繼電器與干簧

1、實(shí)驗(yàn)演示,第十章 繼電器與干簧管,繼電器是一種利用電信號(hào)來(lái)控制觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)的元件 干簧管是一種利用磁場(chǎng)來(lái)控制觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)的元件,繼電器在自動(dòng)控制電路中的應(yīng)用十分廣泛，它是用較小的電流來(lái)控制較大電流的一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)。 繼電器的種類很多，其分類方法也各不相同： 按不同的物理現(xiàn)象分：電子繼電器、機(jī)械繼電器、光學(xué)繼電器、聲繼電器。 按功率的大小分：小功率繼電器（25W以下）、中功率繼電器（25100W）、大功率繼電器（100W以上）。 按動(dòng)作時(shí)間的不同分：快速繼電器（小于50ms）、標(biāo)準(zhǔn)繼電器（50ms1s）、延時(shí)繼電器（大于1s）。 按用途的不同分：?jiǎn)?dòng)繼電器、中間繼電器、步進(jìn)繼電器、過(guò)載

2、繼電器、限時(shí)繼電器等。 通常將繼電器分為電磁繼電器、干簧繼電器、時(shí)間繼電器及固態(tài)繼電器,一、電磁繼電器 1、工作原理 電磁繼電器主要由電磁系統(tǒng)、返回系統(tǒng)等部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。 根據(jù)供電的不同，電磁繼電器可分為交流電磁繼電器和直流電磁繼電器。 根據(jù)線圈與電源的接法不同，電磁繼電器可分為電流繼電器和電壓繼電器。 電流繼電器的線圈與電源串聯(lián)，以電流為輸入量 電壓繼電器的線圈與電源并聯(lián)，以電壓為輸入量,一、電磁繼電器 1、工作原理 電磁繼電器是利用電磁感應(yīng)原理工作的。當(dāng)線圈中通有電流時(shí)，線圈中心的鐵芯被磁化，產(chǎn)生磁力，將銜鐵吸下。銜鐵通過(guò)杠桿的作用推動(dòng)簧片動(dòng)作，使常開(kāi)觸點(diǎn)（動(dòng)合觸點(diǎn)）閉合，常閉觸

3、點(diǎn)（動(dòng)斷觸點(diǎn)）斷開(kāi)，從而接通或斷開(kāi)電路。當(dāng)切斷電磁繼電器的線圈電流時(shí)，鐵芯失去磁性，銜鐵在彈簧力的作用下復(fù)位，則常開(kāi)觸點(diǎn)（動(dòng)合觸點(diǎn)）斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)（動(dòng)斷觸點(diǎn)）閉合。 電磁繼電器一般只有一個(gè)線圈，但有多組常開(kāi)觸點(diǎn)（動(dòng)合觸點(diǎn)）和常閉觸點(diǎn)（動(dòng)斷觸點(diǎn)）。在電路中通常用一個(gè)文字符號(hào)表示繼電器線圈和屬于它的觸點(diǎn),一、電磁繼電器 2、典型應(yīng)用 電源保護(hù)電路：電磁繼電器構(gòu)成的電源保護(hù)電路如圖所示。電路中，市電通過(guò)電容C1、二極管VD2半波整流后向繼電器K供電。接通電源時(shí)，按一下按鈕S1，K得電吸合，它的動(dòng)合觸點(diǎn)K閉合自鎖，插座得電。停電時(shí)K釋放，再次供電時(shí)必須再按一下S1，從而達(dá)到停電自鎖得目的。按鈕S2為手

4、動(dòng)強(qiáng)制關(guān)機(jī)按鈕，以備電源長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)關(guān)閉控制電路。 電源在工作時(shí)，若電壓正常，穩(wěn)壓二極管VW截止，晶體管V截止，繼電器K正常吸合；一旦市電電壓超過(guò)240V，VW立即導(dǎo)通，V也導(dǎo)通，K被短接，使K的觸點(diǎn)釋放，從而斷開(kāi)了插座，保護(hù)了電源及用電設(shè)備,二、干簧繼電器 實(shí)驗(yàn)演示 1、工作原理 干簧繼電器是一種小型繼電器，全稱為“干式舌簧開(kāi)關(guān)管”，又叫“干簧管”。其外形與電路符號(hào)見(jiàn)圖所示。 干簧繼電器是將又導(dǎo)磁又導(dǎo)電的材料做成舌簧片平行地封入充有惰性氣體（如氮?dú)?、氦氣等）的玻璃管中而組成開(kāi)關(guān)元件，舌簧片端部重疊并留有一定間隙以構(gòu)成觸電。 當(dāng)永久磁鐵靠近干簧繼電器時(shí)，舌簧片被磁化，簧片的觸點(diǎn)部分就感應(yīng)出與

5、磁鐵極性相反的磁極，異性磁極相互吸引，兩個(gè)舌簧片就相碰從而是電路接通。移開(kāi)永久磁鐵，舌簧片的磁性消失，舌簧片由于本身的彈力而還原，使接點(diǎn)斷開(kāi),二、干簧繼電器 1、工作原理 干簧繼電器的觸點(diǎn)形式有動(dòng)合觸點(diǎn)和轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)之分。轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖所示， 其簧片2與3用既導(dǎo)磁又導(dǎo)電的材料做成，簧片1是用不導(dǎo)磁的材料做成。常態(tài)下，簧片1和3是閉合的，簧片2和3是斷開(kāi)的。當(dāng)永久磁鐵靠近或線圈通電時(shí)，簧片2與3閉合，簧片1與3斷開(kāi)。 干簧繼電器具有靈敏度高、動(dòng)作快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、壽命長(zhǎng)、防塵及便于控制等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制系統(tǒng)和儀器儀表中,二、干簧繼電器 2、典型應(yīng)用：光控開(kāi)門(mén)控制電路 光控開(kāi)門(mén)控

6、制電路，它可根據(jù)有無(wú)光線來(lái)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，讓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)大門(mén)打開(kāi)。電路主要由干簧繼電器GHG、繼電器K1和安裝在大門(mén)口的光敏電阻RG及電動(dòng)機(jī)組成。 在白天，將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，自動(dòng)光控開(kāi)門(mén)電路不工作。在晚上，將S閉合，在沒(méi)有光照射大門(mén)時(shí)，光敏電阻RG阻值很大，流過(guò)干簧繼電器線圈的電流很小，干簧繼電器不工作，若有光線照射大門(mén)時(shí)，光敏電阻阻值變小，流過(guò)干簧繼電器線圈的電流很大，線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)將管內(nèi)兩塊簧片磁化，兩簧片吸引而使觸點(diǎn)接觸，有電流流過(guò)繼電器線圈K1，線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)吸合常開(kāi)觸點(diǎn)K1，K1閉合，有電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將大門(mén)打開(kāi),二、干簧繼電器 2、典型應(yīng)用：簡(jiǎn)易磁控報(bào)警電路 它安裝在

7、一些可開(kāi)關(guān)的門(mén)、窗、抽屜上。把電路中的條形磁鐵安裝在門(mén)、窗和抽屜的邊上，干簧繼電器KR安裝在門(mén)框、窗框和抽屜口的對(duì)應(yīng)處。當(dāng)門(mén)、窗、抽屜等處關(guān)閉時(shí)，N-S靠近KR，KR閉合，A點(diǎn)電位為0，晶閘管VT控制極無(wú)觸發(fā)電壓而阻斷，集成電路IC1無(wú)工作電壓，揚(yáng)聲器B不發(fā)聲。當(dāng)門(mén)、窗、抽屜被打開(kāi)時(shí)，N-S遠(yuǎn)離KR，KR關(guān)斷，A點(diǎn)電位升高，經(jīng)二極管VD加在VT的控制極上，使其導(dǎo)通，IC1得電工作，并依靠電阻R2、R3和電容C1、C2構(gòu)成多諧振蕩器，直接推動(dòng)B發(fā)聲，其報(bào)警聲響頻率約為1KHz。 VT具有自保功能，被觸發(fā)后將維持其導(dǎo)通狀態(tài)，即使很快地再關(guān)好門(mén)、窗、抽屜，也不會(huì)使電路復(fù)位，唯有切斷暗開(kāi)關(guān)S，才能使電

8、路停止報(bào)警,三、時(shí)間繼電器 1、工作原理 時(shí)間繼電器用來(lái)產(chǎn)生延時(shí)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制。 時(shí)間繼電器有通電延時(shí)和斷電延時(shí)之分，因此延時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)有以下幾種分類。 延時(shí)閉合動(dòng)斷觸點(diǎn)：平時(shí)觸點(diǎn)閉合，線圈得電時(shí)觸點(diǎn)瞬時(shí)斷開(kāi)，失電時(shí)延時(shí)閉合。 延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)合觸點(diǎn)：平時(shí)觸點(diǎn)斷開(kāi)，線圈得電時(shí)觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合，失電時(shí)延時(shí)斷開(kāi)。 延時(shí)閉合動(dòng)合觸點(diǎn)：平時(shí)觸點(diǎn)斷開(kāi)，線圈得電時(shí)觸點(diǎn)延時(shí)閉合，失電瞬時(shí)斷開(kāi)。 延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷觸點(diǎn)：平時(shí)觸點(diǎn)閉合，線圈得電時(shí)觸點(diǎn)延時(shí)斷開(kāi)，失電時(shí)瞬時(shí)閉合,三、時(shí)間繼電器 1、工作原理 時(shí)間繼電器的種類很多，有空氣式、電磁式、電動(dòng)式和電子式。 空氣式時(shí)間繼電器使用得最多，它是利用空氣阻尼作用而達(dá)到延時(shí)的目的

9、。 當(dāng)吸引線圈通電后，動(dòng)鐵芯被吸下，使動(dòng)鐵芯與活塞桿之間有一段距離。在釋放彈簧的作用下，活塞桿下移，活塞下移時(shí)，由于空氣的阻尼作用，活塞下移非常緩慢。當(dāng)空氣從進(jìn)氣口進(jìn)入時(shí)，活塞才逐漸下移，直到杠桿推動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。延時(shí)時(shí)間就是線圈通電時(shí)刻到微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)刻的這一段時(shí)間，其長(zhǎng)短可通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔的大小來(lái)控制。線圈斷電后，通過(guò)恢復(fù)彈簧的作用，推板迅速把活塞頂上去，空氣由出氣孔迅速排出，杠桿使微動(dòng)開(kāi)關(guān)瞬時(shí)復(fù)位,三、時(shí)間繼電器 2、典型應(yīng)用 異步電動(dòng)機(jī)的Y-降壓?jiǎn)?dòng)電路。QS為電源開(kāi)關(guān)，F(xiàn)U1、FU2為熔斷器（起過(guò)流保護(hù)），F(xiàn)R為熱繼電器（過(guò)載保護(hù)），SB1為停止按鈕，SB2為啟動(dòng)按鈕，KM1、

10、KM2、KM3為交流接觸器（矩形框代表接觸器的線圈），KT為時(shí)間繼電器,合上電源開(kāi)關(guān)QS，接通三相電源（50Hz，線電壓380V），電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備啟動(dòng)。 按下啟動(dòng)按鈕SB2，主接觸器KM1和啟動(dòng)接觸器KM3的線圈得電，同時(shí)時(shí)間繼電器KT的線圈也得電。主觸點(diǎn)KM1和KM3閉合，電動(dòng)機(jī)繞組按Y形連接降壓?jiǎn)?dòng)。與此同時(shí)，輔助觸點(diǎn)KM1閉合自鎖，輔助觸點(diǎn)KM3斷開(kāi)使接觸器KM2線圈回路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)互鎖，保證接觸器KM2、KM3不會(huì)同時(shí)通電，以防電源短路,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)后（延時(shí)長(zhǎng)短可根據(jù)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間的要求事先確定），時(shí)間繼電器KT的延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，其延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，使接觸器KM3線圈回路斷電釋放，KM

11、3主觸點(diǎn)斷開(kāi)；同一瞬間，時(shí)間繼電器的延時(shí)閉合動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使接觸器KM2的線圈得電自鎖，主觸點(diǎn)KM2閉合，定子繞組接成，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行，與此同時(shí)，接觸器KM2的輔助常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，把KM3線圈和時(shí)間繼電器KT線圈從電路中斷開(kāi)，避免KT的線圈長(zhǎng)期通電,四、固態(tài)繼電器 1、符號(hào) 固態(tài)繼電器是一種無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)的電子開(kāi)關(guān)器件，簡(jiǎn)稱SSR,四、固態(tài)繼電器 2、特點(diǎn)： 可靠性非常高、壽命長(zhǎng)，在通與斷的瞬間不會(huì)產(chǎn)生電火花，更沒(méi)有噪聲。 開(kāi)關(guān)速度相當(dāng)快，工作頻率也相當(dāng)高。 其輸入與輸出間采用光耦合器，具有良好的抗干擾性能。 驅(qū)動(dòng)電壓、電流很小，給輸入端一個(gè)很小的信號(hào)，就能完成對(duì)系統(tǒng)的控制，所以可由TTL、CM

12、OS等數(shù)字電路直接驅(qū)動(dòng)。 3、種類：種類很多，按其所控制的負(fù)載電源進(jìn)行區(qū)分有 交流固態(tài)繼電器（AC-SSR）：為四端元件，能控制交流負(fù)載電源的接通與斷開(kāi)，其輸出開(kāi)關(guān)器件多為雙向晶閘管。 直流固態(tài)繼電器（DC-SSR）：有的為四端元件，有的為五端元件。能夠控制直流負(fù)載電源的接通與斷開(kāi)，其輸出開(kāi)關(guān)器件多為大功率晶閘管,四、固態(tài)繼電器 4、結(jié)構(gòu)原理： 直流型SSR結(jié)構(gòu)原理圖,直流型SSR輸入部分是一個(gè)光電隔離器，因此可以用OC門(mén)或晶體管直接驅(qū)動(dòng)。它的輸出端經(jīng)整流放大后帶動(dòng)大功率晶體管輸出，輸出工作電壓可達(dá)30180V（5V開(kāi)始工作,四、固態(tài)繼電器 4、結(jié)構(gòu)原理： 交流型SSR又可以分為過(guò)零型和移相型

13、兩類。 過(guò)零型交流SSR 導(dǎo)通：輸入控制信號(hào)有效，且負(fù)載電源電壓接近零，輸入端負(fù)載電源才導(dǎo)通 關(guān)斷：輸入控制信號(hào)撤銷(xiāo)后，流過(guò)雙向可控硅負(fù)載電流為零時(shí)關(guān)斷 移相型交流SSR 導(dǎo)通：輸入控制信號(hào)有效，不管負(fù)載電流相位如何，負(fù)載端立即導(dǎo)通 關(guān)斷：輸入控制信號(hào)撤銷(xiāo)后，流過(guò)雙向可控硅負(fù)載電流為零時(shí)關(guān)斷,交流過(guò)零型SSR結(jié)構(gòu)原理圖,四、固態(tài)繼電器 5、典型應(yīng)用：固態(tài)繼電器構(gòu)成的光控電燈電路 白天光照較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻RG的內(nèi)阻很小，晶體管V1截止，V2飽和導(dǎo)通，使固態(tài)繼電器SSR的控制電壓小于3V，SSR關(guān)斷，燈HL不亮。夜晚光線較暗時(shí)，RG的內(nèi)阻增大，V1導(dǎo)通，V2截止，SSR導(dǎo)通，燈HL點(diǎn)亮,繼電器主要參數(shù),繼電器檢測(cè),1、繼電器檢測(cè)： 繼電器的檢測(cè)包括觸點(diǎn)、線圈的檢測(cè)和吸合能力的檢測(cè)。 1）觸點(diǎn)、線圈的檢測(cè),繼電器檢測(cè),1、繼電器檢測(cè)： 繼電器的檢測(cè)包括觸點(diǎn)、線圈的檢測(cè)和吸合能力的檢測(cè)。 2）吸合能力的檢測(cè),繼電器檢測(cè),2、干簧繼電器的檢測(cè)： 干簧繼電器的檢測(cè)包括常態(tài)檢測(cè)和施加磁場(chǎng)檢測(cè)。 常態(tài)檢測(cè)：是指未施加磁場(chǎng)時(shí)對(duì)干簧繼電器進(jìn)行檢測(cè)。萬(wàn)用表選擇RX1檔。 檢測(cè)觸點(diǎn)引腳間的電阻，正常觸點(diǎn)間的電阻為無(wú)窮大。 檢測(cè)線圈引腳間的電阻，正常時(shí)應(yīng)約為十幾歐姆至幾十千歐姆之間。 檢測(cè)正常后，再給線圈