科普：常用繼電器的工作原理

　　繼電器已經(jīng)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用了上百年，研發(fā)生產(chǎn)了了各種形式的功能繼電器，功能強(qiáng)大，適用不同領(lǐng)域。常見(jiàn)的繼電器有：定時(shí)繼電器、熱繼電器、溫度繼電器、差動(dòng)繼電器、速度繼電器、光耦合器繼電器、電磁繼電器、固態(tài)繼電器等，其工作原理并不是完全相同。

　　定時(shí)繼電器的工作原理

　　定時(shí)繼電器是指一種繼電器，其繼電器在輸入動(dòng)作信號(hào)被添加(或去除)后必須經(jīng)過(guò)一定精確的時(shí)間，以產(chǎn)生跳變(或接觸動(dòng)作)。在較低電壓或較低電流的電路上使用的電氣組件，用于打開(kāi)或關(guān)閉具有較高電壓和較高電流的電路。同時(shí)，定時(shí)繼電器也是一種利用電磁或機(jī)械原理，實(shí)現(xiàn)延遲控制的電氣控制裝置。

　　熱繼電器的工作原理

　　電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，電流會(huì)在定子電路中串聯(lián)流經(jīng)電阻絲，從而產(chǎn)生過(guò)多的熱量。雙金屬板由于熱而膨脹。由于不同的膨脹系數(shù)，具有較大膨脹系數(shù)的左側(cè)部分的下端會(huì)向右彎曲，導(dǎo)向板會(huì)擠壓均衡雙金屬片。該零件使推桿繞軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)杠桿使推桿繞軸旋轉(zhuǎn)，并斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)。接觸器線圈斷電，主觸點(diǎn)斷開(kāi)，以保護(hù)電動(dòng)機(jī)免受電源干擾。

　　溫度繼電器

　　雙金屬用作溫度感測(cè)組件的溫度控制開(kāi)關(guān)。當(dāng)電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，雙金屬片處于自由狀態(tài)，觸點(diǎn)處于閉合/斷開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)溫度達(dá)到工作溫度時(shí)，雙金屬片被加熱以產(chǎn)生內(nèi)部張力并快速動(dòng)作，打開(kāi)/關(guān)閉觸點(diǎn)，斷開(kāi)/連接電路，起到溫度控制的作用。當(dāng)電氣設(shè)備冷卻到復(fù)位溫度時(shí)，觸點(diǎn)將自動(dòng)閉合/斷開(kāi)并恢復(fù)正常運(yùn)行。

　　差動(dòng)繼電器的功能原理

　　差動(dòng)繼電器的基本原理是交流電磁制動(dòng)器，差動(dòng)繞組連接到保護(hù)器的差動(dòng)電路，補(bǔ)償和制動(dòng)繞組連接到循環(huán)電路，其動(dòng)作過(guò)程是在正常情況下或發(fā)生短路時(shí)通過(guò)制動(dòng)器。動(dòng)繞組是電流互感器的次級(jí)電流或總短路電流。制動(dòng)放大器繞組產(chǎn)生兩部分磁通，一部分磁通在局部磁路中循環(huán)。其功能是使鐵芯飽和并自動(dòng)增加工作電流。為了避免繼電器故障，這就是所謂的交流電磁制動(dòng)作用。關(guān)于這部分磁通量的影響，四個(gè)制動(dòng)繞組彼此獨(dú)立，沒(méi)有相互關(guān)系，并且不會(huì)與次級(jí)繞組產(chǎn)生電磁感應(yīng)。制動(dòng)放大器的旋轉(zhuǎn)還會(huì)產(chǎn)生沿整個(gè)磁路循環(huán)的磁通量ΦZC的另一部分。在次級(jí)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，即制動(dòng)繞組在工作繞組功能中起作用。

　　速度繼電器的功能原理

　　速度繼電器同軸連接至調(diào)節(jié)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，仍會(huì)因慣性而旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)速度繼電器的轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在速度繼電器的定子繞組中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)和電流，這可以通過(guò)左側(cè)的規(guī)則確定。此時(shí)，定子承受與轉(zhuǎn)子相同的電磁轉(zhuǎn)矩，從而使定子和轉(zhuǎn)子沿相同方向旋轉(zhuǎn)。固定在定子上的膠木擺桿也會(huì)旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)葉片(端部為活動(dòng)觸點(diǎn))和靜觸點(diǎn)閉合(取決于軸的旋轉(zhuǎn)方向)。靜觸頭再次起到止擋的作用，并防止膠木擺桿進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子只能旋轉(zhuǎn)小角度。當(dāng)轉(zhuǎn)子速度接近零(小于100RPM)時(shí)，膠木搖桿恢復(fù)到其原始狀態(tài)，觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)的反向制動(dòng)電路斷開(kāi)。操作速度通常不小于300rpm，返回速度約為100rpm或更小。

　　光耦繼電器的工作原理

　　光耦合器繼電器屬于半導(dǎo)體繼電器。通常，電磁繼電器依靠流過(guò)線圈的電流將鐵芯變成吸引電樞的電磁磁鐵，以便在光耦合器繼電器沒(méi)有觸電的情況下，相關(guān)的接觸動(dòng)作控制負(fù)載的接通和斷開(kāi)。該原理有點(diǎn)類(lèi)似于光耦合器。發(fā)光二極管用于將光發(fā)射到光電元件上，該光電元件接受光并控制輸出場(chǎng)效應(yīng)管的打開(kāi)或關(guān)閉。光耦合器繼電器還具有不同類(lèi)型的SCR輸出(可控硅整流器)。負(fù)載電流大于場(chǎng)效應(yīng)管的負(fù)載電流。后者可以達(dá)到幾安培，而前者可以達(dá)到幾十安培。與電磁繼電器相比，光耦合繼電器具有無(wú)限的使用壽命，因?yàn)橛|點(diǎn)不會(huì)造成磨損。同時(shí)，具有無(wú)振動(dòng)，無(wú)開(kāi)關(guān)噪聲的特性，并且可以控制各種負(fù)載，例如電磁繼電器。

　　電磁繼電器的工作原理

　　電磁繼電器通常由鐵芯，線圈，電樞，接觸管等組成。只要在線圈的兩端都施加一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，這會(huì)產(chǎn)生電磁效應(yīng)。在電磁力的作用下，電樞克服了復(fù)位彈簧的拉力，并將自身吸引到鐵芯上，從而驅(qū)動(dòng)了電樞。動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)(常開(kāi)觸點(diǎn))被拉在一起。當(dāng)線圈斷電時(shí)，吸引力的電磁力消失，電樞在彈簧的反作用力作用下返回其原始位置，從而吸引動(dòng)觸頭和原始靜觸頭(常閉觸點(diǎn))。這拉入和松開(kāi)以實(shí)現(xiàn)電路導(dǎo)通和關(guān)斷的目的。繼電器的“常開(kāi)和常閉”觸點(diǎn)可以區(qū)分如下：當(dāng)繼電器線圈不通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜態(tài)觸點(diǎn)稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”，靜態(tài)觸點(diǎn)為常開(kāi)觸點(diǎn)，是“常閉觸點(diǎn)”。

　　固態(tài)繼電器的工作原理

　　常用的固態(tài)繼電器幾乎是所有模塊化的四端子有源設(shè)備，其兩端為輸入控制端子，另外兩端為輸出控制端子。光耦合器通常用于設(shè)備中，以實(shí)現(xiàn)輸入和輸出之間的電氣隔離。輸出受控端利用諸如開(kāi)關(guān)晶體管和雙向晶閘管之類(lèi)的半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)連接和斷開(kāi)外部控制電路而沒(méi)有接觸和火花的目的。整個(gè)設(shè)備沒(méi)有活動(dòng)部件或觸點(diǎn)，并且可以執(zhí)行與普通電磁繼電器相同的功能。

　　固態(tài)繼電器可以根據(jù)輸出端子的極性分為兩類(lèi)：直流型和交流型。直流半導(dǎo)體繼電器(DC-SSR)的控制電壓從輸入端子IN輸入，并且控制信號(hào)通過(guò)光耦合器耦合到接收電路，并且在放大之后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管VT導(dǎo)通。顯然，直流固態(tài)繼電器的輸出端子OUT連接到控制回路時(shí)分為正極和負(fù)極。AC半導(dǎo)體繼電器(AC-SSR)的電路原理與DC半導(dǎo)體繼電器的電路原理不同。開(kāi)關(guān)元件使用雙向晶閘管VS或其他AC開(kāi)關(guān)，因此其輸出端子OUT沒(méi)有可控制AC環(huán)路開(kāi)和關(guān)的正負(fù)點(diǎn)。