继电器的基本结构和工作原理_继电器的基本组成及工作过程

继电器可用于开关和保护应用，并可用于开关电路，以便通过它们的电流可以从当前电路转移到另一个电路。这种切换操作可以手动或自动进行。开关继电器的手动操作由按钮和其他传统开关执行。但在大多数情况下，控制电路的输出会自动驱动继电器。

继电器用于确保任何电力系统的平稳运行，以便当电压或电流等参数超过极限时，它们可以隔离特定的电路或发出警报。因此，继电器的主要功能是在开关和保护应用中接通或断开电路，在许多应用中可以找到各种类型的继电器。

基本成分

继电器是一种由电、磁、机械部分组成的机电设备，通过断开或闭合电路的触点来控制电路。机电式继电器由三个端子组成，即公共(COM)、常闭(NC)和常开(NO)触点，继电器运行时可以接通或断开，工作在交流和DC电源上。

当然，交流继电器和DC继电器的结构有些不同，但它们都是根据电磁感应原理工作的。在交流继电器的情况下，继电器线圈将在每个电流零点位置退磁，这使得可以继续断开电路。因此，交流继电器采用一种特殊的机制来提供连续的磁性，从而避免了这个问题。这种结构包括电子电路装置或屏蔽线圈配置。

目前大多数机电式继电器不是吸引式就是感应式。

吸引式电磁继电器工作在交流和DC，其中衔铁被吸引到电磁铁或衔铁通过柱塞被吸入螺线管。所有这些继电器都是根据电磁吸引原理工作的。电枢或柱塞上的电磁力与气隙中电流的平方或磁通量的平方成正比。这些分为几种类型，如铰链电枢继电器，柱塞式继电器，平衡木继电器，动圈继电器和簧片继电器。

感应继电器根据电磁感应原理工作。这些类型的继电器仅用于交流电源。在这些继电器中，通过磁性元件上两个交变磁通量的相互作用，驱动力由圆盘或杯状的可动触点产生。感应继电器分为罩极式、感应杯式和电度表继电器。

工作过程

下图说明了继电器的工作过程。为了便于理解，这里给出了吸引人的电磁继电器。在任何类型的机电继电器中，主要部件是线圈、电枢和触点。一根电线缠绕在磁芯上，所以它形成了一个电磁铁。当给线圈供电时，线圈就会通电，产生电磁场。衔铁是一个可动部件，其主要功能是打开或闭合触点。它附有一个弹簧，以便电枢在正常工作条件下返回到其原始位置。触点是连接负载和源电路的导电部件。

在通电状态下

如果线圈由电源供电，继电器的线圈被激励并产生与流过它的电流成比例的磁通量。这个磁场将衔铁吸引到电磁铁上，所以动触点和定触点相互靠近，如下图所示。对于NO、NC和COM端子(图中未显示)，当继电器通电时，NO和COM端子都接触，而NC触点保持浮动。

在断电情况下

当继电器线圈没有通电时，没有磁通量产生，因此电枢处于静止状态。所以两个触点都保持不变，两者之间有很小的气隙。换句话说，当线圈断电时，NC和COM触点相互接触。

继电器触点类型

继电器有许多样式、配置、尺寸和技术。根据应用并考虑继电器的适用性，继电器有连接两个电路所需的三个触点。根据这些触点的配置或触点的开关动作，继电器分为不同的类型。在了解这种触点分类之前，你必须了解继电器开关的杠杆和行程。

甩杆投掷

每个继电器或开关必须至少有两个触点或端子。这些是信号输入(或输入)和信号输出(或输出)端子。在开关或继电器术语中，输入端对应于极点，输出端由继电器或开关的行程表示。继电器的极数表示它可以控制多少个单独的电路，投掷次数定义了每个极连接到输入的不同输出的数量。

根据棒数和投掷次数，接力赛可分为：

单极、单掷、单极、双掷、双极、单掷、双掷下图显示了基于开关触点的各种类型的继电器。单刀单掷继电器可以控制一个电路，可以接一个输出。它用于只需要开或关状态的应用中。单刀双掷继电器将一个输入电路连接到两个输出之一，也称为转移继电器。虽然SPDT有两个输出位置，但它可能包含两个以上的抛出，这取决于应用程序的配置和要求。

双刀单掷继电器有两极单掷，一次可以连接一个电路的两个端子。例如，继电器用于同时将相位和中性端子连接到负载。DPDT接力有两根杆子，每根杆子有两次投掷机会。在电机方向控制中，这些用于相位或极性反转。当线圈通电时，所有这些继电器的触点之间的开关动作如下图所示。

常开(NO)和常闭(NC)触点

常开继电器指示线圈退磁情况下开关的打开状态。每当激励线圈被驱动时，电路就会闭合，如图A所示，其中使用一个简单的SPST继电器来执行开关操作。或者，一个常闭(NC)继电器默认连接到电路，即使线圈消磁或不通电。

每当线圈通电时，这些触点将打开，从而打开有源电路，如图b所示。通过将它们包含在继电器本身中，继电器可以在SPDT配置中配置NC和NO触点，如图C所示.根据应用要求，这些NC和NO端子可以连接，以便它们可以在两个电路之间从开到关切换到开或关。

通过考虑上述继电器触点的概念，可以得到一个具有NO和NC触点的继电器，用于各种开关操作，如下图所示。

继电器类型

继电器根据其功能、结构和应用可以分为不同的类型。

驱动继电器

如上所述，继电器允许用低功率电路切换高功率电路。因此，为了使继电器工作，有必要通过使电流通过线圈来激励线圈。所以驱动电路是必须的，除了继电器的控制电路什么都没有。继电器驱动电路操作或驱动继电器以在特定电路中正确地执行开关功能。驱动继电器的驱动电路主要有两种：交流继电器驱动电路和DC继电器驱动电路。

1.DC继电器驱动电路

有许多方法可以用不同类型的控制设备操作DC继电器，从简单的晶体管设备到高端集成设备。

NPN或PNP驱动程序

通过使用NPN或PNP晶体管来控制通过继电器线圈的电流，可以形成一个简单的继电器驱动器。需要低功率控制电路来提供基极电流以导通或关断晶体管。下图显示了NPN晶体管驱动继电器，其中继电器线圈连接在DC电源端子和NPN晶体管的集电极端子之间。电阻器R1限制流向晶体管基极的电流，二极管D1保护晶体管免受晶体管关断时继电器线圈中产生的反电动势的影响。

每当基极端子被提供适当的电流时，NPN晶体管将被驱动到饱和模式，从而完成从电源到地的路径。流经继电器线圈的电流产生负责操作继电器触点的磁通量。磁场吸引继电器触点，从而操作继电器。当没有提供基极电流时，晶体管处于关断模式，因此继电器线圈处于关断状态。

类似于NPN驱动，PNP驱动可以用来操作继电器，如下图所示。在这种情况下，继电器线圈连接在发射器和接地端子之间。在该驱动电路中，反向操作将作为NPN继电器驱动器执行。

555定时器IC驱动器

上面讨论的驱动电路成本非常低，并且通常更灵活地驱动继电器。然而，在某些情况下，这些电路所需的基极电流有点低，尤其是当控制电路基于CMOS逻辑时。在这种情况下，555定时器IC可用于操作继电器。这种IC非常适合驱动继电器，其中2和6短接并连接到输入端。端子3是连接到继电器线圈的输出引脚，如图所示。

当端子2和6的输入电压超过电源电压的2/3时，引脚3的输出变低，当电压小于电源电压的1/3时，引脚3的输出变高。在定时器的这些开关之间，可以适当地操作继电器(小继电器)来控制电源电路。继电器线圈两端的二极管用于保护定时器免受线圈产生的反电动势的影响。

C.驱动器集成电路

作为上述基于晶体管和定时器的驱动器电路的替代，继电器驱动器IC可以驱动多个设备。这些驱动器是不同类型的IC，如双极晶体管驱动器IC、达林顿对驱动器IC、MOSFET电桥IC等。具有各种通道配置，例如8通道和16通道。这些IC允许连接多个继电器线圈来执行开关应用。用于控制电子设备的一些流行的继电器驱动IC包括UL 2803、 ULN 2003、 TLC 5940等等。

2、交流继电器驱动电路

下图显示了交流电路中的继电器操作。在这个电路中，继电器用于通过继电器控制加热器。为了控制主继电器(继电器2)，使用由DC控制电路控制的辅助继电器(继电器1)。当辅助继电器线圈通过晶体管驱动电路通电时，主继电器的路径通过继电器1触点接通。因此，继电器2线圈被激励，因此它被操作来旋转加热器。类似地，为了关闭加热器继电器1，线圈必须断电。

继电器检查测试

大多数机电继电器需要定期检查其功能，以获得可靠的性能。因为继电器的运动部件会因异常情况而发生变化，所以要定期测试。长期使用后，继电器的连接会因碳粒而变差。因此，为了保证继电器的可靠性能，必须在投入使用前进行测试，并在间隔后进行检查。这些类型的测试包括：

1、验收测试

这是由制造商在制造过程中的几个阶段执行的，以检查待售单元的可接受性。

2、调试测试

这些测试确定了特定保护方案中继电器的功能。进行这些测试是为了检查继电器中组件的装配精度、额定值、校准和与整个系统的一致性。

3、定期维护测试

进行这些试验是为了确定继电器的服务退化和设备故障。

这些测试是在中高功率开关或保护系统应用的继电器上进行的。然而，对于低功率应用，尤其是电子控制系统中使用的继电器，万用表的高度足以进行继电器测试。测试继电器的程序如下：

将万用表选择器保持在接通模式。

放置万用表表笔，使一个表笔位于极点，另一个位于NC触点，并检查导通性。

放置万用表表笔，使一个表笔位于极点，另一个位于NO触点，并检查极点和常开触点之间的不连续性。

现在给继电器线圈施加额定电压，给继电器通电，然后观察继电器接合的咔嗒声。

再次检查电极和常开触点之间的导通性。

还要检查电极和常闭触点之间的不连续性。

最后，去掉电源，将万用表的选择器置于电阻模式，测量继电器线圈的电阻。用制造商规定的值检查测得的电阻值。

如果满足以上所有条件，就可以说继电器工作正常，否则就是有缺陷，应该更换。

继电器应用

继电器用于保护电气系统，并最小化过电流/电压对系统中连接的设备造成的损坏。继电器用于保护与其相连的设备。这些用于控制音频放大器和某些类型的调制解调器中应用低压信号的高压电路。这些用于通过小电流信号控制大电流电路，如汽车的启动螺线管。它还可以检测和隔离电力传输和分配系统中的故障。继电器的典型应用领域包括：

照明控制系统、电信系统、工业过程控制器、交通控制、电机驱动控制、电力系统保护系统、计算机接口、汽车家用电器概述

以上是对继电器的触点类型、接线图、应用特点的介绍。在实际应用中，继电器的作用非常重要。根据不同的应用要求，开发了许多类型的继电器。

标签：继电器电路线圈

继电器