電氣工程及其自動化在低壓電器中繼電器的應(yīng)用

沈陽市機電工業(yè)技工學校 朱柏剛

隨著我國社會的發(fā)展和經(jīng)濟的快速進步，自動化技術(shù)已經(jīng)成為當前社會各行業(yè)發(fā)展的重要推動力量，自動化技術(shù)逐漸滲透到社會生活的各個方面，對人們的生活和工作帶來巨大影響。其中繼電器是電氣工程及其自動化領(lǐng)域中存在較大優(yōu)勢的電器，在社會中得到了廣泛應(yīng)用。本文主要通過繼電器的工作原理、作用以及在低壓電器中的應(yīng)用進行闡述分析，從而對繼電器的應(yīng)用進行研究。

1 繼電器的工作原理

繼電器是在當前電氣工程及其自動化領(lǐng)域乃至日常生活中較為常見的一種電氣控制機械，由于其性能優(yōu)勢和應(yīng)用特點被廣泛運用在電力設(shè)施保護、遙感、遙測以及其他遠程通信設(shè)施等方面。繼電器的組成部分主要有鐵芯、線圈、銜鐵以及觸點簧片，分為輸入回路和輸出回路。在繼電器工作的電路中，其主要作為自動開關(guān)，能夠通過小電流作用到大電流中，起到控制電路的作用。繼電器的輸入功能主要用于控制回路，便于進行電氣操作，其輸出功能主要用于測試回路系統(tǒng)。繼電器的工作原理在于金屬在工作過程中受到熱效應(yīng)將會出現(xiàn)性能改變的現(xiàn)象，因此繼電器在工作過程中會在電器電流上升時及時切斷電源。繼電器的該工作特性能夠在電器的工作過程中起到有效的保護性作用，當出現(xiàn)工作問題時及時切斷電器電源，避免電器的損害乃至更嚴重的后果，增加電器的使用壽命，并且進行工作人員的人身保護。在繼電器的實際工作過程中，電器設(shè)備的熱原件會出現(xiàn)熱量的增加，當總共的熱量大于限定額度時，金屬片將會出現(xiàn)形態(tài)的彎曲，從而實現(xiàn)觸控點的斷開，這時電氣設(shè)備將會實現(xiàn)運行的自動停止，在該狀態(tài)時，特原件的熱量將不會繼續(xù)產(chǎn)生，金屬片會實現(xiàn)原始工作位的恢復(fù)，使電路處于接通狀態(tài)，實現(xiàn)設(shè)備的繼續(xù)工作。通過繼電器的引入能夠使電氣設(shè)備的運行受到及時有效的控制，保持良好的工作環(huán)境。在繼電器的工作過程中，首先要嚴格控制電氣設(shè)備的電氣量，同時也要控制電氣設(shè)備的氣溫和濕度，保證設(shè)備處于安全的工作環(huán)境下。

2 繼電器的種類及性質(zhì)

繼電器的種類主要根據(jù)其工作原理以及結(jié)構(gòu)特點進行分類，主要分為電磁繼電器、光繼電器、聲繼電器、溫度繼電器、固體繼電器、時間繼電器以及高頻繼電器等。其中熱繼電器主要是由具有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片、觸電以及發(fā)熱元件組成的，其工作原理在電路上串聯(lián)發(fā)熱元件，使兩個觸電連接在一起保證電路在工作過程中的順暢，當工作過程中出現(xiàn)溫度上升造成的金屬片變形后，形變到一定程度的雙金屬片會導(dǎo)致觸電的斷開，從而切斷電路，實現(xiàn)電機設(shè)備工作的停止，起到電路自動斷電和設(shè)備保護的作用。當溫度冷卻下降后，金屬片將會恢復(fù)到原先狀態(tài)，熱繼電器也會重新開始正常工作。固體繼電器的工作原理主要由其自身結(jié)構(gòu)決定，固體繼電器是一個四端接口，其結(jié)構(gòu)主要是一個輸入兩個接線端口鏈接輸出兩個接線端口，在固體繼電器的輸入與輸出中由一位中間元件起到隔離控制端、負載端的作用，從而起到電路保護的作用。電磁繼電器主要由先銜鐵、環(huán)繞線圈、銜鐵以及觸點彈簧薄片等部分組成，當電壓施加在環(huán)繞線圈的兩端時將會產(chǎn)生相應(yīng)的電流，電流會通過線圈從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，這時先銜鐵于鐵芯之間會由于電磁力吸引產(chǎn)生磁力阻礙，導(dǎo)致彈簧逐漸靠近鐵芯，從而使銜鐵之間的動觸點和在未通電狀態(tài)下的斷開靜觸點處于相互吸引的狀態(tài)。當斷開線圈兩端的電壓時，電磁作用下產(chǎn)生于兩個銜鐵之間的吸力隨之消失，此時彈簧會對銜鐵產(chǎn)生反作用力使銜鐵恢復(fù)到原先的狀態(tài)和位置，動觸點以及閉合狀態(tài)下的靜觸點也不在產(chǎn)生吸引力。這種電路之間鐵芯與銜鐵之間的吸引和遠離產(chǎn)生的力會自動控制繼電器工作的電氣設(shè)備中電路的接通以及切斷，從而實現(xiàn)對電路的控制。

3 繼電器的主要作用

3.1 保護電路

繼電器在電路系統(tǒng)中的主要作用主要在于控制整個電路，因此保護電路是繼電器的首要作用，同時借助繼電器也可以簡化電路，保持電路的最佳組合形式。目前繼電器廣泛應(yīng)用在工業(yè)、電氣工程、電網(wǎng)、家庭電路等不同領(lǐng)域中，在該不同領(lǐng)域都需要繼電器發(fā)揮電路保護的作用。但是由于繼電器并不是安全性能處于較高程度的，因此某些電氣設(shè)備在工作過程中不會設(shè)置繼電器。因此在電氣工程及其自動化的電器設(shè)備設(shè)計過程中，必須對繼電器的優(yōu)缺點進行充分把握，能夠?qū)⒗^電器的價值充分發(fā)揮出來，并最大程度的避免繼電器的缺點，從而使繼電器能夠在工作過程中保證電路的穩(wěn)定性和安全性，保障電氣設(shè)備的安全應(yīng)用。

3.2 擴大電流

繼電器在工作過程中有明顯的擴大電流的作用，其能夠按照一定的比例將電流進行擴大，從而使電流能夠在工作時充分的輸出。繼電器的擴大電流作用有效的應(yīng)用在電器設(shè)備中，較大的便利了工作和人們的日常生活，并且推動了科學研究的發(fā)展。

3.3 自動檢測和控制電路

當單獨使用繼電器時無法檢測和遠程遙控電路，因此必須對繼電器輔助檢測設(shè)備和控制設(shè)備，保證繼電器能夠在工作過程中自動檢測和控制電路。檢測設(shè)備和控制設(shè)備中自身具有程序能夠?qū)崿F(xiàn)對電路的控制功能，并且能夠通過反饋的數(shù)據(jù)判斷電路的工作狀態(tài)，同時能夠輸出控制指令從而實現(xiàn)對電路的控制作用。

3.4 控制大功率電路

繼電器具有不同的類型，根據(jù)工作的需求會在不同的實驗和研究工作中使用不同類型的繼電器，其中包括中間繼電器、靈敏型繼電器等。繼電器能夠在使用過程中控制和調(diào)節(jié)電路，從而時電路實現(xiàn)設(shè)定的應(yīng)用。電路的功率和電路方面能夠通過繼電器對小電流的應(yīng)用起到整體的控制，從而使電路的運行狀態(tài)得到整體的調(diào)整，增大電路在工作過程中的安全性，并對電路的運行過程進行優(yōu)化，保持電路的最佳工作狀態(tài)。

4 電氣工程及其自動化低壓電器中繼電器的測試應(yīng)用

4.1 觸點測試

繼電器內(nèi)部的觸點性能會直接影響到繼電器的安全可靠性以及使用時間，因此必須保證繼電器觸電的良好使用狀態(tài)，保障電氣設(shè)備的使用壽命。但是繼電器在性能測試中受到其生產(chǎn)質(zhì)量的影響，因此必須解決該問題。繼電器的觸點測試法能夠?qū)τ|點的工作狀態(tài)以及觸點能否實現(xiàn)工作效用進行檢測和判斷，從而檢測繼電器的運行狀態(tài)是否正常。當繼電器處于長期閉合狀態(tài)或是斷電時，則主要通過電阻值進行工作狀態(tài)的判定，依靠萬能表測試電阻值，并測試觸點的數(shù)據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗可知，當沒有外接電阻時繼電器內(nèi)部的觸點達到最大的電阻阻值。

4.2 線圈測試

繼電器的阻值會顯示在線圈上，從而實現(xiàn)對繼電器的檢測。在該過程中可以運用萬能表的十倍歐姆檔對繼電器的線圈電阻進行檢測，這時線圈處于通電或是斷電狀態(tài)以及電流電壓的具體數(shù)值都可以通過萬能表的數(shù)據(jù)明確的表示出來。但是借助該方式進行線圈測試時要注意控制測試時間，避免時間過高導(dǎo)致線圈升溫從而影響最終的測試數(shù)據(jù)。此外，在應(yīng)用該方法測試前，要提前一到兩個小時保持被測元件的正常狀態(tài)，避免元件受到刺激引起的線圈電阻感應(yīng)溫度變化。

4.3 吸合、釋放電流電壓測試

測試電流、電壓在吸合以及釋放時采用的方法基本相同，不同點在于當對電流和電壓進行釋放時需要在測試時對電流和電壓進行緩慢降低，并保證能夠準確判斷繼電器釋放過程中的聲音，從而判斷類型，記錄該時刻的電流和電壓釋放數(shù)值，但是當測試電流和電壓吸合過程時，則要對電流和電壓逐步調(diào)高。在測試吸合、釋放電流電壓過程時，工作人員一定要保持嚴謹?shù)墓ぷ饕庾R和安全觀念，在工作過程中嚴格按照測試標準和規(guī)定進行嚴格作業(yè)，保持思想和行動上的共同高度重視。同時在進行數(shù)據(jù)的測試過程中也要保持多次測量，在大量的測試數(shù)據(jù)中獲取數(shù)據(jù)平均值，從而將測試誤差降低到最低程度。此外由于測試誤差在測試整體過程中是難以避免的，因此工作人員要盡可能選擇最佳的測量儀器，保證測量過程中的精密和準確，并通過多次測量最大程度的減小測試誤差，從而得到最具有準確性的測量數(shù)值，能夠有參考價值的進行分析和研究[1]。

5 電氣工程及其自動化中低壓電器繼電器的應(yīng)用

5.1 繼電器在汽車方面的應(yīng)用

繼電器在汽車方面得到了廣泛應(yīng)用。汽車具有較多的零部件，主要包括啟動發(fā)電機、車窗升降控制系統(tǒng)、燈光亮度控制系統(tǒng)、雨刮器控制系統(tǒng)以及安全氣囊啟動系統(tǒng)等，以上多種系統(tǒng)都需要借助繼電器才能實現(xiàn)最終的工作功能。目前在汽車的整體工作體系中，內(nèi)部繼電器的數(shù)量已經(jīng)成為僅次于傳感器的第二大元件，而汽車也占據(jù)了繼電器使用設(shè)備中的將近20%，是繼電器應(yīng)用的巨大市場。

5.2 繼電器在太陽能中的應(yīng)用

固體繼電器是在太陽能中主要應(yīng)用的繼電器類型，固體繼電器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中得到重點應(yīng)用，能夠在光伏方陣中實現(xiàn)光能向電能的轉(zhuǎn)換，并在轉(zhuǎn)換之后通過繼電器將電能輸送給電池進行電池的充電或是為負載供電。在太陽能的使用過程中，如果沒有對蓄電池進行及時的控制，當蓄電池的電量達到額定充電值時，蓄電池就會起到自動控制的作用，對電流進行及時的斷電，而當蓄電池的后續(xù)電量比額定的充電值低時，繼電器就會重新控制將電流聯(lián)通從而對蓄電池進行持續(xù)的充電和供電。同時當蓄電池的放電情況超過額定情況時，蓄電池也能夠在一定程度后將蓄電池及時斷開，并在蓄電池的放電量低于規(guī)定數(shù)值后繼續(xù)工作向負載供電[2]。

5.3 繼電器在家用電器中的應(yīng)用

繼電器在家用電器領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，在一般情況下，繼電器在家用電器中主要應(yīng)用在微波爐以及洗衣機等設(shè)備上。繼電器的中觸點的負載值最高能夠達到220V電壓，功率達到6000W，最小能也能夠驅(qū)動螺線管以及指示燈等器件。家用電器的使用壽命一般要求能夠工作5年以上，這就要求繼電器在家用電器的使用過程中至少要工作200次以上，并且要將繼電器的使用工作環(huán)境保持在-40℃～55℃之間。但是像微波爐以及電加熱器等具有較大功率的家用電器，其工作溫度有時能夠達到85℃以上，因此在使用該類家用電器之前，首先要對家用電器進行足夠的安全檢查，保證使用環(huán)境沒有其他易燃易爆物品，保障使用過程中的安全性。

5.4 繼電器在自動低壓電器中的應(yīng)用

在自動化低壓電器中運用繼電器能夠為人們生活質(zhì)量的提高提供有效的便利，便于人們的日常生活。這是由于繼電器應(yīng)用在自動化低壓電器中能夠發(fā)揮其電氣服務(wù)的作用，滿足人們在生活中多方面的要求。電壓在低壓電器的使用過程中能夠受到有效的控制，其中直流電壓一般控制在1.5KV，交流電壓一般控制在1.2KV左右，因此在使用低壓電器的過程中，要使繼電器能夠發(fā)出控制低壓電器工作的信號和指令，使其起到有效的控制電力設(shè)備的作用，實現(xiàn)開關(guān)的方便操作，從而在自動化低壓電氣線路的使用過程中弱化人工操作，有效節(jié)約成本，實現(xiàn)電氣的最佳利用。此外，繼電器也能夠?qū)﹄娏υO(shè)備起到良好的控制作用，保證信號在發(fā)出過程中的準確性，大幅度提高自動低壓電器的使用質(zhì)量，并保證低壓電器在使用過程中的穩(wěn)定性。同時繼電器在自動低壓電器中的應(yīng)用也能夠最大程度的降低人為操作帶來的工作失誤，降低電器在使用過程中的成本，提高繼電系統(tǒng)的使用動力，為電氣自動化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供有效保障[3]。

5.5 繼電器在電氣工程低壓電器中的應(yīng)用

繼電器在整個電力系統(tǒng)中主要發(fā)揮控制系統(tǒng)運行的作用，當將繼電器應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，能夠有效提高電氣工程的實施質(zhì)量。在低壓電器的使用過程中，繼電器主要發(fā)揮輔助工作的作用。電磁效應(yīng)是電氣工程在工作過程中主要應(yīng)用的效應(yīng)，其可以自由的轉(zhuǎn)化電路的動靜觸點，從而控制電路的聯(lián)通和斷開。繼電器在電氣工程低壓電器中的應(yīng)用能夠發(fā)揮繼電器的指令發(fā)出原理，同時也涉及繼電器在模電、信號系統(tǒng)等多方面的應(yīng)用。在電氣工程低壓電器中應(yīng)用繼電器時，還要針對繼電器的應(yīng)用設(shè)置具有適配性的整體工業(yè)使用流程，按照當前工業(yè)發(fā)展的實際需求實施繼電器的控制計劃，從而有效提高電氣工程的使用效率，為電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定與安全提供有效保障[4]。

6 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展和社會的進步，電氣工程在新的時代也取得了巨大的進步，這對繼電器的發(fā)展和應(yīng)用提供了廣闊的市場環(huán)境，使繼電器逐漸應(yīng)用在社會中的各個方面，為人們的生活帶來極大的便利。根據(jù)繼電器的工作原理和類型，繼電器能夠在汽車、熱水器、家用電器、自動化低壓電器以及電氣工程低壓電器中得到有效應(yīng)用。但是，在繼電器的使用過程中，工作人員必須進行嚴格的培訓(xùn)，保持嚴謹?shù)陌踩庾R，做到使用中的安全性和穩(wěn)定性。

引用

[1] 黨玉潔.淺談電氣工程及其自動化在低壓電器中繼電器的應(yīng)用[J].科技風,2021(12):193-194.

[2] 宋妍霖,曹棟禹,李振興.電氣工程及其自動化低壓電器中繼電器的應(yīng)用[J].機電工程技術(shù),2020,49(11):171-172.

[3] 蔣雯.繼電器在電氣工程及其自動化低壓電器中的應(yīng)用分析[J].電子測試,2020(17):119-120.

[4] 吳航.電氣工程自動化低壓電器中繼電器的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2020(7):71-72.