繼電器的工作原理

2024-07-04 15:55:01

繼電器經(jīng)過一百多年的不斷發(fā)展，形成了各種形式的功能繼電器，功能強(qiáng)大，適用于不同的領(lǐng)域。一些常見的繼電器有：時(shí)間繼電器、溫度繼電器、干簧繼電器、熱繼電器、差動(dòng)繼電器、光耦、聲音繼電器、霍爾繼電器、速度繼電器、電磁繼電器，現(xiàn)在還有固態(tài)繼電器。下面我們來看看以上繼電器的工作原理。

時(shí)間繼電器工作原理

時(shí)間繼電器是指當(dāng)輸入動(dòng)作信號(hào)加（或去掉）時(shí)，其輸出電路需經(jīng)過規(guī)定的準(zhǔn)確時(shí)間后才能產(chǎn)生跳變（或觸點(diǎn)動(dòng)作）的繼電器。它是用在較低電壓或較小電流的電路中，接通或斷開較高電壓或較大電流的電路的電器元件。同時(shí)，時(shí)間繼電器也是利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器。

溫度繼電器

雙金屬片作為感溫元件的溫控開關(guān)，當(dāng)電器正常工作時(shí)，雙金屬片處于自由狀態(tài)，觸點(diǎn)處于閉合/斷開狀態(tài)。當(dāng)溫度達(dá)到動(dòng)作溫度時(shí)，雙金屬片受熱產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而迅速動(dòng)作，打開/閉合觸點(diǎn)，切斷/接通電路，從而達(dá)到控制溫度的目的。當(dāng)電器冷卻到復(fù)原溫度時(shí)，觸點(diǎn)自動(dòng)閉合/斷開，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

熱繼電器的工作原理

當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，電流通過定子電路中串聯(lián)的電阻絲，使其發(fā)熱過多，雙金屬片受熱膨脹，由于膨脹系數(shù)不同，膨脹系數(shù)較大的左邊片下端向右彎曲，補(bǔ)償雙金屬片在導(dǎo)流板的推動(dòng)下帶動(dòng)推桿繞軸線旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)杠桿使其繞軸線旋轉(zhuǎn)，常閉觸頭斷開，接觸器線圈斷電，主觸頭釋放，保護(hù)電動(dòng)機(jī)不斷電。

差動(dòng)繼電器的工作原理

差動(dòng)繼電器的基本原理為交流磁制動(dòng)，其差動(dòng)繞組接在保護(hù)的差動(dòng)回路中，平衡、制動(dòng)繞組接在環(huán)流回路中。其動(dòng)作過程是，在正常情況下或發(fā)生交叉短路時(shí)，電流互感器二次電流或全部短路電流都通過制動(dòng)繞組。制動(dòng)安匝產(chǎn)生兩部分磁通，其中一部分磁通在局部磁路中環(huán)流，其作用是使鐵心飽和，自動(dòng)增大動(dòng)作電流，避免繼電器誤動(dòng)作，這就是所謂的交流磁制動(dòng)效應(yīng)。就這部分磁通的作用而言，四個(gè)制動(dòng)繞組相互獨(dú)立，互無關(guān)聯(lián)，不會(huì)與二次繞組產(chǎn)生電磁感應(yīng)。制動(dòng)安匝還產(chǎn)生另一部分磁通ΦZC，沿整個(gè)磁路環(huán)流。并且在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，即制動(dòng)繞組起著部分工作繞組的作用。

光耦合器繼電器的工作原理

光耦繼電器屬于固態(tài)繼電器，一般的電磁繼電器是靠線圈中流過的電流使鐵芯變成磁鋼吸住銜鐵，使相關(guān)觸點(diǎn)動(dòng)作來控制負(fù)載的通斷，而光耦繼電器沒有觸點(diǎn)，其工作原理有點(diǎn)類似于光耦。利用發(fā)光二極管向光電元件發(fā)射光線，光電元件接收光線后控制輸出場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通或截止。光耦繼電器還帶有另一路可控硅輸出，可控硅輸出的負(fù)載電流比場(chǎng)效應(yīng)管大，可達(dá)幾安培，而前者可達(dá)幾十安培。與電磁繼電器相比，光耦繼電器由于沒有觸點(diǎn)磨損而具有無限使用壽命，還具有無震動(dòng)、無開關(guān)聲音等特點(diǎn)，可以像電磁繼電器一樣控制各種負(fù)載。

固態(tài)繼電器的工作原理

常見的固態(tài)繼電器幾乎都是模塊化的四端有源器件，其中兩端為輸入控制端，另兩端為輸出受控端，其基本組成如下圖所示。輸入與輸出之間采用光電耦合器實(shí)現(xiàn)電氣隔離。輸出受控端利用開關(guān)晶體管、雙向晶閘管等半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)無接觸、無火花地接通和斷開外部控制電路的目的。整個(gè)裝置無運(yùn)動(dòng)部件和觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)與普通電磁繼電器相同的功能。

繼電器的工作原理

固態(tài)繼電器按輸出極性不同可分為直流和交流兩大類。直流固態(tài)繼電器（DC-SSR）的控制電壓由輸入端IN輸入，控制信號(hào)經(jīng)光電耦合器耦合到接收電路，經(jīng)放大后，驅(qū)動(dòng)開關(guān)晶體管VT。顯然，直流固態(tài)繼電器的輸出端接入被控制電路時(shí)，就分正端和負(fù)端。交流固態(tài)繼電器（AC-SSR）的電路原理與直流固態(tài)繼電器不同，它的開關(guān)元件采用雙向晶閘管VS或其他交流開關(guān)，因此它的輸出端OUT無正負(fù)之分，可控制交流電路的通斷。

速度繼電器的工作原理

轉(zhuǎn)速繼電器與被控制的電動(dòng)機(jī)同軸連接，當(dāng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，帶動(dòng)轉(zhuǎn)速繼電器的轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)速繼電器的定子繞組中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)和電流，可由左手定則確定。此時(shí)定子受到與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同的電磁轉(zhuǎn)矩，使定子和轉(zhuǎn)子同向轉(zhuǎn)動(dòng)。固定在定子上的膠木擺桿也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)簧片（末端有動(dòng)觸頭）和靜觸頭閉合（根據(jù)軸的旋轉(zhuǎn)方向）。靜觸頭還起止動(dòng)塊的作用，限制膠木擺桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子只能轉(zhuǎn)動(dòng)很小的角度。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)（小于100轉(zhuǎn)/分），膠木擺桿又恢復(fù)原狀，觸頭斷開，切斷電動(dòng)機(jī)的反向制動(dòng)回路。 n 運(yùn)行速度不小于300RPM，復(fù)位速度小于100RPM。

電磁繼電器的工作原理

電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵在電磁力吸力的作用下克服復(fù)位彈簧的拉力把鐵芯吸引住，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)線圈斷電時(shí)，電磁吸力也隨之消失，銜鐵在彈簧的反作用力下回到原來的位置，這樣動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）就吸合、釋放，從而達(dá)到電路中導(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)”。