继电器的基本组成及工作过程

继电器可用于开关和保护应用，用于切换电路，使通过它的电流可以从当前电路转移到另一个电路。该切换操作可以手动或自动执行。用于切换继电器的手动操作是通过按钮和其他常规开关来执行的。但在大多数情况下，控制电路输出驱动继电器是自动进行的。

继电器用于确保任何电力系统的平稳运行，以便它们隔离特定电路或在电压或电流等参数超过其限制时发出警报。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，在多种应用中可以找到各种类型的继电器。

基本组成

继电器是一种具有电气、磁性和机械部件的机电设备，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，即公共 (COM)、常闭 (NC) 和常开 (NO) 触点，这些可以在继电器运行时打开或关闭，并且在交流和直流电源上工作。

当然，交流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，对于每个电流零位置，继电器线圈都会退磁，这就有可能继续断开电路。因此，交流继电器采用特殊机构构造，以提供持续的磁性，从而避免这个问题。这种结构包括电子电路装置或屏蔽线圈构造。

目前大多数机电继电器要么是吸引型，要么是感应型。

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体或电枢通过柱塞被吸入螺线管。所有这些继电器都是根据电磁吸引原理工作的。电枢或柱塞上受到的电磁力与气隙中电流的平方或磁通量的平方成正比。这些又分为几种类型，例如铰接电枢式、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。这些类型的继电器仅用于交流电源。在这些继电器中，驱动力由活动触点产生，该触点以是圆盘或杯形，通过磁性元件上的两个交变磁通量的相互作用。感应式继电器分为罩极式、感应杯式和电能表继电器。

工作过程

下图说明了继电器的工作过程。为便于理解，这里给出了吸引式电磁式继电器。在任何类型的机电继电器中，主要部件是线圈、衔铁和触点。一根电线缠绕在磁芯上，因此它形成了一个电磁铁。当向该线圈供电时，它会通电并产生电磁场。电枢是可移动的部件，其主要功能是打开或关闭触点。它附有弹簧，因此在正常工作条件下，该电枢回到其原始位置。触点是连接负载和源电路的导电部件。

通电状态下

如果线圈由电源供电，则继电器的线圈通电并产生与流过它的电流成比例的磁通量。该磁场将电枢吸引向电磁铁，因此动触头和固定触头彼此靠近，如下图所示。对于NO、NC和COM端子(图中未显示)，当继电器通电时，NO和COM端子都接触，而NC触点保持浮动。

断电状态下

当没有向继电器线圈供电时，没有磁通量产生，因此电枢处于静止位置。因此，两个触点都保持不变，并且这些触点之间存在一个小的气隙。换句话说，NC和COM触点在线圈断电时相互接触。

继电器触点类型

继电器有多种样式、配置、尺寸和技术。根据应用，考虑继电器的适用性，继电器具有连接两个电路所必需的三个触点，根据这些触点的配置方式或触点的切换动作，继电器分为不同的类型。在了解这种触点分类之前，必须知道继电器开关的杆和投掷。

杆和投掷

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)端子。在开关或继电器术语中，输入端子对应于极点，输出端子由继电器或开关的抛出表示。继电器的极数表示它可以控制多少个单独的电路，而掷数定义了每个极连接到输入的不同输出的数量。

根据杆数和投掷，继电器可以分为：

• 单刀单掷
• 单刀双掷
• 双刀单掷
• 双刀双掷

下图显示了基于其开关触点的各种类型的继电器。单刀单掷继电器可以控制一个电路，并且可以连接到一个输出。它用于只需要ON或OFF状态的应用。单刀双掷继电器将一个输入电路连接到两个输出之一，该继电器也称为转换继电器。虽然SPDT有两个输出位置，但它可能包含两个以上的抛出，这取决于应用程序的配置和要求。

双刀单掷继电器有两刀单掷，一次可以连接一个电路的两个端子。例如，该继电器用于一次将相和中性端子连接到负载。DPDT(双刀双掷)继电器有两极，每极有两个掷。在电机方向控制中，这些用于相位或极性反转。当线圈通电时，所有这些继电器的触点之间的切换动作如下图所示。

常开(NO)和常闭(NC)触点

常开继电器指示线圈退磁条件下的开关打开状态。每当通电线圈执行驱动时，电路就会闭合，如图a所示，其中一个简单的SPST继电器用于执行开关操作。或者，一个常闭 (NC) 继电器默认连接到电路，即使在线圈退磁或未通电的情况下也是如此。

每当线圈通电时，这些触点就会打开，从而打开有源电路，如图b所示。继电器可以通过在继电器本身中包含NC和NO触点来将这两个触点配置为SPDT配置，如图c所示。根据应用要求，可以连接这些NC和NO端子，以便可以在两个电路之间从通到断或断到通或切换。

通过考虑上述继电器触点概念，可以获得具有 NO和NC触点的继电器，用于各种开关操作，如下图所示。

继电器类型

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

如上所述，继电器允许用低功率电路切换高功率电路。因此，要使继电器工作，必须通过使电流通过线圈来为线圈通电。所以，驱动电路是必要的，除了继电器的控制电路之外别无他物。继电器驱动电路操作或驱动继电器以便在特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

有许多方法可以使用不同类型的控制设备来操作直流继电器，从简单的晶体管设备到高端集成型设备都是可以的。

a、NPN或PNP驱动程序

一个简单的继电器驱动器是通过使用NPN或PNP晶体管来控制通过继电器线圈的电流形成的。需要一个低功率控制电路来提供基极电流，以便打开或关闭晶体管。下图显示了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。电阻器R1限制流向晶体管基极的电流，二极管D1保护晶体管免受晶体管关闭时继电器线圈中产生的反电动势造成的损坏。

每当基极端子被提供适当的电流时，NPN晶体管就会被驱动到饱和模式，从而完成从电源到地的路径。流过继电器线圈的电流产生负责操作继电器触点的磁通量。该磁场吸引继电器触点，从而操作继电器。当没有提供基极电流时，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，可以使用PNP驱动来操作继电器，如下图所示。在这种情况下，继电器线圈连接在发射器和接地端子之间。在该驱动电路中，将与NPN继电器驱动器一样进行反向操作。

b、555定时器IC驱动器

上面讨论的驱动电路成本非常低，并且通常更灵活地驱动继电器。然而，在某些情况下，这些电路所需的基极电流有点低，尤其是当控制电路基于CMOS逻辑时。在这种情况下，可以使用555定时器IC操作继电器。该IC非常适合驱动继电器，其中2和6短接并连接到输入。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端子的输入电压超过电源电压的2/3 时，引脚3的输出变为低电平，而该电压小于电源电压的1/3，则输出在引脚3变高。在定时器的这些切换之间，可以非常恰当的操作继电器(小继电器)来控制电源电路。继电器线圈两端的二极管用于保护定时器免受线圈产生的反电动势的影响。

c、驱动器IC

作为上述基于晶体管和定时器的驱动器电路的替代方案，继电器驱动器IC可以驱动多个设备。这些驱动器是不同类型的IC，例如双极晶体管驱动IC、达林顿对驱动IC、MOSFET桥式IC 等，具有各种通道配置，如8通道、16通道等。这些IC允许连接多个继电器线圈以执行开关应用。用于控制电子设备的一些流行的继电器驱动器IC包括UL2803、ULN2003、TLC5940等。

2、交流继电器驱动电路

下图显示了交流电路中的继电器操作。在此电路中，继电器用于通过继电器控制加热器。为了控制主继电器(继电器2)，使用了一个由直流控制电路控制的辅助继电器(继电器1)。当辅助继电器线圈通过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线圈被通电，因此它被操作来转动加热器。同样，为了关闭加热器继电器1线圈必须断电。

继电器检查测试

大多数机电继电器需要定期检查其功能以获得可靠的性能。由于继电器的运动部件会因异常情况而发生变化，因此应定期进行测试。长时间使用，继电器的连接会因碳颗粒而恶化。因此，为保证继电器的可靠性能，必须在投入使用前进行测试，并在间隔时间后进行检查。这些类型的测试包括：

1、验收测试

这是由制造商在制造过程中的几个阶段执行的，以检查待售单元的可接受性。

2、调试测试

这些测试确定了继电器在特定保护方案中的功能。进行这些测试是为了检查继电器中组件的组装精度、额定值、校准和与整个系统的一致性。

3、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。

这些是在用于中高功率开关或保护系统应用的继电器上进行的测试。然而，对于低功率应用，尤其是用于电子控制系统的继电器，万用表的高度足以进行继电器测试。测试继电器的程序如下：

将万用表选择器保持在导通模式。

放置万用表探头，使一个探头在极点，另一个在NC触点，并检查导通性。

放置万用表探头，使一个探头在极点，另一个在NO触点，并检查极点和常开触点之间的不连续性。

现在将额定电压施加到继电器线圈上，使继电器通电，然后观察与继电器接合的咔嗒声。

再次检查极点和常开触点之间的连续性。

还要检查极点和常闭触点之间的不连续性。

最后拆掉电源，将万用表的选择器置于电阻模式，测量继电器线圈的电阻。将测得的电阻值与制造商规定的值核对。

如果满足以上所有条件，那么可以说继电器工作正常，否则它有缺陷，应该替换。

继电器应用

继电器用于保护电气系统，并最大限度地减少因过电流/电压而对系统中连接的设备造成的损坏。继电器用于保护与之相连的设备。这些用于控制应用音频放大器和某些类型的调制解调器中的低压信号的高压电路。这些用于通过低电流信号控制高电流电路，例如汽车的启动螺线管。也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
• 电信系统
• 工业过程控制器
• 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

总结

以上就是关于继电器触点类型、接线图及应用特性的相关内容介绍，在实际应用当中，继电器的作用是非常重要的。而根据不同的应用需求，如今已经研制出多种类型的继电器。