电磁继电器工作原理

继电器是一种电子控制器件，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），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“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。
继电器-详细介绍

固态继电器当输入回路中激励量的变化达到规定值时，能使输出回路中的被控电量发生预定阶跃变化的自动电路控制器件。它具有能反应外界某种激励量（电或非电）的感应机构、对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构，以及能对激励量的大小完成比较、判断和转换功能的中间比较机构。继电器广泛应用于自动控制、遥控遥测、通信、广播和航天技术等领域，起控制、保护、调节和传递信息的作用。
继电器的品种繁多，应用最广的是电磁继电器。
电磁继电器的结构 　典型结构如图1。一般的电磁继电器由电磁系统、接触系统、传动和复原机构三部分组成。


电磁系统 　即感应机构，由软磁材料制成的铁芯、轭铁和衔铁构成的磁路系统和线圈组装而成。接触系统 　即执行机构，由不同形式的触点簧片或用作触点的接触片以一定的绝缘方式组装而成，如图1中的3、4、5触点构成的接触系统。
传动和复原机构 　即中间比较机构，实现继电器动作的传动机构是指当线圈激励时将衔铁运动传递到触点簧片上的机构。一般是由和衔铁连接在一起的触点簧片直接传动或通过衔铁的运动间接地推动触点簧片运动。图1是一种由衔铁直接带动触点簧片3运动的传动形式。
复原机构是指当线圈去激励时将衔铁恢复到原始位置的机构。除少数继电器通过接触系统总压力实现衔铁复原外,一般是通过复原簧片或弹簧来实现的。图1中复原机构的动作是通过复原弹簧6来实现的。
继电器特性 　主要有继电特性、吸力和反力特性等。
继电特性 　当继电器线圈的电压或电流达到一定值（图2之x1）时，衔铁吸合，使常开触点闭合，触点回路接通；当线圈电压或电流逐渐减小到一定值(x2)时，衔铁释放，常开触点也随之断开，触点回路被切断。电磁继电器利用线圈中的电压或电流来控制触点回路的电压或电流，当线圈中的电信号变化到一定值时，触点回路的电信号呈现阶跃式的变化（由

变至

）。这种特性称为继电器的继电特性，也称继电器的输入-输出特性。

吸力与反力特性 　在导磁体未达饱和并略去漏散磁通影响的条件下,继电器的电磁吸力F（即当继电器线圈激励时，在气隙间测得的铁芯极面对衔铁的电磁吸力）可用下式表示

式中IN为继电器的安匝值，δ为继电器衔铁与铁芯间的气隙，S为继电器铁芯极面面积，K为系数。根据公式，当衔铁与铁芯间的气隙很小且安匝值不变时，继电器的电磁吸力与气隙的平方成反比。这一关系称为继电器的吸力特性，如图3中的曲线组1、2、3。

继电器衔铁在运动过程中要承受复原簧片（或弹簧）和接触簧片等的机械力的作用。这个机械力在一个很大的范围内变动。继电器衔铁在运动过程中所克服的机械力与衔铁运动的位移间的关系曲线，称为反力特性曲线（图3中的曲线4）。
为了保证继电器衔铁的吸合，在衔铁运动的整个行程中，衔铁上的电磁吸力应始终大于它承受的机械反力，即继电器线圈的激励安匝值应等于吸合安匝值（图3中曲线2）。但实际上为了确保在任何环境条件下继电器都能够可靠地工作，一般加到继电器线圈上的工作安匝值等于吸合安匝值的 1.5～4倍（图3中的曲线1）。
特性参数 　图2中x1称为继电器的吸合值,x2称为继电器的释放值，比值x2/x1=Kf称为返回系数。输入参数 x1对应的功率称为吸合功率，它是表示电磁继电器吸合时所需要的最小功率，通常称为继电器的灵敏度。有时也用继电器的吸合安匝值来表示。
电磁继电器的动作时间包括吸合时间和释放时间。吸合时间是指从线圈通电开始，到所有触点达到工作状态所需时间。释放时间是指从线圈断电开始，到所有触点恢复到释放状态所需要的时间。吸合时间和释放时间不包括触点的回跳时间和动态接触电阻的稳定时间。
接触电阻是指当触点对通电时，在两触点接触表面间显示出的电阻值。寿命是指继电器在规定的环境条件和负载下，能够正常动作的最小次数。
触点负载能力是指继电器触点能承受的开路电压值和闭路电流值。
种类 　常用的电磁继电器有舌簧继电器、极化和磁保持继电器、密封电磁继电器。

舌簧继电器 　由线圈和舌簧管构成的一种结构较简单的电磁继电器（图4）。舌簧管是由两根或三根高导磁材料制成的舌簧片封结在玻璃管中构成的。舌簧片可构成磁路的一部分。封结在玻璃管内的舌簧片自由端电镀一层贵金属，因此它又可作为继电器的触点起开闭电路的作用。线圈激励通电后，封结在玻璃管两端的舌簧片被磁化，管内两簧片的自由端相互吸引而闭合,使被控电路接通；线圈断电后，磁路中磁通消失，两舌簧片在本身机械应力的作用下回弹而分开，使被控电路切断。作为触点的舌簧片一端被封结在玻璃管内，可以避免污染物对触点可靠工作的影响。触点间浸润水银的叫水银湿式舌簧继电器。

极化和磁保持继电器 　极化继电器是能反应输入信号方向的电磁继电器（图5）。磁路系统中存在永久磁铁的极化磁通φm和线圈激励后所产生的工作磁通φg，由于两者的相互作用，衔铁到导磁体两极面间的气隙磁通出现一边大一边小的现象，而衔铁倒向磁通较大的一边。改变线圈电流方向，衔铁到导磁体两极面间的气隙磁通量的大小也随之改变，从而衔铁被吸向导磁体的另一极面。极化继电器的灵敏度高（功率小于10微瓦）动作速度快（小于1毫秒），但触点切换能力较小。