论继电器在电气工程及其自动化低压电器中的应用

韩天庆

（哈尔滨远东理工学院机电与汽车工程学院，黑龙江 哈尔滨 150016）

1 继电器概论

1.1 继电器工作原理

如图1所示，继电器在电路中可以类比为一种自动的电路开关，当相关输入参数满足定量要求时，继电器就能紧接着在一个或多个输出电路中产生预定的跃变。继电器在整个控制电路中作为主要部件，由被芯片和线圈构建的控制系统和被控制系统组成，能够以很小的电流对大电流进行控制，实现电路中常见的控制与切断功能，完成控制和保护的功能。继电器的这些优点不但可以降低电路的能耗，而且大大提高了电路的安全与可靠性，正是由于继电器的这些功能使其在各个领域被广泛地使用。

图1 继电器基本原理图

如图2所示电磁式继电器大都由线圈、衔铁、触点簧片等部件所构成。运行时线圈两端必然会加上电压，在这个时候会有电流通过我们所描述的线圈中，衔铁就会在电磁力的作用下强行使得触点闭合，断电后电流消失，电磁感应力也不复存在，最终触点断开，电路复原。

图2 电磁感应部分工作原理

由图2可以看出主要工作原理为电磁感应，通电时产生力矩，从而使得磁铁变为吸合状态。

如图3所示，电路导通时，继电器中的线圈在自感现象的驱使下出现阻碍电流增大的电动势，与之相应的触点闭合的时间必然会延长。串联上RC电路后则可以缩短吸合时间，根据换路定则可知，换路前后的瞬间，电容电压和电感电流不能发生跃变。如此一来就有更高的电源电压加到了线圈上，从而电磁感应所产生的力就更大，使得继电器闭合速度加快。

图3 24V继电器驱动电路

1.2 继电器主要分类

虽然继电器是电路中一种独立的器件，但是由于内部构造和材质等要素的差异，会造成继电器的种类和功能大相径庭。继电器有很多分类方法，从原理来看，有感应、电磁、电动等类型；从大小来看，有微型、小型、超小型等分类情况；按输入量来看，有电压、电流、时间、速度等类型；按照输出形式来看，则有有触点和无触点两种类型；按动作时间来看，可以分成瞬时电路以及延时电路；从用途来看又可以分为平时较为熟悉的保护继电器和控制继电器。

2 继电器的作用分析

在电力系统中，通过继电器的应用，对系统的各种控制数值进行改动和设定，可以使得整个系统控制的范围更加广阔。通常继电器都有极强的信号分析与综合能力，通过各种信号所传递的信息，对整个电路系统的控制能力和效果也大大加强。不仅如此，从接通到断开状态时，继电器可以实现信号的转换。增加输出电路，闭锁电路，提供遥控等众多功能。在许多电气控制领域中，继电器对低压设备和器件的辅助作用也从某种情况下保证了电路运行的稳定。

随着电气工程及其自动化学科的不断深入发展，大量的自动化电器投入使用，就可以将继电器作为基础，通过智能化编程实现远程操作与控制。实际情况中自动化低压电器非常容易受到外界不稳定因素的影响，进而导致整个电气设备无法正常运行，因此通过继电器实现对自动化低压电器的良好控制以及安全检测，提高电气设备的运行质量就显得尤为重要。

3 继电器常见的应用及其特点

线圈测试法可以对继电器进行检测，还有触点式测试法、释放电压及电流测试法等等。触点是继电器不可或缺的部分，如果没有对触点进行测试，运行中一旦出现问题，那将会得不偿失。测试触点常常使用万能测试，测试的过程中，继电器触点电阻必须维持在无穷大的情况下，且电阻应该为零。

3.1 触点测试的应用

根据目前继电器的结构和大多数应用情况来看，其内部的触点以及与之相关联的各种功能都十分重要。继电器中的常闭触点是指没有通电状态的闭合触点，在未通电时处于打开状态的触点称为常闭触点。例如常见的过载继电器就是有双金属片和触点以及熔断器组成的。一旦其中的触点出现接触不良等问题，对应继电器的工作效果就必然大打折扣，甚至会影响整个电机的寿命，带来严重的安全隐患。所以对触点的测试应用十分重要，只有触点测试精准到位，才能最大限度提高工作效率，使得继电器可以在低压自动化相关仪器中进行大规模的使用。

3.2 线圈测试的应用

针对线圈进行测试，可以对电气工程及其自动化的低压器件中的继电器的阻值进行有效地分析，从而对继电器的工作状态和工作效率有一个全面的展现、测试和分析。

3.3 实际应用中继电器额定工作电压的选择

继电器中有一个非常重要的因素为额定工作电压，其选择直接影响继电器的工作，如果电压过高，则会烧毁继电器，电压过低又会使得继电器工作效率大打折扣。在使用继电器时，首先应该了解继电器所在电路的正常运行电压，继电器的工作电压应该与之相等。大部分情况下继电器所在电路的工作电压是其额定工作电压的0.86倍。继电器的额定工作电压一定不可以小于电路的工作电压，一旦小于容易烧毁继电器的线圈，后果不堪设想。有些集成电路，例如NE555电路是可以直接驱动继电器工作的，而有些集成电路，例如COMS电路输出电流小，需要加晶体管放大电路方可驱动继电器，这就应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流。

4 结论

实际生活中，继电器安装方便，使用简单快捷，对电路中的各种参数进行有效控制，大大提高了整个电器件的安全系数，降低了故障率，降低了企业的生产成本，提高了在市场的竞争力。在电气工程建设过程中，自动化低压电器能够通过信号实现对整个电路的控制，同时完成对电路的安全保护与实时自动检测工作。随着经济社会的迅猛发展，人们对自动化低压电器的需求也必定会越来越强烈，完全可以预见未来各种高新技术将会层出不穷，电气工程及其自动化低压电器的普及程度也必然节节攀升，创新和发展将会成为自动化低压电器乃至整个电气工程领域的主动脉。虽然我国电气工程及其自动化领域发展势头正盛，但是依然存在许多问题，继电器作为至关重要的控制电路部件，非常容易受到外部各种环境因素的影响，比如温度，湿度等，因此常常导致电气工程自动化低压电器的工作效率降低，并且造成了电能的浪费，甚至带来安全隐患，这一问题非常值得我们去关注。我们从安全和节能的角度来看，必须深入研发拓展继电器的功能，增强并加以重视其控制和保护电路的能力，进而保障我们人类的生命安全。在科学技术发展强劲的情况下，在实践中不断完善继电器的应用和性能，充分发挥继电器的价值。

今后，我们可以将计算机人工智能有关领域与电气工程领域进行有效地结合，研发出更具有实用价值的产品，促进自动化低压电器的普及和发展，为电气工程及其自动化低压电器的安全性和高效性保驾护航。