继电器的工作原理详解

电器，一种电控制器件，在电路中扮演着至关重要的角色。当输入量达到额定规定时，它能在输出电路中实现接通或阻断的功能。在自动化控制领域，继电器常被用于以小电流控制大电流，发挥“自动开关”的作用，因而成为一种重要的自动保护装置。凭借其隔离功能，继电器在工业电子领域有着广泛的应用，如遥控、通迅、自动控制、机电一体化设备和电力电子等，成为不可或缺的控制元件。其核心作用主要体现在以下几个方面：

1、控制范围扩展：通过使用多点继电器，当控制信号达到预设值时，能同时触控多个点，实现线路的换接、开断和接通。

2、放大功能：继电器能够以微小的控制量来驱动大功率电路，从而实现信号的放大作用。

3、信号综合处理：当多个信号输入继电器时，经过内部比较和综合处理，可以达成预定的控制效果。

4、自动化应用：继电器可以与程序控制线路相结合，实现远程控制、监测以及自动化装置的功能。

01继电器简介

❒ 继电器的定义与作用

继电器是一种自控制器件，能够在输入量达到特定阈值时，引发输出量的跃变，主要作用是电路的切换与控制。 继电器，这一自动控制器件，在输入量(如电、磁、声、光、热等)达到特定阈值时，能引发输出量的跃变。其核心作用在于实现电路的切换与控制。

02继电器的分类与特性

❒ 电磁继电器

电磁继电器通过铁芯、线圈等组件实现电路通断，其“常开、常闭”触点状态在线圈通断电时变化。 电磁式继电器，其核心组件包括铁芯、线圈、衔铁以及触点簧片等。当在线圈两端施加电压时，线圈中便会产生电流，进而激发电磁效应。这一效应使得衔铁在电磁力的作用下，克服返回弹簧的拉力，吸附于铁芯，从而带动动触点与静触点(常开触点)吸合。

当线圈断电后，电磁吸力随之消失，衔铁在弹簧的反作用力下回到原位，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这种吸合与释放的过程，实现了电路中的通断控制。

关于继电器的“常开、常闭”触点，我们可以这样理解：在继电器线圈未通电时，处于断开状态的静触点被称为“常开触点”;而处于接通状态的静触点则称为“常闭触点”。

❒ 热敏干簧继电器

热敏干簧继电器通过感温磁环产生的磁力控制开关，无需线圈励磁，实现温度检测与控制。 热敏干簧继电器，一种创新型的热敏开关，以其独特的温度检测和控制功能而备受瞩目。其核心构造包括感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片以及塑料衬底等组件。不同于传统的电磁继电器，热敏干簧继电器无需线圈励磁，而是通过恒磁环产生的磁力来驱动开关的动作。这种磁力的提供与否，完全取决于感温磁环的精密温控特性。

固态继电器利用隔离器件实现电隔离，按负载电源类型和开关型式可分为多种。 固态继电器，这一四端器件，拥有两个接线端作为输入，另两个则作为输出，中间部分通过隔离器件实现了电的隔离。它可按负载电源类型分为交流和直流两种，同时，根据开关型式，又可分为常开和常闭两类。而在隔离型式上，则涵盖了混合型、变压器隔离型以及光电隔离型，其中光电隔离型最为常见。

03固态继电器技术参数

❒ 基本技术参数

固态继电器的技术参数涵盖输入输出特性、开关特性及隔离性能，如额定工作电压和直流电阻等。 固态继电器作为重要的四端器件，其技术参数对于理解和应用该器件至关重要。这些参数不仅包括输入输出特性，如输入电压范围、输出电流容量等，还包括开关特性，如开关速度、开关寿命等。此外，隔离性能也是评价固态继电器的重要指标之一。

额定工作电压：这是指继电器在正常工作状态下，其线圈所需的具体电压值。这一参数会因继电器的型号差异而有所不同，可能是交流电压，亦或是直流电压。

直流电阻：这指的是继电器线圈的直流电阻，可以通过使用万能表来进行测量。

吸合电流：吸合电流是指继电器能够稳定产生吸合动作所需的最小电流。在实际应用中，为了确保继电器的稳定工作，通常需要给定的电流略高于吸合电流。同时，为了保护线圈，所加的工作电压一般不应超过其额定工作电压的1.5倍，以防止过大电流导致线圈烧毁。

释放电流：释放电流是指使继电器从吸合状态返回到未通电的释放状态的最大电流。当电流降至某一阈值以下时，继电器便会发生这样的切换。值得注意的是，这一电流值通常远低于吸合电流。

触点切换电压和电流：继电器的触点切换电压和电流，是指继电器在正常工作时所能安全控制的电压和电流上限。超过此限制使用，可能导致继电器的触点损坏。因此，在实际应用中，必须确保所加载的电压和电流始终在此范围内。

011. 六种继电器▲ 1.1 电磁继电器

电磁继电器，作为继电器的一种，其核心在于电磁效应。在电路中，当电磁铁线圈中的电流达到一定值时，会产生强大的磁场，进而吸引触点动作，实现电路的切换。其使用方法广泛，不仅适用于电力系统的保护和控制，还广泛应用于通信、汽车、航空航天等领域。通过深入了解电磁继电器的原理和应用，我们能够更好地利用这一关键电路组件。电磁继电器通过电磁吸力实现电路控制，适用于电力保护、家电控制等领域，结构简单但需定期维护。

▲ 工作原理

电磁继电器通过电磁铁的吸合作用，带动衔铁运动，进而触发触点的动作，从而实现电路的通断控制。

▲ 用途与特点

电磁继电器在许多领域都有其重要的应用，例如在家电控制方面，它可以用于空调、洗衣机等家电的开关控制;在工业自动化领域，它也发挥着不可或缺的作用。电磁继电器的结构相对简单，价格适中，但在长期使用后可能会出现磨损现象，需要定期维护和更换。

▲ 1.2 固态继电器

固态继电器，一种采用固体元器件来实现继电功能的装置，其工作原理与电磁继电器截然不同。它利用电子元件的开关特性，通过微小的电流来控制较大的电流，从而实现电路的通断。与电磁继电器相比，固态继电器具有更高的灵敏度、更长的使用寿命以及更稳定的性能。固态继电器依靠半导体元件控制电流切换，灵敏度高，寿命长，但代价是更高的成本与高温性能下降风险。

▲ 工作原理

固态继电器并非通过机械触点来切换电路，而是借助半导体元件，诸如晶闸管或MOS管，来完成其开关功能。

▲ 用途与特点

它非常适用于需要高频切换或精密控制的场合，例如温控系统或PLC控制。固态继电器的使用寿命相对较长，且在切换过程中不会产生火花，但由于其工作时会发热，因此需要配合散热片来确保稳定工作。

▲ 1.3 时间继电器

时间继电器，一种能够根据设定时间延迟执行电路切换的器件，广泛应用于各种自动化控制系统中。其工作原理是，当输入信号达到设定值时，继电器会启动计时功能，经过预定的延时后，再执行相应的电路切换动作。时间继电器可延时执行电路切换，精确控制时间，在电机启动、灯光控制等领域有重要应用。

▲ 工作原理

时间继电器通过延时电路来控制触点的动作，从而实现定时通断的功能。

▲ 用途与特点

时间继电器广泛应用于电机启动的延时控制、灯光调控等领域，例如，楼梯灯的自动关闭功能就依赖于时间继电器的精准定时。此外，时间继电器还具备可调延时时间的特性，提供机械式和电子式两种类型以满足不同的应用需求。

▲ 1.4 热继电器

热继电器，作为一种重要的电器元件，在电路中发挥着保护作用。其工作原理是基于电流的热效应，通过监测电路中的电流变化来控制触点的动作。一旦电路中的电流超过设定值，热继电器会迅速切断电路，从而起到保护作用。热继电器通过电流过载保护电路，主要用在电机保护，与熔断器配合使用可实现全方位电路保护。

▲ 工作原理

热继电器通过监测电路中的电流变化，利用双金属片受热弯曲的特性，在检测到过载时迅速切断电路。

▲ 用途与特点

热继电器广泛应用于电机保护领域，能够有效防止电机因过载而烧毁，确保电机安全稳定运行。虽然热继电器的动作相对较慢，但其对过载的敏感性使其成为电机保护的重要手段。

▲ 1.5 中间继电器

中间继电器是一种重要的控制元件，常用于电路中的信号转换和传递。其工作原理是利用电磁铁的吸合作用，实现对电路的切换和控制。中间继电器具有多种功能，如信号放大、电路隔离和逻辑转换等，广泛应用于各种电路系统和自动化控制领域。中间继电器强化信号转换，用于复杂控制电路，常在PLC扩展中发挥作用。

▲ 工作原理

中间继电器本质上是对电磁继电器的功能增强，它主要用于信号的放大以及多路控制。

▲ 用途与特点

中间继电器在PLC输出扩展方面发挥着关键作用，同时，它也常被用于多路信号的切换。中间继电器拥有多个触点，这使得它非常适合应用于复杂的控制电路中。

▲ 1.6 极化继电器

极化继电器，作为一种特殊的继电器，其工作原理和结构与中间继电器有所不同。它利用外部控制信号来改变自身的状态，从而实现对电路的切换或控制。极化继电器基于外部控制信号改变状态，适用于工业自动化、通信等，必须用于直流电路。

▲ 工作原理

极化继电器内部装有永磁体，其触点的动作方向会随着电流方向的变化而改变。

▲ 用途与特点

极化继电器常用于极性检测和自动换向等场合，例如在电动车充电控制中发挥关键作用。它具有高灵敏度的特点，但需注意，极化继电器仅适用于直流电路。