繼電器是一種電動開關，用於使用小信號控制高壓或大電流。它在控制電路和負載電路之間提供電氣隔離，提高安全性和可靠性。繼電器用於電力系統、機器、車輛和自動化。本文詳細介紹了繼電器的工作原理、其零件、類型、額定值、應用、故障和設計技巧。
中繼概述
繼電器是一種電動開關，旨在允許小的低功率電流來控制更大的電流，使其成為現代電氣和電子電路中的基本組件。直接控制高壓或大電流設備可能帶來安全風險或降低效率的應用需要此功能。透過將控制側與電源側隔離，繼電器可以保護敏感的低功率電路免受電壓尖峰、突波和其他潛在破壞性電應力的影響。除了安全性之外，繼電器還實現了自動化，使控制器、微控制器和感測器能夠可靠地操作馬達、照明系統、HVAC 裝置和工業機械等重負載。
繼電器的功能
繼電器是一種使用電力來控制其他電路的開關。繼電器內部有一圈電線。當電流流過線圈時，會產生磁場。該磁場拉動一個稱為電樞的小金屬件，它移動並改變觸點的位置。觸點要么閉合以允許電流通過，要么打開以停止流動。
該過程分步驟進行：
• 線圈接收電 - 形成磁場。
• 電樞移動 - 觸點打開或關閉。
• 線圈關閉 - 彈簧將電樞移回其起始位置。
繼電器的組件
繼電器是一種使用電磁鐵操作的電氣開關。主要的電感部分是線圈和鐵芯，當電流產生磁場時，它會產生磁力。該組件通常受到外殼的保護。
機械開關機構包括電樞，電樞響應磁力而移動，並為操作提供機械偏置。彈簧在磁場被移除時將電樞恢復到原來的位置;這種彈簧通常由銀合金製成，具有導電性。
電氣開關動作發生在觸點處：電樞物理移動移動觸點以連接或斷開電路，而固定觸點 （NO/NC） 代表繼電器的常開 （NO） 或常閉 （NC） 狀態，確定電路的默認連接。
繼電器線圈規格
| 參數 | 意義 | 範例 （5 V 繼電器） |
|---|---|---|
| 線圈電阻 | 線圈的電阻，計算方式為電壓除以電流。 | R = 5V ÷ 0.07A = 71Ω |
| 線圈功率 | 線圈使用的電功率，計算為電壓乘以電流。 | P = 5V × 0.07A = 0.35W |
| 吸入電壓 | 繼電器開始導通的電壓。通常在額定電壓的 75-80% 左右。 | 3.8–4 伏特 |
| 壓差電壓 | 繼電器關閉的電壓。通常在額定電壓的 10-30% 左右。 | 1–1.5 伏特 |
繼電器觸點切換
交流開關
切換交流負載時，電流在交流電的每個週期中自然通過零。這有助於阻止觸點打開時可能形成的電弧，使交流開關更容易並且對繼電器觸點的損壞更小。
直流開關
直流是恆定的，不會通過零。這使得觸點打開時更有可能形成電弧。這些電弧會損壞或焊接觸點，因此在使用具有直流負載的繼電器時需要特別小心。
防止電弧的方法
• 反激式二極體：通常用於直流負載以安全地重定向電流。
• RC 緩衝器：用於交流和直流以限制電壓尖峰。
• 金屬氧化物壓敏電阻 （MOV）：抑制高壓瞬變並保護觸點。
常見的繼電器類型及其應用
| 繼電器類型 | 優點 | 典型應用 |
|---|---|---|
| 機電繼電器 （EMR） | 符合成本效益，在控制電路和負載電路之間提供清晰的電氣隔離 | 用於工業控制、家用電器和汽車系統 |
| 簧片繼電器 | 開關速度快、體積小巧、密封保護，適用於低電流訊號 | 常用於通訊設備、測試儀器和訊號路由系統 |
| 固態繼電器 （SSR） | 無移動部件、靜音操作、高開關速度、長壽命 | 最適合自動化、加熱系統和需要頻繁切換的應用 |
| 閂鎖繼電器 | 斷電後仍能保持其位置，節能 | 用於記憶體電路、電池供電系統和遠端控制設備 |
哪個更好？
每種類型的繼電器都最適合特定情況，具體取決於電路的要求。機電繼電器簡單且經濟實惠，可用於許多基本控制系統。當需要快速響應和低電流操作時，簧片繼電器會更好，因為它們可以快速切換並密封以提供保護。
固態繼電器以其安靜高效的性能而聞名，因為它們沒有移動部件，使其適用於需要頻繁開關的電路。閂鎖繼電器有助於節省能源，因為它們可以在不使用連續電源的情況下保持在一個位置。
繼電器故障及其解決方案
| 常見故障 | 原因 | 修復/預防措施 |
|---|---|---|
| 接觸點蝕或焊接 | 當電流過大或電弧損壞繼電器觸點時發生 | 使用額定負載的觸點，並包括緩衝電路等電弧抑制裝置 |
| 線圈燒壞 | 當線圈暴露在更高的電壓或持續過電流下時發生 | 在額定線圈電壓內運行，並使用保護元件限制突波 |
| 聯絡 Bounce 或 Chatter | 振動、安裝不良或線圈磁力弱造成的結果 | 確保繼電器安裝牢固、線圈驅動電壓適當，繼電器設計品質高 |
| 氧化或腐蝕 | 因潮濕、灰塵或暴露於惡劣環境而引起 | 使用密封繼電器或帶有鍍金觸點的繼電器來處理低電流訊號 |
繼電器的不同應用
• 車頭燈和霧燈
• 啟動電機控制
• 電機啟動器
• 傳送帶控制
• 智能照明控制
• 電器切換
• 過流保護
• 接地故障保護
• 線路切換
• 信號路由
• 揚聲器保護電路
• 冰箱（壓縮機繼電器）
• 洗衣機
九、結論
繼電器是安全可靠地控制電路的基礎。它們隔離訊號、處理不同負載和支援自動化的能力使其在許多系統中都很有用。透過正確的選擇、正確的接線和良好的設計實踐，繼電器具有較長的使用壽命和穩定的性能。了解其操作和規格對於構建安全高效的電路是必需的。
常見問題 [FAQ]
第一季度。什麼是繼電器觸點材料？
它是繼電器觸點上使用的金屬，例如銀、金或鎢。它影響電導率、抗電弧性和接觸壽命。
第二季度。什麼是繼電器遲滯？
它是打開繼電器（拉入）的電壓和關閉繼電器（壓差）的電壓之間的差值。它可以防止顫動。
第三季度。一個繼電器可以同時切換交流和直流負載嗎？
是的，但交流和直流額定值不同。直流負載更難切換，需要較低的電壓和電流限制。
第四季度。為什麼要使用繼電器插座？
它可以輕鬆更換繼電器，保護繼電器引腳免受損壞，並提高接線安全性。
第五季度。繼電器中的 SPDT 或 DPDT 是什麼意思？
這些描述了聯繫人配置。SPDT 控制一個帶有兩個輸出的電路。DPDT 同時控制兩個獨立的電路。
第 6 季度。常開觸點和常閉觸點有什麼區別？
NO（常開）觸點在繼電器通電時閉合。NC（常閉）觸點在繼電器通電時打開。