机电式继电器

继电器可用于开关和保护应用。继电器是用来开关电路的，这样通过它的电流就可以从当前的电路转移到另一个电路。这种切换操作可以手动执行，也可以自动执行。手动操作开关继电器是通过按钮和其他传统开关来完成的。在大多数情况下，控制电路输出驱动继电器实现自动操作。

保护继电器用于确保任何电力系统的平稳运行，当电压或电流等参数超过其限制时，它们可以隔离特定的电路或产生警报。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。在一些应用中可以找到各种各样的继电器。本文简要介绍了机电式继电器和不同类型的继电器。

机电式继电器

继电器是一种机电装置，具有电、磁和机械元件。继电器通过打开或关闭电路的触点来控制电路。机电继电器由三个端子组成，分别为COM (common)、NC(常闭)和NO(常开)触点。当继电器工作时，这些开关可以打开或关闭。这些继电器可以在交流和直流电源上工作。

交流继电器和直流继电器的结构有些不同，但都是根据电磁感应原理工作的。在交流继电器的情况下，对于每一个电流为零的位置，继电器线圈被消磁，因此将有机会继续断开电路。因此，为了避免上述问题，交流继电器采用了特殊的结构，如具有连续磁性。这种机构包括电子电路布置或遮蔽线圈机构。

大多数机电继电器不是吸引式就是感应式。

吸引式电磁继电器在交流和直流上工作，其中电枢被吸引到电磁铁或电枢通过柱塞被拉进螺线管。所有这些继电器的工作原理都是电磁吸引。电枢或柱塞上所经受的电磁力与电流的平方或气隙中磁通量的平方成正比。这些又被分为几种类型，如铰链式电枢式，柱塞式，平衡梁式，动圈式和簧片式继电器。

感应式继电器是根据电磁感应原理工作的。这些类型的继电器只与交流电源使用。在这些继电器中，通过磁性元件上的两个交变磁通的相互作用，由运动触点(可以是圆盘或杯形)产生促动力。感应式继电器分为阴极式、感应杯式和电能表式继电器。

继电器操作

下图演示了中继操作。为了便于理解，我们给出了吸引式电磁式继电器。在继电器的任何类型的机电继电器中，主要部件是线圈、电枢和触点。一段导线缠绕在磁芯上，就形成了电磁铁。当电源给这个线圈时，它被通电并产生一个电磁场。电枢是一个活动部件，它的主要功能是打开或关闭触点。它附有一个弹簧，以便在正常工作条件下，这个电枢回到它原来的位置。触点是连接负载和源电路的传导部件。

激励条件下

如果线圈是由电源提供，继电器的线圈获得能量，并产生一个与流过它的电流成比例的磁通。这个磁场导致吸引电枢向电磁铁，因此移动和固定触点彼此更接近，如图所示。在NO、NC和COM端子(图中未显示)的情况下，当继电器通电时，NO和COM端子均为触点，而NC触点保持浮动状态。

在断开的情况下

当不向继电器线圈提供电源时，没有磁通产生，因此电枢处于静止位置。因此，两个触点保持不变，并且在这些触点之间存在一个小的气隙。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

继电器有各种各样的风格，配置，尺寸和技术。取决于应用，继电器的适用性被考虑。基本上，一个继电器有三个触点，这是连接两个电路所必需的，但这些触点的配置方式或触点的开关动作，继电器分为不同的类型。在我们知道接点的这种分类之前，我们必须知道继电器开关的极点和投掷。

波兰人和投

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)终端。在开关或继电器术语中，输入端由极点对应，输出端由继电器或开关的抛掷表示。继电器的极点数表示它能控制的单个电路的数量，而投掷的次数则定义了每个极点连接到输入的不同输出的数量。

根据撑杆和投掷的不同，接力赛分为

• 单刀单投
• 单刀双投
• 双刀单投
• 双刀双掷

下图显示了基于开关触点的各种类型的继电器。单极单掷继电器可以控制一个电路，也可以连接到一个输出端。它用于只需要ON或OFF状态的应用程序。单极双掷继电器将一个输入电路连接到两个输出电路中的一个。这种继电器也称为转换继电器。尽管SPDT有两个输出位置，但根据应用程序的配置和需求，它可能包含两个以上的抛出。

双极单掷继电器具有双极单掷的特点，可用于一次连接单个电路的两个端子。例如，该继电器用于同时将相端和零位端连接到负载。DPDT(双极双掷)接力有两个极，每个极掷两次。在电机方向控制中，它们用于相位或极性反转。所有这些继电器的接点之间的切换动作是在线圈得到激励时执行的，如下图所示。

常开和常闭触点

常开继电器表示线圈失磁状态下开关的开状态。每当由通电线圈执行驱动时，电路闭合如图a所示，其中一个简单的SPST继电器用于执行开关操作。交替地，一个常闭(NC)继电器默认连接到电路，即使当线圈是消磁或无动力的情况下。

每当线圈通电时，这些触点就会打开，因此有源电路如图c所示，继电器本身由NC触点和NO触点组成，可以将这两种触点配置为SPDT配置。根据应用需求，我们可以将这些NC触点和NO触点连接起来，使其可以由闭合切换到断开，或由断开切换到闭合，或在两个电路之间切换。

综合以上继电器触点概念，我们可以得到如下图所示的各种开关操作的带NO和NC触点的继电器。

类型的继电器

继电器可以根据其功能、结构、应用等分为不同的类型。

驱动继电器

正如我们已经讨论过的，继电器允许将大功率电路与低功率电路进行切换。所以要使继电器工作，我们必须通过电流给线圈通电。因此需要一个驱动电路，它只是一个继电器的控制电路。继电器驱动电路操作或驱动继电器，以便在给定电路中适当地执行开关功能。驱动继电器的驱动电路主要有交流继电器驱动电路和直流继电器驱动电路两种。

1.直流继电器驱动电路

有许多方法操作直流继电器使用不同类型的控制设备，从简单的晶体管设备到高端集成类型的设备。

a. NPN或PNP驱动程序

一个简单的继电器驱动程序是由NPN或PNP型晶体管控制通过继电器线圈的电流。为了打开或关闭晶体管，需要一个低功率控制电路来提供基极电流。下图为NPN晶体管驱动继电器，其中继电器线圈连接在直流电源端子和NPN晶体管的集电极端子之间。电阻R1限制电流流到晶体管的基极，二极管D1保护晶体管免受损坏，这是由于晶体管关闭时继电器线圈中产生的反电动势。

只要给基端提供适当的电流，NPN晶体管就被驱动到饱和模式，因此它完成了从电源到地面的路径。流过继电器线圈的电流产生负责操作继电器触点的磁通。这个磁场吸引继电器触点，因此继电器工作。当没有基极电流供应时，晶体管处于截止模式，因此继电器线圈处于断电状态。

与NPN驱动类似，我们可以使用PNP驱动来操作继电器，如图所示。在这种情况下，继电器线圈连接在发射极和接地端子之间。在这个驱动电路中，反向操作与NPN继电器驱动相同。

b. 555定时器IC驱动

上面讨论的驱动电路成本很低，通常更灵活地驱动继电器。然而，在某些情况下，特别是当控制电路基于CMOS逻辑时，这些电路所需的基极电流是有点低的。在那种情况下，继电器可以用555定时器该IC非常适合于驱动继电器，其中2和6短路并连接到输入端。端子3是连接到继电器线圈的输出引脚，如图所示。

当2和6端子的输入电压大于电源电压的2/3时，引脚3的输出变低，当该电压小于电源电压的1/3时，引脚3的输出变高。在这些定时器的开关之间，一个继电器(小继电器)可以令人满意地操作来控制电源电路。横穿继电器线圈的二极管用于保护计时器免受线圈产生的反电动势。

c。驱动集成电路

替代上述讨论的晶体管和基于定时器的驱动电路，继电器驱动ic可以驱动多个设备。这些驱动是ic的不同类型，如双极晶体管驱动的ic，达林顿对驱动的ic, MOSFET桥型ic等，有各种通道配置，如8通道，16通道，等等。这些集成电路允许连接多个继电器线圈，以执行开关应用。一些流行的继电器驱动电路用于控制电子设备包括UL2803、ULN2003、TLC5940等。

2.交流继电器驱动电路

下图显示了在一个交流电路．在这个电路中，继电器是用继电器来控制加热器的。为了控制主继电器(继电器2)，使用一个由直流控制电路控制的辅助继电器(继电器1)。当辅助继电器线圈由晶体管驱动电路通电时，主继电器的路径通过继电器1触点完成。因此继电器2线圈通电，因此它被操作来转动加热器。同样关闭加热器继电器1线圈必须断电。

继电器的测试

大多数机电式继电器需要定期检查其功能，以获得可靠的性能。当继电器的运动部件在异常情况下发生变化时，应定期进行测试。保护继电器应用于中高压电力系统中。随着使用时间的延长，继电器的连接因碳颗粒的存在而变坏。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，并在时间间隔后进行检查。这类测试包括

验收测试

这是由制造商在生产过程中的几个阶段进行的，以检查待售单元的可接受性。

调试测试

这些测试确定了某一特定保护方案中继电器的功能。这些测试是为了检查继电器中组件的装配精度、额定值、校准以及与整个系统的符合性。

定期维护测试

进行这些测试是为了确定继电器中的服务退化和设备故障。

这些测试是对用于高功率和中功率开关或保护系统应用的继电器进行的。然而，对于低功率应用，特别是用于电子控制系统的继电器，万用表足够高来进行继电器测试。测试继电器的程序如下。

• 保持万用表选择器在连续模式。
• 放置万用表探头，使一个探头在极上，另一个在NC触点上，并检查其连续性。
• 放置万用表探头时，一个探头在极上，另一个探头在无触点处，检查极和无触点之间是否有间断。
• 现在给继电器线圈施加额定电压，使继电器通电，然后观察与继电器接合的咔哒声。
• 再次检查电杆和无触点之间的连续性。
• 还要检查极和NC触点之间的间断。
• 最后拔掉电源。将万用表的选择器置于电阻模式，测量继电器线圈的电阻。检查所测电阻值与制造商所规定的值是否一致。

如果以上所有条件都满足，那么我们就可以说继电器工作正常，否则就是有缺陷的。

继电器的应用程序

继电器用于保护电气系统，并尽量减少由于过电流/电压对系统中连接的设备的损坏。继电器用于保护与之相连的设备。在音频放大器和某些类型的调制解调器的应用中，它们被用来控制带有低压信号的高压电路。在汽车起动螺线管等应用中，用低电流信号控制大电流电路。它可以检测和隔离输配电系统中发生的故障。继电器的典型应用领域包括

• 照明控制系统
• 电信
• 工业过程控制
• 交通管制
• 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