繼電器

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Relais.JPG
繼電器工作原理的動畫

繼電器(Relay),也稱電驛,是一種電子控制器件,它具有控制系統(又稱輸入迴路)和被控制系統(又稱輸出迴路),通常應用於自動控制電路中,它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種「自動開關」。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

繼電器的種類[編輯]

一種電磁繼電器的外觀
按輸入信號的性質分 按工作原理分
電壓繼電器 電磁式繼電器
電流繼電器 感應式繼電器
時間繼電器 電動式繼電器
溫度繼電器 電子式繼電器
速度繼電器 熱繼電器
壓力繼電器 光繼電器
繼電器工作示意圖左:放開,右:吸合

電磁繼電器的工作原理和特性[編輯]

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產生電磁效應,銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合。當線圈斷電後,電磁的吸力也隨之消失,銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回原來的位置,使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)吸合。這樣吸合、釋放,從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對於繼電器的「常開、常閉」觸點,可以這樣來區分:繼電器線圈未通電時處於斷開狀態的靜觸點,稱為「常開觸點」;處於接通狀態的靜觸點稱為「常閉觸點」。

熱敏乾簧繼電器的工作原理和特性[編輯]

熱敏乾簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關。它由感溫磁環、恆磁環、乾簧管、導熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏乾簧繼電器不用線圈勵磁,而由恆磁環產生的磁力驅動開關動作。恆磁環能否向乾簧管提供磁力是由感溫磁環的溫控特性決定的。

固態繼電器(SSR)外觀

固態繼電器(SSR)的工作原理和特性[編輯]

固態繼電器(solid state relay,SSR)是利用一顆發光二極體LED)等發光元件與一顆光電晶體等光接收元件作成之光耦合器,觸發矽控整流器(SCR)或雙向矽控整流器(TRIAC),因此可以接受低壓(DCAC)信號輸入,而驅動高壓之輸出,具隔離輸出入及控制高功率輸出之效果。優點是開關速度快、工作頻率高、使用壽命長、雜訊低和工作可靠。可使用於取代常規電磁式繼電器,廣泛用於數位程式控制裝置。

固態繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按開關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。

磁簧繼電器[編輯]

磁簧繼電器是以線圈產生磁場將磁簧管作動之繼電器,為一種線圈感測裝置。因此磁簧繼電器之特徵、小型尺寸、輕量、反應速度快、短跳動時間等特性。

當整塊鐵磁金屬或者其它導磁物質與之靠近的時候,發生動作,開通或者閉合電路。由永久磁鐵干簧管組成。永久磁鐵、干簧管固定在一個不導磁也不帶有磁性的支架上。以永久磁鐵的南北極的連線為軸線,這個軸線應該與干簧管的軸線重合或者基本重合。由遠及近的調整永久磁鐵與干簧管之間的距離,當干簧管剛好發生動作(對於常開的干簧管,變為閉合;對於常閉的干簧管,變為斷開)時,將磁鐵的位置固定下來。這時,當有整塊導磁材料,例如鐵板同時靠近磁鐵和干簧管時,干簧管會再次發生動作,恢復到沒有磁場作用時的狀態;當該鐵板離開時,干簧管即發生相反方向的動作。 磁簧繼電器結構堅固,觸點為密封狀態,耐用性高,可以作為機械設備的位置限制開關,也可以用以探測鐵制門、窗等是否在指定位置。

光繼電器[編輯]

光繼電器AC/DC並用的半導體繼電器,指發光器件和受光器件一體化的器件。輸入側和輸出側電氣性絕緣,但信號可以通過光信號傳輸。

其特點為壽命為半永久性、微小電流驅動信號、高阻抗絕緣耐壓、超小型、光傳輸、無接點…等。

主要應用於量測設備、通信設備、保全設備、醫療設備…等。

繼電器主要產品技術參數[編輯]

額定工作電壓[編輯]

是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據繼電器的型號不同,一般使用直流電壓,但交流繼電器可以是交流電壓

直流電阻[編輯]

是指繼電器中線圈的直流電阻,可以通過三用電表測量。

接觸電阻[編輯]

是指繼電器中接點接觸後的電阻值。此電阻値一般很小,不易通過萬用表測量,宜使用低阻計配合四線測量方式來測量。 對於許多繼電器來說,接觸電阻無窮大或者不穩定是最大的問題。

吸合電流或電壓[編輯]

是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流或最小電壓。在正常使用時,給定的電流必須略大於吸合電流,這樣繼電器才能穩定地工作。而對於線圈所加的工作電壓,一般也不要超過額定工作電壓的1.5倍,否則會產生較大的電流而把線圈燒毀。

釋放電流或電壓[編輯]

是指繼電器產生釋放動作的最大電流或最大電壓。當繼電器吸合狀態的電流減小到一定程度時,繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態。這時的電流遠遠小於吸合電流。

觸點切換電壓和電流[編輯]

是指繼電器接點允許承載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制的電壓和電流大小,使用時不能超過此值,否則很容易損壞繼電器的觸點。

繼電器測試[編輯]

測觸點電阻[編輯]

萬用電表的電阻檔,測量常閉觸點與動點電阻,其阻值應為0;而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。由此可以區別出哪個是常閉觸點,哪個是常開觸點。

測線圈電阻[編輯]

可用萬能表R×10Ω檔測量繼電器線圈的阻值,從而判斷該線圈是否存在著開路現象。

測量吸合電壓和吸合電流[編輯]

找來可調穩壓電源和電流表,給繼電器輸入一組電壓,且在供電迴路中串入電流表進行監測。慢慢調高電源電壓,聽到繼電器吸合聲時,記下該吸合電壓和吸合電流。為求準確,可以試多幾次而求平均值。

測量釋放電壓和釋放電流[編輯]

也是像上述那樣連接測試,當繼電器發生吸合後,再逐漸降低供電電壓,當聽到繼電器再次發生釋放聲音時,記下此時的電壓和電流,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(小於1/10的吸合電壓),則不能正常使用了,這樣會對電路的穩定性造成威脅,工作不可靠。

繼電器的電符號和觸點形式[編輯]

典型繼電器內部構造

常見縮寫[編輯]

  • COM(Common)表示共接點。
  • NO(Normally Open)表示常開接點(俗稱a接點)。平常處於開路,線圈通電後才與共接點COM接通。
  • NC(Normally Close)表示常閉接點(俗稱b接點)。平常處於閉路(與共接點COM接通),線圈通電後才成為開路(斷路)。
繼電器符號,A.B代表A接點與B接點,Ry則為線圈
繼電器的IEC標準電路符號(單刀雙擲型)

開關觸點型式[編輯]

繼電器線圈在電路中用一個長方框符號表示,如果繼電器有兩個線圈,就畫兩個並列的長方框。同時在長方框內或長方框旁標上繼電器的文字元號「J」。繼電器的觸點有兩種表示方法:一種是把它們直接畫在長方框一側,這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要,把各個觸點分別畫到各自的控制電路中,通常在同一繼電器的觸點與線圈旁分別標註上相同的文字元號,並將觸點組編上號碼,以示區別。繼電器的觸點有三種基本形式:

  • 動合型(H型、常開型、A型接點)線圈不通電時兩觸點是斷開的,通電後,兩個觸點就閉合。以合字的拼音字頭「H」表示。
  • 動斷型(D型,常閉型、B型接點)線圈不通電時兩觸點是閉合的,通電後兩個觸點就斷開。用斷字的拼音字頭「D」表示。
  • 轉換型(Z型)這是觸點組型。這種觸點組共有三個觸點,即中間是動觸點,上下各一個靜觸點。線圈不通電時,動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合,線圈通電後,動觸點就移動,使原來斷開的成閉合,原來閉合的成斷開狀態,達到轉換的目的。這樣的觸點組稱為轉換觸點。用「轉」字的拼音字頭「z」表示。
如是先斷開再與另一接點發生接觸(一般情形),此種方式稱為C型接點(Form C contact)。
如是先與另一接點發生接觸,再斷開原接點,此種方式稱為D型接點

繼電器的選用[編輯]

先了解必要的條件[編輯]

  • 控制電路的電源電壓,能提供的最大電流;
  • 被控制電路中的電壓和電流;
  • 被控電路需要幾組、什麼形式的觸點。

選用繼電器時,一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據。控制電路應能給繼電器提供足夠的工作電流,否則繼電器吸合是不穩定的。

型號和規格號[編輯]

查閱有關資料確定使用條件後,可查找相關資料,找出需要的繼電器的型號和規格號。若手頭已有繼電器,可依據資料核對是否可以利用。最後考慮尺寸是否合適。

注意器具的容積[編輯]

若是用於一般用電器,除考慮機箱容積外,小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對於小型電器,如玩具、遙控裝置則應選用超小型繼電器產品。

外部連結[編輯]