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繼電器，亦稱電控制器件，其功能在于，當(dāng)輸入量即激勵(lì)量發(fā)生變化并滿足特定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，能夠在電氣輸出電路中引發(fā)被控量的預(yù)定階躍式變化。這種器件具備控制系統(tǒng)，亦即輸入回路線圈的英文，與被控制系統(tǒng)，亦即輸出回路，之間的相互作用。這種設(shè)備通常被用于自動(dòng)化控制電路，它本質(zhì)上是一種通過(guò)微小的電流來(lái)操控較大電流運(yùn)行的“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。因此，它在電路中扮演著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全防護(hù)以及電路轉(zhuǎn)換等多重角色。

概述繼電器系一種電氣控制元件，其功能在于接受一定量的輸入信號(hào)，并能在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)維持這種狀態(tài)，進(jìn)而引發(fā)電氣輸出回路中被控制量的預(yù)定階躍式轉(zhuǎn)變。當(dāng)輸入信號(hào)減小至特定水平并持續(xù)一段時(shí)間后，繼電器將恢復(fù)至初始狀態(tài)。

發(fā)展歷史

18世紀(jì)時(shí)，人們普遍認(rèn)為電與磁是截然不同的物理現(xiàn)象。然而，1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特揭示了電流能夠產(chǎn)生磁效應(yīng)的奧秘。緊接著，1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第又發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這些重大發(fā)現(xiàn)證明了電能與磁能之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的問(wèn)世奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；正是這些創(chuàng)新發(fā)明，使人類跨入了電氣時(shí)代。19世紀(jì)30年代，美國(guó)物理學(xué)家約瑟夫·亨利在探索電路控制領(lǐng)域時(shí)，借助電磁感應(yīng)的原理，成功發(fā)明了繼電器。這種繼電器，即電磁繼電器，其工作原理是依靠電磁鐵在電流通過(guò)和斷開(kāi)時(shí)磁力的生成與消失，實(shí)現(xiàn)對(duì)高電壓、高電流電路的開(kāi)關(guān)控制。繼電器的問(wèn)世，極大地促進(jìn)了電路遠(yuǎn)程控制和保護(hù)等功能的順利實(shí)施。繼電器作為人類科技進(jìn)步的重要里程碑貝語(yǔ)網(wǎng)校，不僅構(gòu)成了電氣工程的核心，而且對(duì)電子技術(shù)以及微電子技術(shù)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

主要作用

繼電器作為一種具備隔離性能的自動(dòng)切換裝置，其應(yīng)用范圍極為廣泛，涵蓋了遙控操作、遠(yuǎn)程測(cè)量、通信傳輸、自動(dòng)化控制、機(jī)電結(jié)合以及電力電子設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域，堪稱最為關(guān)鍵的控制系統(tǒng)元件之一。

繼電器通常配備有感應(yīng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠反映特定的輸入變量，例如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度以及光等；同時(shí)，它還擁有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能夠?qū)Ρ豢仉娐愤M(jìn)行“通”或“斷”的控制；在繼電器的輸入和輸出部分之間，還設(shè)有中間機(jī)構(gòu)，其主要功能是對(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離、功能處理線圈的英文，并對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

作為控制元件，概括起來(lái)，繼電器有如下幾種作用：

拓展控制領(lǐng)域：比如，當(dāng)多觸點(diǎn)繼電器的控制信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定數(shù)值，能夠依據(jù)觸點(diǎn)組的多樣化形態(tài)，實(shí)現(xiàn)多路電路的同步切換、斷開(kāi)或連接。

例如，靈敏型繼電器以及中間繼電器等設(shè)備，僅需極小的控制信號(hào)，便能操控功率龐大的電路系統(tǒng)。

例如，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)依照既定模式輸入至多繞組繼電器，它們將經(jīng)過(guò)對(duì)比與整合，最終實(shí)現(xiàn)既定的控制目標(biāo)。

自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程操控、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：比如，在自動(dòng)設(shè)備中，繼電器與其他電氣元件協(xié)同工作，共同構(gòu)建起一套程序化的控制電路，進(jìn)而確保系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)作。

繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

額定工作電壓，即繼電器在正常運(yùn)作時(shí)線圈所需的電壓值。這一電壓值因繼電器型號(hào)的不同而有所差異，可能為交流電壓，亦可能為直流電壓。

繼電器線圈中的直流電阻值，是可以通過(guò)使用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量的。

吸合電流，即繼電器完成吸合動(dòng)作所需的最小電流值。在常規(guī)操作中，所供電流需略高于此吸合電流，以確保繼電器能夠穩(wěn)定運(yùn)行。至于線圈的工作電壓，通常應(yīng)控制在額定工作電壓的1.5倍以下，以避免因電流過(guò)大而導(dǎo)致線圈燒毀。

釋放電流，即繼電器執(zhí)行釋放操作所能承受的最大電流值。當(dāng)繼電器在吸合狀態(tài)下的電流降至一定水平，繼電器便會(huì)回到未通電的釋放狀態(tài)，此時(shí)流經(jīng)的電流顯著低于吸合時(shí)的電流。

觸點(diǎn)切換的電壓與電流值：這指的是繼電器所能承受的電壓和電流上限。該參數(shù)直接關(guān)系到繼電器所能調(diào)節(jié)的電壓和電流范圍。在使用過(guò)程中，必須確保電壓和電流不超過(guò)這一限制，否則繼電器的觸點(diǎn)極易受損。

種類舉例

繼電器種類繁多，依據(jù)輸入量劃分，有電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等；從工作原理來(lái)看，則包括電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式繼電器等；按用途分類，有控制繼電器和保護(hù)繼電器；而根據(jù)輸入量變化形式，又可分為有無(wú)繼電器和量度繼電器。

繼電器的動(dòng)作與否取決于輸入信號(hào)的有無(wú)，無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，繼電器保持靜止?fàn)顟B(tài)；一旦有信號(hào)輸入，繼電器便會(huì)啟動(dòng)，例如，中間繼電器、通用繼電器以及時(shí)間繼電器等均屬于此類。

繼電器的作用是依據(jù)輸入量的變動(dòng)來(lái)觸發(fā)動(dòng)作，在其運(yùn)作過(guò)程中，輸入量始終處于活躍狀態(tài)，繼電器只有在輸入量達(dá)到特定閾值時(shí)才會(huì)啟動(dòng)，例如電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、速度繼電器、壓力繼電器以及液位繼電器等。

電磁式繼電器

控制電路中普遍采用的繼電器主要是電磁式繼電器。這種繼電器以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、成本較低、易于操作與維護(hù)為特點(diǎn)。其觸點(diǎn)容量通常較小（通常在SA以下），觸點(diǎn)數(shù)量眾多且不分主輔，不配備滅弧裝置，體積小巧，動(dòng)作既迅速又精準(zhǔn)，控制性能靈敏且可靠，因此被廣泛應(yīng)用于低壓控制系統(tǒng)之中。電磁式繼電器種類繁多，包括電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器，以及眾多不同型號(hào)的小型通用繼電器。

電磁式繼電器的構(gòu)造與運(yùn)作機(jī)制與接觸器相仿，主要由電磁部分和觸點(diǎn)構(gòu)成。該繼電器分為直流和交流兩種類型。通過(guò)在線圈的兩端施加電壓或通入電流，從而產(chǎn)生電磁力；當(dāng)電磁力超過(guò)彈簧的抵抗力時(shí)，會(huì)吸引銜鐵，使常開(kāi)和常閉的接點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作；而當(dāng)線圈的電壓或電流降低或完全消失時(shí)，銜鐵會(huì)釋放，接點(diǎn)會(huì)恢復(fù)原位。

熱繼電器

熱繼電器主要用于電氣設(shè)備，尤其是電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷防護(hù)。這種電器基于電流的熱效應(yīng)原理運(yùn)作，其動(dòng)作特性與電動(dòng)機(jī)的允許過(guò)載情況相似，且具有反時(shí)限特性。它通常與接觸器協(xié)同使用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷和斷相的保護(hù)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，三相異步電動(dòng)機(jī)常常會(huì)遭遇因電氣或機(jī)械問(wèn)題導(dǎo)致的過(guò)電流現(xiàn)象，如過(guò)載和斷相。若電流超量不大，且持續(xù)時(shí)間較短，且繞組溫度未超過(guò)規(guī)定上限，此類過(guò)電流尚可接受；然而，若電流超量嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，將加速電動(dòng)機(jī)絕緣材料的老化，甚至可能造成電動(dòng)機(jī)損壞，故而在電動(dòng)機(jī)電路中必須安裝保護(hù)裝置。電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置種類繁多，其中應(yīng)用最廣泛、最頻繁的是雙金屬片熱繼電器。這類雙金屬片式熱繼電器普遍采用三相設(shè)計(jì)，并且分為兩類：一類具備斷相保護(hù)功能，另一類則不具備這一保護(hù)特性。

時(shí)間繼電器

控制電路中，時(shí)間繼電器負(fù)責(zé)對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。這類繼電器種類繁多，依據(jù)工作原理的不同，可分為電磁式、空氣阻尼式、電動(dòng)式以及電子式等；根據(jù)延時(shí)方式的不同，又可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型。空氣阻尼式時(shí)間繼電器通過(guò)空氣阻尼原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能，它主要由電磁機(jī)構(gòu)、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)這三個(gè)部分構(gòu)成。該電磁機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為直動(dòng)式，采用雙E型鐵心結(jié)構(gòu)；觸頭部分則采用了I-X5型微動(dòng)開(kāi)關(guān)；此外，延時(shí)機(jī)構(gòu)則是通過(guò)氣囊式阻尼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

可靠性

繼電器在GB和SF條件下的工作表現(xiàn)尤為出色，其平均故障間隔時(shí)間可達(dá)820000小時(shí)，遠(yuǎn)超其他環(huán)境；相較之下，在NU環(huán)境中，這一時(shí)間縮短至僅有60000小時(shí)。

選擇A1級(jí)別的繼電器，其平均故障間隔時(shí)間能夠達(dá)到3660000小時(shí)，相對(duì)而言，采用C級(jí)別的繼電器，這一時(shí)間僅為110000小時(shí)，兩者相差高達(dá)33倍，這充分說(shuō)明了繼電器的質(zhì)量等級(jí)對(duì)其可靠性的顯著影響。

繼電器的觸點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)可靠性有顯著作用，單擲式繼電器的可靠性普遍優(yōu)于同刀數(shù)雙擲式繼電器。隨著刀數(shù)的增多，其可靠性會(huì)逐步下降。具體來(lái)說(shuō)，單刀單擲繼電器的平均故障間隔時(shí)間遠(yuǎn)超四刀雙擲繼電器，達(dá)到了后者的5.5倍。

繼電器的可靠性受其結(jié)構(gòu)類型的影響，目前共有24種不同的結(jié)構(gòu)類型，每種類型都會(huì)對(duì)繼電器的可靠性產(chǎn)生作用。

繼電器的工作溫度區(qū)間介于-25℃至70℃之間。當(dāng)溫度逐漸上升，繼電器的平均故障間隔時(shí)間呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。

繼電器動(dòng)作速率的提升，導(dǎo)致其平均故障間隔時(shí)間大致呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)的降低態(tài)勢(shì)。鑒于此，若電路設(shè)計(jì)對(duì)繼電器的動(dòng)作速率有極高要求，那么在電路維護(hù)過(guò)程中，必須對(duì)繼電器進(jìn)行細(xì)致的檢查，以確保能夠及時(shí)更換。

電流比在評(píng)估繼電器可靠性方面起著關(guān)鍵作用，它指的是繼電器實(shí)際承受的工作負(fù)載電流與該繼電器所能承受的最大額定負(fù)載電流之間的比例關(guān)系。電流對(duì)繼電器的穩(wěn)定性具有顯著影響，特別是在電流比值超過(guò)0.1的情況下，其平均故障間隔時(shí)間會(huì)急劇縮短；而電流比值低于0.1時(shí)，平均故障間隔時(shí)間則基本保持穩(wěn)定。鑒于此，在電路設(shè)計(jì)階段，應(yīng)優(yōu)先選擇額定電流較大的負(fù)載，以此來(lái)減小電流比值，從而確保繼電器以及整個(gè)電路在電流波動(dòng)的情況下仍能維持較高的可靠性。