第十章继电器与干簧片

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1、第十章继电器与干簧片 继电器在自动控制电路中的应用十分广泛，它是用较继电器在自动控制电路中的应用十分广泛，它是用较小的电流来控制较大电流的一种自动开关。小的电流来控制较大电流的一种自动开关。继电器的种类很多，其分类方法也各不相同：继电器的种类很多，其分类方法也各不相同：按不同的物理现象分：电子继电器、机械继电器、光学按不同的物理现象分：电子继电器、机械继电器、光学继电器、声继电器。继电器、声继电器。按功率的大小分：小功率继电器（按功率的大小分：小功率继电器（25W以下）、中功率以下）、中功率继电器（继电器（25100W）、大功率继电器（）、大功率继电器（100W以上）。以上）。按动作时间的不同

2、分：快速继电器（小于按动作时间的不同分：快速继电器（小于50ms）、标准）、标准继电器（继电器（50ms1s）、延时继电器（大于）、延时继电器（大于1s）。）。按用途的不同分：启动继电器、中间继电器、步进继电按用途的不同分：启动继电器、中间继电器、步进继电器、过载继电器、限时继电器等。器、过载继电器、限时继电器等。通常将继电器分为电磁继电器、干簧继电器、时间继通常将继电器分为电磁继电器、干簧继电器、时间继电器及固态继电器。电器及固态继电器。一、电磁继电器一、电磁继电器1、工作原理、工作原理 电磁继电器主要由电磁系统、返回系统等部分组成，其结构如图电磁继电器主要由电磁系统、返回系统等部分组成，其

3、结构如图所示。所示。根据供电的不同，电磁继电器可分为交流电磁继电器和直流电磁继电根据供电的不同，电磁继电器可分为交流电磁继电器和直流电磁继电器。器。根据线圈与电源的接法不同，电磁继电器可分为电流继电器和电压继根据线圈与电源的接法不同，电磁继电器可分为电流继电器和电压继电器。电器。电流继电器的线圈与电源串联，以电流为输入量电流继电器的线圈与电源串联，以电流为输入量电压继电器的线圈与电源并联，以电压为输入量电压继电器的线圈与电源并联，以电压为输入量一、电磁继电器一、电磁继电器1、工作原理、工作原理 电磁继电器是利用电磁感应原理工作的。当线圈中通有电流时，电磁继电器是利用电磁感应原理工作的。当线圈中

4、通有电流时，线圈中心的铁芯被磁化，产生磁力，将衔铁吸下。衔铁通过杠杆的作线圈中心的铁芯被磁化，产生磁力，将衔铁吸下。衔铁通过杠杆的作用推动簧片动作，使常开触点（动合触点）闭合，常闭触点（动断触用推动簧片动作，使常开触点（动合触点）闭合，常闭触点（动断触点）断开，从而接通或断开电路。当切断电磁继电器的线圈电流时，点）断开，从而接通或断开电路。当切断电磁继电器的线圈电流时，铁芯失去磁性，衔铁在弹簧力的作用下复位，则常开触点（动合触点）铁芯失去磁性，衔铁在弹簧力的作用下复位，则常开触点（动合触点）断开，常闭触点（动断触点）闭合。断开，常闭触点（动断触点）闭合。电磁继电器一般只有一个线圈，但有多组常开

5、触点（动合触点）电磁继电器一般只有一个线圈，但有多组常开触点（动合触点）和常闭触点（动断触点）。在电路中通常用一个文字符号表示继电器和常闭触点（动断触点）。在电路中通常用一个文字符号表示继电器线圈和属于它的触点。线圈和属于它的触点。一、电磁继电器一、电磁继电器2、典型应用、典型应用 电源保护电路：电磁继电器构成的电源保护电路如图所示。电路电源保护电路：电磁继电器构成的电源保护电路如图所示。电路中，市电通过电容中，市电通过电容C1、二极管、二极管VD2半波整流后向继电器半波整流后向继电器K供电。接通供电。接通电源时，按一下按钮电源时，按一下按钮S1，K得电吸合，它的动合触点得电吸合，它的动合触点

6、K闭合自锁，插座闭合自锁，插座得电。停电时得电。停电时K释放，再次供电时必须再按一下释放，再次供电时必须再按一下S1，从而达到停电自，从而达到停电自锁得目的。按钮锁得目的。按钮S2为手动强制关机按钮，以备电源长时间不使用时关为手动强制关机按钮，以备电源长时间不使用时关闭控制电路。闭控制电路。电源在工作时，若电压正常，稳压二极管电源在工作时，若电压正常，稳压二极管VW截止，晶体管截止，晶体管V截止，截止，继电器继电器K正常吸合；一旦市电电压超过正常吸合；一旦市电电压超过240V，VW立即导通，立即导通，V也导通，也导通，K被短接，使被短接，使K的触点释放，从而断开了插座，保护了电源及用电设备。的

7、触点释放，从而断开了插座，保护了电源及用电设备。二、干簧继电器二、干簧继电器实验演示实验演示1、工作原理、工作原理 干簧继电器是一种小型继电器，全称为干簧继电器是一种小型继电器，全称为“干式舌簧开关管干式舌簧开关管”，又，又叫叫“干簧管干簧管”。其外形与电路符号见图所示。其外形与电路符号见图所示。干簧继电器是将又导磁又导电的材料做成舌簧片平行地封入充有干簧继电器是将又导磁又导电的材料做成舌簧片平行地封入充有惰性气体（如氮气、氦气等）的玻璃管中而组成开关元件，舌簧片端惰性气体（如氮气、氦气等）的玻璃管中而组成开关元件，舌簧片端部重叠并留有一定间隙以构成触电。部重叠并留有一定间隙以构成触电。当永久

8、磁铁靠近干簧继电器时，舌簧片被磁化，簧片的触点部分当永久磁铁靠近干簧继电器时，舌簧片被磁化，簧片的触点部分就感应出与磁铁极性相反的磁极，异性磁极相互吸引，两个舌簧片就就感应出与磁铁极性相反的磁极，异性磁极相互吸引，两个舌簧片就相碰从而是电路接通。移开永久磁铁，舌簧片的磁性消失，舌簧片由相碰从而是电路接通。移开永久磁铁，舌簧片的磁性消失，舌簧片由于本身的弹力而还原，使接点断开。于本身的弹力而还原，使接点断开。二、干簧继电器二、干簧继电器1、工作原理、工作原理 干簧继电器的触点形式有动合触点和转换触点之分。干簧继电器的触点形式有动合触点和转换触点之分。转换触点的结构如图所示，转换触点的结构如图所示

9、，其簧片其簧片2与与3用既导磁又导电的材料做成，簧片用既导磁又导电的材料做成，簧片1是用是用不导磁的材料做成。常态下，簧片不导磁的材料做成。常态下，簧片1和和3是闭合的，簧片是闭合的，簧片2和和3是断开的。当永久磁铁靠近或线圈通电时，簧片是断开的。当永久磁铁靠近或线圈通电时，簧片2与与3闭合，闭合，簧片簧片1与与3断开。断开。干簧继电器具有灵敏度高、动作快、结构简单、体积干簧继电器具有灵敏度高、动作快、结构简单、体积小、寿命长、防尘及便于控制等优点，被广泛应用于各种小、寿命长、防尘及便于控制等优点，被广泛应用于各种自动控制系统和仪器仪表中。自动控制系统和仪器仪表中。二、干簧继电器二、干簧继电器

10、2、典型应用：光控开门控制电路、典型应用：光控开门控制电路 光控开门控制电路，它可根据有无光线来启动电动机工作，让电光控开门控制电路，它可根据有无光线来启动电动机工作，让电动机驱动大门打开。电路主要由干簧继电器动机驱动大门打开。电路主要由干簧继电器GHG、继电器、继电器K1和安装在和安装在大门口的光敏电阻大门口的光敏电阻RG及电动机组成。及电动机组成。在白天，将开关在白天，将开关S断开，自动光控开门电路不工作。在晚上，将断开，自动光控开门电路不工作。在晚上，将S闭合，在没有光照射大门时，光敏电阻闭合，在没有光照射大门时，光敏电阻RG阻值很大，流过干簧继电器阻值很大，流过干簧继电器线圈的电流很小

11、，干簧继电器不工作，若有光线照射大门时，光敏电线圈的电流很小，干簧继电器不工作，若有光线照射大门时，光敏电阻阻值变小，流过干簧继电器线圈的电流很大，线圈产生磁场将管内阻阻值变小，流过干簧继电器线圈的电流很大，线圈产生磁场将管内两块簧片磁化，两簧片吸引而使触点接触，有电流流过继电器线圈两块簧片磁化，两簧片吸引而使触点接触，有电流流过继电器线圈K1，线圈产生磁场吸合常开触点线圈产生磁场吸合常开触点K1，K1闭合，有电流流过电动机，电动机闭合，有电流流过电动机，电动机运转，通过传动机构将大门打开。运转，通过传动机构将大门打开。二、干簧继电器二、干簧继电器2、典型应用：简易磁控报警电路、典型应用：简易

12、磁控报警电路 它安装在一些可开关的门、窗、抽屉上。把电路中的条形磁铁安它安装在一些可开关的门、窗、抽屉上。把电路中的条形磁铁安装在门、窗和抽屉的边上，干簧继电器装在门、窗和抽屉的边上，干簧继电器KR安装在门框、窗框和抽屉口安装在门框、窗框和抽屉口的对应处。当门、窗、抽屉等处关闭时，的对应处。当门、窗、抽屉等处关闭时，N-S靠近靠近KR，KR闭合，闭合，A点点电位为电位为0，晶闸管，晶闸管VT控制极无触发电压而阻断，集成电路控制极无触发电压而阻断，集成电路IC1无工作电无工作电压，扬声器压，扬声器B不发声。当门、窗、抽屉被打开时，不发声。当门、窗、抽屉被打开时，N-S远离远离KR，KR关关断，断

13、，A点电位升高，经二极管点电位升高，经二极管VD加在加在VT的控制极上，使其导通，的控制极上，使其导通，IC1得电工作，并依靠电阻得电工作，并依靠电阻R2、R3和电容和电容C1、C2构成多谐振荡器，直接构成多谐振荡器，直接推动推动B发声，其报警声响频率约为发声，其报警声响频率约为1KHz。VT具有自保功能，被触发后将维持其导通状态，即使很快地再关具有自保功能，被触发后将维持其导通状态，即使很快地再关好门、窗、抽屉，也不会使电路复位，唯有切断暗开关好门、窗、抽屉，也不会使电路复位，唯有切断暗开关S，才能使电路，才能使电路停止报警。停止报警。三、时间继电器三、时间继电器1、工作原理、工作原理 时间

14、继电器用来产生延时信号，实现时间控制。时间继电器用来产生延时信号，实现时间控制。时间继电器有通电延时和断电延时之分，因此延时动作触点有以时间继电器有通电延时和断电延时之分，因此延时动作触点有以下几种分类。下几种分类。延时闭合动断触点：平时触点闭合，线圈得电时触点瞬时断开，失电延时闭合动断触点：平时触点闭合，线圈得电时触点瞬时断开，失电时延时闭合。时延时闭合。延时断开动合触点：平时触点断开，线圈得电时触点瞬时闭合，失电延时断开动合触点：平时触点断开，线圈得电时触点瞬时闭合，失电时延时断开。时延时断开。延时闭合动合触点：平时触点断开，线圈得电时触点延时闭合，失电延时闭合动合触点：平时触点断开，线圈

15、得电时触点延时闭合，失电瞬时断开。瞬时断开。延时断开动断触点：平时触点闭合，线圈得电时触点延时断开，失电延时断开动断触点：平时触点闭合，线圈得电时触点延时断开，失电时瞬时闭合。时瞬时闭合。三、时间继电器三、时间继电器1、工作原理、工作原理 时间继电器的种类很多，有空气式、电磁式、电动式和电子式。时间继电器的种类很多，有空气式、电磁式、电动式和电子式。空气式时间继电器使用得最多，它是利用空气阻尼作用而达到延空气式时间继电器使用得最多，它是利用空气阻尼作用而达到延时的目的。时的目的。当吸引线圈通电后，动铁芯被吸下，使动铁芯与活塞杆之间有一当吸引线圈通电后，动铁芯被吸下，使动铁芯与活塞杆之间有一段距

16、离。在释放弹簧的作用下，活塞杆下移，活塞下移时，由于空气段距离。在释放弹簧的作用下，活塞杆下移，活塞下移时，由于空气的阻尼作用，活塞下移非常缓慢。当空气从进气口进入时，活塞才逐的阻尼作用，活塞下移非常缓慢。当空气从进气口进入时，活塞才逐渐下移，直到杠杆推动微动开关动作。延时时间就是线圈通电时刻到渐下移，直到杠杆推动微动开关动作。延时时间就是线圈通电时刻到微动开关动作时刻的这一段时间，其长短可通过调节螺钉调节进气孔微动开关动作时刻的这一段时间，其长短可通过调节螺钉调节进气孔的大小来控制。线圈断电后，通过恢复弹簧的作用，推板迅速把活塞的大小来控制。线圈断电后，通过恢复弹簧的作用，推板迅速把活塞顶上

17、去，空气由出气孔迅速排出，杠杆使微动开关瞬时复位。顶上去，空气由出气孔迅速排出，杠杆使微动开关瞬时复位。三、时间继电器三、时间继电器2、典型应用、典型应用 异步电动机的异步电动机的Y-降压启动电路。降压启动电路。QS为电源开关，为电源开关，FU1、FU2为熔断器（起过流保护），为熔断器（起过流保护），FR为热继电器（过为热继电器（过载保护），载保护），SB1为停止按钮，为停止按钮，SB2为启动按钮，为启动按钮，KM1、KM2、KM3为交流接触器（矩形框代表接触器的线圈），为交流接触器（矩形框代表接触器的线圈），KT为时间继电器。为时间继电器。合上电源开关合上电源开关QS，接通三相电源（，接通三

18、相电源（50Hz，线电压，线电压380V），），电动机准备启动。电动机准备启动。按下启动按钮按下启动按钮SB2，主接触器，主接触器KM1和启动接触器和启动接触器KM3的线的线圈得电，同时时间继电器圈得电，同时时间继电器KT的线圈也得电。主触点的线圈也得电。主触点KM1和和KM3闭合，电动机绕组按闭合，电动机绕组按Y形连接降压启动。与此同时，辅形连接降压启动。与此同时，辅助触点助触点KM1闭合自锁，辅助触点闭合自锁，辅助触点KM3断开使接触器断开使接触器KM2线圈线圈回路断开，实现互锁，保证接触器回路断开，实现互锁，保证接触器KM2、KM3不会同时通电，不会同时通电，以防电源短路。以防电源短路。

19、经过一段时间延时后（延时长短可根据电动机启动时间的经过一段时间延时后（延时长短可根据电动机启动时间的要求事先确定），时间继电器要求事先确定），时间继电器KT的延时触点动作，其延时断的延时触点动作，其延时断开动断触点断开，使接触器开动断触点断开，使接触器KM3线圈回路断电释放，线圈回路断电释放，KM3主主触点断开；同一瞬间，时间继电器的延时闭合动合触点闭合，触点断开；同一瞬间，时间继电器的延时闭合动合触点闭合，使接触器使接触器KM2的线圈得电自锁，主触点的线圈得电自锁，主触点KM2闭合，定子绕组闭合，定子绕组接成，电动机进入正常运行，与此同时，接触器接成，电动机进入正常运行，与此同时，接触器KM

20、2的辅的辅助常闭触点断开，把助常闭触点断开，把KM3线圈和时间继电器线圈和时间继电器KT线圈从电路中线圈从电路中断开，避免断开，避免KT的线圈长期通电。的线圈长期通电。四、固态继电器四、固态继电器1、符号、符号 固态继电器是一种无机械触点的电子开关器件，简称固态继电器是一种无机械触点的电子开关器件，简称SSR。四、固态继电器四、固态继电器2、特点：、特点：可靠性非常高、寿命长，在通与断的瞬间不会产生电火花，可靠性非常高、寿命长，在通与断的瞬间不会产生电火花，更没有噪声。更没有噪声。开关速度相当快，工作频率也相当高。开关速度相当快，工作频率也相当高。其输入与输出间采用光耦合器，具有良好的抗干扰性

21、能。其输入与输出间采用光耦合器，具有良好的抗干扰性能。驱动电压、电流很小，给输入端一个很小的信号，就能完驱动电压、电流很小，给输入端一个很小的信号，就能完成对系统的控制，所以可由成对系统的控制，所以可由TTL、CMOS等数字电路直接驱等数字电路直接驱动。动。3、种类：种类很多，按其所控制的负载电源进行区分有、种类：种类很多，按其所控制的负载电源进行区分有交流固态继电器（交流固态继电器（AC-SSR）：为四端元件，能控制交流负）：为四端元件，能控制交流负载电源的接通与断开，其输出开关器件多为双向晶闸管。载电源的接通与断开，其输出开关器件多为双向晶闸管。直流固态继电器（直流固态继电器（DC-SSR

22、）：有的为四端元件，有的为五）：有的为四端元件，有的为五端元件。能够控制直流负载电源的接通与断开，其输出开关端元件。能够控制直流负载电源的接通与断开，其输出开关器件多为大功率晶闸管。器件多为大功率晶闸管。四、固态继电器四、固态继电器4、结构原理：、结构原理：直流型直流型SSR结构原理图结构原理图 直流型直流型SSR输入部分是输入部分是一个光电隔离器，因此可以一个光电隔离器，因此可以用用OC门或晶体管直接驱动。门或晶体管直接驱动。它的输出端经整流放大后带它的输出端经整流放大后带动大功率晶体管输出，输出动大功率晶体管输出，输出工作电压可达工作电压可达30180V（5V开始工作）。开始工作）。四、固

23、态继电器四、固态继电器4、结构原理：、结构原理：交流型交流型SSR又可以分为过零型和移相型两类。又可以分为过零型和移相型两类。过零型交流过零型交流SSR导通：输入控制信号有效，且负载电源导通：输入控制信号有效，且负载电源电压接近零，输入端负载电源才导通电压接近零，输入端负载电源才导通关断：输入控制信号撤销后，流过双向关断：输入控制信号撤销后，流过双向可控硅负载电流为零时关断可控硅负载电流为零时关断移相型交流移相型交流SSR 导通：输入控制信号有效，不管负载电导通：输入控制信号有效，不管负载电流相位如何，负载端立即导通流相位如何，负载端立即导通关断：输入控制信号撤销后，流过双向关断：输入控制信号

24、撤销后，流过双向可控硅负载电流为零时关断可控硅负载电流为零时关断交流过零型交流过零型SSR结构原理图结构原理图四、固态继电器四、固态继电器5、典型应用：固态继电器构成的光控电灯电路、典型应用：固态继电器构成的光控电灯电路 白天光照较强时，光敏电阻白天光照较强时，光敏电阻RG的内阻很小，晶体管的内阻很小，晶体管V1截止，截止，V2饱和导通，使固态继电器饱和导通，使固态继电器SSR的控制电压小于的控制电压小于3V，SSR关断，灯关断，灯HL不亮。夜晚光线较暗时，不亮。夜晚光线较暗时，RG的内阻增大，的内阻增大，V1导通，导通，V2截止，截止，SSR导通，灯导通，灯HL点亮。点亮。继电器主要参数继电

25、器主要参数继电器检测继电器检测1、继电器检测：、继电器检测：继电器的检测包括触点、线圈的检测和吸合能力的检测。继电器的检测包括触点、线圈的检测和吸合能力的检测。1）触点、线圈的检测）触点、线圈的检测继电器检测继电器检测1、继电器检测：、继电器检测：继电器的检测包括触点、线圈的检测和吸合能力的检测。继电器的检测包括触点、线圈的检测和吸合能力的检测。2）吸合能力的检测）吸合能力的检测继电器型号命名方法继电器型号命名方法继电器型号命名方法继电器型号命名方法第一部分用字母表示继电器的主称类型。第一部分用字母表示继电器的主称类型。第二部分用字母表示继电器的形状特征。第二部分用字母表示继电器的形状特征。第三部分用数字表示产品序号。第三部分用数字表示产品序号。第四部分用字母表示防护特征。第四部分用字母表示防护特征。