論繼電器在電氣工程及其自動化低壓電器中的應用

韓天慶

（哈爾濱遠東理工學院機電與汽車工程學院，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的電路開關，當相關輸入參數滿足定量要求時，繼電器就能緊接著在一個或多個輸出電路中產生預定的躍變。繼電器在整個控制電路中作為主要部件，由被芯片和線圈構建的控制系統和被控制系統組成，能夠以很小的電流對大電流進行控制，實現電路中常見的控制與切斷功能，完成控制和保護的功能。繼電器的這些優點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領域被廣泛地使用。

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、觸點簧片等部件所構成。運行時線圈兩端必然會加上電壓，在這個時候會有電流通過我們所描述的線圈中，銜鐵就會在電磁力的作用下強行使得觸點閉合，斷電后電流消失，電磁感應力也不復存在，最終觸點斷開，電路復原。

圖2 電磁感應部分工作原理

由圖2可以看出主要工作原理為電磁感應，通電時產生力矩，從而使得磁鐵變為吸合狀態。

如圖3所示，電路導通時，繼電器中的線圈在自感現象的驅使下出現阻礙電流增大的電動勢，與之相應的觸點閉合的時間必然會延長。串聯上RC電路后則可以縮短吸合時間，根據換路定則可知，換路前后的瞬間，電容電壓和電感電流不能發生躍變。如此一來就有更高的電源電壓加到了線圈上，從而電磁感應所產生的力就更大，使得繼電器閉合速度加快。

圖3 24V繼電器驅動電路

1.2 繼電器主要分類

雖然繼電器是電路中一種獨立的器件，但是由于內部構造和材質等要素的差異，會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，從原理來看，有感應、電磁、電動等類型；從大小來看，有微型、小型、超小型等分類情況；按輸入量來看，有電壓、電流、時間、速度等類型；按照輸出形式來看，則有有觸點和無觸點兩種類型；按動作時間來看，可以分成瞬時電路以及延時電路；從用途來看又可以分為平時較為熟悉的保護繼電器和控制繼電器。

2 繼電器的作用分析

在電力系統中，通過繼電器的應用，對系統的各種控制數值進行改動和設定，可以使得整個系統控制的范圍更加廣闊。通常繼電器都有極強的信號分析與綜合能力，通過各種信號所傳遞的信息，對整個電路系統的控制能力和效果也大大加強。不僅如此，從接通到斷開狀態時，繼電器可以實現信號的轉換。增加輸出電路，閉鎖電路，提供遙控等眾多功能。在許多電氣控制領域中，繼電器對低壓設備和器件的輔助作用也從某種情況下保證了電路運行的穩定。

隨著電氣工程及其自動化學科的不斷深入發展，大量的自動化電器投入使用，就可以將繼電器作為基礎，通過智能化編程實現遠程操作與控制。實際情況中自動化低壓電器非常容易受到外界不穩定因素的影響，進而導致整個電氣設備無法正常運行，因此通過繼電器實現對自動化低壓電器的良好控制以及安全檢測，提高電氣設備的運行質量就顯得尤為重要。

3 繼電器常見的應用及其特點

線圈測試法可以對繼電器進行檢測，還有觸點式測試法、釋放電壓及電流測試法等等。觸點是繼電器不可或缺的部分，如果沒有對觸點進行測試，運行中一旦出現問題，那將會得不償失。測試觸點常常使用萬能測試，測試的過程中，繼電器觸點電阻必須維持在無窮大的情況下，且電阻應該為零。

3.1 觸點測試的應用

根據目前繼電器的結構和大多數應用情況來看，其內部的觸點以及與之相關聯的各種功能都十分重要。繼電器中的常閉觸點是指沒有通電狀態的閉合觸點，在未通電時處于打開狀態的觸點稱為常閉觸點。例如常見的過載繼電器就是有雙金屬片和觸點以及熔斷器組成的。一旦其中的觸點出現接觸不良等問題，對應繼電器的工作效果就必然大打折扣，甚至會影響整個電機的壽命，帶來嚴重的安全隱患。所以對觸點的測試應用十分重要，只有觸點測試精準到位，才能最大限度提高工作效率，使得繼電器可以在低壓自動化相關儀器中進行大規模的使用。

3.2 線圈測試的應用

針對線圈進行測試，可以對電氣工程及其自動化的低壓器件中的繼電器的阻值進行有效地分析，從而對繼電器的工作狀態和工作效率有一個全面的展現、測試和分析。

3.3 實際應用中繼電器額定工作電壓的選擇

繼電器中有一個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，如果電壓過高，則會燒毀繼電器，電壓過低又會使得繼電器工作效率大打折扣。在使用繼電器時，首先應該了解繼電器所在電路的正常運行電壓，繼電器的工作電壓應該與之相等。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，后果不堪設想。有些集成電路，例如NE555電路是可以直接驅動繼電器工作的，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動繼電器，這就應考慮晶體管輸出電流應大于繼電器的額定工作電流。

4 結論

實際生活中，繼電器安裝方便，使用簡單快捷，對電路中的各種參數進行有效控制，大大提高了整個電器件的安全系數，降低了故障率，降低了企業的生產成本，提高了在市場的競爭力。在電氣工程建設過程中，自動化低壓電器能夠通過信號實現對整個電路的控制，同時完成對電路的安全保護與實時自動檢測工作。隨著經濟社會的迅猛發展，人們對自動化低壓電器的需求也必定會越來越強烈，完全可以預見未來各種高新技術將會層出不窮，電氣工程及其自動化低壓電器的普及程度也必然節節攀升，創新和發展將會成為自動化低壓電器乃至整個電氣工程領域的主動脈。雖然我國電氣工程及其自動化領域發展勢頭正盛，但是依然存在許多問題，繼電器作為至關重要的控制電路部件，非常容易受到外部各種環境因素的影響，比如溫度，濕度等，因此常常導致電氣工程自動化低壓電器的工作效率降低，并且造成了電能的浪費，甚至帶來安全隱患，這一問題非常值得我們去關注。我們從安全和節能的角度來看，必須深入研發拓展繼電器的功能，增強并加以重視其控制和保護電路的能力，進而保障我們人類的生命安全。在科學技術發展強勁的情況下，在實踐中不斷完善繼電器的應用和性能，充分發揮繼電器的價值。

今后，我們可以將計算機人工智能有關領域與電氣工程領域進行有效地結合，研發出更具有實用價值的產品，促進自動化低壓電器的普及和發展，為電氣工程及其自動化低壓電器的安全性和高效性保駕護航。