继电器

继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。^[1]继电器具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统(又称输出回路）之间的互动关系。它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，通常应用于自动化的控制电路中，起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。^[2]

继电器内部一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。只要在线圈两端加上一定的电压或通入电流，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合，常闭接点断开。当线圈的电压或电流下降或消失时，衔铁释放，接点复位。^[3]

19世纪30年代，美国物理学家约瑟夫·亨利在研究电路控制时利用电磁感应现象发明了继电器。^[4]截至2022年，继电器已拥有诸多种类和型式，按输入信号的性质可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器和压力继电器等；按输出形式可分为有触点继电器和无触点继电器；按用途可分为控制用继电器和保护用继电器等；按动作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。^[5]

在18世纪的时候，科学家们还认为电和磁是风马牛不相及的两种物理现象。1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应后，1831年英国物理学家法拉第又发现了电磁感应现象。这些发现证实了电能和磁能可以相互转化，这也为后来的电动机和发电机的诞生奠定了基础；人类则因这些发明创造从此迈入电气时代。19世纪30年代，美国物理学家约瑟夫·亨利在研究电路控制时利用电磁感应现象发明了继电器。最早的继电器是电磁继电器，它利用电磁铁在通电和断电下磁力产生和消失的现象，来控制高电压高电流的另一电路的开合，它的出现使得电路的远程控制和保护等工作得以顺利进行。继电器是人类科技史上的一项伟大发明创造，它不仅是电气工程的基础，也是电子技术、微电子技术的重要基础。^[6]

继电器是一种电控制器件，可以给予规定输入量并保持足够长的时间，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化。当输入量降至一定程度并保持足够长的时间后，再恢复到初始状态。主要是利用电磁感应原理而工作的，继电器通过吸合、释放，达到接通或切断电路的目的。利用继电器可以用低电压、弱电流的信号电路来控制高电压、强电流的工作电路。继电器的种类繁多，但其基本原理都是利用电磁铁控制电路的通/断来控制继电器触点的分离和接触。继电器在自动控制、远距离操纵系统中被广泛应用。^[7]

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。

继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。^[8]

例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。

例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。

例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。

例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。

继电器（图1）是智能预付费电能表中的关键器件，继电器的寿命在某种程度上决定了电表寿命，该器件性能好坏对智能预付费电能表运行至关重要。而国内、外继电器生产厂家众多，生产规模相差较大，技术水平相距悬殊，性能参数千差万别，因此，电能表生产厂家在继电器检测选型时必须有一套完善的检测装置，以保证电表质量。同时，国家电网也加强了智能电能表内继电器性能参数抽样检测，同样需要相应的检测设备，检验不同厂家生产的电表质量。然而，继电器检测设备不仅检测项目比较单一，检测过程不能实现自动化，检测数据需要人工处理和分析，检测结果具有各种随机性、人为性，而且，检测效率低，安全性也得不到保证。^[9]

按继电器的工作原理或结构特征分类（1）电磁继电器利用输入电路内电流在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。（2）固体继电器指电子元件履行其功能而无机械运动构件的，输入和输出隔离的一种继电器。（3）温度继电器当外界温度达到给定值时而动作的继电器。（4）舌簧继电器利用密封在管内，具有触电簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧动作来开，闭或转换线路的继电器。（5）时间继电器当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定时间才闭合或断开其被控线路继电器。（6）高频继电器用于切换高频，射频线路而具有最小损耗的继电器。（7）极化继电器有极化磁场与控制电流通过控制线圈所产生的磁场综合作用而动作的继电器。继电器的动作方向取决于控制线圈中流过的的电流方向。（8）其他类型的继电器如光继电器，声继电器，热继电器，仪表式继电器，霍尔效应继电器，差动继电器等。按继电器的外形尺寸分类（1）微型继电器最长边尺寸不大于10毫米的继电器。（2）超小型微型继电器最长边尺寸大于10毫米，但不大于25毫米的继电器。（3）小型微型继电器最长边尺寸大于25毫米，但不大于50毫米的继电器。注：对于密封或封闭式继电器，外形尺寸为继电器本体三个相互垂直方向的最大尺寸，不包括安装件，引出端，压筋，压边，翻边和密封焊点的尺寸。按继电器的负载分为（1）微功率继电器当触点开路电压为直流28V时，（阻性）为0.1A、0.2A的继电器。（2）弱功率继电器当触点开路电压为直流28V时，（阻性）为0.5A、1A的继电器。（3）中功率继电器当触点开路电压为直流28V时，（阻性）为2A、5A的继电器。（4）大功率继电器当触点开路电压为直流28V时，（阻性）为10A、15A、20A、25A、40A……的继电器。按继电器的防护特征分类（1）密封继电器采用焊接或其他方法，将触点和线圈等密封在罩子内，与围介质相隔离，其泄漏率较低的继电器。（2）封闭式继电器用罩壳将触点和线圈等密封（非密封）加以防护的继电器。（3）敞开式继电器不用防护罩来保护触电和线圈等的继电器。以上继电器在电子制作中最常用的是电磁继电器和干簧继电器两种。参考资料^[10]