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1、实验演示实验演示第十章第十章 继电器与干簧管继电器与干簧管 继电器是一种利用电信号来控制触点开关接通和断开的元件继电器是一种利用电信号来控制触点开关接通和断开的元件干簧管是一种利用磁场来控制触点开关接通和断开的元件干簧管是一种利用磁场来控制触点开关接通和断开的元件 继电器在自动控制电路中的应用十分广泛，它是用较继电器在自动控制电路中的应用十分广泛，它是用较小的电流来控制较大电流的一种自动开关。小的电流来控制较大电流的一种自动开关。 继电器的种类很多，其分类方法也各不相同：继电器的种类很多，其分类方法也各不相同：按不同的物理现象分：电子继电器、机械继电器、光学继按不同的物理现象分：电子继电器、机
2、械继电器、光学继电器、声继电器。电器、声继电器。按功率的大小分：小功率继电器（按功率的大小分：小功率继电器（25W以下）、中功率继以下）、中功率继电器（电器（25100W）、大功率继电器（）、大功率继电器（100W以上）。以上）。按动作时间的不同分：快速继电器（小于按动作时间的不同分：快速继电器（小于50ms）、标准）、标准继电器（继电器（50ms1s）、延时继电器（大于）、延时继电器（大于1s）。）。按用途的不同分：启动继电器、中间继电器、步进继电器、按用途的不同分：启动继电器、中间继电器、步进继电器、过载继电器、限时继电器等。过载继电器、限时继电器等。 通常将继电器分为电磁继电器、干簧继电
3、器、时间继通常将继电器分为电磁继电器、干簧继电器、时间继电器及固态继电器。电器及固态继电器。一、电磁继电器一、电磁继电器1、工作原理、工作原理 电磁继电器主要由电磁系统、返回系统等部分组成，其结构如图电磁继电器主要由电磁系统、返回系统等部分组成，其结构如图所示。所示。根据供电的不同，电磁继电器可分为交流电磁继电器和直流电磁继电根据供电的不同，电磁继电器可分为交流电磁继电器和直流电磁继电器。器。根据线圈与电源的接法不同，电磁继电器可分为电流继电器和电压继根据线圈与电源的接法不同，电磁继电器可分为电流继电器和电压继电器。电器。电流继电器的线圈与电源串联，以电流为输入量电流继电器的线圈与电源串联，以
4、电流为输入量电压继电器的线圈与电源并联，以电压为输入量电压继电器的线圈与电源并联，以电压为输入量一、电磁继电器一、电磁继电器1、工作原理、工作原理 电磁继电器是利用电磁感应原理工作的。当线圈中通有电流时，电磁继电器是利用电磁感应原理工作的。当线圈中通有电流时，线圈中心的铁芯被磁化，产生磁力，将衔铁吸下。衔铁通过杠杆的作用线圈中心的铁芯被磁化，产生磁力，将衔铁吸下。衔铁通过杠杆的作用推动簧片动作，使常开触点（动合触点）闭合，常闭触点（动断触点）推动簧片动作，使常开触点（动合触点）闭合，常闭触点（动断触点）断开，从而接通或断开电路。当切断电磁继电器的线圈电流时，铁芯失断开，从而接通或断开电路。当切
5、断电磁继电器的线圈电流时，铁芯失去磁性，衔铁在弹簧力的作用下复位，则常开触点（动合触点）断开，去磁性，衔铁在弹簧力的作用下复位，则常开触点（动合触点）断开，常闭触点（动断触点）闭合。常闭触点（动断触点）闭合。 电磁继电器一般只有一个线圈，但有多组常开触点（动合触点）电磁继电器一般只有一个线圈，但有多组常开触点（动合触点）和常闭触点（动断触点）。在电路中通常用一个文字符号表示继电器线和常闭触点（动断触点）。在电路中通常用一个文字符号表示继电器线圈和属于它的触点。圈和属于它的触点。一、电磁继电器一、电磁继电器2、典型应用、典型应用 电源保护电路：电磁继电器构成的电源保护电路如图所示。电路电源保护电
6、路：电磁继电器构成的电源保护电路如图所示。电路中，市电通过电容中，市电通过电容C1、二极管、二极管VD2半波整流后向继电器半波整流后向继电器K供电。接通电供电。接通电源时，按一下按钮源时，按一下按钮S1，K得电吸合，它的动合触点得电吸合，它的动合触点K闭合自锁，插座得闭合自锁，插座得电。停电时电。停电时K释放，再次供电时必须再按一下释放，再次供电时必须再按一下S1，从而达到停电自锁得，从而达到停电自锁得目的。按钮目的。按钮S2为手动强制关机按钮，以备电源长时间不使用时关闭控为手动强制关机按钮，以备电源长时间不使用时关闭控制电路。制电路。 电源在工作时，若电压正常，稳压二极管电源在工作时，若电压
7、正常，稳压二极管VW截止，晶体管截止，晶体管V截止，截止，继电器继电器K正常吸合；一旦市电电压超过正常吸合；一旦市电电压超过240V，VW立即导通，立即导通，V也导通，也导通，K被短接，使被短接，使K的触点释放，从而断开了插座，保护了电源及用电设备。的触点释放，从而断开了插座，保护了电源及用电设备。二、干簧继电器二、干簧继电器实验演示实验演示1、工作原理、工作原理 干簧继电器是一种小型继电器，全称为干簧继电器是一种小型继电器，全称为“干式舌簧开关管干式舌簧开关管”，又，又叫叫“干簧管干簧管”。其外形与电路符号见图所示。其外形与电路符号见图所示。 干簧继电器是将又导磁又导电的材料做成舌簧片平行地
8、封入充有干簧继电器是将又导磁又导电的材料做成舌簧片平行地封入充有惰性气体（如氮气、氦气等）的玻璃管中而组成开关元件，舌簧片端部惰性气体（如氮气、氦气等）的玻璃管中而组成开关元件，舌簧片端部重叠并留有一定间隙以构成触电。重叠并留有一定间隙以构成触电。 当永久磁铁靠近干簧继电器时，舌簧片被磁化，簧片的触点部分当永久磁铁靠近干簧继电器时，舌簧片被磁化，簧片的触点部分就感应出与磁铁极性相反的磁极，异性磁极相互吸引，两个舌簧片就相就感应出与磁铁极性相反的磁极，异性磁极相互吸引，两个舌簧片就相碰从而是电路接通。移开永久磁铁，舌簧片的磁性消失，舌簧片由于本碰从而是电路接通。移开永久磁铁，舌簧片的磁性消失，舌
9、簧片由于本身的弹力而还原，使接点断开。身的弹力而还原，使接点断开。二、干簧继电器二、干簧继电器1、工作原理、工作原理 干簧继电器的触点形式有动合触点和转换触点之分。干簧继电器的触点形式有动合触点和转换触点之分。转换触点的结构如图所示，转换触点的结构如图所示， 其簧片其簧片2与与3用既导磁又导电的材料做成，簧片用既导磁又导电的材料做成，簧片1是用是用不导磁的材料做成。常态下，簧片不导磁的材料做成。常态下，簧片1和和3是闭合的，簧片是闭合的，簧片2和和3是断开的。当永久磁铁靠近或线圈通电时，簧片是断开的。当永久磁铁靠近或线圈通电时，簧片2与与3闭合，闭合，簧片簧片1与与3断开。断开。 干簧继电器具
10、有灵敏度高、动作快、结构简单、体积干簧继电器具有灵敏度高、动作快、结构简单、体积小、寿命长、防尘及便于控制等优点，被广泛应用于各种小、寿命长、防尘及便于控制等优点，被广泛应用于各种自动控制系统和仪器仪表中。自动控制系统和仪器仪表中。二、干簧继电器二、干簧继电器2、典型应用：光控开门控制电路、典型应用：光控开门控制电路 光控开门控制电路，它可根据有无光线来启动电动机工作，让电光控开门控制电路，它可根据有无光线来启动电动机工作，让电动机驱动大门打开。电路主要由干簧继电器动机驱动大门打开。电路主要由干簧继电器GHG、继电器、继电器K1和安装在和安装在大门口的光敏电阻大门口的光敏电阻RG及电动机组成。
11、及电动机组成。 在白天，将开关在白天，将开关S断开，自动光控开门电路不工作。在晚上，将断开，自动光控开门电路不工作。在晚上，将S闭合，在没有光照射大门时，光敏电阻闭合，在没有光照射大门时，光敏电阻RG阻值很大，流过干簧继电器阻值很大，流过干簧继电器线圈的电流很小，干簧继电器不工作，若有光线照射大门时，光敏电阻线圈的电流很小，干簧继电器不工作，若有光线照射大门时，光敏电阻阻值变小，流过干簧继电器线圈的电流很大，线圈产生磁场将管内两块阻值变小，流过干簧继电器线圈的电流很大，线圈产生磁场将管内两块簧片磁化，两簧片吸引而使触点接触，有电流流过继电器线圈簧片磁化，两簧片吸引而使触点接触，有电流流过继电器
12、线圈K1，线，线圈产生磁场吸合常开触点圈产生磁场吸合常开触点K1，K1闭合，有电流流过电动机，电动机运闭合，有电流流过电动机，电动机运转，通过传动机构将大门打开。转，通过传动机构将大门打开。二、干簧继电器二、干簧继电器2、典型应用：简易磁控报警电路、典型应用：简易磁控报警电路 它安装在一些可开关的门、窗、抽屉上。把电路中的条形磁铁安它安装在一些可开关的门、窗、抽屉上。把电路中的条形磁铁安装在门、窗和抽屉的边上，干簧继电器装在门、窗和抽屉的边上，干簧继电器KR安装在门框、窗框和抽屉口安装在门框、窗框和抽屉口的对应处。当门、窗、抽屉等处关闭时，的对应处。当门、窗、抽屉等处关闭时，N-S靠近靠近KR
13、，KR闭合，闭合，A点点电位为电位为0，晶闸管，晶闸管VT控制极无触发电压而阻断，集成电路控制极无触发电压而阻断，集成电路IC1无工作电无工作电压，扬声器压，扬声器B不发声。当门、窗、抽屉被打开时，不发声。当门、窗、抽屉被打开时，N-S远离远离KR，KR关关断，断，A点电位升高，经二极管点电位升高，经二极管VD加在加在VT的控制极上，使其导通，的控制极上，使其导通，IC1得得电工作，并依靠电阻电工作，并依靠电阻R2、R3和电容和电容C1、C2构成多谐振荡器，直接推构成多谐振荡器，直接推动动B发声，其报警声响频率约为发声，其报警声响频率约为1KHz。 VT具有自保功能，被触发后将维持其导通状态，
14、即使很快地再关具有自保功能，被触发后将维持其导通状态，即使很快地再关好门、窗、抽屉，也不会使电路复位，唯有切断暗开关好门、窗、抽屉，也不会使电路复位，唯有切断暗开关S，才能使电路，才能使电路停止报警。停止报警。三、时间继电器三、时间继电器1、工作原理、工作原理 时间继电器用来产生延时信号，实现时间控制。时间继电器用来产生延时信号，实现时间控制。 时间继电器有通电延时和断电延时之分，因此延时动作触点有以时间继电器有通电延时和断电延时之分，因此延时动作触点有以下几种分类。下几种分类。延时闭合动断触点：平时触点闭合，线圈得电时触点瞬时断开，失电延时闭合动断触点：平时触点闭合，线圈得电时触点瞬时断开，
15、失电时延时闭合。时延时闭合。延时断开动合触点：平时触点断开，线圈得电时触点瞬时闭合，失电延时断开动合触点：平时触点断开，线圈得电时触点瞬时闭合，失电时延时断开。时延时断开。延时闭合动合触点：平时触点断开，线圈得电时触点延时闭合，失电延时闭合动合触点：平时触点断开，线圈得电时触点延时闭合，失电瞬时断开。瞬时断开。延时断开动断触点：平时触点闭合，线圈得电时触点延时断开，失电延时断开动断触点：平时触点闭合，线圈得电时触点延时断开，失电时瞬时闭合。时瞬时闭合。三、时间继电器三、时间继电器1、工作原理、工作原理 时间继电器的种类很多，有空气式、电磁式、电动式和电子式。时间继电器的种类很多，有空气式、电磁
16、式、电动式和电子式。 空气式时间继电器使用得最多，它是利用空气阻尼作用而达到延空气式时间继电器使用得最多，它是利用空气阻尼作用而达到延时的目的。时的目的。 当吸引线圈通电后，动铁芯被吸下，使动铁芯与活塞杆之间有一当吸引线圈通电后，动铁芯被吸下，使动铁芯与活塞杆之间有一段距离。在释放弹簧的作用下，活塞杆下移，活塞下移时，由于空气的段距离。在释放弹簧的作用下，活塞杆下移，活塞下移时，由于空气的阻尼作用，活塞下移非常缓慢。当空气从进气口进入时，活塞才逐渐下阻尼作用，活塞下移非常缓慢。当空气从进气口进入时，活塞才逐渐下移，直到杠杆推动微动开关动作。延时时间就是线圈通电时刻到微动开移，直到杠杆推动微动开
17、关动作。延时时间就是线圈通电时刻到微动开关动作时刻的这一段时间，其长短可通过调节螺钉调节进气孔的大小来关动作时刻的这一段时间，其长短可通过调节螺钉调节进气孔的大小来控制。线圈断电后，通过恢复弹簧的作用，推板迅速把活塞顶上去，空控制。线圈断电后，通过恢复弹簧的作用，推板迅速把活塞顶上去，空气由出气孔迅速排出，杠杆使微动开关瞬时复位。气由出气孔迅速排出，杠杆使微动开关瞬时复位。三、时间继电器三、时间继电器2、典型应用、典型应用 异步电动机的异步电动机的Y- 降压启动电路。降压启动电路。QS为电源开关，为电源开关，FU1、FU2为熔断器（起过流保护），为熔断器（起过流保护），FR为热继电器（过为热继
18、电器（过载保护），载保护），SB1为停止按钮，为停止按钮，SB2为启动按钮，为启动按钮，KM1、KM2、KM3为交流接触器（矩形框代表接触器的线圈），为交流接触器（矩形框代表接触器的线圈），KT为时间继电器。为时间继电器。合合上上电电源源开开关关QS，接接通通三三相相电电源源（50Hz，线线电电压压380V），电动机准备启动。电动机准备启动。按按下下启启动动按按钮钮SB2，主主接接触触器器KM1和和启启动动接接触触器器KM3的的线线圈圈得得电电，同同时时时时间间继继电电器器KT的的线线圈圈也也得得电电。主主触触点点KM1和和KM3闭闭合合，电电动动机机绕绕组组按按Y形形连连接接降降压压启启动动
19、。与与此此同同时时，辅辅助助触触点点KM1闭闭合合自自锁锁，辅辅助助触触点点KM3断断开开使使接接触触器器KM2线线圈圈回回路路断断开开，实实现现互互锁锁，保保证证接接触触器器KM2、KM3不不会会同同时时通通电电，以防电源短路。以防电源短路。经经过过一一段段时时间间延延时时后后（延延时时长长短短可可根根据据电电动动机机启启动动时时间间的的要要求求事事先先确确定定），时时间间继继电电器器KT的的延延时时触触点点动动作作，其其延延时时断断开开动动断断触触点点断断开开，使使接接触触器器KM3线线圈圈回回路路断断电电释释放放，KM3主主触触点点断断开开；同同一一瞬瞬间间，时时间间继继电电器器的的延延
20、时时闭闭合合动动合合触触点点闭闭合合，使使接接触触器器KM2的的线线圈圈得得电电自自锁锁，主主触触点点KM2闭闭合合，定定子子绕绕组组接接成成，电电动动机机进进入入正正常常运运行行，与与此此同同时时，接接触触器器KM2的的辅辅助助常常闭闭触触点点断断开开，把把KM3线线圈圈和和时时间间继继电电器器KT线线圈圈从从电电路路中中断开，避免断开，避免KT的线圈长期通电。的线圈长期通电。四、固态继电器四、固态继电器1、符号、符号 固态继电器是一种无机械触点的电子开关器件，简称固态继电器是一种无机械触点的电子开关器件，简称SSR。四、固态继电器四、固态继电器2、特点：、特点：可靠性非常高、寿命长，在通与
21、断的瞬间不会产生电火花，可靠性非常高、寿命长，在通与断的瞬间不会产生电火花，更没有噪声。更没有噪声。开关速度相当快，工作频率也相当高。开关速度相当快，工作频率也相当高。其输入与输出间采用光耦合器，具有良好的抗干扰性能。其输入与输出间采用光耦合器，具有良好的抗干扰性能。驱动电压、电流很小，给输入端一个很小的信号，就能完成驱动电压、电流很小，给输入端一个很小的信号，就能完成对系统的控制，所以可由对系统的控制，所以可由TTL、CMOS等数字电路直接驱动。等数字电路直接驱动。3、种类：种类很多，按其所控制的负载电源进行区分有、种类：种类很多，按其所控制的负载电源进行区分有交流固态继电器（交流固态继电器
22、（AC-SSR）：为四端元件，能控制交流负）：为四端元件，能控制交流负载电源的接通与断开，其输出开关器件多为双向晶闸管。载电源的接通与断开，其输出开关器件多为双向晶闸管。直流固态继电器（直流固态继电器（DC-SSR）：有的为四端元件，有的为五）：有的为四端元件，有的为五端元件。能够控制直流负载电源的接通与断开，其输出开关端元件。能够控制直流负载电源的接通与断开，其输出开关器件多为大功率晶闸管。器件多为大功率晶闸管。四、固态继电器四、固态继电器4、结构原理：、结构原理：直流型直流型SSR结构原理图结构原理图 直流型直流型SSR输入部分是输入部分是一个光电隔离器，因此可以一个光电隔离器，因此可以用
23、用OC门或晶体管直接驱动。门或晶体管直接驱动。它的输出端经整流放大后带它的输出端经整流放大后带动大功率晶体管输出，输出动大功率晶体管输出，输出工作电压可达工作电压可达30180V（5V开始工作）。开始工作）。四、固态继电器四、固态继电器4、结构原理：、结构原理：交流型交流型SSR又可以分为过零型和移相型两类。又可以分为过零型和移相型两类。过零型交流过零型交流SSR导通：输入控制信号有效，且负载电源导通：输入控制信号有效，且负载电源电压接近零，输入端负载电源才导通电压接近零，输入端负载电源才导通关断：输入控制信号撤销后，流过双向关断：输入控制信号撤销后，流过双向可控硅负载电流为零时关断可控硅负载
24、电流为零时关断移相型交流移相型交流SSR 导通：输入控制信号有效，不管负载电导通：输入控制信号有效，不管负载电流相位如何，负载端立即导通流相位如何，负载端立即导通关断：输入控制信号撤销后，流过双向关断：输入控制信号撤销后，流过双向可控硅负载电流为零时关断可控硅负载电流为零时关断交流过零型交流过零型SSR结构原理图结构原理图四、固态继电器四、固态继电器5、典型应用：固态继电器构成的光控电灯电路、典型应用：固态继电器构成的光控电灯电路 白白天天光光照照较较强强时时，光光敏敏电电阻阻RG的的内内阻阻很很小小，晶晶体体管管V1截截止止，V2饱饱和和导导通通，使使固固态态继继电电器器SSR的的控控制制电
25、电压压小小于于3V，SSR关关断断，灯灯HL不不亮亮。夜夜晚晚光光线线较较暗暗时时，RG的的内内阻阻增增大大，V1导通，导通，V2截止，截止，SSR导通，灯导通，灯HL点亮。点亮。继电器主要参数继电器主要参数继电器检测继电器检测1、继电器检测：、继电器检测：继电器的检测包括触点、线圈的检测和吸合能力的检测。继电器的检测包括触点、线圈的检测和吸合能力的检测。1）触点、线圈的检测）触点、线圈的检测继电器检测继电器检测1、继电器检测：、继电器检测：继电器的检测包括触点、线圈的检测和吸合能力的检测。继电器的检测包括触点、线圈的检测和吸合能力的检测。2）吸合能力的检测）吸合能力的检测继电器检测继电器检测
26、2、干簧继电器的检测：、干簧继电器的检测：干簧继电器的检测包括常态检测和施加磁场检测。干簧继电器的检测包括常态检测和施加磁场检测。常态检测：是指未施加磁场时对干簧继电器进行检测。万常态检测：是指未施加磁场时对干簧继电器进行检测。万用表选择用表选择RX1档。档。检测触点引脚间的电阻，正常触点间的电阻为无穷大。检测触点引脚间的电阻，正常触点间的电阻为无穷大。检测线圈引脚间的电阻，正常时应约为十几欧姆至几检测线圈引脚间的电阻，正常时应约为十几欧姆至几十千欧姆之间。十千欧姆之间。检测正常后，再给线圈引脚接额定工作电压，测量干检测正常后，再给线圈引脚接额定工作电压，测量干簧继电器触点引脚之间的电阻，正常
27、触点引脚间阻值应簧继电器触点引脚之间的电阻，正常触点引脚间阻值应由无穷大变为由无穷大变为0，若阻值始终无穷大，说明干簧继电器触，若阻值始终无穷大，说明干簧继电器触点开路。点开路。施加磁场检测：用一块磁铁靠近干簧继电器。万用表选择施加磁场检测：用一块磁铁靠近干簧继电器。万用表选择RX1档。档。正常阻值应由无穷大变为正常阻值应由无穷大变为0，若阻值始终无穷大，说明，若阻值始终无穷大，说明干簧继电器触点开路。干簧继电器触点开路。继电器型号命名方法继电器型号命名方法继电器型号命名方法继电器型号命名方法第一部分用字母表示继电器的主称类型。第一部分用字母表示继电器的主称类型。第二部分用字母表示继电器的形状特征。第二部分用字母表示继电器的形状特征。第三部分用数字表示产品序号。第三部分用数字表示产品序号。第四部分用字母表示防护特征。第四部分用字母表示防护特征。
