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繼電器小知識
1、繼電器工作原理及驅(qū)動電路圖解：繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件，廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電了設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器的繼電特性：繼電器的輸入信號x從零連續(xù)增加達到銜鐵開始吸合時的動作值xx，繼電器的輸出信號立刻從y=0跳躍y=ym，即常開觸點從斷到通。一旦觸點閉合，輸入量x繼續(xù)增大，輸出信號y將不再起變化。當輸入量x從某一大于xx值下降到xf，繼電器開始釋放，常開觸點斷開。我們把繼電器的這種特性叫做繼電特性，也叫繼電器的輸入-輸出特性。一、繼電器（relay）的工作原理和特性1、電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。2、電路原理2.1繼電器簡單介紹繼電器是一種當輸入量變化到某一定值時，其觸頭（或電路）即接通或分斷交直流小容量控制回路。2.2工作原理由永久磁鐵保持釋放狀態(tài)，加上工作電壓后，電磁感應使銜鐵與永久磁鐵產(chǎn)生吸引和排斥力矩，產(chǎn)生向下的運動，最后達到吸合狀態(tài)。3、晶體管驅(qū)動驅(qū)動電路3.1電路原理圖當晶體管用來驅(qū)動繼電器時，推薦用NPN三極管。具體電路如下：當輸入高電平時，晶體管T1飽和導通，繼電器線圈通電，觸點吸合。當輸入低電平時，晶體管T1截止，繼電器線圈斷電，觸點斷開。3.2電路中各元器件的作用（1）晶體管T1為控制開關(guān)。（2）電阻R1主要起限流作用，降低晶體管T1功耗。（3）電阻R2使晶體管T1可靠截止。（4）二極管D1反向續(xù)流，為三極管由導通轉(zhuǎn)向關(guān)斷時為繼電器線圈中的提供泄放通路，并將其電壓箝位在+12V上。4、集成電路驅(qū)動電路目前已使用多個驅(qū)動晶體管集成的集成電路，使用這種集成電路能簡化驅(qū)動多個繼電器的印制板的設(shè)計過程?，F(xiàn)在所用驅(qū)動繼電器的集成電路主要有TD62003AP。當2003輸入端為高電平時，對應的輸出口輸出低電平，繼電器線圈兩端通電，繼電器觸點吸合；當2003輸入端為低電平時，對應的輸出口呈高阻態(tài)，繼電器線圈兩端斷電，繼電器觸點斷開。24V繼電器的驅(qū)動電路：繼電器串聯(lián)RC電路：這種形式主要應用于繼電器的額定工作電壓低于電源電壓的電路中。當電路閉合時，繼電器線圈由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生電動勢阻礙線圈中電流的增大，從而延長了吸合時間，串聯(lián)上RC電路后則可以縮短吸合時間。原理是電路閉合的瞬間，電容C兩端電壓不能突變可視為短路，這樣就將比繼電器線圈額定工作電壓高的電源電壓加到線圈上，從而加快了線圈中電流增大的速度，使繼電器迅速吸合。電源穩(wěn)定之后電容C不起作用，電阻R起限流作用。二、繼電器額定工作電壓的選擇繼電器額定工作電壓是繼電器最主要的一項技術(shù)參數(shù)。在使用繼電器時，應該首先考慮所在電路（即繼電器線圈所在的電路）的工作電壓，繼電器的額定工作電壓應等于所在電路的工作電壓。一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電壓的0.86。注意所在電路的工件電壓千萬不能超過繼電器額定工作電壓，否則繼電器線圈容易燒毀。另外，有些集成電路，例如NE555電路是可以直接驅(qū)動繼電器工作的，而有些集成電路，例如COMS電路輸出電流小，需要加一級晶體管放大電路方可驅(qū)動繼電器，這就應考慮晶體管輸出電流應大于繼電器的額定工作電流。當晶體管用來驅(qū)動繼電器時，必須將晶體管的發(fā)射極接地。具體電路如下：NPN晶體管驅(qū)動時：當晶體管T1基極被輸入高電平時，晶體管飽和導通，集電極變?yōu)榈碗娖?，因此繼電器線圈通電，觸點RL1吸合。當晶體管T1基極被輸入低電平時，晶體管截止，繼電器線圈斷電，觸點RL1斷開。nr2-25熱繼電器手冊；
2、功率方向繼電器：當輸入量（如電壓、電流、溫度等）達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器?？煞譃殡姎饬浚ㄈ珉娏?、電壓、頻率、功率等）繼電器及非電氣量（如溫度、壓力、速度等）繼電器兩大類。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。廣泛應用于電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等裝置中。測試方法1、測線圈電阻：可用萬能表R×10Ω檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。繼電器線圈的阻值和它的工作電壓及工作電流有非常密切的關(guān)系，通過線圈的阻值可以計算出它的使用電壓及工作電流。2、測觸點電阻：用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點與動點電阻，其阻值應為0；而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。由此可以區(qū)別出那個是常閉觸點，那個是常開觸點。3、測量吸合電壓和吸合電流：找來可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進行監(jiān)測。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準確，可以試多幾次而求平均值。測量釋放電壓和釋放電流：也是像上述那樣連接測試，當繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時，記下此時的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的10～50%，如果釋放電壓太?。ㄐ∮?/10的吸合電壓）時則不能正常使用了，這樣會對電路的穩(wěn)定性造成威脅使工作不可靠。nr2-25熱繼電器手冊；
3、繼電器的測試：繼電器是智能預付費電能表中的關(guān)鍵器件，繼電器的壽命在某種程度上決定了電表壽命，該器件性能好壞對智能預付費電能表運行至關(guān)重要。而國內(nèi)、外繼電器生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)規(guī)模相差較大，技術(shù)水平相距懸殊，性能參數(shù)千差萬別，因此，電能表生產(chǎn)廠家在繼電器檢測選型時必須有一套完善的檢測裝置，以保證電表質(zhì)量。同時，國家電網(wǎng)也加強了智能電能表內(nèi)繼電器性能參數(shù)抽樣檢測，同樣需要相應的檢測設(shè)備，檢驗不同廠家生產(chǎn)的電表質(zhì)量。然而，目前繼電器檢測設(shè)備不僅檢測項目比較單一，檢測過程不能實現(xiàn)自動化，檢測數(shù)據(jù)需要人工處理和分析，檢測結(jié)果具有各種隨機性、人為性，而且，檢測效率低，安全性也得不到保證[1] 。近兩年來，國家電網(wǎng)逐步規(guī)范了電表技術(shù)要求，制定相關(guān)行業(yè)標準以及技術(shù)規(guī)范，這為繼電器參數(shù)檢測提出了一些技術(shù)難題，如繼電器的負載通斷能力、開關(guān)特性測試等。因此，迫切需要研究一種設(shè)備，實現(xiàn)繼電器性能參數(shù)的綜合檢測[1] 。根據(jù)繼電器性能參數(shù)測試要求，測試項目可以分為兩大類，一是不帶負載電流的測試項目，如動作值、觸點接觸電阻、機械壽命；二是帶負載電流的測試項目，如觸點接觸電壓、電壽命、過負荷能力。主要測試項目簡單介紹如下：（1）動作值。繼電器動作時所需電壓值。（2）觸點接觸電阻。觸電閉合時，兩觸頭之間的電阻值。（3）機械壽命。機械部分在不損壞的情況下，繼電器反復開關(guān)動作次數(shù)。（4）觸點接觸電壓。觸電閉合時，觸電回路中施加一定負載電流，觸點間電壓值。（5）電壽命。繼電器驅(qū)動線圈兩端施加額定電壓，觸點回路中施加額定阻性負載時，每小時循環(huán)小于300次、占空比1∶4條件下，繼電器的可靠動作次數(shù)。（6）過負荷能力。繼電器驅(qū)動線圈兩端施加額定電壓，觸點回路中施加1．5倍額定負載時，動作頻率（10±1）次/分條件下，繼電器可靠動作次數(shù)[1] 。nr2-25熱繼電器手冊；
4、電磁繼電器的工作原理和特性：1、電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。2、電路原理2.1繼電器簡單介紹基本概念繼電器是一種當輸入量變化到某一定值時，其觸頭（或電路）即接通或分斷交直流小容量控制回路2.2工作原理由永久磁鐵保持釋放狀態(tài)，加上工作電壓后，電磁感應使銜鐵與永久磁鐵產(chǎn)生吸引和排斥力矩，產(chǎn)生向下的運動，最后達到吸合狀態(tài)。3、晶體管驅(qū)動驅(qū)動電路3.1電路原理圖當晶體管用來驅(qū)動繼電器時，推薦用NPN三極管。具體電路如下：工作原理簡介當輸入高電平時，晶體管T1飽和導通，繼電器線圈通電，觸點吸合。當輸入低電平時，晶體管T1截止，繼電器線圈斷電，觸點斷開。3.2電路中各元器件的作用晶體管T1為控制開關(guān)。電阻R1主要起限流作用，降低晶體管T1功耗。電阻R2使晶體管T1可靠截止。二極管D1反向續(xù)流，為三極管由導通轉(zhuǎn)向關(guān)斷時為繼電器線圈中的提供泄放通路，并將其電壓箝位在+12V上。4、集成電路驅(qū)動電路目前已使用多個驅(qū)動晶體管集成的集成電路，使用這種集成電路能簡化驅(qū)動多個繼電器的印制板的設(shè)計過程?，F(xiàn)在我司所用驅(qū)動繼電器的集成電路主要有TD62003AP。當2003輸入端為高電平時，對應的輸出口輸出低電平，繼電器線圈兩端通電，繼電器觸點吸合；當2003輸入端為低電平時，對應的輸出口呈高阻態(tài)，繼電器線圈兩端斷電，繼電器觸點斷開。24V繼電器的驅(qū)動電路繼電器串聯(lián)RC電路：這種形式主要應用于繼電器的額定工作電壓低于電源電壓的電路中。當電路閉合時，繼電器線圈由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生電動勢阻礙線圈中電流的增大，從而延長了吸合時間，串聯(lián)上RC電路后則可以縮短吸合時間。原理是電路閉合的瞬間，電容C兩端電壓不能突變可視為短路，這樣就將比繼電器線圈額定工作電壓高的電源電壓加到線圈上，從而加快了線圈中電流增大的速度，使繼電器迅速吸合。電源穩(wěn)定之后電容C不起作用，電阻R起限流作用。nr2-25熱繼電器手冊；
5、固態(tài)繼電器：固態(tài)繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。nr2-25熱繼電器手冊。
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