機(jī)電式繼電器定義

繼電器是一種當(dāng)輸入量(電、磁、聲、光、熱)達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。

繼電器的繼電特性繼電器的輸入信號(hào)x從零連續(xù)增加達(dá)到銜鐵開始吸合時(shí)的動(dòng)作值xx,繼電器的輸出信號(hào)立刻從y=0跳躍到y(tǒng)=ym,即常開觸點(diǎn)從斷到通。一旦觸點(diǎn)閉合，輸入量x繼續(xù)增大，輸出信號(hào)y將不再起變化。當(dāng)輸入量x從某一大于xx值下降到xf,繼電器開始釋放，常開觸點(diǎn)斷開。我們把繼電器的這種特性叫做繼電特性，也叫繼電器的輸入-輸出特性。

釋放值xf與動(dòng)作值xx的比值叫做反饋系數(shù)，即

Kf=xf/xx

觸點(diǎn)上輸出的控制功率Pc與線圈吸收的最小功率P0之比叫做繼電器的控制系數(shù)，即Kc=PC/P0

繼電器的分類方法較多，可以按作用原理、外形尺寸、保護(hù)特征、觸點(diǎn)負(fù)載、產(chǎn)品用途等分類。

一、按作用原理分

1.電磁繼電器

在輸入電路內(nèi)電流的作用下，由機(jī)械部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的一種繼電器。

它包括直流電磁繼電器、交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器,節(jié)能功率繼電器。

(1)直流電磁繼電器:輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。

(2)交流電磁繼電器:輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。

(3)磁保持繼電器:將磁鋼引入磁回路，繼電器線圈斷電后，繼電器的銜鐵仍能保持在線圈通電時(shí)的狀態(tài)，具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

(4)極化繼電器:狀態(tài)改變?nèi)Q于輸入激勵(lì)量極性的一種直流繼電器。

(5)舌簧繼電器:利用密封在管內(nèi)，具有觸點(diǎn)簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動(dòng)作來(lái)開、閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。

(6)節(jié)能功率繼電器:輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器,但它的電流大(一般30-100A),體積小,節(jié)電功能.

2.固態(tài)繼電器

輸入、輸出功能由電子元件完成而無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的一種繼電器。

3.時(shí)間繼電器

當(dāng)加上或除去輸入信號(hào)時(shí)，輸出部分需延時(shí)或限時(shí)到規(guī)定的時(shí)間才閉合或斷開其被控線路的繼電器。

4.溫度繼電器

當(dāng)外界溫度達(dá)到規(guī)定值時(shí)而動(dòng)作的繼電器.

5.風(fēng)速繼電器

當(dāng)風(fēng)的速度達(dá)到一定值時(shí)，被控電路將接通或斷開。

6.加速度繼電器

當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體的加速度達(dá)到規(guī)定值時(shí)，被控電路將接通或斷開。

7.其它類型的繼電器

如光繼電器、聲繼電器、熱繼電器等。

二、按外形尺寸分

見表1。

表1繼電器外形尺寸分類

名稱定義

微型繼電器最長(zhǎng)邊尺寸不大于10mm的繼電器

超小型繼電器最長(zhǎng)邊尺寸大于10mm，但不大于25mm的繼電器

小型繼電器最長(zhǎng)邊尺寸大于25mm，但不大于50mm的繼電器

三、按觸點(diǎn)負(fù)載分

見表2。

表2繼電器觸點(diǎn)負(fù)載分類

名稱定義

微功率繼電器小于0.2A的繼電器。

弱功率繼電器0.2~2A的繼電器。

中功率繼電器2~10A的繼電器。

大功率繼電器10A以上繼電器。

節(jié)能功率繼電器20A-100A的繼電器

四、按防護(hù)特征分

見表3。

表3繼電器防護(hù)特征分類

名稱定義

密封繼電器采用焊接或其它方法，將觸點(diǎn)和線圈等密封在金屬罩內(nèi)，其泄漏率較低的繼電器

塑封繼電器采用封膠的方法，將觸點(diǎn)和線圈等密封在塑料罩內(nèi)，其泄漏率較高的繼電器

防塵罩繼電器用罩殼將觸點(diǎn)和線圈等封閉加以防護(hù)的繼電器

敞開繼電器不用防護(hù)罩來(lái)保護(hù)觸點(diǎn)和線圈等的繼電器

五、按用途分

見表4。

表4繼電器用途分類

名稱定義

通訊繼電器(包括高頻繼電器)該類繼電器觸點(diǎn)負(fù)載范圍從低電平到中等電流，環(huán)境使用條件要求不高。

機(jī)床繼電器機(jī)床中使用的繼電器，觸點(diǎn)負(fù)載功率大，壽命長(zhǎng)。

家電用繼電器家用電器中使用的繼電器，要求安全性能好。

汽車?yán)^電器汽車中使用的繼電器，該類繼電器切換負(fù)載功率大，抗沖、抗振性高。

繼電器的作用

繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。

....繼電器一般都有能反映一定輸入變量(如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等)的感應(yīng)機(jī)構(gòu)(輸入部分);有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)"通"、"斷"控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(輸出部分);在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)部分)。

....作為控制元件，概括起來(lái)，繼電器有如下幾種作用:

.....1)擴(kuò)大控制范圍。例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開斷、接通多路電路。

.....2)放大。例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個(gè)很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。

.....3)綜合信號(hào)。例如，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過(guò)比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。

....4)自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)。例如，自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。

繼電器實(shí)質(zhì)是一種傳遞信號(hào)的電器，它根據(jù)輸入的信號(hào)達(dá)到不同的控制目的。

繼電器一般是用來(lái)接通和斷開控制電器(電動(dòng)機(jī))

如在直流電動(dòng)機(jī)里的電流繼電器，當(dāng)電流過(guò)小或過(guò)大時(shí)，它檢測(cè)到這種電流信號(hào)后便控制電動(dòng)機(jī)的啟停

還有如熱繼電器、如電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載而使溫度過(guò)高時(shí)，它便控制電動(dòng)機(jī)停止

當(dāng)輸入量(如電壓、電流、溫度等)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器。可分為電氣量(如電流、電壓、頻率、功率等)繼電器及非電氣量(如溫度、壓力、速度等)繼電器兩大類。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測(cè)量和通信等裝置中。

繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種"自動(dòng)開關(guān)"。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

1、電磁繼電器的工作原理和特性

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn))吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)(常閉觸點(diǎn))吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的"常開、常閉"觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分:繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為"常開觸點(diǎn)";處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為"常閉觸點(diǎn)"。

2、熱敏干簧繼電器的工作原理和特性

熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測(cè)和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。

3、固態(tài)繼電器(SSR)的工作原理和特性

固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。

固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。

1、額定工作電壓

是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。

2、直流電阻

是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過(guò)萬(wàn)能表測(cè)量。

3、吸合電流

是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般不要超過(guò)額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。

4、釋放電流

是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。

5、觸點(diǎn)切換電壓和電流

是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過(guò)此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。

1、測(cè)觸點(diǎn)電阻

用萬(wàn)能表的電阻檔，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為0，(用更加精確方式可測(cè)得觸點(diǎn)阻值在100毫歐以內(nèi));而常開觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)的阻值就為無(wú)窮大。由此可以區(qū)別出那個(gè)是常閉觸點(diǎn)，那個(gè)是常開觸點(diǎn)。

2、測(cè)線圈電阻

可用萬(wàn)能表R×10Ω檔測(cè)量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。

3、測(cè)量吸合電壓和吸合電流

找來(lái)可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時(shí)，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準(zhǔn)確，可以試多幾次而求平均值。

4、測(cè)量釋放電壓和釋放電流

也是像上述那樣連接測(cè)試，當(dāng)繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當(dāng)聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時(shí)，記下此時(shí)的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的10~50%，如果釋放電壓太小(小于1/10的吸合電壓)，則不能正常使用了，這樣會(huì)對(duì)電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。

繼電器線圈在電路中用一個(gè)長(zhǎng)方框符號(hào)表示，如果繼電器有兩個(gè)線圈，就畫兩個(gè)并列的長(zhǎng)方框。同時(shí)在長(zhǎng)方框內(nèi)或長(zhǎng)方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號(hào)"J"。繼電器的觸點(diǎn)有兩種表示方法:一種是把它們直接畫在長(zhǎng)方框一側(cè)，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(gè)觸點(diǎn)分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點(diǎn)與線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號(hào)，并將觸點(diǎn)組編上號(hào)碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式:

1.動(dòng)合型(H型)線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。以合字的拼音字頭"H"表示。

2.動(dòng)斷型(D型)線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開。用斷字的拼音字頭"D"表示。

3.轉(zhuǎn)換型(Z型)這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn)，即中間是動(dòng)觸點(diǎn)，上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)。線圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開和另一個(gè)閉合，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來(lái)斷開的成閉合，原來(lái)閉合的成斷開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。用"轉(zhuǎn)"字的拼音字頭"z"表示。

1.先了解必要的條件

①控制電路的電源電壓，能提供的最大電流;

②被控制電路中的電壓和電流;

③被控電路需要幾組、什么形式的觸點(diǎn)。選用繼電器時(shí)，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。

2.查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號(hào)和規(guī)格號(hào)。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對(duì)是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。

3.注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機(jī)箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對(duì)于小型電器，如玩具、遙控裝置則應(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品。

微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、光電子技術(shù)以及空間技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)繼電器技術(shù)提出了新的要求，新工藝、新技術(shù)的發(fā)展無(wú)疑對(duì)繼電器技術(shù)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

微電子技術(shù)和超大規(guī)模IC的飛速發(fā)展對(duì)繼電器也提出了新的要求。第一是小型化和片狀化。如IC封裝的軍用TO-5(8.5×8.5×7.0mm)繼電器，它具有很高的抗振性，可使設(shè)備更加可靠;第二是組合化和多功能化，能與IC兼容、可內(nèi)置放大器，要求靈敏度提高到微瓦級(jí);第三是全固體化。固體繼電器靈敏度高，可防電磁干擾和射頻干擾。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及使得微機(jī)用繼電器的需求量顯著增加，帶微處理器的繼電器將迅速發(fā)展。80年代初，美國(guó)生產(chǎn)的數(shù)字式時(shí)間繼電器就可用指令對(duì)繼電器進(jìn)行控制，繼電器與微處理器的組合發(fā)展，可形成一個(gè)小巧完善的控制系統(tǒng)。由計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人目前以每年3.5%的速度增長(zhǎng)，現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)體制已能在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種低成本的繼電器，并可自動(dòng)完成多種操作及測(cè)試工作。

通訊技術(shù)的發(fā)展對(duì)繼電器的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。一方面是由于通訊技術(shù)的迅速發(fā)展使整個(gè)繼電器的應(yīng)用增加。另一方面，由于光纖將是未來(lái)信息社會(huì)傳輸?shù)闹鲃?dòng)脈，在光纖通訊、光傳感、光計(jì)算機(jī)、光信息處理技術(shù)的推動(dòng)下將出現(xiàn)光纖繼電器、舌簧管光纖開關(guān)等新型繼電器。

光電子技術(shù)對(duì)于繼電器技術(shù)將產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用，為實(shí)現(xiàn)光計(jì)算機(jī)的可靠運(yùn)行，目前已試制出雙穩(wěn)態(tài)繼電器。

為了提高航空、航天繼電器的可靠性，期望繼電器失效率應(yīng)由目前的0.1PPM降至0.01PPM;載人空間站則要求達(dá)到0.001PPM。耐溫要達(dá)到200℃以上，耐振要求高于490m/s，同時(shí)應(yīng)能承受2.32×10(4)C/Kg的α射線輻射。為滿足空間要求，必須加強(qiáng)可靠性研究，并建立專門的高可靠生產(chǎn)線。

新型特殊結(jié)構(gòu)材料、新分子材料、高性能復(fù)合材料、光電子材料，還有吸氧磁性材料、感溫磁性材料、非晶體軟磁材料的發(fā)展對(duì)研制新型磁保持繼電器、溫度繼電器、電磁繼電器都具有重要的意義，并必將出現(xiàn)新原理、新效應(yīng)的繼電器。

隨著微型和片式化技術(shù)的提高。繼電器將向二維、三維尺寸只有幾毫米的微型和表面貼裝化方向發(fā)展;現(xiàn)在國(guó)際上有些廠家生產(chǎn)的繼電器，體積只有5~10年前的1/4~1/8。因?yàn)殡娮诱麢C(jī)在減小體積時(shí)，需要高度不超過(guò)其它電子元件的更小的繼電器。通訊設(shè)備廠家對(duì)密集型繼電器的需求更加熱切，日本FujitsuTakamisawa公司生產(chǎn)的一種BA系列超密集信號(hào)繼電器的大小只有14.9(W)×7.4(D)×9.7(H)mm，主要用于傳真機(jī)和調(diào)制解調(diào)器，能承受3kV的波動(dòng)電壓。該公司推出的AS系列表面安裝繼電器的體積僅為14(W)×9(D)×6.5(H)mm。

在功率繼電器領(lǐng)域尤其需要安全可靠的繼電器，如高絕緣性繼電器。日本FujitsuTaKamisawa推出的JV系列功率繼電器內(nèi)含五個(gè)放大器，采用高絕緣性小截面設(shè)計(jì)，尺寸為17.5(W)×10(D)×12.5(H)mm。由于機(jī)芯和外緣之間采用強(qiáng)化絕緣系統(tǒng)，其絕緣性能達(dá)到5kV。日本NEC推出的MR82系列功率繼電器的功耗只有200mW。

在繼電器內(nèi)部裝入各種放大、延時(shí)、消觸點(diǎn)抖動(dòng)、滅弧、遙控、組合邏輯等電路可使其具有更多的功能。隨著SOP技術(shù)(SmallOutlinePackage)的突破，生產(chǎn)廠家有可能把越來(lái)越多的功能集成到一起。而繼電器與微處理器的組合將具備更廣泛的專門控制功能，從而實(shí)現(xiàn)高智能化。

新技術(shù)的成群崛起，將促進(jìn)不同原理、不同性能、不同結(jié)構(gòu)和用途的各類繼電器競(jìng)相發(fā)展。在科技進(jìn)步、需求牽引以及敏感、功能材料發(fā)展的推動(dòng)下，特種繼電器，如溫度、射頻、高壓、高絕緣、低熱電勢(shì)以及非電量控制等繼電器的性能將日臻完善。

電磁繼電器(EMR)從最初使用電話繼電器算起，至今已有150多年的歷史了。伴隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是20世紀(jì)70年代初期光耦合技術(shù)的突破，使固態(tài)繼電器(SSR，亦稱電子繼電器)異軍突起。同傳統(tǒng)繼電器相比，它具有壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。固態(tài)繼電器沒有機(jī)械開關(guān)，而且具有諸如與微處理器高度兼容、速度快、抗沖擊、耐振、低漏電等重要特性。同時(shí)，由于這種產(chǎn)品沒有機(jī)械接點(diǎn)，不產(chǎn)生電磁噪聲，從而不需要附加諸如電阻和電容等元件來(lái)保持靜音。而傳統(tǒng)繼電器則需要這些附加元件，因此，傳統(tǒng)繼電器往往笨重而復(fù)雜，且成本較高。

今后，小型密封繼電器市場(chǎng)開發(fā)的重點(diǎn)是與IC兼容的TO-5繼電器和1/2晶體罩繼電器。軍用繼電器將加速向工業(yè)/商業(yè)化轉(zhuǎn)移。美國(guó)軍用繼電器約占繼電器總額的20%。通用繼電器市場(chǎng)繼續(xù)向小型、薄型和塑封方向發(fā)展。小型印制板用繼電器仍將是通用繼電器市場(chǎng)發(fā)展的主流產(chǎn)品，固體繼電器將更趨廣泛，價(jià)格將繼續(xù)下降，并向高可靠、小體積、高抗浪涌電流沖擊和抗干擾性靠攏。舌簧繼電器市場(chǎng)將繼續(xù)擴(kuò)大。表面安裝繼電器的應(yīng)用領(lǐng)域和需求量將呈上升之勢(shì)