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電磁繼電器或機(jī)電繼電器 - 結(jié)構(gòu)、工作原理、類型和應(yīng)用

什么是電氣繼電器？

繼電器是一種電動(dòng)自動(dòng)開關(guān)，通過施加電信號(hào)來切換一對(duì)或多對(duì)觸點(diǎn)。它用于使用低功率信號(hào)切換高功率電路。

繼電器有多種類型，其中電磁繼電器是繼電器的一種。

電磁繼電器

電磁繼電器或 EMR（也稱為機(jī)電繼電器）是一種電氣繼電器，使用電磁鐵來切換電路。電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生吸引力，導(dǎo)致觸點(diǎn)的機(jī)械切換。

電磁繼電器或機(jī)電繼電器主要由三個(gè)主要部件組成。

電磁線圈

可移動(dòng)電樞

電磁線圈

電磁鐵是一根繞在鐵磁材料芯上的導(dǎo)線。當(dāng)電流通過線圈時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生能量并在其周圍產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。電磁線圈連接到低功率電路或電源。

可移動(dòng)電樞

可動(dòng)電樞是繼電器的導(dǎo)電部分。它是兩個(gè)觸點(diǎn)之間的公共連接。因此，它用于斷開或建立它們之間的連接。它由金屬制成，被通電的電磁線圈吸引。一旦線圈斷電，連接到電樞另

一端的彈簧會(huì)將其拉回其原始位置。

觸點(diǎn)用于斷開或接通大功率電路。它由高導(dǎo)電性、耐過熱和抗電弧的材料制成。觸點(diǎn)所用的材料可以是銀、鎢、鈀等。繼電器中有兩種不同類型的觸點(diǎn)，即常閉 NC 和常開 NO 

觸點(diǎn)。

NC 觸點(diǎn)是常閉觸點(diǎn)，這意味著當(dāng)線圈未通電時(shí)，這些觸點(diǎn)處于閉合位置。而 NO 觸點(diǎn)在線圈未通電時(shí)處于打開位置。

電樞觸點(diǎn)根據(jù)線圈電源在 NC 和 NO 觸點(diǎn)之間切換。

繼電器的構(gòu)造 - 繼電器內(nèi)部 - 繼電器的部件

電磁繼電器的工作原理

EMR 繼電器的工作原理是線圈和電樞之間的電磁吸引力。EMR 繼電器有兩種狀態(tài)或條件，即通電狀態(tài)和斷電狀態(tài)。

EMR 繼電器有一個(gè)電磁線圈，它使用稱為控制信號(hào)的小信號(hào)來通電。一旦線圈通電，線圈就會(huì)在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁場(chǎng)對(duì)電樞施加吸引力并將其拉下。當(dāng)控制信號(hào)被移除時(shí)，線

圈斷電，磁場(chǎng)消失。因此，作用在電樞上的吸引力也會(huì)消失。連接在電樞另一端的彈簧將電樞拉到其正常位置。

斷電狀態(tài)下，公共觸點(diǎn)與NC端子連接；通電狀態(tài)下，公共觸點(diǎn)由NC端子切換到NO端子。

線圈額定值

它是激勵(lì)線圈所需的控制信號(hào)的輸入電壓和電流。交流和直流線圈有所不同。

直流電阻

指的是繼電器中電磁線圈的直流電阻。

觸點(diǎn)額定值顯示觸點(diǎn)可以連續(xù)處理的最大電壓和電流。

切換時(shí)間

切換時(shí)間是指繼電器接通和斷開的時(shí)間。繼電器通電后，到切換觸點(diǎn)的時(shí)間稱為接通時(shí)間。繼電器斷電后，到切換觸點(diǎn)的時(shí)間稱為斷開時(shí)間。

對(duì)于敏感且昂貴的設(shè)備中使用的繼電器，切換時(shí)間非常重要。對(duì)于保護(hù)繼電器來說，切換時(shí)間也至關(guān)重要。

外殼

有些繼電器帶有外殼。它有助于保護(hù)繼電器免受觸點(diǎn)之間聚集的灰塵顆粒的影響。它還可以隔離電弧，防止其造成火災(zāi)隱患。因此，在開路或危險(xiǎn)環(huán)境中，必須使用封閉式繼電

器。但是，您可以在封閉設(shè)備中使用開放式繼電器。

基于建設(shè)和運(yùn)營(yíng)

根據(jù)操作方式，EMR 分為兩種類型

電磁吸引繼電器

電磁感應(yīng)繼電器

電磁吸引繼電器

這種類型的繼電器是 EMR 繼電器。在這種繼電器中，電樞被吸引到電磁鐵上。它適用于交流和直流電源。

電磁線圈用于產(chǎn)生吸引電樞的磁場(chǎng)。吸引力的大小與磁通或電源電流的平方成正比。由于直流電是恒定的，因此產(chǎn)生的力也是恒定的。而在交流繼電器中，產(chǎn)生的電磁力以電源頻

率的兩倍脈動(dòng)。這種脈動(dòng)磁力會(huì)產(chǎn)生噪音并損壞觸點(diǎn)。

平衡木接力賽

平衡梁繼電器是一種電磁吸引繼電器。它用于比較兩個(gè)量。它由一根水平梁制成，中間有一個(gè)樞軸支撐。梁的末端有兩組觸點(diǎn)。梁下方有兩個(gè)線圈，即操作線圈和抑制線圈。這兩

個(gè)線圈在梁中產(chǎn)生方向相反的扭矩。因此扭矩相互抵消，梁保持在正常位置。

平衡木接力賽

梁中產(chǎn)生的凈扭矩是兩個(gè)扭矩之間的差值。由于扭矩是由與電流成正比的磁引力產(chǎn)生的。凈扭矩取決于兩個(gè)信號(hào)之間的差值。因此，它會(huì)比較電磁線圈處的兩個(gè)信號(hào)。如果操作扭

矩大于限制扭矩，梁會(huì)將觸點(diǎn)拉入閉合狀態(tài)。當(dāng)限制扭矩超過操作扭矩時(shí)，梁會(huì)拉回并打開觸點(diǎn)。

此種繼電器過去多用作差動(dòng)繼電器、阻抗繼電器，現(xiàn)已被整流橋比較器、動(dòng)圈繼電器等現(xiàn)代裝置所取代。

梁式繼電器的優(yōu)點(diǎn)是可以調(diào)整以實(shí)現(xiàn)快速操作。主要缺點(diǎn)是復(fù)位/操作比差和相位移

鉸鏈電樞繼電器

這是另一種電樞吸引繼電器。電樞的一端通過鉸鏈連接到電磁鐵的鐵芯，另一端通過觸點(diǎn)連接到電樞。吸引力與電樞和磁極之間氣隙中的磁通平方成正比。由于氣隙隨著電樞接

近磁極而減小，因此吸引力增加。

鉸鏈電樞繼電器

鉸鏈電樞型繼電器可在交流和直流下工作。在直流電中，吸引力是恒定的，而在交流電中，吸引力以電源頻率的兩倍脈動(dòng)。添加了另一個(gè)線圈，稱為抑制線圈，由移相電路通電。

它有助于將電樞恢復(fù)到正常位置。

電樞吸引繼電器主要用于機(jī)器、設(shè)備的保護(hù)，是一種瞬時(shí)繼電器，動(dòng)作速度很高，約為5ms。

柱塞類型

在這種類型的繼電器中，有一個(gè)螺線管，其中有一個(gè)鐵柱塞穿過它。觸點(diǎn)位于柱塞的一端，彈簧對(duì)柱塞施加約束力。線圈/螺線管一旦通電，就會(huì)拉動(dòng)柱塞，使觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電源恢

復(fù)時(shí)，螺線管斷電，柱塞不再被吸引。彈簧拉出柱塞，從而斷開觸點(diǎn)。

柱塞式繼電器

柱塞型吸引繼電器已不再使用，因?yàn)樗驯桓咝?、更快速切換的繼電器所取代。

動(dòng)圈繼電器

動(dòng)圈繼電器是另一種吸引繼電器，其中動(dòng)圈放置在永磁體內(nèi)部。線圈帶有移動(dòng)觸點(diǎn)，當(dāng)線圈移動(dòng)時(shí)，該觸點(diǎn)閉合和斷開。它也被稱為極化直流動(dòng)圈繼電器。它僅在直流下工作。

適當(dāng)?shù)恼髌骺捎糜诮涣麟?。它是很靈敏的電磁繼電器。由于其靈敏度高，它用于距離和差動(dòng)保護(hù)的精確測(cè)量。

動(dòng)圈繼電器有兩種類型

旋轉(zhuǎn)動(dòng)圈繼電器

軸向動(dòng)圈繼電器

旋轉(zhuǎn)動(dòng)圈繼電器

給定的圖顯示了一個(gè)旋轉(zhuǎn)動(dòng)圈繼電器。有一個(gè)過早磁鐵，線圈纏繞在鐵芯上。螺旋彈簧提供復(fù)位扭矩。線圈帶有一個(gè)接觸臂。

動(dòng)圈繼電器

當(dāng)電流通過磁場(chǎng)內(nèi)的線圈時(shí)，線圈會(huì)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)是由于永磁體的磁場(chǎng)與線圈之間的相互作用。臂也會(huì)旋轉(zhuǎn)并閉合觸點(diǎn)。螺旋彈簧提供復(fù)位扭矩，該扭矩會(huì)隨著線圈的旋轉(zhuǎn)而增加。

軸向動(dòng)圈繼電器

軸向動(dòng)圈繼電器，如圖所示，為軸向動(dòng)圈繼電器的結(jié)構(gòu)，線圈繞在圓柱形鐵芯上，水平懸掛，沿軸線旋轉(zhuǎn)。

軸向動(dòng)圈繼電器

這種繼電器比旋轉(zhuǎn)式繼電器更快、更靈敏。簡(jiǎn)而言之，它是一種非常靈敏的繼電器，觸點(diǎn)間隙非常小。

簧片繼電器

簧片繼電器由一根密封的玻璃管組成，管內(nèi)有一條鎳鐵條。線圈環(huán)繞玻璃管。薄條的一端固定，管中心自由。條的自由端作為繼電器的觸點(diǎn)，如下圖所示。

簧片繼電器

當(dāng)線圈通電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，在條帶之間產(chǎn)生吸引力并閉合觸點(diǎn)。由于簧片開關(guān)（條帶觸點(diǎn)）是密封的，因此觸點(diǎn)之間不會(huì)產(chǎn)生電弧和灰塵聚集。因此，簧片繼電器無(wú)需維護(hù)且

可靠。

簧片繼電器是基于設(shè)計(jì)的電磁繼電器。而在操作方面，它們是靜態(tài)繼電器。它們用于保護(hù)。在操作過程中沒有振動(dòng)

極化動(dòng)鐵繼電器

在這種繼電器中，線圈是靜止的，它吸引臂斷開或接觸。它使用永磁體進(jìn)行極化，并在線圈的磁通之外產(chǎn)生磁通。永磁體用于極化，這增加了線圈的靈敏度。它是直流操作繼電器。

但是，交流電可以與整流器一起使用。

極化動(dòng)鐵繼電器

極化動(dòng)圈繼電器在提供的直流電極性正確時(shí)工作。它不會(huì)在反極性下工作。其他吸引式電樞型繼電器不依賴于輸入極性。由于線圈是固定的，因此繼電器相對(duì)更可靠、更堅(jiān)固。

由于它采用電磁感應(yīng)方式運(yùn)行，因此只能在交流電下工作。

感應(yīng)盤繼電器

在感應(yīng)盤式繼電器中，有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的鋁盤或銅盤，用于接通和斷開觸點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)盤中產(chǎn)生的扭矩是由交流電磁鐵的磁通量引起的。

圓盤位于產(chǎn)生交變磁通的電磁鐵的兩極之間。該磁通在圓盤中產(chǎn)生與磁通同相的渦流，因此不會(huì)產(chǎn)生扭矩。

為了在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生扭矩，我們必須提供旋轉(zhuǎn)磁通或相移磁通。因此，感應(yīng)盤類型進(jìn)一步分為兩種類型。

罩極結(jié)構(gòu)

在罩極結(jié)構(gòu)中，電磁鐵的極被分成兩個(gè)相等的部分。一半部分覆蓋有罩極銅環(huán)，而另一半部分則保持無(wú)罩極，如下圖所示。

罩極型感應(yīng)繼電器

未遮蔽部分產(chǎn)生的磁通量將在遮蔽環(huán)中感應(yīng)出電流，從而產(chǎn)生具有不同相位的另一個(gè)磁通量。這兩個(gè)磁通量在圓盤中感應(yīng)出具有各自相位的渦流。磁通量與彼此的渦流相互作用并

在圓盤中產(chǎn)生凈扭矩。

電能表結(jié)構(gòu)

在這種盤式繼電器中，使用兩個(gè)電磁鐵，它們之間有一個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的圓盤。兩個(gè)電磁鐵，上部 E 形電磁鐵在其中心線上帶有兩個(gè)繞組，下部 U 形電磁鐵在兩個(gè)分支上帶有次級(jí)繞組。這兩個(gè)繞組產(chǎn)生交變磁通，該磁通具有取決于繞組之間位移的相位差。兩種不同的磁通在圓盤中感應(yīng)出渦流，它們相互作用產(chǎn)生凈扭矩。

電能表類型感應(yīng)繼電器

為了斷開觸點(diǎn)，必須產(chǎn)生復(fù)位扭矩。因此，使用螺旋彈簧來提供復(fù)位扭矩。盤式感應(yīng)繼電器的優(yōu)點(diǎn)是其電流和時(shí)間設(shè)置可以根據(jù)應(yīng)用輕松調(diào)整。它們堅(jiān)固耐用，保護(hù)準(zhǔn)確。

感應(yīng)杯接力賽

感應(yīng)杯繼電器是感應(yīng)盤繼電器的一種改進(jìn)形式，使用旋轉(zhuǎn)空心杯代替盤。杯的慣性很小，因此可以實(shí)現(xiàn)很高的速度。它可以有多個(gè)極數(shù)，這些極數(shù)與產(chǎn)生的扭矩成比例?？招谋瓋?nèi)

裝有固定鐵芯，周圍有四個(gè)固定繞組，繞組上有兩對(duì)線圈。每對(duì)線圈產(chǎn)生相反的極。杯上有一個(gè)臂，用于接通或斷開觸點(diǎn)。彈簧用于提供抑制扭矩。

感應(yīng)杯接力賽

當(dāng)繞組通電時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而在杯中感應(yīng)出電流。旋轉(zhuǎn)磁通量與感應(yīng)電流相互作用，在杯中產(chǎn)生扭矩。臂旋轉(zhuǎn)以切換觸點(diǎn)。

空心杯設(shè)計(jì)使感應(yīng)電流阻力小，重量輕，磁路更好，效率比盤式繼電器高3倍。

繼電器可以根據(jù)觸點(diǎn)的配置進(jìn)行分類。

單刀單擲 (SPST)

單刀單擲或 SPST 繼電器只有一個(gè)極，這意味著它只能控制一個(gè)電路，單擲意味著它的極只能在一個(gè)位置導(dǎo)通。SPST 圖如下所示。

SPST 繼電器

它有四個(gè)端子，兩個(gè)用于給線圈通電（輸入信號(hào)），兩個(gè)用于控制電路。它只有兩種狀態(tài)，即打開或關(guān)閉狀態(tài)。

單刀雙擲 (SPDT)

SPDT 或單刀雙擲的名稱表明它只有一個(gè)刀和兩個(gè)擲。因此，它一次可以控制一個(gè)電路，但刀可以在兩個(gè)位置傳導(dǎo)至兩個(gè)不同的端子。

SPDT 繼電器

SPDT 有 5 個(gè)端子，其中兩個(gè)端子用于控制信號(hào)，NC、NO 和公共端子。它有兩種狀態(tài)，在任一狀態(tài)下，一個(gè)端子導(dǎo)通，而另一個(gè)端子不導(dǎo)通。

雙刀單擲 (DPST)

雙刀單擲繼電器有兩個(gè)刀和單擲，每個(gè)刀分別控制不同的電路。但是，刀只能在一個(gè)位置導(dǎo)通。它類似于使用相同輸入信號(hào)控制的兩個(gè)獨(dú)立 SPST 繼電器。

雙刀單擲繼電器

它有 6 個(gè)端子，其中兩個(gè)用于輸入信號(hào)，兩對(duì)端子用于控制電路。

雙刀雙擲（DPDT）

DPDT 繼電器有兩個(gè)極點(diǎn)，用于控制兩個(gè)獨(dú)立電路，還有兩個(gè)擲點(diǎn)，用于在兩個(gè)位置導(dǎo)通。它使用公共輸入信號(hào)充當(dāng)兩個(gè) SPDT。

DPDT 繼電器

繼電器最多可有 12 個(gè)極點(diǎn)。

根據(jù)應(yīng)用

EMR繼電器可根據(jù)其應(yīng)用進(jìn)行分類。

保護(hù)繼電器

這些是用于保護(hù)電路的繼電器

電流電壓繼電器

這種繼電器用于監(jiān)控電路中的電流和電壓值。當(dāng)電壓和電流超過或低于某個(gè)值時(shí)，繼電器可保護(hù)電路并切斷電源。

差動(dòng)繼電器

差動(dòng)繼電器是一種 EMR，用于比較兩個(gè)或兩個(gè)以上的電流信號(hào)。因此，它用于保護(hù)電路。它們靈敏度高，開關(guān)速度快。

距離接力

它是一種用于保護(hù)輸電線路的繼電器。它通過測(cè)量繼電器和故障位置之間的阻抗并將其與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較來檢測(cè)線路中的故障。如果阻抗偏離，它會(huì)隔離故障線路。

它用于相故障和接地故障保護(hù)

順序中繼

順序繼電器能夠按照預(yù)定順序打開或關(guān)閉觸點(diǎn)。它既可以工作在單個(gè)脈沖下，也可以工作在一系列脈沖下，每個(gè)脈沖依次關(guān)閉觸點(diǎn)。

目標(biāo)信號(hào)繼電器

這是另一種沒有自動(dòng)復(fù)位功能的保護(hù)繼電器，必須手動(dòng)復(fù)位。因此，它用于指示所連接設(shè)備的狀態(tài)。它也被稱為目標(biāo)繼電器、信號(hào)繼電器或標(biāo)志繼電器。

接地故障繼電器

接地故障繼電器用于提供接地故障保護(hù)。接地故障是指從火線到地線或中性線的異常電流。它可能導(dǎo)致短路或任何生物觸電。接地故障是由于電線絕緣層或設(shè)備損壞而發(fā)生的。

接地故障繼電器

接地故障繼電器用于防止接地故障。接地故障是指異常電流從火線流向大地。電流也可能通過人體流向大地并導(dǎo)致觸電。一旦檢測(cè)到任何接地漏電，它就會(huì)迅速切換電路。

功率因數(shù)繼電器

顧名思義，它用于感測(cè)系統(tǒng)中的功率因數(shù)，并切換系統(tǒng)中的電感和電容功率元件來調(diào)整功率因數(shù)。它用于提高所用電能的效率。

時(shí)間繼電器

時(shí)間繼電器，顧名思義，是一種在輸入信號(hào)和狀態(tài)變化之間需要一定時(shí)間延遲的繼電器。其他類型的繼電器在施加輸入信號(hào)時(shí)會(huì)立即跳閘或切換。它主要起到延時(shí)作用。

磁保持繼電器

鎖存繼電器是一種保留其最后狀態(tài)的繼電器。斷電后其狀態(tài)不會(huì)改變。因此，它保持開啟或關(guān)閉狀態(tài)。此類繼電器用于制冷、暖通空調(diào)等。

旋轉(zhuǎn)繼電器

旋轉(zhuǎn)繼電器使用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)代替臂的上下移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由小型電機(jī)提供。

閃光接力

閃光繼電器用于在跳閘時(shí)產(chǎn)生閃爍的光，以引起注意而不是開燈。

EMR 的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

以下是電磁繼電器的一些優(yōu)點(diǎn)。

EMR 可用于控制交流和直流電路。

它的設(shè)計(jì)堅(jiān)固而簡(jiǎn)單。

其開關(guān)速度可調(diào)節(jié)。

運(yùn)行速度快

它比靜態(tài)繼電器便宜得多。

切換時(shí)，會(huì)發(fā)出咔嗒聲確認(rèn)。

缺點(diǎn)

以下是電磁繼電器的一些缺點(diǎn)。

它在斷路時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧。電弧會(huì)損壞觸點(diǎn)，降低其導(dǎo)電性。

觸點(diǎn)可能會(huì)腐蝕或積聚在觸點(diǎn)之間灰塵和污染物，從而隨著時(shí)間的推移降低其效率。

它需要定期維護(hù)。

接觸臂的慣性限制了繼電器的工作速度。

除極化繼電器外，它均可雙向?qū)щ姟?/span>

電磁（電工）繼電器的應(yīng)用

電磁繼電器因其低成本、堅(jiān)固的設(shè)計(jì)而被廣泛應(yīng)用。

它用于交流/直流電路的保護(hù)。

它用于將低壓電路與高壓電路隔離。

它用作自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。

它用于保護(hù)設(shè)備免受過載和過壓。

高速繼電器用于保護(hù)敏感設(shè)備。

它用于使用小信號(hào)（例如微控制器中的信號(hào)）驅(qū)動(dòng)重負(fù)載。

它們還用于比較不同的信號(hào)。