继电器的工作原理及作用

继电器的工作原理及作用

继电器是一种重要的电子控制器件，广泛应用于各种家用电器和自动化控制系统中。它能够用较小的电流控制较大电流的电路，具有放大、综合信号、自动控制等多种功能。本文将详细介绍继电器的基本概念、电路符号、主要作用、基本结构以及工作原理。

1. 基本概念

继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

19世纪30年代，美国物理学家约瑟夫·亨利在研究电路控制时利用电磁感应现象发明了继电器。最早的继电器是电磁继电器，它利用电磁铁在通电和断电下磁力产生和消失的现象，来控制高电压高电流的另一电路的开合，它的出现使得电路的远程控制和保护等工作得以顺利进行。继电器是人类科技史上的一项伟大发明创造，它不仅是电气工程的基础，也是电子技术、微电子技术的重要基础。

图1 继电器

2. 电路符号

继电器的文字符号为“K”，图形如图2所示。在电路图中，继电器的接点可以画在该继电器线圈的旁边，或在远离该继电器线圈的地方，而用编号表示它们的彼此关系。

图2 继电器的电路符号

3. 主要作用

(1) 放大：例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。

(2) 综合信号：例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。

(3) 自动、遥控、监测：例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。

(4) 扩大控制范围：例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。

4. 基本结构

继电器由四部分构成，分别是线圈、磁路、反力弹簧和触点。

• 线圈的用途是通电后，它能产生电磁吸力，带动磁路的衔铁吸合，并使得触点产生变位动作。
• 磁路由铁芯、铁扼和衔铁构成，它的任务是为线圈产生的磁通建立磁路通道。
• 在磁路中，最重要的就是磁路气隙，它是衔铁和铁芯之间的一段空隙。线圈未通电时气隙为最大值，触点为初始态；线圈通电后，气隙为零，触点变位为动作态。
• 反力弹簧的作用就是为衔铁提供与动作方向相反的斥力，当线圈断电后它能帮助衔铁和触点复位。
• 触点用于对外执行控制输出，它由常闭触点和常开触点构成。线圈得电继电器吸合后，常闭触点打开而常开触点闭合，线圈断电释放后，常闭触点和常开触点均复位为初始状态。

5. 工作原理

继电器的转换触点是继电器的一个动触点和两个静触点。其中动触点与静触点1处于闭会状态，称为常闭触点，动触点与静触点2处于断开状态，称为常开触点，如图4所示。

图4 继电器的转换触点

当线圈得电时，其动触点与静触点1立即断开并与静触点2闭合，切断静触点1控制线路，接触通静触点2的控制线路。

当线圈失电时，动触点复位，即动触点与静触点2复位断开并与静触点1复位闭合，切断静触点2的控制线路接通静触点1的控制线路。如图5所示：

图5 继电器的工作原理图

从上图可以看出当继电器K线圈连接在不闭锁的常开按钮与电池之间；常闭触点K-1连接在电池与灯泡EL1z之间，用于控制灯泡EL1的点亮与熄灭；常开触点k-2连接在电池与灯泡EL2之间，用于控制灯泡EL2的点亮与熄灭。在未接通线路时，灯泡EL2处于熄灭状态。

按下按钮SB时，线路接通，继电器K线圈得电，常闭触点K-1断开，切断灯泡EL1的供电电源，灯泡EL1熄灭；同时常开触点K-2闭合，接通灯泡EL2的供电电源，灯泡EL2点亮。

松开按钮SB时，线路断开，继电器K线圈失电，常闭触点K-1复位闭合，接通灯泡EL1的供电电源，灯泡EL1点亮；同时常开触点K-2复位断开，切断灯泡EL2的供电电源，灯泡EL2熄灭。

以上就是继电器的概念、电路符号、主要作用、基本结构以及工作原理介绍了。继电器经过一百多年的发展，已经形成了各种形式的，比如时间继电器，温度继电器，舌簧继电器，热继电器，差动继电器，光继电器，声音继电器，霍尔继电器等，现在还有固态继电器等，从机械到电子，各种形态都有。