繼電器是什么？其在電路中有何作用？發(fā)展歷史又如何？
更新時間：2025-07-04 17:47:43作者：佚名
繼電器，亦稱電控制器件，其功能在于，當輸入量即激勵量發(fā)生變化并滿足特定標準時，能夠在電氣輸出電路中引發(fā)被控量的預定階躍式變化。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)備通常被用于自動化控制電路，它本質(zhì)上是一種通過微小的電流來操控較大電流運行的“自動開關(guān)”。因此，它在電路中扮演著自動調(diào)節(jié)、安全防護以及電路轉(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，并能在較長的時間內(nèi)維持這種狀態(tài)，進而引發(fā)電氣輸出回路中被控制量的預定階躍式轉(zhuǎn)變。當輸入信號減小至特定水平并持續(xù)一段時間后，繼電器將恢復至初始狀態(tài)。
發(fā)展歷史
18世紀時，人們普遍認為電與磁是截然不同的物理現(xiàn)象。然而，1820年，丹麥物理學家奧斯特揭示了電流能夠產(chǎn)生磁效應的奧秘。緊接著，1831年，英國物理學家法拉第又發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(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，為電動機和發(fā)電機的問世奠定了堅實的基礎(chǔ)；正是這些創(chuàng)新發(fā)明，使人類跨入了電氣時代。19世紀30年代，美國物理學家約瑟夫·亨利在探索電路控制領(lǐng)域時，借助電磁感應的原理，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和斷開時磁力的生成與消失，實現(xiàn)對高電壓、高電流電路的開關(guān)控制。繼電器的問世，極大地促進了電路遠程控制和保護等功能的順利實施。繼電器作為人類科技進步的重要里程碑貝語網(wǎng)校，不僅構(gòu)成了電氣工程的核心，而且對電子技術(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切換裝置，其應用范圍極為廣泛，涵蓋了遙控操作、遠程測量、通信傳輸、自動化控制、機電結(jié)合以及電力電子設(shè)備等多個領(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機構(gòu)，該機構(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，它還擁有執(zhí)行機構(gòu)，能夠?qū)Ρ豢仉娐愤M行“通”或“斷”的控制；在繼電器的輸入和輸出部分之間，還設(shè)有中間機構(gòu)，其主要功能是對輸入量進行耦合隔離、功能處理線圈的英文，并對輸出部分進行驅(qū)動。
作為控制元件，概括起來，繼電器有如下幾種作用：
拓展控制領(lǐng)域：比如，當多觸點繼電器的控制信號達到某個特定數(shù)值，能夠依據(jù)觸點組的多樣化形態(tài)，實現(xiàn)多路電路的同步切換、斷開或連接。
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，便能操控功率龐大的電路系統(tǒng)。
例如，當多個控制信號依照既定模式輸入至多繞組繼電器，它們將經(jīng)過對比與整合，最終實現(xiàn)既定的控制目標。
自動控制、遠程操控、實時監(jiān)測：比如，在自動設(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，進而確保系統(tǒng)的自動運作。
繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)
額定工作電壓，即繼電器在正常運作時線圈所需的電壓值。這一電壓值因繼電器型號的不同而有所差異，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，是可以通過使用萬用表進行測量的。
吸合電流，即繼電器完成吸合動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)定運行。至于線圈的工作電壓，通常應控制在額定工作電壓的1.5倍以下，以避免因電流過大而導致線圈燒毀。
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。當繼電器在吸合狀態(tài)下的電流降至一定水平，繼電器便會回到未通電的釋放狀態(tài)，此時流經(jīng)的電流顯著低于吸合時的電流。
觸點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。在使用過程中，必須確保電壓和電流不超過這一限制，否則繼電器的觸點極易受損。
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、時間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等；從工作原理來看，則包括電磁式、感應式、電動式、電子式繼電器等；按用途分類，有控制繼電器和保護繼電器；而根據(jù)輸入量變化形式，又可分為有無繼電器和量度繼電器。
繼電器的動作與否取決于輸入信號的有無，無信號輸入時，繼電器保持靜止狀態(tài)；一旦有信號輸入，繼電器便會啟動，例如，中間繼電器、通用繼電器以及時間繼電器等均屬于此類。
繼電器的作用是依據(jù)輸入量的變動來觸發(fā)動作，在其運作過程中，輸入量始終處于活躍狀態(tài)，繼電器只有在輸入量達到特定閾值時才會啟動，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)簡便、成本較低、易于操作與維護為特點。其觸點容量通常較?。ㄍǔＴ赟A以下），觸點數(shù)量眾多且不分主輔，不配備滅弧裝置，體積小巧，動作既迅速又精準，控制性能靈敏且可靠，因此被廣泛應用于低壓控制系統(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，以及眾多不同型號的小型通用繼電器。
電磁式繼電器的構(gòu)造與運作機制與接觸器相仿，主要由電磁部分和觸點構(gòu)成。該繼電器分為直流和交流兩種類型。通過在線圈的兩端施加電壓或通入電流，從而產(chǎn)生電磁力；當電磁力超過彈簧的抵抗力時，會吸引銜鐵，使常開和常閉的接點發(fā)生動作；而當線圈的電壓或電流降低或完全消失時，銜鐵會釋放，接點會恢復原位。
熱繼電器
熱繼電器主要用于電氣設(shè)備，尤其是電動機的過負荷防護。這種電器基于電流的熱效應原理運作，其動作特性與電動機的允許過載情況相似，且具有反時限特性。它通常與接觸器協(xié)同使用，以實現(xiàn)對三相異步電動機過負荷和斷相的保護。在實際運行過程中，三相異步電動機常常會遭遇因電氣或機械問題導致的過電流現(xiàn)象，如過載和斷相。若電流超量不大，且持續(xù)時間較短，且繞組溫度未超過規(guī)定上限，此類過電流尚可接受；然而，若電流超量嚴重，持續(xù)時間較長，將加速電動機絕緣材料的老化，甚至可能造成電動機損壞，故而在電動機電路中必須安裝保護裝置。電動機保護裝置種類繁多，其中應用最廣泛、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，并且分為兩類：一類具備斷相保護功能，另一類則不具備這一保護特性。
時間繼電器
控制電路中，時間繼電器負責對時間進行調(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、電動式以及電子式等；根據(jù)延時方式的不同，又可分為通電延時型和斷電延時型。空氣阻尼式時間繼電器通過空氣阻尼原理實現(xiàn)延時功能，它主要由電磁機構(gòu)、延時機構(gòu)和觸頭系統(tǒng)這三個部分構(gòu)成。該電磁機構(gòu)設(shè)計為直動式，采用雙E型鐵心結(jié)構(gòu)；觸頭部分則采用了I-X5型微動開關(guān)；此外，延時機構(gòu)則是通過氣囊式阻尼器來實現(xiàn)。
可靠性
繼電器在GB和SF條件下的工作表現(xiàn)尤為出色，其平均故障間隔時間可達820000小時，遠超其他環(huán)境；相較之下，在NU環(huán)境中，這一時間縮短至僅有60000小時。
選擇A1級別的繼電器，其平均故障間隔時間能夠達到3660000小時，相對而言，采用C級別的繼電器，這一時間僅為110000小時，兩者相差高達33倍，這充分說明了繼電器的質(zhì)量等級對其可靠性的顯著影響。
繼電器的觸點設(shè)計對可靠性有顯著作用，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，其可靠性會逐步下降。具體來說，單刀單擲繼電器的平均故障間隔時間遠超四刀雙擲繼電器，達到了后者的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，每種類型都會對繼電器的可靠性產(chǎn)生作用。
繼電器的工作溫度區(qū)間介于-25℃至70℃之間。當溫度逐漸上升，繼電器的平均故障間隔時間呈現(xiàn)出下降的趨勢。
繼電器動作速率的提升，導致其平均故障間隔時間大致呈現(xiàn)出指數(shù)級的降低態(tài)勢。鑒于此，若電路設(shè)計對繼電器的動作速率有極高要求，那么在電路維護過程中，必須對繼電器進行細致的檢查，以確保能夠及時更換。
電流比在評估繼電器可靠性方面起著關(guān)鍵作用，它指的是繼電器實際承受的工作負載電流與該繼電器所能承受的最大額定負載電流之間的比例關(guān)系。電流對繼電器的穩(wěn)定性具有顯著影響，特別是在電流比值超過0.1的情況下，其平均故障間隔時間會急劇縮短；而電流比值低于0.1時，平均故障間隔時間則基本保持穩(wěn)定。鑒于此，在電路設(shè)計階段，應優(yōu)先選擇額定電流較大的負載，以此來減小電流比值，從而確保繼電器以及整個電路在電流波動的情況下仍能維持較高的可靠性。
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