不同分類(lèi)下的繼電器的工作原理是怎樣的

 　　繼電器工作原理，繼電器已經(jīng)持續(xù)100多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了各種形式的功能繼電器，其各自功能強(qiáng)大，適用于不同的領(lǐng)域，一些常見(jiàn)的繼電器有：時(shí)間繼電器，溫度繼電器，舌簧繼電器，熱繼電器，差動(dòng)繼電器，光耦繼電器，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)繼電器等。下面我們來(lái)看看上述繼電器的工作原理是怎樣的。
　　時(shí)間繼電器是指當(dāng)加入(或去掉)輸入的動(dòng)作信號(hào)后，其輸出電路需經(jīng)過(guò)規(guī)定的準(zhǔn)確時(shí)間才產(chǎn)生跳躍式變化(或觸頭動(dòng)作)的一種繼電器。是一種使用在較低的電壓或較小電流的電路上，用來(lái)接通或切斷較高電壓、較大電流的電路的電氣元件。同時(shí)，時(shí)間繼電器也是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器。
　　溫度繼電器：用雙金屬片作為感溫組件的溫控開(kāi)關(guān),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(kāi)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(kāi)/閉合觸點(diǎn),切斷/接通電路,從而起到控溫作用。當(dāng)電器冷卻到復(fù)位溫度時(shí)，觸點(diǎn)自動(dòng)閉合/打開(kāi)，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。
　　熱繼電器：電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，電流通過(guò)串聯(lián)在定子電路中的電阻絲，使之發(fā)熱過(guò)量，雙金屬片受熱膨脹，因膨脹系數(shù)不同，膨脹系數(shù)較大的左邊一片的下端向右彎曲，通過(guò)導(dǎo)板推動(dòng)補(bǔ)償雙金屬片使推桿繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)杠桿使它繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將常閉觸頭斷開(kāi)。接觸器線圈斷電，主觸頭釋放，使電動(dòng)機(jī)脫離電源得到保護(hù)。
　　差動(dòng)繼電器的基本原理是交流磁制動(dòng)，差動(dòng)繞組接入保護(hù)的差動(dòng)回路，平衡及制動(dòng)繞組接入環(huán)流回路，其作用過(guò)程為在正常情況下或者發(fā)生穿越性短路時(shí)，通過(guò)制動(dòng)繞組的是電流互感器二次電流或全部短路電流，制動(dòng)安匝產(chǎn)生兩部分磁通，一部分磁通在局部磁路中環(huán)流，其作用是使鐵芯飽和，自動(dòng)地增大動(dòng)作電流，從而避免繼電器的誤動(dòng)作，這便是所謂的交流磁制動(dòng)作用。就這一部分磁通的效應(yīng)而言，四個(gè)制動(dòng)繞組是彼此獨(dú)立的，沒(méi)有相互關(guān)系，也不會(huì)與二次繞組發(fā)生電磁感應(yīng)。制動(dòng)安匝還產(chǎn)生了另一部分磁通ΦZC，它沿著整個(gè)磁路環(huán)流。并在二次繞組里產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，也就是制動(dòng)繞組起了部分的工作繞組的作用。
　　光耦繼電器屬于固態(tài)繼電器，一般電磁繼電器靠電流通過(guò)線圈使鐵芯變成有磁性的磁鐵吸合銜鐵，從而使相關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作控制負(fù)載的通斷，而光耦繼電器沒(méi)有觸點(diǎn)，其工作原理與光耦有點(diǎn)類(lèi)似。發(fā)光二極管用來(lái)向光電元件放射光線，光電元件接受光線并控制輸出場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通或截止。光耦繼電器還有另一種可控硅整流管(SCR)輸出，它的負(fù)載電流比場(chǎng)效應(yīng)管更大，后者可達(dá)到數(shù)安培，而前者可達(dá)到幾十安培。相對(duì)于電磁繼電器，光耦繼電器由于沒(méi)有觸點(diǎn)引起的磨損，使用壽命是無(wú)限的，同時(shí)也具有無(wú)震動(dòng)、無(wú)切換聲音等特性，與電磁繼電器一樣可控制各種負(fù)載。
　　常用固態(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，另外兩端為輸出受控端，其基本構(gòu)成如下圖所示。器件中多采用光電耦合器實(shí)現(xiàn)輸入與輸出之間的電氣隔離。輸出受控端利用開(kāi)關(guān)三極管、雙向晶閘管等半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花地接通和斷開(kāi)外接控制電路的目的。整個(gè)器件無(wú)可動(dòng)部件及觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于常用電磁繼電器一樣的功能。
　　固態(tài)繼電器按輸出端極性的不同，可分為直流式和交流式兩大類(lèi)。直流固態(tài)繼電器(DC-SSR)控制電壓由輸入端IN輸入，通過(guò)光電耦合器將控制信號(hào)耦合至接收電路，經(jīng)放大處理后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)三極管VT導(dǎo)通。顯然，直流固態(tài)繼電器的輸出端OUT在接入被控電路回路中時(shí)，是有正、負(fù)極之分的。交流固態(tài)繼電器(AC-SSR)的電路原理與直流固態(tài)繼電器不同的是，其開(kāi)關(guān)元件采用了雙向晶閘管VS或其他交流開(kāi)關(guān)，因此它的輸出端OUT無(wú)正、負(fù)極之分，可以控制交流回路的通斷。
　　速度繼電器與被控電動(dòng)機(jī)同軸聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，仍會(huì)慣性旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)速度繼電器的轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在速度繼電器定子繞組中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)和電流，由左手定則可以確定。此時(shí)，定子受到與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同的電磁轉(zhuǎn)矩的作用，使定子和轉(zhuǎn)子沿著同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。定子上固定的膠木擺桿也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)簧片(端部有動(dòng)觸頭)與靜觸頭閉合(按軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向而定)。靜觸頭又起擋塊作用，限制膠木擺桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子只能轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)不大的角度。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于零(低于100轉(zhuǎn)/分鐘)時(shí)，膠木擺桿恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，觸頭斷開(kāi)，切斷電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)電路。 n動(dòng)作轉(zhuǎn)速一般不低于300轉(zhuǎn)/分鐘，復(fù)位轉(zhuǎn)速約在100轉(zhuǎn)/分鐘以下。
　　電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)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(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開(kāi)觸點(diǎn))吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)(常閉觸點(diǎn))吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”;處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”。