器，它的线圈电源为直流，线圈消耗的额定功率为0.36 W。

(2) 线圈电压：这是指继电器正常工作时线圈需要的电压值。一种型号的继电器的构造大体是相同的，为了使一种型号的继电器能适应不同的电路，它有多种额定工作电压或额定工作电流以供选用，并用规格号加以区别。如型号为“ JZC-21F／006-1Z ”的继电器，其中“ 006 ”即为规格号，表示额定工作电压为6 V。如“ JZC-21F／048-1Z ”的继电器，其中“ 048 ”是规格号，表示额定工作电压为48 V。

(3) 线圈电阻：它指线圈的电阻值。有时，手册中只给出某型号继电器额定工作电压的和线圈电阻，这时可根据欧姆定律求出额定工作电流。例如“JZC-21F／006-1Z”继电器的电阻为100 Ω，则额定工作电流I = U／R = 6 V／100 Ω= 60ｍA。同样，根据线圈电阻和额定工作电流也可以求出线圈的额定工作电压。

(4) 寿命(接点负荷)：它是指接点的负载能力。正象一个人能肩负的担子是有限度的，超过了限度就难以胜任一样。继电器的接点在切换时能承受的电压和电流值也有一定的数值。有时也称为接点容量。例如“ JRX-13F ”型的继电器的寿命(接点负荷)是1A × 28V(DC)，它表示这种继电器的接点在工作时的电压和电流值不应超过该值时，可正常工作1 × 106s次。否则会影响甚至损坏接点。一般同一型号的继电器的寿命(接点负荷)值都是相同的。

其它参数，如继电器接点的吸合、释放时间、继电器的使用环境、安装形式、绝缘强度、接点寿命等，在正规设计时需要考虑，而一般使用时不必考虑它。

三、继电器的选用

选用继电器时，一般应注意以下几点：

(1) 继电器的额定工作电压的选择：继电器的额定工作电压应小于或等于控制电路(继电器线圈所在电路)的工作电压。当继电器是用晶体管或集成电路来驱动时，还应计算一下继电器额定工作电流是否在晶体管或集成电路的输出电流范围之内，必要时应增添一只中间继电器。

(2) 接点负荷的选择：加在接点上的电压和电流值不应超过该继电器的接点负荷。

(3) 接点的数量和种类：同一种型号的继电器一般有多种接点的形式可供选用。使用时应充分利用各组接点。

(4) 继电器的体积应合乎电路的要求：

(5) 查阅有关手册，找出合乎要求的继电器：在电参数和体积都满足的情况下，应选用性能价格比高的产品。

下面以图T320自动关灯电路为例说明选用问题。

该电路的控制对象是“220 V、40 W ”白炽灯一盏，经计算流过电灯的正常电流为：I = P ／U = 40 W／220 V = 0.18 A，考虑到白炽灯在不发光时的电阻为正常发光时的1／10左右，因而，接点在刚闭合的瞬态通过的电流比正常时大得多，所以接点的负荷选220 V(AC) × 1 A左右为妥。控制电路的工作电压为6 V，继电器工作时能加在线圈两端的电压也近似6 V(实际上为6V - UCE = 6 V - 0.15 V = 5.85 V)。本晶体管工作时输出的电流大于60 mA。电路只需要一个常开接点，希望用体积小一些的继电器。弄清了以上几点，查阅继电器生产厂产品手册，其中型号为“ JZC-17F／0061Z ”的产品符合要求，它的额定工作电压为6 V，工作电流为48 mA，接点负荷为220 V(AC) × 2 A，外形为扁薄形，体积是32 × 32 × 11(mm)3。但它没有1Z形式的接点。或者选用型号为“JZC-21F／006-1H ”产品，它的接点负荷为120 V(AC)×3 A，在220 V(AC)电路里使用时，它的接点负荷为220 V(AC) × 1.5 A(均在接点能承受的最大电压和电流范围内)，额定工作电压为6V，工作电流为60 mA，外形为长方形，体积23 ×17 ×24.5(mm)，接点形式为1H。

四、交流固体继电器

随着科学技术的进步及工业的发展，通过微机来实现自动控制已在多个行业实施。作为计算机与外界的接口装置，用交流固体继电器是最为理想的。本文将着重向大家介绍大功率交流固体继电器的基本结构。主要特点及其应用。

1．基本结构与命名法

本文介绍的大功率交流固体继电器的外形见图T321。它是采用F10封装形式。外形有4个螺柱端，分别为直流输入端( 有“+”、“-”标记) 和交流控制端，此固态继电器的内部由输入电路、驱动电路和输出电路三部分组成，见图T322。

当输入端施加直流信号时，光电器件导通，它驱动可控硅导通，输出端闭合。由于固体继电器输出部分接有RC吸收回路，因此加强了可靠性。

现把命名方法介绍如下：

其中第一部分用字母JG表示固态继电器，第二部分用一个字母表示，第三部分序号用4位数字表示。第四部分用“ F ”表示封闭式交流输出，“ FA ”表示直流输出；第五部分规格用0×× 表示最大输入电压，用××A表示额定输出电流值，用××V表示额定输出电压值，第六部分用“ 0 ”表示过零型，“ 1 ”表示调相型。

现以某继电器厂产品来举例说明：

2．固体继电器的特点

(1) 使用寿命长：大功率固体继电器是无触点开关，避免了大电流在频繁通过触点后造成触点损坏，大大提高了使用寿命。

由于它采用密闭式封装；亦是防火、防爆、防潮、防振的理想部件。

(2) 可用集成电路驱动：它采用直流输入控制，输入电流小，与逻辑电路兼容，用逻辑电平便可实现对多种大负载控制。

(3) 隔离好：输出端与外壳之间高绝缘，输入端与输出端光电隔离，使得安装方便，并且避免了输出功率负载时对输入端逻辑电路的影响。

(4) 有过零功能：即零电压开，零电流关。这样在使用中可有效地降低dv／dt和di／dt，并对外界产生的电磁干扰和射频干扰较小，对某些负载还可降低浪涌电流。

(5) 开关速度快。

3．主要参数

大功率固体继电器按额定输出电流大小可分为10 A、20 A、30 A、40 A、60 A、70 A。

(1) 输出参数：

电气系统峰值：600 V(交流)或840 V(交流)

额定输出电流：10 A、20 A、30 A、40 A、60 A、70 A。

额定输出电压值：20 V(AC) ~ 380 V(AC)

通态压降：不大于2 V(AC)

输出漏电流：不大于10 mA

(2) 输入参数：

输入电压范围：3.2V(DC) ~ 14V(DC)(阻性输入)

3.2V(DC) ~ 32V(DC)(恒流输入)

输入电流：6 mA／20 mA

(3) 一般参数：

介质耐压(输入对输出)：不小于2500 V(AC)。

接通／关断时间：远小于10 ms

4．固体继电器的应用

大功率交流固体继电器由于具有直流输入控制、无触点、无火花、寿命长等优点，在要求高可靠场合完全可以代替交流接触器用于配电控制、机床控制和各种工业控制。

应用举例1：对炉温的控制。见图T323。

目前，许多高温箱、烘干箱的温度控制是靠电炉丝工作时间的长短来实现的，若将炉丝周围温度的变化通过温度控制器反馈给继电器的输入端，则可不断调节温度。

此时，固体继电器负载为阻性负载电炉丝，要求固体继电器的输出参数中电气系统峰值为所用线路电压的1.5倍到2倍。

应用举例2：控制驱动电动机。见图T324。

在生产中，用电动机作为动力源很普遍。这里，我们依靠控制信号不断使固体继电器导通与切断来驱动电机正常工作。图中，固体继电器的负载为感性负载电动机。