作者：Jeff Smoot 是 CUI Devices 应用工程和运动控制部门副总裁

　　继电器在无数消费、商业和工业应用和系统中发挥着至关重要的作用。它们经常在没有通知的情况下被用于日常系统中。例如，在调节家用炉子、点击电视遥控器或操作电梯时都会使用继电器。中继最初的设想是在 1835 年用于建立远距离电报连接，随后被改造用于电话交换机，并继续可靠、不引人注目且高效地运行。

　　从实用的角度来看，继电器的作用相当于电气开关。它们利用低功率信号来控制高功率电路，无论是在附近还是在远处。它们的固有设计有利于低功率信号和高功率电路之间的有效隔离，通常称为电流隔离。这种隔离确保了用户电气系统的安全和稳健运行。继电器具有多功能性，因为它们可以用来调节单个电路或多个电路，并且可以用作放大器或断路器。

　　远程控制设备电源的能力还可以转化为增强的安全措施，特别是在可能对操作员造成人身危险的工业过程中。这些多功能设备有多种封装可供选择，提供不同的电流容量、安装选项和物理占地面积，使它们与日常无处不在的开关一样普遍。

　　继电器——它们的工作原理

　　为了更好地理解该主题，继电器可以分为两种基本类型：机电式 (EMR) 和固态式 (SSR)。关键区别在于是否存在移动部件。

　　两种类型中最古老的是机电式，包括触点、电枢、弹簧和电磁体。在最基本的操作中，弹簧保持衔铁的位置。施加电流后，电磁体对电枢施加吸引力，使其移动并闭合一组触点，从而使电流能够流过电路。

　　图 1：机电继电器的基本内部结构。 (图片来源：CUI Devices)

　　相反，固态继电器出现于 20 世纪 50 年代末，其基本用途与机电继电器相同，但完全是电子式的，没有移动部件。它们包括输入电路、控制电路和调节电流的输出电路。当施加的电压超过指定的吸合电压时，控制电路触发继电器。一旦电压低于压差电压，继电器就会停用。

　　机电继电器与固态继电器(续)

　　与任何电子元件技术一样，机电继电器和固态继电器都具有需要考虑的独特优点和缺点。

　　由于其具有两个世纪历史的设计，机电继电器是坚固耐用的设备，操作简单，在一系列应用中表现出可靠性，包括涉及高电流和危险环境的应用。它们提供完全的电气隔离，可以承受高电流和电压浪涌，并且不受电磁干扰和射频干扰 (EMI/RFI) 等电气噪声的影响。

　　然而，由于机电继电器具有移动部件，随着时间的推移，物理性能确实会发生退化，并且触点可能会因腐蚀和氧化而损坏。它们可能容易受到接触电弧的影响，从而导致点蚀和短路。它们的机械特性使它们容易受到冲击和振动引起的接触弹跳，并且它们会产生自己的 EMI/RFI 噪声。此外，外部磁场可能会影响其运行。

　　相比之下，固态继电器由于其无移动部件的设计，可提供更长的使用寿命和功能，并且控制功率显着降低。它们提供更快的开/关循环，消除电弧和触点弹跳，并且不受外部机械冲击、振动或磁场的影响。固态继电器的工作电压范围比机电继电器低，因此适用于电子设备，但不太适合高功率应用。

　　然而，由于其独特的设计，固态继电器可能容易受到电压或电流瞬变以及 EMI/RFI 噪声的影响。它们往往比机械同类产品产生更多的热量，并且可能对环境温度敏感。值得注意的是，使用标准半导体开关本质上不可能实现控制信号和负载之间的完全电气隔离，但可以使用光电耦合器件中的光电元件来实现，从而隔离输入和输出信号。

　　图 2：固态继电器的基本内部原理图。 (图片来源：CUI Devices)

　　常见继电器类型

　　有多种继电器类型可供选择，每种类型都针对特定的应用要求进行了定制。值得注意的是，制造商可能为其产品使用略有不同的术语，但以下是主要继电器类型的概括总结：

　　通用：这些是常见的机电继电器，可在 12 至 230 伏范围内的交流或直流电流下工作，并可控制 2 至 30 安培的电流。

　　信号：信号继电器用于控制低功率负载，通常小于 2 安培。有关更多信息，您可以参阅 CUI Devices 的“信号继电器 – 了解基础知识”文章。

　　功率：功率继电器专门设计用于管理高功率负载、最大限度地减少热量产生并减少电弧。有关更多信息，您可以参考 CUI Devices 的“功率继电器简介”文章。

　　机器控制：这些是重型且坚固的继电器，适用于大型工业应用。

　　锁存：锁存继电器保持其置位或复位状态(ON 或 OFF)，直到收到反相电压信号。

　　簧片：簧片继电器结构紧凑且运行迅速。它们使用电磁体来控制一个或多个密封簧片开关，从而免受外部污染物或湿气的影响。

　　零开关：这些继电器在施加控制电压时激活负载，并且负载电压接近于零。当控制电压移除时，它们会停用负载。

　　图 3：继电器零开关的基本原理。 (图片来源：CUI Devices)

　　峰值开关：峰值开关继电器在施加控制电压且负载电压处于峰值时激活负载。当控制电压移除且电流负载接近零时，它们会停用负载。

　　即时接通：当施加启动电压时，即时接通继电器立即激活负载。

　　时间延迟：时间延迟继电器包含一个内置定时器，可根据时间控制事件。

　　模拟开关：模拟开关继电器将输出电压作为输入电压的函数进行管理，从而允许在继电器额定值内实现无限的输出电压。

　　光耦合：这些是固态继电器，通过响应内部光源进行切换，在控制电路和电源电路之间提供隔离。

　　军用/高可靠性：这些继电器经过专门设计，可在苛刻和恶劣的环境中运行。

　　继电器可进一步分为常开型 (NO)，其中触点打开且电路未通电;或常闭型 (NC)，其中触点在电路未通电时闭合。总之，当不通电时，继电器通常指定为 NO 或 NC。

　　额定值和配置

　　继电器的额定值基于其通过设备安全切换电力的能力。这些额定值分为交流或直流，通常以安培表示。继电器的额定值必须等于或大于它将控制的设备，这一点至关重要。

　　继电器能够同时控制多个电路，并被指定以指示其特定特性。如果熟悉极点和投掷，这些名称包括 SPST、DPDT、3PDT 和 SP3T。

　　除了杆数和投掷数之外，继电器还可以使用术语“形式”来描述重要特征。 “1 Form A”或“2 Form C”等短语强调了两个关键信息。形式类型指示开关是常开还是常闭，如果是 SPDT 开关，则指示它们是“先断后合”还是“先合后断”。表格前的数字(1 或 2)表示继电器内可用的该类型触点的数量。一些常见的样式包括：

　　A 型 - 常开

　　B 型 - 常闭

　　C 型 - 先断后合 SPDT 开关

　　D 型 - 先合后断 SPDT 开关

　　结论

　　由于设计简单且运行可靠，继电器被广泛应用于各个行业和市场的设备和系统中。继电器最初是电报系统的基本组件，甚至对计算机的早期发展做出了贡献，如今仍然保持着其重要作用，确保从远程位置安全有效地控制电动设备。

　　为了满足工程师对低电平或高电平电流开关的要求，CUI Devices 提供了具有各种额定值和配置的全面的电源和信号继电器选择。