科普：常用继电器的工作原理

　　继电器已经开发、应用了上百年，研发生产了了各种形式的功能继电器，功能强大，适用不同领域。常见的继电器有：定时继电器、热继电器、温度继电器、差动继电器、速度继电器、光耦合器继电器、电磁继电器、固态继电器等，其工作原理并不是完全相同。

　　定时继电器的工作原理

　　定时继电器是指一种继电器，其继电器在输入动作信号被添加(或去除)后必须经过一定精确的时间，以产生跳变(或接触动作)。在较低电压或较低电流的电路上使用的电气组件，用于打开或关闭具有较高电压和较高电流的电路。同时，定时继电器也是一种利用电磁或机械原理，实现延迟控制的电气控制装置。

　　热继电器的工作原理

　　电动机过载时，电流会在定子电路中串联流经电阻丝，从而产生过多的热量。双金属板由于热而膨胀。由于不同的膨胀系数，具有较大膨胀系数的左侧部分的下端会向右弯曲，导向板会挤压均衡双金属片。该零件使推杆绕轴旋转，驱动杠杆使推杆绕轴旋转，并断开常闭触点。接触器线圈断电，主触点断开，以保护电动机免受电源干扰。

　　温度继电器

　　双金属用作温度感测组件的温度控制开关。当电气设备正常运行时，双金属片处于自由状态，触点处于闭合/断开状态。当温度达到工作温度时，双金属片被加热以产生内部张力并快速动作，打开/关闭触点，断开/连接电路，起到温度控制的作用。当电气设备冷却到复位温度时，触点将自动闭合/断开并恢复正常运行。

　　差动继电器的功能原理

　　差动继电器的基本原理是交流电磁制动器，差动绕组连接到保护器的差动电路，补偿和制动绕组连接到循环电路，其动作过程是在正常情况下或发生短路时通过制动器。动绕组是电流互感器的次级电流或总短路电流。制动放大器绕组产生两部分磁通，一部分磁通在局部磁路中循环。其功能是使铁芯饱和并自动增加工作电流。为了避免继电器故障，这就是所谓的交流电磁制动作用。关于这部分磁通量的影响，四个制动绕组彼此独立，没有相互关系，并且不会与次级绕组产生电磁感应。制动放大器的旋转还会产生沿整个磁路循环的磁通量ΦZC的另一部分。在次级绕组中产生感应电势，即制动绕组在工作绕组功能中起作用。

　　速度继电器的功能原理

　　速度继电器同轴连接至调节电机。电动机制动时，仍会因惯性而旋转，并带动速度继电器的转子一起旋转。转子的旋转磁场在速度继电器的定子绕组中感应出电动势和电流，这可以通过左侧的规则确定。此时，定子承受与转子相同的电磁转矩，从而使定子和转子沿相同方向旋转。固定在定子上的胶木摆杆也会旋转，推动叶片(端部为活动触点)和静触点闭合(取决于轴的旋转方向)。静触头再次起到止挡的作用，并防止胶木摆杆进一步转动。因此，当转子旋转时，定子只能旋转小角度。当转子速度接近零(小于100RPM)时，胶木摇杆恢复到其原始状态，触点断开，电动机的反向制动电路断开。操作速度通常不小于300rpm，返回速度约为100rpm或更小。

　　光耦继电器的工作原理

　　光耦合器继电器属于半导体继电器。通常，电磁继电器依靠流过线圈的电流将铁芯变成吸引电枢的电磁磁铁，以便在光耦合器继电器没有触电的情况下，相关的接触动作控制负载的接通和断开。该原理有点类似于光耦合器。发光二极管用于将光发射到光电元件上，该光电元件接受光并控制输出场效应管的打开或关闭。光耦合器继电器还具有不同类型的SCR输出(可控硅整流器)。负载电流大于场效应管的负载电流。后者可以达到几安培，而前者可以达到几十安培。与电磁继电器相比，光耦合继电器具有无限的使用寿命，因为触点不会造成磨损。同时，具有无振动，无开关噪声的特性，并且可以控制各种负载，例如电磁继电器。

　　电磁继电器的工作原理

　　电磁继电器通常由铁芯，线圈，电枢，接触管等组成。只要在线圈的两端都施加一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，这会产生电磁效应。在电磁力的作用下，电枢克服了复位弹簧的拉力，并将自身吸引到铁芯上，从而驱动了电枢。动触点和静触点(常开触点)被拉在一起。当线圈断电时，吸引力的电磁力消失，电枢在弹簧的反作用力作用下返回其原始位置，从而吸引动触头和原始静触头(常闭触点)。这拉入和松开以实现电路导通和关断的目的。继电器的“常开和常闭”触点可以区分如下：当继电器线圈不通电时处于断开状态的静态触点称为“常开触点”，静态触点为常开触点，是“常闭触点”。

　　固态继电器的工作原理

　　常用的固态继电器几乎是所有模块化的四端子有源设备，其两端为输入控制端子，另外两端为输出控制端子。光耦合器通常用于设备中，以实现输入和输出之间的电气隔离。输出受控端利用诸如开关晶体管和双向晶闸管之类的半导体器件的开关特性来实现连接和断开外部控制电路而没有接触和火花的目的。整个设备没有活动部件或触点，并且可以执行与普通电磁继电器相同的功能。

　　固态继电器可以根据输出端子的极性分为两类：直流型和交流型。直流半导体继电器(DC-SSR)的控制电压从输入端子IN输入，并且控制信号通过光耦合器耦合到接收电路，并且在放大之后驱动开关晶体管VT导通。显然，直流固态继电器的输出端子OUT连接到控制回路时分为正极和负极。AC半导体继电器(AC-SSR)的电路原理与DC半导体继电器的电路原理不同。开关元件使用双向晶闸管VS或其他AC开关，因此其输出端子OUT没有可控制AC环路开和关的正负点。