神奇的電學 青年大學習：一口氣揭秘什麼是繼電器。

發明天才的人真是個機電器 沒事經常和他玩的老鐵都知道 要知道手搓高壓電絕對是對閻王爺賭命 結果不是你死就是你亡 那到底該怎麼辦呢 這時候我們就可以選擇機電器來保護我們的小命了 機電器作爲一種常見的自動化電器元件 它的主要功能就是低壓控制高壓 用小電流來驅動大電流 有的類型還可以雙飛或者三飛切換多個電路 機電器可以確保控制電路與受控電路完全電氣隔離 還可以使用微型開關 時間定時器或者各種傳感器來控制高負載的輸出 比如眼前這個感應控制電路 還有電池組電控板光明感應器和一個LED燈泡組成 當光明感應器檢測到物體時 控制電路就會接通LED燈泡發光 非常簡單 通過這個原理 我們也可以用它來控制傳送帶的運行 操作嘛 只需將LED更換成電機的電源線即可 但問題是傳動電機需要輸入220V以上的電壓 這個電壓可是直接會讓控制電路板見了太奶的 那怎麼辦呢 誒 這時候機電器就可以上場了 我們將傳動電機連接機電器的輸出 而機電器則繼續使用控制電路的三節杆電池即可 這樣我們僅通過4.5V的電壓 就能控制高壓傳動電機的起停工作了 是不是非常安全 那機電器到底是如何工作的呢 就拿我們最常見的電磁機電器舉例 它本身可以從中間分開 左邊是初級電路 用來提供控制信號 你可以連接各種開關啊溫控器啊 或者其他類型的感應裝置 一般來講 初級電路只需要一個低壓直流電即可 接下來我們看看右邊的次級電路 它的作用是切換和控制大功率的負載設備 比如家用電器 各種電機 或者照面系統 當然 你要是非要去接8億伏的閃電 那你就當我啥也沒說吧 接下來我們詳細分析一下電磁機電器的工作原理 電磁機電器之所以叫電磁 就是因爲它肚子裏懷着個電磁線圈 看過我電感器那節課的老鐵都知道 通電導線可以產生電磁場 雖然看不見摸不着 但是通過指南針的變化 可以間接觀測到它的存在 當我們將導線纏繞成線圈時 每段導線的磁場會相互結合 從而形成一個更大的電磁場 此時捧入一根打鐵棍子 我們就得到了一塊可以吸附鐵骨鏈的電磁鐵 電磁器的第二個重要部件叫做弦鐵 它可以通過中軸或旋轉運動 當電磁鐵通電時 弦鐵會被突如而來的磁性勾引 從而被吸附到線圈上 而當電磁鐵斷電時 弦鐵又會迅速恢復原位 而它拉回來的是一個小小的彈簧 此時 弦鐵的屁股是緊靠在一根鐵片上的 我們稱它爲動觸點 動觸點的旁邊還有一塊鐵片 叫做靜觸點 在這兩根觸點之間 連接的就是高壓輸出負載 在觸及線圈通電前 靜動觸點分離 負載電路不通電 而當我們給電磁線圈通電後 它就會迅速吸引弦鐵 並刺激弦鐵 用屁股推動兩根觸點接觸 這樣 負載電路就順利接通了 如此進進出出 就完成了集電器 通過小電流控制大電流的效果 在實際的高壓電路中 集電器就是一種非常安全的開關電路 你可以用各種PLC控制器來驅動它 但是你一定不知道 世界上第一隻集電器 並不是用來做開關的 時間刷一下子回到19世紀初 當時的電力通訊技術還非常落後 無論在傳輸距離 還是信號強度上 都遠遠達不到要求 直到1835年 美國物理學家約瑟夫·亨利 利用電磁感應現象 發明了世界上第一隻集電器 它通過特定的電磁鐵通斷時長 織成了最早的電報通訊系統 並與摩爾斯一起合作 設計編譯了著名的摩斯密碼 使美國的通訊傳輸距離 獲得了巨大提升 事到如今 集電器的功能和類型 已經面目全非 就算最簡單的電磁集電器 也是有很多變種類型的 比如我們剛剛講的 就叫做常開集電器 當它的電磁控制端未接通時 負載電路處於斷路狀態 一旦供電 則同時會接通負載電路 而右邊的型號 我們稱爲常閉集電器 它與常開的區別在於 電磁控制端在未通電時 另一側的負載電路 卻一直保持通路的 但如果你接通控制端 它就會斷開負載電路 這與常開控制負載的方式 正好相反 一個控制閉合 一個控制斷開 簡單用實例 講一下它們的應用場景吧 首先是常開集電器 它可以用室溫來調節 風扇的啓停 這裏我們選擇溫控基礎材料 作爲控制端的開關 當室溫升高時 溫控條會彎曲 接通繼電器控制端 同時負載的風扇啓動 而當溫度下降時 溫控條就會恢復原樣 此時繼電器控制端被切斷 也就同時切斷了 排風扇的主電路 接下來是常閉集電器 我們可以用它來控制 水循環系統 繼電器控制端不通電時 水泵處於工作狀態 它可以給上方的水箱注水 當水位達到一定位置 水中的浮漂 就會接通繼電器控制端 繼電器閉合 使得負載端的接觸器分離 從而斷開了水泵的電源 可能打死你你也不知道 在你06年 久守澳託的發動機艙裏 就藏着各式各樣的 電磁繼電器 裏面有常開的 也有常閉的 它的作用 就是通過駕駛室內的按鈕 來控制汽車上的 各種電氣設備 像大燈啊 雨刮啊等等 那電磁線圈 就這麼兩種類型嗎 no no no 剛剛也只是改變了 接觸方式而已 其實我們還能通過 增加洞出點的數量 來讓它變成雙刀布局 誒 這裏的刀是什麼玩意兒呢 在電磁繼電器中 刀特指洞出點 單刀說的就是 只有一個洞出點 而雙刀 則是擁有兩個洞出點 這有什麼用呢 簡單來說 就是可以給兩個 刺激電路供電 咱們還是用剛纔的 溫控排風扇來舉例 因爲是雙刀 所以我們在第二組負載上 接一個指示燈泡 這樣 當控制端閉合時 風扇和指示燈 就會同時運轉 而當溫控開關復位後 它們倆就會全部完畢 非常簡單 電磁繼電器 除了刀 還有一種固件 叫做致 那什麼是致呢 剛纔說了 洞出點叫刀 那麼致 說的就是正出點 雙致繼電器 一般會同時結合 常開電路 和常閉電路兩種狀態 所以 也被稱爲轉換繼電器 因爲它能在 兩個刺激負載之間 交替或者轉換 還是拿變風扇電路舉例 在繼電器控制端斷開時 B端的負載電路 會一直保持暢通 它所連接的指示燈泡 處於常亮模式 風扇呢 則處於關閉模式 而當控制端接通電路後 顯鐵就會脫離B端觸點 而去觸碰A端 此時 風扇就會開始工作 而指示燈花 熄滅了 它所傳達的信息 就是燈亮 閃關 燈滅 閃開的工作狀態 最後 我們將兩種模式融合 又組建出了 在這個繼電器上 分別擁有 兩個洞出點 和四個進出點 可以對應兩組 獨立的常開常閉開關 在眼前這個電路中 當繼電器斷電時 負載端T1的 常閉狀態 持續點亮紅色LED 白色指示燈關閉 負載端T2的 常閉狀態 點亮指示燈泡 而風扇關閉 此時 接通繼電器控制端電源 電路狀態發生改變 T1的紅色LED熄滅 點亮白色LED T2則是在 指示燈泡熄滅時 同時啓動了排風風扇 往復這個狀態 我們總結一下規律 風扇關閉時 紅燈則只是燈亮 而風扇啓動時 則只有白燈亮 怎麼樣 是不是煎蛋的鑰匙 好了 基本上常用的 電磁繼電器類型 也就這麼多了 但你知道嗎 電磁繼電器 有一個非常大的缺點 在介紹電感器的視頻裏 我講過 電磁線圈在通電後 會儲存電流 而當我們切斷電源時 根據棱次定律 電感的變化 會再次釋放出電流 所以控制端的電路 在斷電後 會出現一個放電過程 具體的表現 就是在接觸點 迸發小火花 雖然這個電流並不大 但是繼電器 在常年的電流刺激下 很容易引起 接觸不良 或者粘連的問題 這就很可能破壞負載電路 或者產生電氣事故 完了個洞 那怎麼辦呢 哎 很簡單 給電磁線圈 並聯一個二極管就行了 然後線圈釋放電流時 單向導通的二極管 就能避免電流 進入負載端 從而消耗掉這些能量 怎麼樣 我是不是很聰明呢 在之前三極管的 視頻評論區裏 很多老鐵問我 三極管和繼電器 都是用小電流 控制大電流 那它們之間 有什麼區別嗎 你別說 從功能上看 它倆還真有點像 但是在應用場景上 卻完全不同 首先 繼電器是一種 電磁驅動的 純機械開關 它的負載觸點 在斷路時不會接觸 屬於完全隔離 而三極管 則是靠半導體 偏潔的特性 來實現隔離 這種隔離非常有限 很容易被 不穩定的高壓擊穿 這也就造成了 三極管僅適合 中小型電路 而且需要進行散熱設計 但繼電器的 抗壓能力就強多了 所以 它主要應用於 大型的工業控制 單用電器 或者高壓 大功率的負載 但是 繼電器的響應速度 比三極管 慢的不是一行半點 常規繼電器 每秒開關個 1000次頂天了 而三極管 能直接給你幹到 每秒幾億次 另外 繼電器相對於三極管 還有壽命低 功耗高 體積大 高聲強等問題 所以兩者之間 是完全不同的 電器元件 在電器技術 嗷嗷起飛的今天 繼電器除了 電磁繼電器 還有着五花八門的樣式 其中常見的有 固態繼電器 時間繼電器 熱繼電器 過壓繼電器 等等 其中固態繼電器內部 就摒棄了機械結構 而是使用 固態半導體的 電學和光學特性 來隔離控制電路 還在內部沒有電磁體 初級控制端 就是一個LED燈泡 供電後LED會發光 光束會穿過間隙 照射到相鄰的 光電偶合器上 從而接通 輸出端的負載電路 這傢伙結合了 傳統電磁繼電器 和經濟管的優勢 在現代電磁控制系統中 已經廣泛使用 時間繼電器 也叫延時繼電器 它就是在 電磁繼電器的基礎上 加了一個定時開關 用於定時控制 負載電路的通斷 應用領域 也是非常非常的多 接下來是熱繼電器 它的工作原理 是通過雙金屬片的 熱脹冷縮原理 來控制電路的通斷 主要用於 電動機的過熱保護 最後是過壓繼電器 它可以通過 檢測電路電壓 並在超過設定值時 切斷負載電路 對電氣設備 起到保護作用 怎麼樣 都聽明白了嗎 繼電器作爲 電氣控制的核心元件 主要作用 就是利用低壓小電流 控制高功率負載 並能實現 多設備之間的 分時控制 而且通過 高低壓的完全隔離 可以有效防止 家電設備的過載損壞 是不是非常簡單 下課