继电器

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。

从另一个角度来说，由于为某一个用途设计使用的电子电路，最终或多或少都需要和某一些机械设备相交互，所以继电器也起到电子设备和机械设备的接口作用。在控制中常用的继电器通常用作继电器控制、信号传输和隔离放大等用途。

此外还有电流继电器用来限制电流、电压继电器用来控制电压、汽车继电器、电磁电压继 电器、小型继电器、功率继电器、家电继电器等等。正是有了这些不同类型的继电器，我们才有可能对不同的物理量作出控制，完成一个完整的控制系统。

继电器是一种根据电气量（如电压、电流等）或非电气量（如热、时间、压力、转速等）的变化接通或断开电路以实现自动控制和保护电力拖动装置的电气。继电气一般由感测机构、中间机构和执行机构三个基本部分组成。感测机构把感测到的电气量传递给时间机构，将它与额定的整定值进行比较，当达到整定值（过量或欠量）时，中间机构便使执行机构动作，从而接通或断开被控电路。

继电器的种类很多，按用途可分为控制继电器和保护继电器；按输入信号的性质可分为电压继电器和温、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器和温度继电器等；按工作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、热继电器和电子式继电器等；按动作时间可分为瞬时继电器和延时继电器等。

a.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。

b.直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万用表测量。

c.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。

d.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了定程度时，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。

e.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。

3脚继电器接线

3脚继电器常见的为汽车喇叭继电器

1号为触点端子，连接负载；

2号为触点与线圈的公共端子，接通电源；

3号为线圈端子，连接按钮开关（如方向盘上的喇叭按钮）

按下按钮开关，2、3导通，线圈通电，触点闭合，1、2导通，喇叭发出声音。

4脚继电器接线

4脚继电器为最常见的单刀单掷继电器

1、2脚为线圈端子，3、4脚为触点端子。

1、2导通，线圈通电，内部机械传动，3、4触点闭合（常闭型则断开），负载回路导通工作。

5脚继电器接线

5脚继电器为常见的单刀双掷继电器

1、2为线圈端子，3为公共触点，4、5为常开、常闭触点。

初始状态，3、5触点导通，负载5工作；线圈电源给电后，1、2导通，线圈通电，3公共触点切换到与4常开触点闭合，负载4开始工作。

6脚继电器接线

常规的6脚继电器与5脚原理差别不大，就是多了一个公共端子，1、6两个端子连接在一起，同时作为公共端子。

8脚继电器接线

常规的8脚继电器内部线路如图，2、7为线圈端子，其余端子构成了两组单刀双掷结构，每一组的接法与5脚继电器的接法一致。

线圈通电或断电，同时控制两组单刀双掷开关的切换。

1.电磁式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、触点等组成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会有电流流过，从而产生电磁效应，衔铁就在电磁力吸引的作用下克服反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下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放从而达到电咱的导通断开目的。

对于继电器的“常开”、“常闭”可以这样来区分；继电器线圈未通电进处于断开状态的为静触点，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御组成。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。恒磁环能否向干簧提供磁力是感温磁环的温控特性决定的。

3.固态继电器（SSR）的工作原理

固态继电器是一种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。按隔离型式分可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型实际应用中以光电隔离型为最多。

4.电流继电器的工作原理和特性

电流继电器是根据线圈中电流的大小而接通或断开电路的继电器。电流继电器的线圈串接在电路中，为了不影响电路工作情况电流继电器吸引线圈少，导线粗，当线圈电流高于整定值动作的继电器称为过电流继电器；低于整定值时动作的继电器称为欠电流继电器。

过电流继电器在正常工作时，电流线圈通过的电流为额定值，所以产生的电磁力不足以克服反作用弹力；常闭触头仍保持闭合状态，当通过线圈的电流超过整定值后，电磁吸力大于反作用弹簧拉力，铁心吸引衔铁，使常闭触头断开，常开触头闭合，过电流细继电器主要用于频繁、重载启动场合、作为电动机或主电路的短路和过载保护，欠电流继电器常用于直流电动机和磁吸盘的失磁保护。

5.热继电器的工作原理和特点

热继电器是一种利用电流的热效应业切换电路的保护电路，在电路中用做电动机的过载保护。

热继电器的工作原理：当电动机绕组因过载引起过载电流时，发热元件的产生的热量足以使主双金属片弯曲，推动导板向右移动以推动了温度补偿片使推杆绕轴转动，推动触头连杆，使动触头与静触头分开，从而使电动机线路中的接触器线圈断电释放，将电源切断，起到了保护作用。

温度补偿片用来补偿环境温度对热继电器动作精度的影响；它是由与主双金属片同类型的双金属片制成。

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。

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。

1、先了解必要的条件

a.控制电路的电源电压，能提供的最大电流；

b.被控制电路中的电压和电流；

c.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。

1、线圈使用电压

线圈使用电压在设计上最好按额定电压选择，若不能，可参考温升曲线选择。使用任何小于额定工作电压的线圈电压将会影响继电器的工作。注意线圈工作电压是指加到线圈引出端之间的电压，特别是用放大电路来激励线圈务必保证线圈两个引出端间的电压值。反之超过最高额定工作电压时也会影响产品性能，过高的工作电压会使线圈温升过高，特别是在高温下，温升过高会使绝缘材料受到损伤，也会影响到继电器的工作安全。对磁保持继电器，激励（或复归）脉宽应不小于吸合（或复归）时间的 3 倍，否则产品会处于中位状态。用固态器件来激励线圈时，其器件耐压至少在 80V 以上，且漏电流要足够小，以确保继电器的释放。

2、瞬态抑制

继电器线圈断电瞬间，线圈上可产生高于线圈额定工作电压值 30 倍以上的反峰电压，对电子线路有极大的危害，通常采用并联瞬态抑制（又叫削峰）二极管或电阻的方法加以抑制，使反峰电压不超过 50V ，但并联二极管会延长继电器的释放时间 3~5 倍。当释放时间要求高时，可在二极管一端串接一个合适的电阻。

激励电源：在 110% 额定电流下，电源调整率 ≤ 10% （或输出阻抗 <5% 的线圈阻抗），直流电源的波纹电压应 <5% 。交流波形为正弦波，波形系数应在 0.95~1.25 之间，波形失真应在± 10% 以内，频率变化应在± 1Hz 或规定频率的± 1% 之内（取较大值）。其输出功率不小于线圈功耗。

3、多个继电器的并联和串联供电

多个继电器并联供电时，反峰电压高（即电感大）的继电器会向反峰电压低的继电器放电，其释放时间会延长，因此最好每个继电器分别控制后再并联才能消除相互影响。

不同线圈电阻和功耗的继电器不要串联供电使用，否则串联回路中线圈电流大的继电器不能可靠工作。只有同规格型号的继电器可以串联供电，但反峰电压会提高，应给予抑制。可以按分压比串联电阻来承受供电电压高出继电器的线圈额定电压的那部分电压。

4、触点负载

加到触点上的负载应符合触点的额定负载和性质，不按额定负载大小（或范围）和性质施加负载往往容易出现问题。只适合直流负载的产品不应用于交流场合。能可靠切换 10A 负载的继电器，在低电平负载（小于 10 m A × 6A ）或干电路下不一定能可靠工作。能切换单相交流电源的继电器不一定适合切换两个不同步的单相交流负载；只规定切换交流 50Hz （或 60Hz ）的产品不应用来切换 400Hz 的交流负载。

5、触点并联和串联

触点并联使用不能提高其负载电流，因为继电器多组触点动作的绝对不同时性，即仍然是一组触点在切换提高后的负载，很容易使触点损坏而不接触或熔焊而不能断开。触点并联对“断”失误可以降低失效率，但对“粘”失误则相反。由于触点失误以“断”失误为主要失效模式，故并联对提高可靠性应予肯定，可使用于设备的关键部位。但使用电压不要高于线圈最大工作电压，也不要低于额定电压的 90% ，否则会危及线圈寿命和使用可靠性。触点串联能够提高其负载电压 ，提高的倍数即为串联触点的组数。触点串联对“粘”失误可以提高其可靠性，但对“断”失误则相反。总之，利用冗余技术来提高触点工作可靠性时，务必注意负载性质、大小及失效模式。

6、切换速率

继电器切换速率应不高于其 10 倍动作时间和释放时间之和的倒数（次 /s ），否则继电器触点不能稳定接通。磁保持应在继电器技术标准规定的脉冲宽度下使用，否则有可能损坏线圈。

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