繼電器可用于開(kāi)關(guān)和保護(hù)應(yīng)用，用于切換電路，使通過(guò)它的電流可以從當(dāng)前電路轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電路。該切換操作可以手動(dòng)或自動(dòng)執(zhí)行。用于切換繼電器的手動(dòng)操作是通過(guò)按鈕和其他常規(guī)開(kāi)關(guān)來(lái)執(zhí)行的。但在大多數(shù)情況下，控制電路輸出驅(qū)動(dòng)繼電器是自動(dòng)進(jìn)行的。
繼電器用于確保任何電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，以便它們隔離特定電路或在電壓或電流等參數(shù)超過(guò)其限制時(shí)發(fā)出警報(bào)。因此繼電器的主要功能是在開(kāi)關(guān)和保護(hù)應(yīng)用中接通或斷開(kāi)電路，在多種應(yīng)用中可以找到各種類(lèi)型的繼電器。
基本組成
繼電器是一種具有電氣、磁性和機(jī)械部件的機(jī)電設(shè)備，通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉電路的觸點(diǎn)來(lái)控制電路。機(jī)電繼電器由三個(gè)端子組成，即公共 (COM)、常閉 (NC) 和常開(kāi) (NO) 觸點(diǎn)，這些可以在繼電器運(yùn)行時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉，并且在交流和直流電源上工作。
當(dāng)然，交流和直流繼電器的結(jié)構(gòu)有些不同，但都是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。在交流繼電器的情況下，對(duì)于每個(gè)電流零位置，繼電器線圈都會(huì)退磁，這就有可能繼續(xù)斷開(kāi)電路。因此，交流繼電器采用特殊機(jī)構(gòu)構(gòu)造，以提供持續(xù)的磁性，從而避免這個(gè)問(wèn)題。這種結(jié)構(gòu)包括電子電路裝置或屏蔽線圈構(gòu)造。
目前大多數(shù)機(jī)電繼電器要么是吸引型，要么是感應(yīng)型。
吸引式電磁繼電器在交流和直流上工作，其中電樞被吸引到電磁體或電樞通過(guò)柱塞被吸入螺線管。所有這些繼電器都是根據(jù)電磁吸引原理工作的。電樞或柱塞上受到的電磁力與氣隙中電流的平方或磁通量的平方成正比。這些又分為幾種類(lèi)型，例如鉸接電樞式、柱塞式、平衡梁式、動(dòng)圈式和簧片式繼電器。
感應(yīng)式繼電器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。這些類(lèi)型的繼電器僅用于交流電源。在這些繼電器中，驅(qū)動(dòng)力由活動(dòng)觸點(diǎn)產(chǎn)生，該觸點(diǎn)以是圓盤(pán)或杯形，通過(guò)磁性元件上的兩個(gè)交變磁通量的相互作用。感應(yīng)式繼電器分為罩極式、感應(yīng)杯式和電能表繼電器。
工作過(guò)程
下圖說(shuō)明了繼電器的工作過(guò)程。為便于理解，這里給出了吸引式電磁式繼電器。在任何類(lèi)型的機(jī)電繼電器中，主要部件是線圈、銜鐵和觸點(diǎn)。一根電線纏繞在磁芯上，因此它形成了一個(gè)電磁鐵。當(dāng)向該線圈供電時(shí)，它會(huì)通電并產(chǎn)生電磁場(chǎng)。電樞是可移動(dòng)的部件，其主要功能是打開(kāi)或關(guān)閉觸點(diǎn)。它附有彈簧，因此在正常工作條件下，該電樞回到其原始位置。觸點(diǎn)是連接負(fù)載和源電路的導(dǎo)電部件。
通電狀態(tài)下
如果線圈由電源供電，則繼電器的線圈通電并產(chǎn)生與流過(guò)它的電流成比例的磁通量。該磁場(chǎng)將電樞吸引向電磁鐵，因此動(dòng)觸頭和固定觸頭彼此靠近，如下圖所示。對(duì)于NO、NC和COM端子(圖中未顯示)，當(dāng)繼電器通電時(shí)，NO和COM端子都接觸，而NC觸點(diǎn)保持浮動(dòng)。
斷電狀態(tài)下
當(dāng)沒(méi)有向繼電器線圈供電時(shí)，沒(méi)有磁通量產(chǎn)生，因此電樞處于靜止位置。因此，兩個(gè)觸點(diǎn)都保持不變，并且這些觸點(diǎn)之間存在一個(gè)小的氣隙。換句話(huà)說(shuō)，NC和COM觸點(diǎn)在線圈斷電時(shí)相互接觸。
繼電器觸點(diǎn)類(lèi)型
繼電器有多種樣式、配置、尺寸和技術(shù)。根據(jù)應(yīng)用，考慮繼電器的適用性，繼電器具有連接兩個(gè)電路所必需的三個(gè)觸點(diǎn)，根據(jù)這些觸點(diǎn)的配置方式或觸點(diǎn)的切換動(dòng)作，繼電器分為不同的類(lèi)型。在了解這種觸點(diǎn)分類(lèi)之前，必須知道繼電器開(kāi)關(guān)的桿和投擲。
桿和投擲
每個(gè)繼電器或開(kāi)關(guān)必須至少有兩個(gè)觸點(diǎn)或端子。這些是信號(hào)輸入(或輸入)和信號(hào)輸出(或輸出)端子。在開(kāi)關(guān)或繼電器術(shù)語(yǔ)中，輸入端子對(duì)應(yīng)于極點(diǎn)，輸出端子由繼電器或開(kāi)關(guān)的拋出表示。繼電器的極數(shù)表示它可以控制多少個(gè)單獨(dú)的電路，而擲數(shù)定義了每個(gè)極連接到輸入的不同輸出的數(shù)量。
根據(jù)桿數(shù)和投擲，繼電器可以分為：
- 單刀單擲
- 單刀雙擲
- 雙刀單擲
- 雙刀雙擲
下圖顯示了基于其開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的各種類(lèi)型的繼電器。單刀單擲繼電器可以控制一個(gè)電路，并且可以連接到一個(gè)輸出。它用于只需要ON或OFF狀態(tài)的應(yīng)用。單刀雙擲繼電器將一個(gè)輸入電路連接到兩個(gè)輸出之一，該繼電器也稱(chēng)為轉(zhuǎn)換繼電器。雖然SPDT有兩個(gè)輸出位置，但它可能包含兩個(gè)以上的拋出，這取決于應(yīng)用程序的配置和要求。
雙刀單擲繼電器有兩刀單擲，一次可以連接一個(gè)電路的兩個(gè)端子。例如，該繼電器用于一次將相和中性端子連接到負(fù)載。DPDT(雙刀雙擲)繼電器有兩極，每極有兩個(gè)擲。在電機(jī)方向控制中，這些用于相位或極性反轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈通電時(shí)，所有這些繼電器的觸點(diǎn)之間的切換動(dòng)作如下圖所示。
常開(kāi)(NO)和常閉(NC)觸點(diǎn)
常開(kāi)繼電器指示線圈退磁條件下的開(kāi)關(guān)打開(kāi)狀態(tài)。每當(dāng)通電線圈執(zhí)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，電路就會(huì)閉合，如圖a所示，其中一個(gè)簡(jiǎn)單的SPST繼電器用于執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。或者，一個(gè)常閉 (NC) 繼電器默認(rèn)連接到電路，即使在線圈退磁或未通電的情況下也是如此。
每當(dāng)線圈通電時(shí)，這些觸點(diǎn)就會(huì)打開(kāi)，從而打開(kāi)有源電路，如圖b所示。繼電器可以通過(guò)在繼電器本身中包含NC和NO觸點(diǎn)來(lái)將這兩個(gè)觸點(diǎn)配置為SPDT配置，如圖c所示。根據(jù)應(yīng)用要求，可以連接這些NC和NO端子，以便可以在兩個(gè)電路之間從通到斷或斷到通或切換。
通過(guò)考慮上述繼電器觸點(diǎn)概念，可以獲得具有 NO和NC觸點(diǎn)的繼電器，用于各種開(kāi)關(guān)操作，如下圖所示。
繼電器類(lèi)型
繼電器可以根據(jù)其功能、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等分為不同的類(lèi)型。
驅(qū)動(dòng)繼電器
如上所述，繼電器允許用低功率電路切換高功率電路。因此，要使繼電器工作，必須通過(guò)使電流通過(guò)線圈來(lái)為線圈通電。所以，驅(qū)動(dòng)電路是必要的，除了繼電器的控制電路之外別無(wú)他物。繼電器驅(qū)動(dòng)電路操作或驅(qū)動(dòng)繼電器以便在特定電路中適當(dāng)?shù)貓?zhí)行開(kāi)關(guān)功能。驅(qū)動(dòng)繼電器的驅(qū)動(dòng)電路主要有交流繼電器驅(qū)動(dòng)電路和直流繼電器驅(qū)動(dòng)電路兩種。
1. 直流繼電器驅(qū)動(dòng)電路
有許多方法可以使用不同類(lèi)型的控制設(shè)備來(lái)操作直流繼電器，從簡(jiǎn)單的晶體管設(shè)備到高端集成型設(shè)備都是可以的。
a、NPN或PNP驅(qū)動(dòng)程序
一個(gè)簡(jiǎn)單的繼電器驅(qū)動(dòng)器是通過(guò)使用NPN或PNP晶體管來(lái)控制通過(guò)繼電器線圈的電流形成的。需要一個(gè)低功率控制電路來(lái)提供基極電流，以便打開(kāi)或關(guān)閉晶體管。下圖顯示了NPN晶體管驅(qū)動(dòng)繼電器，其中繼電器線圈連接在直流電源端子和NPN晶體管的集電極端子之間。電阻器R1限制流向晶體管基極的電流，二極管D1保護(hù)晶體管免受晶體管關(guān)閉時(shí)繼電器線圈中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)造成的損壞。
每當(dāng)基極端子被提供適當(dāng)?shù)碾娏鲿r(shí)，NPN晶體管就會(huì)被驅(qū)動(dòng)到飽和模式，從而完成從電源到地的路徑。流過(guò)繼電器線圈的電流產(chǎn)生負(fù)責(zé)操作繼電器觸點(diǎn)的磁通量。該磁場(chǎng)吸引繼電器觸點(diǎn)，從而操作繼電器。當(dāng)沒(méi)有提供基極電流時(shí)，晶體管處于截止模式，因此繼電器線圈處于斷電狀態(tài)。
與NPN驅(qū)動(dòng)類(lèi)似，可以使用PNP驅(qū)動(dòng)來(lái)操作繼電器，如下圖所示。在這種情況下，繼電器線圈連接在發(fā)射器和接地端子之間。在該驅(qū)動(dòng)電路中，將與NPN繼電器驅(qū)動(dòng)器一樣進(jìn)行反向操作。
上面討論的驅(qū)動(dòng)電路成本非常低，并且通常更靈活地驅(qū)動(dòng)繼電器。然而，在某些情況下，這些電路所需的基極電流有點(diǎn)低，尤其是當(dāng)控制電路基于CMOS邏輯時(shí)。在這種情況下，可以使用555定時(shí)器IC操作繼電器。該IC非常適合驅(qū)動(dòng)繼電器，其中2和6短接并連接到輸入。端子3是連接到繼電器線圈的輸出引腳，如圖所示。
當(dāng)2和6端子的輸入電壓超過(guò)電源電壓的2/3 時(shí)，引腳3的輸出變?yōu)榈碗娖?，而該電壓小于電源電壓?/3，則輸出在引腳3變高。在定時(shí)器的這些切換之間，可以非常恰當(dāng)?shù)牟僮骼^電器(小繼電器)來(lái)控制電源電路。繼電器線圈兩端的二極管用于保護(hù)定時(shí)器免受線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)的影響。
c、驅(qū)動(dòng)器IC
作為上述基于晶體管和定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)器電路的替代方案，繼電器驅(qū)動(dòng)器IC可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)設(shè)備。這些驅(qū)動(dòng)器是不同類(lèi)型的IC，例如雙極晶體管驅(qū)動(dòng)IC、達(dá)林頓對(duì)驅(qū)動(dòng)IC、MOSFET橋式IC 等，具有各種通道配置，如8通道、16通道等。這些IC允許連接多個(gè)繼電器線圈以執(zhí)行開(kāi)關(guān)應(yīng)用。用于控制電子設(shè)備的一些流行的繼電器驅(qū)動(dòng)器IC包括UL2803、ULN2003、TLC5940等。
2、交流繼電器驅(qū)動(dòng)電路
下圖顯示了交流電路中的繼電器操作。在此電路中，繼電器用于通過(guò)繼電器控制加熱器。為了控制主繼電器(繼電器2)，使用了一個(gè)由直流控制電路控制的輔助繼電器(繼電器1)。當(dāng)輔助繼電器線圈通過(guò)晶體管驅(qū)動(dòng)電路通電時(shí)，主繼電器的路徑通過(guò)繼電器1觸點(diǎn)完成。因此，繼電器2線圈被通電，因此它被操作來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)加熱器。同樣，為了關(guān)閉加熱器繼電器1線圈必須斷電。
繼電器檢查測(cè)試
大多數(shù)機(jī)電繼電器需要定期檢查其功能以獲得可靠的性能。由于繼電器的運(yùn)動(dòng)部件會(huì)因異常情況而發(fā)生變化，因此應(yīng)定期進(jìn)行測(cè)試。長(zhǎng)時(shí)間使用，繼電器的連接會(huì)因碳顆粒而惡化。因此，為保證繼電器的可靠性能，必須在投入使用前進(jìn)行測(cè)試，并在間隔時(shí)間后進(jìn)行檢查。這些類(lèi)型的測(cè)試包括：
1、驗(yàn)收測(cè)試
這是由制造商在制造過(guò)程中的幾個(gè)階段執(zhí)行的，以檢查待售單元的可接受性。
2、調(diào)試測(cè)試
這些測(cè)試確定了繼電器在特定保護(hù)方案中的功能。進(jìn)行這些測(cè)試是為了檢查繼電器中組件的組裝精度、額定值、校準(zhǔn)和與整個(gè)系統(tǒng)的一致性。
3、定期維護(hù)測(cè)試
進(jìn)行這些測(cè)試是為了確定繼電器中的服務(wù)退化和設(shè)備故障。
這些是在用于中高功率開(kāi)關(guān)或保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用的繼電器上進(jìn)行的測(cè)試。然而，對(duì)于低功率應(yīng)用，尤其是用于電子控制系統(tǒng)的繼電器，萬(wàn)用表的高度足以進(jìn)行繼電器測(cè)試。測(cè)試?yán)^電器的程序如下：
將萬(wàn)用表選擇器保持在導(dǎo)通模式。
放置萬(wàn)用表探頭，使一個(gè)探頭在極點(diǎn)，另一個(gè)在NC觸點(diǎn)，并檢查導(dǎo)通性。
放置萬(wàn)用表探頭，使一個(gè)探頭在極點(diǎn)，另一個(gè)在NO觸點(diǎn)，并檢查極點(diǎn)和常開(kāi)觸點(diǎn)之間的不連續(xù)性。
現(xiàn)在將額定電壓施加到繼電器線圈上，使繼電器通電，然后觀察與繼電器接合的咔嗒聲。
再次檢查極點(diǎn)和常開(kāi)觸點(diǎn)之間的連續(xù)性。
還要檢查極點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)之間的不連續(xù)性。
最后拆掉電源，將萬(wàn)用表的選擇器置于電阻模式，測(cè)量繼電器線圈的電阻。將測(cè)得的電阻值與制造商規(guī)定的值核對(duì)。
如果滿(mǎn)足以上所有條件，那么可以說(shuō)繼電器工作正常，否則它有缺陷，應(yīng)該替換。
繼電器應(yīng)用
繼電器用于保護(hù)電氣系統(tǒng)，并最大限度地減少因過(guò)電流/電壓而對(duì)系統(tǒng)中連接的設(shè)備造成的損壞。繼電器用于保護(hù)與之相連的設(shè)備。這些用于控制應(yīng)用音頻放大器和某些類(lèi)型的調(diào)制解調(diào)器中的低壓信號(hào)的高壓電路。這些用于通過(guò)低電流信號(hào)控制高電流電路，例如汽車(chē)的啟動(dòng)螺線管。也可以檢測(cè)和隔離輸配電系統(tǒng)中發(fā)生的故障。繼電器的典型應(yīng)用領(lǐng)域包括：
- 照明控制系統(tǒng)
- 電信系統(tǒng)
- 工業(yè)過(guò)程控制器
- 交通管制
- 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制
- 電力系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)
- 計(jì)算機(jī)接口
- 汽車(chē)
- 家用電器
總結(jié)
以上就是關(guān)于繼電器觸點(diǎn)類(lèi)型、接線圖及應(yīng)用特性的相關(guān)內(nèi)容介紹，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，繼電器的作用是非常重要的。而根據(jù)不同的應(yīng)用需求，如今已經(jīng)研制出多種類(lèi)型的繼電器。