論繼電器在電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中的應(yīng)用

韓天慶

（哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院機(jī)電與汽車工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150016）

1 繼電器概論

1.1 繼電器工作原理

如圖1所示，繼電器在電路中可以類比為一種自動(dòng)的電路開關(guān)，當(dāng)相關(guān)輸入?yún)?shù)滿足定量要求時(shí)，繼電器就能緊接著在一個(gè)或多個(gè)輸出電路中產(chǎn)生預(yù)定的躍變。繼電器在整個(gè)控制電路中作為主要部件，由被芯片和線圈構(gòu)建的控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)組成，能夠以很小的電流對(duì)大電流進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電路中常見(jiàn)的控制與切斷功能，完成控制和保護(hù)的功能。繼電器的這些優(yōu)點(diǎn)不但可以降低電路的能耗，而且大大提高了電路的安全與可靠性，正是由于繼電器的這些功能使其在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛地使用。

圖1 繼電器基本原理圖

如圖2所示電磁式繼電器大都由線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等部件所構(gòu)成。運(yùn)行時(shí)線圈兩端必然會(huì)加上電壓，在這個(gè)時(shí)候會(huì)有電流通過(guò)我們所描述的線圈中，銜鐵就會(huì)在電磁力的作用下強(qiáng)行使得觸點(diǎn)閉合，斷電后電流消失，電磁感應(yīng)力也不復(fù)存在，最終觸點(diǎn)斷開，電路復(fù)原。

圖2 電磁感應(yīng)部分工作原理

由圖2可以看出主要工作原理為電磁感應(yīng)，通電時(shí)產(chǎn)生力矩，從而使得磁鐵變?yōu)槲蠣顟B(tài)。

如圖3所示，電路導(dǎo)通時(shí)，繼電器中的線圈在自感現(xiàn)象的驅(qū)使下出現(xiàn)阻礙電流增大的電動(dòng)勢(shì)，與之相應(yīng)的觸點(diǎn)閉合的時(shí)間必然會(huì)延長(zhǎng)。串聯(lián)上RC電路后則可以縮短吸合時(shí)間，根據(jù)換路定則可知，換路前后的瞬間，電容電壓和電感電流不能發(fā)生躍變。如此一來(lái)就有更高的電源電壓加到了線圈上，從而電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的力就更大，使得繼電器閉合速度加快。

圖3 24V繼電器驅(qū)動(dòng)電路

1.2 繼電器主要分類

雖然繼電器是電路中一種獨(dú)立的器件，但是由于內(nèi)部構(gòu)造和材質(zhì)等要素的差異，會(huì)造成繼電器的種類和功能大相徑庭。繼電器有很多分類方法，從原理來(lái)看，有感應(yīng)、電磁、電動(dòng)等類型；從大小來(lái)看，有微型、小型、超小型等分類情況；按輸入量來(lái)看，有電壓、電流、時(shí)間、速度等類型；按照輸出形式來(lái)看，則有有觸點(diǎn)和無(wú)觸點(diǎn)兩種類型；按動(dòng)作時(shí)間來(lái)看，可以分成瞬時(shí)電路以及延時(shí)電路；從用途來(lái)看又可以分為平時(shí)較為熟悉的保護(hù)繼電器和控制繼電器。

2 繼電器的作用分析

在電力系統(tǒng)中，通過(guò)繼電器的應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)的各種控制數(shù)值進(jìn)行改動(dòng)和設(shè)定，可以使得整個(gè)系統(tǒng)控制的范圍更加廣闊。通常繼電器都有極強(qiáng)的信號(hào)分析與綜合能力，通過(guò)各種信號(hào)所傳遞的信息，對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)的控制能力和效果也大大加強(qiáng)。不僅如此，從接通到斷開狀態(tài)時(shí)，繼電器可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。增加輸出電路，閉鎖電路，提供遙控等眾多功能。在許多電氣控制領(lǐng)域中，繼電器對(duì)低壓設(shè)備和器件的輔助作用也從某種情況下保證了電路運(yùn)行的穩(wěn)定。

隨著電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)科的不斷深入發(fā)展，大量的自動(dòng)化電器投入使用，就可以將繼電器作為基礎(chǔ)，通過(guò)智能化編程實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作與控制。實(shí)際情況中自動(dòng)化低壓電器非常容易受到外界不穩(wěn)定因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)電氣設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，因此通過(guò)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化低壓電器的良好控制以及安全檢測(cè)，提高電氣設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量就顯得尤為重要。

3 繼電器常見(jiàn)的應(yīng)用及其特點(diǎn)

線圈測(cè)試法可以對(duì)繼電器進(jìn)行檢測(cè)，還有觸點(diǎn)式測(cè)試法、釋放電壓及電流測(cè)試法等等。觸點(diǎn)是繼電器不可或缺的部分，如果沒(méi)有對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，運(yùn)行中一旦出現(xiàn)問(wèn)題，那將會(huì)得不償失。測(cè)試觸點(diǎn)常常使用萬(wàn)能測(cè)試，測(cè)試的過(guò)程中，繼電器觸點(diǎn)電阻必須維持在無(wú)窮大的情況下，且電阻應(yīng)該為零。

3.1 觸點(diǎn)測(cè)試的應(yīng)用

根據(jù)目前繼電器的結(jié)構(gòu)和大多數(shù)應(yīng)用情況來(lái)看，其內(nèi)部的觸點(diǎn)以及與之相關(guān)聯(lián)的各種功能都十分重要。繼電器中的常閉觸點(diǎn)是指沒(méi)有通電狀態(tài)的閉合觸點(diǎn)，在未通電時(shí)處于打開狀態(tài)的觸點(diǎn)稱為常閉觸點(diǎn)。例如常見(jiàn)的過(guò)載繼電器就是有雙金屬片和觸點(diǎn)以及熔斷器組成的。一旦其中的觸點(diǎn)出現(xiàn)接觸不良等問(wèn)題，對(duì)應(yīng)繼電器的工作效果就必然大打折扣，甚至?xí)绊懻麄€(gè)電機(jī)的壽命，帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。所以對(duì)觸點(diǎn)的測(cè)試應(yīng)用十分重要，只有觸點(diǎn)測(cè)試精準(zhǔn)到位，才能最大限度提高工作效率，使得繼電器可以在低壓自動(dòng)化相關(guān)儀器中進(jìn)行大規(guī)模的使用。

3.2 線圈測(cè)試的應(yīng)用

針對(duì)線圈進(jìn)行測(cè)試，可以對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化的低壓器件中的繼電器的阻值進(jìn)行有效地分析，從而對(duì)繼電器的工作狀態(tài)和工作效率有一個(gè)全面的展現(xiàn)、測(cè)試和分析。

3.3 實(shí)際應(yīng)用中繼電器額定工作電壓的選擇

繼電器中有一個(gè)非常重要的因素為額定工作電壓，其選擇直接影響繼電器的工作，如果電壓過(guò)高，則會(huì)燒毀繼電器，電壓過(guò)低又會(huì)使得繼電器工作效率大打折扣。在使用繼電器時(shí)，首先應(yīng)該了解繼電器所在電路的正常運(yùn)行電壓，繼電器的工作電壓應(yīng)該與之相等。大部分情況下繼電器所在電路的工作電壓是其額定工作電壓的0.86倍。繼電器的額定工作電壓一定不可以小于電路的工作電壓，一旦小于容易燒毀繼電器的線圈，后果不堪設(shè)想。有些集成電路，例如NE555電路是可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器工作的，而有些集成電路，例如COMS電路輸出電流小，需要加晶體管放大電路方可驅(qū)動(dòng)繼電器，這就應(yīng)考慮晶體管輸出電流應(yīng)大于繼電器的額定工作電流。

4 結(jié)論

實(shí)際生活中，繼電器安裝方便，使用簡(jiǎn)單快捷，對(duì)電路中的各種參數(shù)進(jìn)行有效控制，大大提高了整個(gè)電器件的安全系數(shù)，降低了故障率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高了在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。在電氣工程建設(shè)過(guò)程中，自動(dòng)化低壓電器能夠通過(guò)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電路的控制，同時(shí)完成對(duì)電路的安全保護(hù)與實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)工作。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)自動(dòng)化低壓電器的需求也必定會(huì)越來(lái)越強(qiáng)烈，完全可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)各種高新技術(shù)將會(huì)層出不窮，電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器的普及程度也必然節(jié)節(jié)攀升，創(chuàng)新和發(fā)展將會(huì)成為自動(dòng)化低壓電器乃至整個(gè)電氣工程領(lǐng)域的主動(dòng)脈。雖然我國(guó)電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭正盛，但是依然存在許多問(wèn)題，繼電器作為至關(guān)重要的控制電路部件，非常容易受到外部各種環(huán)境因素的影響，比如溫度，濕度等，因此常常導(dǎo)致電氣工程自動(dòng)化低壓電器的工作效率降低，并且造成了電能的浪費(fèi)，甚至帶來(lái)安全隱患，這一問(wèn)題非常值得我們?nèi)リP(guān)注。我們從安全和節(jié)能的角度來(lái)看，必須深入研發(fā)拓展繼電器的功能，增強(qiáng)并加以重視其控制和保護(hù)電路的能力，進(jìn)而保障我們?nèi)祟惖纳踩Ｔ诳茖W(xué)技術(shù)發(fā)展強(qiáng)勁的情況下，在實(shí)踐中不斷完善繼電器的應(yīng)用和性能，充分發(fā)揮繼電器的價(jià)值。

今后，我們可以將計(jì)算機(jī)人工智能有關(guān)領(lǐng)域與電氣工程領(lǐng)域進(jìn)行有效地結(jié)合，研發(fā)出更具有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品，促進(jìn)自動(dòng)化低壓電器的普及和發(fā)展，為電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器的安全性和高效性保駕護(hù)航。