继电器的工作原理和功能是什么？

继电器，一种开关设备，非常用于控制电路.

图1: 继电器的结构

继电器由线圈，磁路，反作用力弹簧和触点四部分组成.

线圈的目的是给线圈通电，它可以产生电磁吸引力，驱动磁路的电枢吸引，并使触点运动.

磁路由铁芯，铁扼流圈和电枢组成. 它的任务是为线圈产生的磁通量建立一个磁路通道.

在磁路中，最重要的是磁路的气隙，它是电枢和铁芯之间的空隙. 线圈不通电时，气隙为最大值，触点处于初始状态；线圈通电后，气隙为零，触点位移处于工作状态.

反作用力弹簧的功能是在电枢的相反方向上为电枢提供排斥力. 线圈断电后，可以帮助重置电枢和触点.

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触点用于执行外部控制输出. 它由常闭触点和常开触点组成. 继电器给线圈通电后，常闭触点断开，常开触点闭合. 圈断电并释放后，常闭触点和常开触点将重置为初始状态.

继电器共有三种，分别是电压继电器，电流继电器和中间继电器.

电压继电器，线圈匝数很少，并且线圈与负载并联连接. 电压继电器是我们常见的继电器主要类型.

电流继电器，其匝数小且线径粗，线圈与负载串联，因此其工作电流即为负载电流.

图2: 电流继电器

我们看到它的线圈很粗，线径很粗. 这是电流继电器的特征.

中间继电器实际上是电压继电器. 之所以将中间继电器视为独立品种，是因为中间继电器有许多触点对. 中间继电器通常具有2对触点，甚至超过4对.

让我们看看下面的图片:

图3: 电动机缺相保护

上图取自《电气控制手册》，它是电动机缺相保护的原理图. 我们从该图的右上角看到继电器K，其触点位于左下角. K是中间继电器.

电路工作时，按下左下角的闭合控制按钮ST，电气吸引接触器线圈KM，电动机开始运行，左下角KM的常开辅助触点闭合，并且K保持其原始状态. 其常闭触点K不起作用，因此它形成接触器KM的自保持电路. 当ST返回时，由于自我保护电路，KM保持拉入状态.

当系统中发生一定阶段的电压损失时，继电器K被激活，其常闭触点被改变为断开状态，KM的线圈被断电并断开，并且系统实现了缺相保护.

让我们看一下继电器的继电器特性，请参见下图:

图4: 继电器的几个点

这里，X是继电器输入的输入条件，可以是电压，电流，温度，流量，压力和液位等. Y是继电器输出值: Y0是初始状态，Y1是吸合状态.

我们看到当X从零增加时，继电器在Xf之后不工作；当X = Xd时，继电器改变位置，Y = Y1. 为了确保继电器的可靠插入，X应该继续增加到Xw以确保继电器的可靠操作.

通常，Xd / Xw ＝ 0.7〜0.8. 例如24V DC继电器，其作用值为0.7x24 = 16.8V，额定值为24V，以确保继电器的可靠吸合.

现在，我们从Xw降低X的值. 当X通过Xd时，仅当X = Xf时，继电器才会释放.

我们将比率Xf / Xd称为返回系数，其值通常为0.6.

返回系数通常在0.4到0.7之间. 如果不采取特殊措施，其值将不等于1.

继电器的继电器特性非常重要继电器触点灭弧电路，这是了解继电器工作参数的关键.

让我们看一下ABB的一种继电器的以下参数:

图片: 5: ABB继电器参数

比较继电器的特性，我们会发现这种通用继电器的特性非常好.

继电器的参数很多，限于空间，此答案仅在此处讨论.

几个问题:

第一个问题: 我们知道接触器具有消弧罩，但继电器没有. 这会对中继产生什么影响？

答案:

我们知道，只要电压超过12〜20V，电流超过0.25〜1A，电路断开后触点之间就会产生电弧.

继电器通常用于辅助电路的控制. 该标准规定辅助电路的电流一般不超过5A. 因此，继电器的触点之间应该出现电弧.

但是，接触器配备有灭弧罩继电器触点灭弧电路，但是继电器没有配备灭弧罩. 因此，继电器必须采取一些措施消除电弧的影响. 最简便的措施有两种，一种是在接触电路中连接电阻以减少电弧能量并达到熄灭电弧的目的. 见图6中的图1；第二种是串联连接类似的触点，通过增加电弧长度来熄灭电弧，并增加击穿电压，请参见图6中的图2.

图6: 继电器触点消除电弧烧蚀的方法

图6的图3结合了图1和图2. 当在23-24环路中发生电弧时，将合并具有电阻的13-14分支以减小23-24分支中的电流. 结果，23-24分支的弧将冷却下来，然后弧将被熄灭. 因此，弧线不能并联，有点像一座山不能容忍两只老虎的意思.

图6中的图4，其中，纵坐标是击穿电压，横坐标是电弧间隔L和气压的乘积. 注意PL2，它等于低海拔时的值，而PL1则等于高海拔时的值，

由于降低了高海拔处气隙的击穿电压，因此继电器必须使用图6中图2的连接方法来增加击穿电压，增加电弧长度并实现有效的灭弧.

第二个问题: 回报系数过小或过大会产生什么影响？

答案:

返回系数太小会降低可靠性，而返回系数太高则会导致误操作.

例如，对于24V继电器，如果将返回系数设置为1，则在电压值为0.7x24 = 16.8V时，继电器会弹起并吸合，从而导致线圈剧烈发热，从而大大降低了继电器的电气寿命；

如果将返回系数设置为0.1，即继电器在16.8V上拉并在1.68V上释放，则继电器的可靠性将降低. 例如，我们使用晶体管来控制继电器. 只要穿透电流稍大，继电器就不能释放. 这个问题可能更大. 又例如，导线之间存在分布电容. 如果电线很长，则电线的分布电容足以使直流继电器在一段时间后释放，而交流继电器可能根本不会释放.

可以看出返回系数太大或太小都是不好的.

但是，某些特殊的继电器（例如电压继电器）需要可调节的返回系数，并且返回系数的最大值相对较高.

第三个问题: 接触电流较大的继电器可以代替接触器吗？

答案:

否.

我们知道接触器的触点不能焊接，因此它与断路器的分断能力之间存在协调关系. 这种关系在GB14048.4“低压开关设备和控制设备第4部分: 接触器，电动机起动器，...”中定义为SCPD参数.

当发生短路时，在断路器断开后，如果接触器的触点被焊接，则称为SCPD的第一类匹配关系，反之亦然是SCPD的第二类匹配关系.

同时，当电动机启动时，其启动电流通常约为6.5倍. 因此，对于直接启动的普通电动机，接触器的过载倍数是8倍，而正反转电动机和点动电动机的接触器过载倍数是10倍.

继电器的过载倍数通常不超过4倍，并且与接触器无法相比.

第四个问题: 与不带触点的继电器相比，带触点的继电器有什么优缺点？

答案:

带触点的继电器具有开路距离，因此耐压水平较高，而没有触点的继电器的耐压水平较低.

有一个非常重要的参数，称为转换深度h，它等于继电器触点断开电阻与导通电阻之比.

对于带触点的继电器，h的值约为10到12，而对于不带触点的继电器，h的值约为5到8，相差至少2个数量级.

h值越低，继电器的功耗越大，发热量就越严重.

非接触式继电器的最大优点是断开时间短，灵敏度高.

第五个问题: 继电器线圈通电时，会对电路产生一定的影响. 如何确定这种冲击的影响？

答案:

GB14048.5“低压开关设备和控制设备第5部分: 控制电路电器和开关元件，机电控制电路电器”的形式为:

请注意，6XP的选项出现在DC列中，其中P是继电器线圈的功率，而6P指的是拉入时的冲击时间（以毫秒为单位），当然是经验公式.

该表指定了继电器对电源的最大冲击时间.

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