第4章-电接触件和保护元件

4.1开关4.2接插件4.3继电器4.4保护元件第4章电接触件与保护元件

定义：利用机械力或电信号的作用，使电路产生接通、断开或转接等功能的元件，称为机电元件，又称为电接触件。特点：电子产品中的开关、接插件及继电器都属于机电元件，机电元件工作原理及结构较为直观简明，容易为设计及整机制造者所轻视。实际上，机电类元件对电子产品的安全性、可靠性及整机水平关系很大，而且是故障多发点。这类元件一般是串联在电路中，是通过金属触点的闭合、开启而工作的，其最突出的问题是接触不良，而且还易引起噪声。引言统计结果表明，由于插接件的存在，机器一半以上的故障均出自插接件之类。原因：造成故障的主要原因是温度、潮湿、烟雾、工业气体及机械振动等。高温可影响弹性材料的机械性能，使应力松弛、氧化，使电阻增大，也会使绝缘性能变差。潮湿、烟雾及工业废气都使金属触点加速被腐蚀。动作过多和电流过大都会损坏镀层，造成接触不良。保护元件主要有熔断器、热熔断器和自恢复熔断器等。当电路异常时（电流过大或温度过高等）会自动熔断，从而切断电路，防止故障进一步扩大损坏其它相关元件。

1.开关的作用与结构开关的基本作用都是用来接通或断开交、直流电路。我们这里所说的开关，已不再是习惯中手动开关（狭义的机械装置）。像压力控制，光电控制，超声控制等具有控制作用的开关，实际已不再是一个简单的开关，而是包括较复杂的电子控制单元。对于我们常说的电子开关，则主要是指利用晶体管，可控硅等器件的开关特性构成的控制电路单元，从范围划分上，它们不属于机电元件的范畴，但由于功能上与开关相同，所以也常将它们列入开关行列。4.1开关

4.1.1开关的作用、结构与分类开关一般由动触头、静触头、手柄、外壳等主要部分构成。开关的“极”和“位”是了解开关类型必须掌握的概念。所谓的“极”指的是开关的活动触点（习惯上也常叫“刀”）。“位”则是指开关的静止触点（习惯上也常叫“掷”）。如平常说的，单极单位开关，是指只能接通或断开一条电路；双极双位开关，可选择接通（或断开）两条电路中的一条。

（5）三极三位开关（1）单极单位开关（3）双极单位开关（2）单极双位开关（4）双极双位开关或：常见的开关的符号如图：

2.开关的分类最基本的开关有两种类型：常开触头开关和常闭触头开关，主要功能就是接通、断开和电路转换。其种类繁多，其常见分类方法如下：（1）按结构分可分为：拨动开关、旋转开关、按钮开关、钮子开关、双列直插开关、滑动开关、水银开关、薄膜开关等。（2）按用途分可分为键盘开关、微动开关、电子开关、电源开关、波段开关、多位开关、转换开关、拨码开关及控制开关等。（3）按驱动方式可分为手动、机械控制、声、光、磁等控制。（4）按极数、位数分可分为单极单位开关、单极双位开关、双极双位开关、单极多位开关、多极多位开关等。常用的有：旋转式开关、推动式开关、扭子开关、拨动开关；按纽开关、键盘开关、微动开关、有簧片式、导电橡胶式及薄膜式等。按键类开关有单键、多键、自锁、互锁、无锁等之分。各种图形符号如图：

扭子式、旋转式推拉式手动操作3、常用的开关按扭开关键盘开关（1）拨动开关波动开关通过手柄来带动滑块和滑动簧片的滑动，从而控制开关触头的接通与断开。常用的拨动开关一般由金属外壳、簧片塑料支架、开关片三部分组成，一般有1极2位、1极3位、2极2位、2极3位等结构形式，主要用于电路的控制和电路工作状态的转换，用作波段开关、声道转换开关、功能切换开关等。其中大于3极的多位开关主要用作波段切换。

常用型号有PBS系列、SS系列，贴片拨动开关有KMS系列、MS系列、U11ss系列，拨码开关有KSA、KA系列（按键式），DP、DS、DA系列（平拨式）等。拨动式转换开关一般直接焊在电路板上，具有体积小、引线接线短、价格低的优点。（2）旋转开关通过手柄控制控制开关触头的接通与断开。它一般在金属支架上固定一个或多个开关片层，开关片基体是绝缘的，各个触片都固定在绝缘基体上；支架中心装有旋转轴，用来带动开关片中间的切入式接触片旋转，从而使开关片上的某两个触头接通或断开。

（3）按键开关按键开关一般有手柄、滑板、活动触片、固定端子、压簧、外壳组成，它通过按动开关手柄控制活动触头与固定端子触头间的接通与开断。按键开关广泛用于电风扇、洗衣机、汽车中用作状态选择开关。（4）按钮开关按钮一般有按钮帽、复位弹簧、触头、外壳等构成。按钮按功能与用途又分为起动按钮、复位按钮、控制按钮、停止按钮等；按结构可分为：掀钮式、紧急式、旋钮式、钥匙式等。为了表明按钮的作用，避免误操作，常将按钮帽做成不同的颜色如红、绿、黄、黑、蓝等以示区别。（5）水银开关水银开关由密封的玻璃管壳、熔封在管壳内外的电极和管壳内的水银组成，分为单向型和万向型。其用途广泛，如电风扇中其作为倾倒时的断电保护机构，报警产品中作检测传感器用。水银开关，又称倾侧开关。其特点是小巧无声可靠方便，改变位置就是依靠!

可以做摇摇棒，角度感应，倾斜感应,重力开启/关闭电源等等，非常实用。注意：水银对人体及环境均有毒害，故此使用水银开关时，请务必小心谨慎，以免破出；在不再使用时，也应该妥善处理。（6）行程开关又称限位开关，能将机械位移信号转化为电信号，主要做状态检测用，通过其触头实现控制、限位及连锁等作用。（7）钮子开关主要用于电源及电路工作状态的转换，在小家电产品（如真空吸尘器、搅拌机、烘衣机等）中应用较多。其触头隐藏在开关绝缘外壳里面，接线时需打开外壳。（8）钥匙开关它在普通开关的基础上采用钥匙开锁的方式实现触头的接通或断开。（9）轻触开关它是一种小型微动开关，依靠手动的压力使开关的触头接通或断开。（10）薄膜开关薄膜开关是一种低电压、小电流的操作开关，适合用于逻辑电路。（11）红外开关儿童房灯红外线感应开关

红外线感应开关，是指基于红外线技术的自动控制开关产品，一般来讲，当人进入开关感应范围时，专用传感器会探测到人体红外光谱的变化，这时开关就会自动接通负载。如果我们一直不离开在房间在活动，开关将持续导通，而当我们离开后，开关就会延时自动关闭负载。这种开关在市场上很受欢迎，人到灯亮，人离灯熄，使用方便，安全节能。如：安装在阳台，可以起到防范窃贼入侵。（12）接近开关利用电磁感应原理，实现非接触式检测物体的自动开关。常见的有电容式接近开关、电感式接近开关模拟型接近开关等，具有抗震动等优点。楼道灯声控开关

1.额定电压正常工作状态时开关可以承受的最大电压，对交流电源开关则指交流电压有效值。

2.额定电流正常工作时，开关所允许通过的最大电流，在交流电路中，指交流电流的有效值。

3.接触电阻开关接通时，相通的两个接点之间的电阻值，此值越小越好，一般开关接触电阻应小于20mΩ。4.1.2、开关的主要参数

4.绝缘电阻开关不相接触的各导电部分之间的电阻值。如两个电极之间的电阻，此值越大越好，一般开关在100MΩ以上，好的应达到500MΩ。

5.耐压，又叫抗电强度指开关不相接触的导体之间所能承受的电压值。一般在安全电压下使用的开关耐压应大于100V，而对于电源开关，要求耐压不小于500V。

6.工作寿命开关在正常工作条件下，使用次数，一般开关为5000—10000次，要求较高的开关可达5×104～5×105次。

4.1.3开关的检测与使用

1、开关的选用（1）根据用途选用开关的类型（2）根据电路的要求选择开关的规格

2、开关的检测（1）检测开关的触头是否良好（2）检测开关是否漏电

将万用表置于“R×10”挡，两支表笔分别接开关的两个引出端，当将开关闭合时，测得的电阻值应为零。当将开关断开时，测得的电阻值应为无穷大。再将万用表置于“R×10k”挡，两支表笔分别接开关的两个引出端，可测量两个引出端之间的绝缘情况。在检测过程中，万用表的指针都应停在无穷大位置上不动。如果发现某两个引出端之间的电阻不是无穷大，则说明该两个引出端之间有漏电性故障。检测开关的方法4.2接插件接插件是实现电路部件或组件之间电气连接的一种元件。接插件包含连接器、插头、插座、接线柱等，用在集成电路、印制电路板与分立元器件、基板与面板等之间。对接插件的要求是：接插件接触可靠、好的导电性、高的绝缘性、足够的机械强度和适当的插拔力。接插件根据使用场合不同，可分为：音视频系统接插件、印制电路板连接器和其他接插件等。接插件作为电子产品中用于电气连接的一类机电元件，使用十分广泛。在电子产品中，常有下列几类连接。

A类：元器件与印制板的连接。

B类：印制板与印制板或导线间的连接。

C类：同一机壳内各功能单元相互连接。

D类：系统内各种设备之间的连接。采用连接器连接，方便装配、调试及维修，但易出现接触不良。

按频率可分为：（1）低频接插件：通常指在100MHz以下频率工作的连接器。（2）高频接插件：通常指在100MHz以上频率工作的连接器。高频接插件在结构上需要考虑高频电场的泄漏，反射问题，一般采用同轴带屏蔽的结构，也叫同轴连接器。按外形可分为：（1）圆形连接器：主要用于系统间设备的连接。（2）矩形连接器：主要用于同一机壳内各功能单元间的连接。（3）条形连接器：主要用于印制板之间，印制板与导线之间的连接。（4）印制板连接器：主要用于印制板互联。如声卡、显卡等微机板上用。（5）IC连接器：主要用于元器件与印制板的连接。（6）导电橡胶连接器：主要用于液晶显示屏与印制板的连接。

按用途可分为：（1）电缆连接器：连接多根电缆导线，并由固定的配对器组成（如：插头、插座）。（2）机柜连接器：由固定配对的连接器组成。（3）音视频设备连接器。（4）电源连接器：常称电源插头、插座。（5）射频同轴连接器：也称高频连接器，用于射频、视频及脉冲电路。（6）光纤光缆连接器（7）其它专用连接器：如仪器仪表、办公设备、汽车电器等专用设备连接器。4.2.1AV系统接插件

AV是英文Audio(音频)与英文Ｖideo（视频）的缩写，叫音视频连接器，用于各种音响、录放像设备、CD、VCD等，以及多媒体计算机声卡、图象卡等部件的连接，其种类有：

1、音频连接器主要指我们常说的耳机插头座，规格有φ2.5、3.5、6.35三种。微型耳机用φ2.5，φ3.5用于便捷式，φ6.35用于台式设备，一般使用屏蔽线与插头连接。工作电压在30V、电流在50mA以下，不宜用于电源连接。

单声道ф3.5插头插座外形特征和电路符号（1）电路符号中已经分别表示出单声道插座的3根引脚，通过电路符号可以分辨这根引脚的作用。（2）地线引脚接地，芯线引脚与动片引脚在常态下处于接通状态。单声道插头插入插座后两地线相接触，插头芯线触点与插座芯线接通，这样有两条通路供输入信号或输出信号电流构成回路。当插头从插座中拔出后，插座各引脚恢复常态。插座通过槽纹螺母同定在机壳上，常态下插头不与机器相连接。双声道插头插座外形特征和电路符号双声道插头插座外形特征和电路符号：

共有5根引脚，双声道插头共有三个触点，引出3根引线。（1）电路符号与单声道插座电路符号相似，符号中表示出插座的5根引脚，声道共用的，两个声道的芯线引脚和动片引脚相互之间独立。（2）双声道插头与双声道插座配套使用才能发挥出双声道接插件的功能。（3）双声道插头、插座也有ф3.5和ф6.25规格之分。双声道插头插座接触工作状态示意图双声道插头插座工作原理（a）双声道括头插入双声道插座后，插头上的地线与插座的地线接触上，插头上两个芯线触点与插座上对应的两个芯线接触上，这样形成两条独立的信号传输线，见等效电路所示，构成双声过传输电路。（b）如果单声道插头插入双声道插座，那么只能形成一路信号传输线路，头芯线触点这一条线路，双声道的插座另一条线路不能使用。（c）如果是双声过插头插入单声道插座，也只能构成一条信号传输线路，座芯线这条线路能构成回路，插头的另一条线路不能使用。ф3.5插头插座检测，其故障主要有两种：（1）插头的故障主要是引线断、相邻引线焊点之间相碰故障。（2）插座的主要故障是簧片弹性不好，造成接触不良故障。另外，插座由于经常使用而出现与机壳之间的松动。针型插头插座广泛应用于各种音响和视频设备中，用来传输音频信号、数码音频流和视频信号。针型插头又称莲花插头或RCA插头，有两根引脚，只能用于信号的不平衡传送，各设备之间的信号传送大多数是以不平衡方式传送的。针型插头外形特征：（1）针型插头插座是圆形的，插座固定在机壳上，插座的头部伸出机壳外。（2）针型插头插座是单声道的，没有双声道的。（3）插座外面的金属部分是地线，里面是芯线部分；插头外面的金属部分是地线，里面的也是芯线部分。针型插头电路符号：箭头向里表示输入插座，向外表示输出插座。针型插座电路符号针型插座作用说明：（1）针型插座主要用于组合音响、音响组合、彩色电视机、录像机等设备中。（2）这种插座可以用来输入信号，也可以用来输出信号，信号都是线路信号，即信号电平较大，但不是功率信号。（3）因为绝大多数音响设备是双声道结构的，而针型插座是单声道的，所以针型插座在音响设备中是成双出现的，在多声道结构的家庭影院设备中，这种针型插座则更多，如下图所示是某型号AV功率放大器上的插座板示意图，共有13只针型插座，用于功率放大器与外部设备的连接。（4）视频信号传输时只用一只针型插头，如彩色电视机、录像机中的视频输入插座和输出插座，用来输入或输出视频信号。插座板示意图卡侬插座又称XLR插头，体积较大，有公插头和母插头之分，共有3根引脚，用于平衡式输入或输出，平衡传输比不平衡传输质量要高，主要是抗干扰能力大大增强，常用于话筒上。卡侬插头用来进行两块线路板之间电路的连接，它装在机器内部的线路板上。线路板插件实物图

接插件实用电路除线路扳接插件外，其他插头插座式接插件在电路中可以构成输出插座电路，用来从机器内部向外部输出信号：也可以构成输入插座电路，从机器外部向机器内部输入信号。（1）扬声器插座电路：这一电路的工作原理是这样：当左、右声道音箱插头分别接入CK-L和CK-R之后，左、右声道扬声器通过CK-L、CK-R接入左、右道功率放大器，扬声器发声。这里的CK-L、CK-R只起着功率放大器与音箱之间的连接作用。（2）外接扬声器插座电路：（a）当外接扬声器插头没有插入CK1时，机内扬声器SP1通过CK1接在功率放大器输出端，这时由机内扬声器发出声音。插头没有插入CK1时,CK1内部动片触点与芯线触点为接通状态。

(b)当外接扬声器的插头插入CK1时，CK1内部的动片触点与芯线触点断开，使机内扬声器SP1与功率放大器的输出端断开，机内扬声器不能发出声音，而是由接入的外接扬声器发声。在外接扬声器插头拔出CK1后，恢复机内扬声器的工作状态。外接扬声器插座电路（3）外接耳机插座电路：（a）电路中的立体声耳机插座工作原理是：当耳机插头没有插入CK1时，CK1内部的①脚和②脚接通；当耳机插头插入CK1时，CK1内部的①脚和②脚断开。（b）在耳机插头没有插入CK1时，从左声道功放输出的信号经

CKl内部的①脚和②脚加到音箱接线座上，此时通过外接音箱发声。（c）在耳机括头插入CK1后，CK1内部的①脚和②脚断开，外接音箱无法发声。这时，从左声道功放输出的信号经限流保护电阻R1和CK1的②脚与耳机相连，由耳机发声。

（d）电阻R1串联在耳机回路中，流过耳机的电流也同样流过了R1，由于功放的输出功率较大，如果音量电位器音量开得太大，功放输出功率太大，耳机承受不了而被烧坏。串入保护电阻R1后，由于R1的阻值[x肥)远大于耳机的阻抗，大部分输出信号降在了R1上，达到了保护耳机的目的。外接耳机插座电路由于流过R1的电流比较大，所以R1的功率比较大，电路中R1的功率为1W。

2、直流电源连接器是一种用于小型电器产品与外用直流电源的连接器，其规格是以插头外径×内孔直径区分的，有3.4×1.35、5.5×2.5和5.5×2.1三种规格，选用时注意与插座配套，传输电流一般在2A以下。

4、射频同轴连接器用于射频信号和通讯、网络等数字信号的传输，与专用射频同轴电缆连接，其中卡口式插头座（通称Q9型）,也用于示波器信号的传输。

3、同心连接器俗称莲花插头座，常用于传输音视频信号。一般使用屏蔽线，以避免交流声和其它电磁信号的干扰；芯线与插头座中心电极相接。

4.2.2

印制板连接器用于直接连接印制电路板，结构形式有直接型、绕接型、间接型等，目前常见的有单排、双排两种，引线从7—100多线不等。计算机主板上用的最多，显卡、声卡就是通过这种插座与主机板实现连接的，连接器的簧片有镀金、镀银之分，要求较高的一般用镀金的。印制板连接器的结构形式有直接型、绕接型、间接型和铰链型，如图所示。（1）圆形连接器圆形连接器主要有插接式和螺接式两大类，插接式通常用于插拔较频繁，连接点数少且电流不超过1A的电路连接。螺纹连接式俗称航空插头、插座，它有一个标准的螺旋锁紧机构，特点是插点多和插拔力大，连接方便，抗震性好。容易实现防水密封及电磁屏蔽等特殊要求。适用于大电流连通，不需要经常插拔的电路连接。本类连接器接点数量从2个到近百个，额定电流可以从1A到数百安培，工作电压均在300—500V之间。4.2.3其它常用接插件（2）矩形连接器矩形连接器如图所示，矩形排列能充分利用空间，所以广泛用于机内互联，当带有外壳或锁紧装置时也可用于机外电缆的连接，我们可以看到计算机的显示器和显示卡相连的部位就采用带有锁紧螺丝的矩形连接器。矩形连接器体积较大，电流容量也大，且能够充分利用空间位置，被广泛用于印刷线路板上大电流（安培级）信号的互连。本类插头座，可分插针式和双曲线簧片式；有带外壳和不带外壳的，有锁紧式和非锁紧式。接点数目、电流、电压均有多种规格，应根据电路要求选用。

（3）D形连接器具有非对称定位和连接锁紧机构，常见的连接点数为9、15、25、37等几种，还有用于计算机系统的10、20等偶数引脚的矩形插头和插座。可靠性高，定位准确，广泛用于各种产品机内及机外连接，如图所示。它占用空间小容易实现跳线和模块互联，在高密度的印制电路板中用得很多。

（4）带状电缆连接器带状电缆是一种扁平电缆，从外观看像是几十根塑料导线并排粘合一起。占用空间小，轻巧柔韧，布线方便，不易混淆，带状电缆插头是用于电缆两端的连接器。它与电缆的连接不需要焊接，而是用专用的压线工具，靠压力使连接端内的刀口刺破电缆的绝缘层实现电气连接。其插座直接装配焊接在印制电路板上。主要用于低电压、小电流场合，能同时连接几路至几十路微弱信号，但不适合用于高频电路中。计算机中主机板与硬盘、软盘驱动器等外部设备之间的电气连接几乎全部使用这种接插件。

带状电缆接插头（5）条形连接器主要用于印制板与导线的连接。在各种电子产品中被广泛应用。按插针间距有2.54和3.96（mm）两种，工作电压为250V，工作电流1.2A（2.54）、3A（3.96），此种连接器插头与导线一般采用压接，机械寿命约30次。4.2.4．接插件及开关的检测对接插件及开关的检测，一般采用外表直观检查和万用表测量检查两种方法。通常的做法是：先进行外表直观检查，然后再用万用表进行检测。（1）外表直观检查这种方法用来检查接插件及开关是否有引脚相碰、引线断裂的现象。若外表检查无上述现象且需进一步检查时，再采用万用表进行检测。

这种方法是用万用表的欧姆挡对接插件的有关电阻进行测量。对接插件的连通点测量标准是，其连通电阻值应小于0.5

，否则认为接插件接触不良。对接插件的断开点测量标准是，其断开电阻值应为无穷大，若断开电阻接近零，说明断开点有相碰现象。（2）用万用表进行检测

将万用表置于“R×10”挡，两支表笔分别接接插件的同一根导线的两个端头，测得的电阻值应为零。若测得的电阻值不为零，说明该导线有断路故障或多股导线中大多数导线断开。再将万用表置于“R×10

k”挡，两支表笔分别接接插件的任意两个端，可测量两个端的导线之间的绝缘情况。在检测过程中，万用表的指针都应停在无穷大位置上不动。如果发现某两个端头之间的电阻不是无穷大，则说明该两个端之间的导线有局部短路性故障。（3）检测接插件的方法4.2.5

接插件注意事项（1）选用接插件应根据具体使用环境和电气、机械要求，留有一定余量。比如一个地方的环境温度为-30℃～40℃，那么最好使用工作温度在-50℃～50℃的接插件。（2）接插件接触表面要保持干净，避免不必要的插拔。（3）在一些对安全性要求较高的互联电路中，可并联多个接插件以提高可靠性。（4）应尽量减少使用接插件的数量。4.3继电器继电器定义：它是一种根据外界输入信号的变化，来控制电路中电路通断的自动切换电器。其输入信号可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度等非电量；输出为触头的动作或者是电参量的变化。图片说明接力赛和“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”中用来传递荔枝的马匹和驿站都有“接力”和“传递”之意。继电器的英文“Relay”即取此意，只不过继电器所用的介质(工具)是电、光、磁、热等，传递和控制的是电路或信号。

当输入量（或激励量）满足某些规定的条件时，能使一个或多个电气输出电路中产生跃变的一种器件(输入量：电、光、磁、热等信号)继电器——就是一个电子开关。ａｂ支点作用点力点ＳＮＵ磁石鉄片磁力线密度越大，磁场强度越强a.电磁原理(磁路部分)b.杠杆原理(接触部分)（1）两个基本原理继电器工作原理负载电源负载开关线圈电源动触点静触点复归弹簧继电器磁化③电磁力④电压①电流②接点ON⑤⑥电磁力机械运动控制电路（2）工作原理（1）继电器的组成继电器典型结构及特点电磁系统线圈(引线脚)、铁心、轭铁、衔铁(此处在接系统中)及气隙接触系统动、静接点，端子脚返回机构：簧片脚,推片,挂勾基础防护部分基座,外壳SJ电磁继电器(2)

部品及材料当输入量（电压、电流，也可以是非电量如位置、时间、温度、速度、压力等）变化到高于它的吸合值或低于它的释放值时，继电器动作，对于有触头式继电器其触头闭合或断开，对于无触头式继电器其输出发生阶跃变化，以此提供一定的逻辑变量。1、继电器的作用用小电流或低电压控制大电流或高电压的自动开关，在电路中起着自动操作、自动调节、安全保护的作用。4.3.1继电器的作用和分类作用：

1）输入与输出电路之间的隔离

2）信号转换（从断开到接通或反之）

3）增加输出电路（即切换几个负载或切换不同电源负载）

4）重复信号

5）切换不同电压或电流负载

6）保留输出信号

7）闭锁电路

8）提供遥控汽车家用电器航空航天电报电话系统继电器的作用与用途2继电器的分类

1）按动作原理分电磁式继电器、感应式继电器、温度继电器、光电式继电器、压电式继电器、时间继电器、电子式继电器、智能化继电器、固体继电器、可编程序控制继电器等。2）按反应激励量分类有交流继电器、直流继电器、电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、温度继电器、压力继电器、脉冲继电器等。3）按结构特点分有接触器式继电器、小型继电器、舌簧继电器、4）按动作功率分有通用、灵敏和高灵敏继电器等。5）按触头负载分有大、中、小和微功率继电器之分等。以磁路系统分：拍合式(SRU)推动杆式(SJ)以密封形式分：非密封继电器（常开式）密封继电器全密封继电器（封闭）4.3.2继电器的型号命名继电器的型号命名一般由六个部分组成：

1）主称，用字母表示，见教材表4-12）外形代号

3）短划线

4）区别代号或序号

5）防护特征代号

6）改型序号

由控制电流通过线圈所产生的电磁吸力驱动磁路中的可动部分而实现触点开、闭或转换功能的继电器简单的说，就是一种用弱电来控制强电的开关。4.3.3电磁继电器

电磁式继电器的图形、文字符号

实物1、电磁继电器的结构、工作原理电磁继电器一般由磁路系统、触点系统和返回系统等几个部分组成。磁路系统：由铁心、轭铁、衔铁、线圈等零件组成。触点系统：由静簧片、动簧片、触点底座等零件组成。返回机构：由复原簧片或拉簧组成。电磁继电器是利用电磁效应原理制成的。当电磁继电器线圈两端加上一定的电压或电流，线圈产生的磁通通过铁心、轭铁、衔铁、磁路工作气隙组成的磁路，在磁场的作用下，衔铁吸向铁心极面，从而推动触点常闭触点断开，常开触点闭合；当线圈两端电压或电流小于一定值时，机械反力大于电磁吸力时，衔铁回到初始状态，常开触点断开，常闭触点接通。返回机构接触系统磁路系统HFV6继电器三维模形底座轭铁铁心衔铁HFV6继电器三维模形线圈动簧片静簧片触点引出脚（返回机构）HFKW继电器三维模形

2电磁继电器的主要特性(继电特性)

用继电器的输入－输出特性表示。继电特性曲线X1:继电器释放值X2:继电器吸合值k=X1/X2：返回系数K值的调节：①调节释放弹簧的松紧度②调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄一般K值：0.1～0.4

K是反映继电器的吸力特性和反力特性配合紧密程度的一个参数。吸合时间和释放时间：吸合时间:从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间释放时间:从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间3电磁继电器的分类继电器的分类方法较多，可以按作用原理、外形尺寸、触点负载、防护特征、触点形式、产品用途等分类。1）按作用原理分类直流电磁继电器控制电流为直流的电磁继电器。按触点负载大小分为微功率、弱功率、中功率和大功率四种。交流电磁继电器控制电流为交流的电磁继电器。按线圈电源频率高低一般分50Hz和400Hz二种。磁保持继电器（双稳态继电器）利用永久磁铁或具有很高剩磁特性的零件，使电磁继电器的衔铁在其线圈断电后仍能保持在线圈通电时的位置上的继电器。

名称代号

定义微型继电器W最长边尺寸不大于10mm的继电器超小型继电器C最长边尺寸大于10mm，但不大于25mm的继电器小型继电器X最长边尺寸大于25mm，但不大于50mm的继电器2）按外形尺寸分类3）按触点负载分类

名称代号定义微功率继电器

W小于0.2A的继电器弱功率继电器

R0.2～2A的继电器中功率继电器

Z2～10A的继电器大功率继电器

Q10A以上继电器4）按防护特征分类

名称代号定义密封继电器

M采用焊接或其它方法，将触点和线圈等密封在金属罩内，其泄漏率较低的继电器塑封继电器

F采用封胶的方法，将触点和线圈等密封在塑料罩内，其泄漏率较高的继电器防尘罩继电器

F用罩壳将触点和线圈等封闭加以防护的继电器敞开继电器

不用防护罩来保护触点和线圈等的继电器5）按触点形式分类

名称代号定义常开继电器

H只有常开触点形式的继电器常闭继电器

D只有常闭触点形式的继电器转换继电器

Z具有转换触点形式的继电器6）按用途分类

名称特点通讯继电器（包括高频继电器）在通讯设备中使用的继电器，该类继电器触点负载范围从低电平到中等电流，可靠性要求极高。通用继电器（家电、机器设备）在家用电器中使用的继电器，要求安全性能高。机床中使用的继电器，触点负载功率大，寿命长。电力继电器在电力系统中使用的继电器，触点负载功率大，磁保持型较多。汽车继电器在汽车中使用的继电器，该类继电器切换负载功率大，温度范围宽，抗冲击、抗振性要求高。继电器标志示例：继电器型号JZC–32FJ---继电器Z---中功率C---超小型32---序号

F---封闭型

JZC-32F/012–H

SLQ触点容量继电器型号线圈电压触点形式封装形式线圈功耗动作（吸合）电压、释放电压继电器的所有触点从释放状态到达工作状态时所需线圈电压的最小值。通用继电器一般规定为75%～80%的额定电压。继电器的所有触点从吸合状态恢复至释放状态时线圈电压的最大值。通用继电器一般规定为5%～10%的额定电压1）电气参数4电磁继电器主要参数及术语接触电阻

在规定的测量条件下测量得到一对闭合触点间的电阻值。一般为毫欧级。测量条件根据触点应用类别分为：30mV,10mA；6V,10mA；6V,100mA；6V,1A；24V,1A线圈直流电阻

从线圈引出脚两端测得的直流电阻值。（一般是指环境温度为20℃的值）介质耐压继电器的介质耐压指互不相连导电部分间的绝缘部分承受规定电压而无击穿和规定漏电流的能力。（一般情况下，常开触点间、触点组间、触点线圈间介质耐压为不同值）绝缘电阻继电器的绝缘电阻是指各不相连导电部分间的绝缘部分在外加一定直流电压时所呈现的电阻值。（一般情况下，常开触点间、触点组间、触点线圈间绝缘电阻值为同一值）

动作（吸合）时间处于释放状态（初始状态）的继电器，在规定的条件下，从施加输入激励量规定值的瞬间起到继电器切换的瞬间止的时间间隔（不含吸合回跳时间）释放时间处于动作状态（终止状态）的继电器，在规定的条件下，从断开输入激励量规定值的瞬间起到继电器切换的瞬间止的时间间隔（不含释放回跳时间）

回跳时间对于正在闭合其电路的触点，从触点电路第一次闭合的瞬间起至触点电路最终闭合的瞬间止的时间间隔。一般把动作电压、释放电压、接触电阻、介质耐压和绝缘电阻合称五大电气参数。线圈电压：继电器线圈工作时的电源类型（交直流）和电压大小；线圈功耗：加额定电压时所消耗的额定功率；触点负荷：继电器触点允许的电压和电流。要求触点负荷应大于继电器工作的控制电路的电流或电压。触点间隙当触点电路断开时，动触点与静触点之间的间隙触点压力处于闭合位置的两个触点之间的相互作用力衔铁超行程继电器吸合时，衔铁向铁心极面运动过程中，当动合触点接触瞬间，衔铁与铁心极面的间隙2）机械参数

二次吸合（两响）当线圈电压逐渐增加的过程中，有一时刻继电器停留在常闭触点已断开，而常开还未闭合，或者常开虽然闭合而衔铁与铁心极面还未贴合的状态上，随着线圈电压进行一步上升，衔铁才与铁心极面贴合，形成“两响”。接触时差（不同时）

对于具有多组转换的继电器，最慢触点的动作时间与最快触点的动作时间的差值。动合触点（常开触点）继电器处于动作状态时闭合，处于释放状态时断开的一种触点动断触点（常闭触点）继电器处于动作状态时断开，处于释放状态时闭合的一种触点动触点固定在动簧片上的触点，随衔铁运动而移动静触点固定在静簧片上的触点HFKW继电器三维模形动合触点动断触点名称符号字母代号中国美国动合(常开)触点SPSTNOHA动断(常闭)触点SPSTNCDB先断后合转换触点

SPDT（B-M）ZC依据的标准

GB/T10232-94IEC255-7《电气继电器第7部分：有或无机电继电器测试程序》

产品企业标准3）电磁继电器参数检测方法试验的标准条件温度：15～35℃

相对湿度：25%～75%

大气压力：86～106Kpa

吸合值、释放值的测量继电器的吸合值、不吸动值、保持值、释放值测试按下图所示的测试程序图进行。该测试程序为生产单位和使用单位共同遵守的统一方法，其最大优点是测试的参数重复性好，它并不表示实际使用中继电器要先磁化，后工作。当继电器处于超出标准条件下测试时，继电器的技术指标将可能会发生偏差。保持值释放值吸合值不吸合值磁化时间.测试程序图线圈电阻的测量线圈电阻的测量可用电压-电流法和电桥法。用电压-电流法测量时，应尽量避免或减小电压表、电流表内阻的影响，测试过程要尽量短，以避免线圈温升。测试数值Ra应换算成基准温度（一般为20℃）下的值，换算公式为： Ra=R0[1+

(Ta-20)]式中：Ta为环境温度（℃）

为电阻温度系数（铜导线的温度系数是0.004/℃）

接触电阻的测量测量动断触点接触电阻时继电器处于不激励状态；测量动合触点接触电阻时继电器处于额定激励状态。接触电阻的测量一般采用电压-电流法（四端法）。测量时，加到触点上的负载应符合产品标准的规定。测试部位在引出端离其根部4mm之内。负载应在触点达稳定闭合之后施加，触点断开之前切除。

绝缘电阻绝缘电阻的测试一般都使用兆欧表，被测继电器应置于优质绝缘板上，测试电压应符合各产品技术要求规定，一般加电压2s之后的最小值即为被测值。介质耐压介质耐压的测试一般都使用专用介质耐压表，测试时可在最高电压（110%试验电压）下保持1s，有争议时应以试验电压保持1min为准。漏电流一般为1mA。时间参数的测量时间参数的测量电路如图示所示，也可以用其他合适的电子仪器、仪表代替，但触点负载应为阻性，测动作、释放及回跳时间用10mA

×6v(阻性负载)，测稳定时间负载为50μA×50mV（阻性负载）。仪器的分辩率为1μS。

生产工艺流程装配生产线工装夹具检验测试仪器

4）电磁继电器生产工艺简介零件生产：衔铁、轭铁、动静簧片等金属零件的冲压--热处理--电镀。线圈架、底座、外壳、推动卡等塑料零件的注塑成形。部件生产：线圈插端子--绕线--沾锡。装配：铆触点，铆衔铁，铆铁心，装插脚，装推动块，装衔铁动簧，装底座。校正：机械参数校正----触点间隙、压力。电气参数校正-----吸合、释放电压，超程参数检验：机械参数，电气参数封装：吹灰罩壳，封胶固化、封孔，检漏，印标志终检：检测接触电阻，吸合、释放电压，线圈电阻，介质耐压，绝缘电阻，外观尺寸。包装：内外包装JRC-27F图JRC-27F过程简图

各国各继电器生产厂商对各自的继电器均有不同的命名和标志方法。但总体均由①产品型号；②封装形式；③动片刀数；④线圈额定电压；⑤线圈功耗；⑥触点形式六部分组成。

5）电磁继电器型号命名及标记方法“三友”继电器之订货标记SJ

S①

②

③

④

⑤

⑥112DM

①、产品型号

②、密封形式

无：敞开型

防尘罩型（外壳、基座胶水固定）

S：标准密封型

③、动片刀数

1：单刀

2：双刀

3：叁刀

4：肆刀④、线圈电额定电压

03：直流3伏

05：直流5伏

06：直流6伏

09：直流9伏

12：直流12伏

24：直流24伏

48：直流48伏⑤、线圈功率

D：标准灵敏度

L：高灵敏度

⑥、触点形式

无：转换型

M：常开型

B：常闭型例：

※标准密封型，通常透气孔未密封，若继电器需高液位清洗，请告知制造厂透气孔须密封，方可正常使用。

制造厂商不推荐使用全密封继电器

※生产时需注意详细的技术要求继电器选用的注意事项电磁式继电器电磁继电器应用相当广泛，种类很多，如电压、电流、中间继电器，电磁式时间继电器，接触器式继电器等都属于这一类。它主要是利用电磁原理工作的。接触器式继电器是一种作为控制开关电器使用的接触器，实际上中间继电器、电压继电器等都属于接触器式继电器。其主要作用是扩展控制触头数量或增加触头容量。

电磁继电器主要结构和接触器大至相同也是由电磁机构和触头系统等部分组成。所不同的是专用于控制电路，触头容量较小，触头数量较多，没有专门的灭弧装置，所以体积小，动作灵敏。电磁式继电器反映的是电信号，当线圈反映的是电压信号时，称为电压继电器；当线圈反映电流信号时，称为电流继电器。电压继电器线圈匝数多、导线细，在电路中和电压源并联。电流继电器线圈匝数少，导线粗，在电路中和电流源串联。

电磁式继电器有交、直流之分。交流继电器线圈通以交流电，它的铁心用硅钢片叠成，磁极端面装有短路环。直流继电器的线圈通以直流电，它的铁心用电工软钢做成，不需要装短路环。

JZ7系列中间继电器主要用于交流50Hz

(派生后可用于60Hz)、

额定工作电压至380V或直流额定电压至

220V

的控制电路中，用来控制各种电磁线圈，以使信号扩大或将信号同时传给有关控制元件。常见电磁继电器

JZC4系列接触器式继电器主要用于交流50Hz或60Hz、额定工作电压至

660V

及直流额定电压至220V

的继电器控制、信号传递、隔离放大等电路中，作接通、分断、放大之用。

通用直流电磁继电器通用直流电磁继电器通常在电力传动控制系统中作为电压、电流、时间、双线圈继电器用。双线圈继电器具有独特的性能，应用在电气连锁较多的自动控制系统中，能使系统的工作稳定可靠。双线圈继电器就是在U形铁心的另一铁心柱上加装保持或释放线圈而成。增加保持线圈的目的在于继电器通电吸合后，它也通电保持衔铁不动，避免振动引起误动作。

增加释放线圈是为继电器释放时使用的。衔铁吸合后，吸引线圈就断电。靠锁扣扣住衔铁保持闭合。要释放时先接通释放线圈电源，打开锁扣，衔铁靠弹簧作用释放复位。典型产品JT系列JT3系列直流电磁继电器用于电力拖动线路中，作为时间(断电/延时)，欠电流及中间继电器之间。

JT3DZ-30B系列电磁式普通中间继电器用于直流操作的各种保护和自动控制线路中,

作为辅助继电器以增加触点数量和触点容量。

DZ-10系列中间继电器

(以下简称继电器)

作为辅助继电器，用于各种保护线路中，以增加主保护继电器的触点数量或触点容量。（图见后）

DZ-15型中间继电器具有两付动合和两付动断触点。

DZ-16型中间继电器具有三付动合和一付动断触点。

DZ-17型中间继电器具有四付动合触点。DZ-10系列选型时可以按下述要点逐项开展分析和研究

外形及安装方式、安装脚位输入参量

输出参量

环境条件

安全要求

安装使用要求

5电磁继电器的选用原则6电磁继电器的使用电磁继电器使用时在其线圈两端采用附加保护电路，确保其可靠动作。（1）反向并联二极管保护电路（2）RC阻容吸收电路4.3.4舌簧继电器舌簧继电器具有体积小、动作快、性能稳定、寿命长等优点，在自动化设备、运动测量技术、通信等方面得到广泛应用。1、干簧继电器2、湿簧继电器3、舌簧继电器的选用4.3.5双金属片温度继电器双金属片是将两种膨胀系数显著不同的金属片叠合一起制成。双金属片温度继电器正常工作时，必须有辅助加热装置的电阻丝，当电阻丝通以电流时，电阻丝对双金属片加热，因双金属片的膨胀系数不同，双金属片弯曲，使原来接通的触点断开，断开的触点接通，完成电路通断的功能。4.3.6固态继电器固态继电器（简称SSR）也称无触点开关，是一种采用光电耦合元件和半导体器件等电子元件组成的无触点开关器件，在自动化控制领域广泛使用，其图形和文字符号如图所示。1、固态继电器的结构常见的固态继电器的外形如图（见教材P77）。固态继电器有输入电路、光电耦合器、输出电路（含触发驱动、开关元件、瞬态抑制电路）等部分组成，结构框图如图所示。输入电路部分主要有限流电阻、保护电路、指示电路等构成，实现对输入信号的检测；光电耦合器部分实现光电隔离并起控制作用；输出电路部分主要用来驱动外部负载，其中触发驱动电路用于放大光电耦合器输出的信号并提供幅度和时间满足开关元件要求的电信号；开关元件主要由大功率的晶体管或场效应管、晶闸管等构成，利用其开关特性实现继电器的功能。根据所控制的负载电源的不同，直流负载常以功率晶体管为开关元件，而交流负载常用晶闸管作为开关元件，不能混用。瞬态抑制电路用来抑制开关过程中所产生的干扰脉冲信号，从而保护元件，常用RC串联电路或二极管构成。2、固态继电器的分类（1）按所控制的负载电源类型分：直流型和交流型固态继电器。其中交流型固态继电器又有无源和有源结构以及过零和非过零之分。（2）按输出触点形式分：常开型和常闭型固态继电器。常开型：输入端施加信号时，输出端才导通。（3）按外形结构分：装置式、插接式、针孔焊接式、直插式等几种。3、固态继电器的工作原理输入电路由限流电阻、保护电路、指示电路以及光电耦合器组成，能起到隔离与控制作用。输出电路由触发电路与开关电路组成，当光电耦合器的发光二极管没有通电时，开关输出电路为断开状态；当发光二极管通电发光时，光耦合电路输出信号，经触发电路放大后，使输出电路的开关元件达到饱和导通状态，从而完成了对负载电路的接通与断开。固态继电器因为没有机械触点以及其他机械部件，因此它的可靠性非常高，寿命长，在通与断的瞬间不会产生电火花、更没有噪声，其开关速度快、工作频率高。又因该种继电器的输入与输出间采用光电耦合器，因此具有良好的抗干扰性能。固态继电器另一个特点是驱动电压、电流很小，也就是给输入端一个很小的信号，就能完成对系统的控制。因此可由TTL、CMOS等数字电路直接驱动。所以被广泛应用于数字程控装置、数据处理系统的终端装置，以及其他各种自动控制系统。SSR用语集

电路功能光电耦合器光电三端双向开关耦合器传送输入信号的同时使输入和输出绝缘。过零触发电路，在交流负载电压的零相位附近开始动作的电路。触发电路控制晶闸管开关的触发信号的电路。缓冲电路由R、C构成，抑制施加到晶闸管开关等上的急剧启动电压，防止SSR晶闸管开关误启动的电路。输入额定电压输入信号的标准电压。使用电压输入信号的容许电压范围。输入阻抗输入电路、限流电阻的阻抗。恒电流输入电路方式随输入电压发生变动。动作电压从输出断开状态到接通状态时的输入电压的最小值。复位电压从输出接通状态到断开状态时的输入电压的最大值。输入电流施加额定电压时流过的电流值。输出负载电压可以在负载开关及连续断、开状态下使用的电源电压的有效值。最大负载电流在指定的冷却条件（散热片的大小、材质、厚度、环境温度散热条件等）下可以连续流经输出端子的最大电流的有效值。漏电流输出处于断开状态，施加指定负载电压时流经输出端子之间的电流。输出ON电压下降在指定的冷却条件（散热片的大小、材质、厚度、环境温度散热条件等）下通过最大负荷电流时出现在输出端子之间的电压的有效值。最小负载电流SSR可以正常开关负载的最小负载电流。性能动作时间向输入施加规定的信号电压后，直到输出接通的延迟时间。复位时间切断施加到输入上的信号电压后，直到输出断开为止的延迟时间。绝缘电阻在输入端子－输出端子之间以及输入输出端子－金属外壳（散热片）之间施加直流电压时的电阻。耐压输入端子－输出端子之间以及输入输出端子－金属外壳（散热片）之间可以忍耐1分钟以上的交流电压的有效值。使用环境温度、湿度在规定的冷却、输入输出电流条件下SSR可以正常动作使用的环境温度、湿度范围。保存温度不施加电压，可以放置保存的温度范围。其他接通电流耐量SSR的可流动非反复的电流最大值。表示商用频率、1周期的波高值。反向电压负载开关时、切断时产生的非常急剧的电压。泄放电阻为了正常开关极小负载而用于增加视在负载电流，与负载并联的电阻。4、固态继电器的选用（1）正确选择固态继电器的类型

要用好继电器，正确选型很重要，必须对被控对象的性质、特点和使用要求有透彻的了解，并进行周密考虑。对所选继电器的原理、用途、技术参数、结构特点、规格型号要掌握和分析。在此基础上应根据项目实际情况和具体条件，来正确选择继电器。

具体来说，先应根据受控电路类型正确选择固态继电器的电源类型，以保证应用电路及固态继电器正常工作。例如，若受控电路的电源为直流电压，则应选用直流固态继电器。（2）要选择好固态继电器的型号应根据受控电路的电源电压和负载电流来选择固态继电器的额定电压和额定电流，以确定选择大功率还是小功率SSR。选用的固态继电器应有一定的功率余量，其输出电压和输出电流应高于受控电路电源电压电流的1倍。若受控电路为电感性负载，则输出电压和输出电流应高于受控电路电源电压电流的2倍以上。特别是当负载为感性元件时，可以考虑加适当的保护电路（并接RC网络、二极管或压敏电阻）5、固态继电器的使用注意事项（1）输入的控制电压不能太高或太低，应根据固态继电器的型号参数进行选择。（2）采用TTL、CMOS等电路直接驱动固态继电器时，应保证驱动的电压和电流满足固态继电器的需要。如驱动的信号虽在0电平，但实际有一定的输出电压，超过一定的范围就有可能使固态继电器误通；相反，在1信号电平时，虽有足够的输出电压，但输出电流不足以驱动SSR时，SSR也可能不能正常工作。（3）额定工作电流大的固态继电器工作时应安装散热片。固态继电器是一种由集成电路和分立元件组合而成的一体化无触点电子开关元件。目前，这种器件已在许多自动化控制装置中取代了电磁式继电器，而且还广泛用于电磁继电器无法应用的领域。例如，计算机终端接口电路、数据处理系统的终端装置、数字程控装置、测量仪表中的微电机控制、各种调温装置、自动售货机、货币兑换机、交通信号灯开关以及一些耐潮湿、耐腐蚀、易燃易爆的场合，均宜使用固态继电器作为开关器件。6、固态继电器的检测和常用电路固态继电器的检测方法（1）识别输入、输出引脚兼测好坏在交流固态继电器的壳体上，输入端一般标有“＋”、“－”及“INPUT”字样，而输出端则不分正、负，但有的器件标有“LOAD”字样。而对于直流固态继电器，一般在输入和输出端均标有“＋”、“－”，有的器件还标有“IN”（输入）、“OUT”（输出）字样，以示区别。（2）用数字万用表判别输入、输入端可使用二极管档，分别对四个引脚进行正反向测试，其中必定能测出一对引脚间的电压值符合正向导通、反向截止的规律，即正向测量时显示“1.3～1.6V”，反向测试时显示溢出符号“1”。据此便可判定这两个引脚为输入端，而在正向测量时，显示“1.3～1.6V”的一次测量，红表笔所接的是正极，黑表笔所接的则为负极。对于直流固态继电器，找到输入端后，一般与其横向两两相对的便是输出端的正极和负极。需要指出的是，有些直流固态继电器的输出端带有保护二极管，保护管的正极接固态二极管的负极，保护管的负极则是与固态继电器的正极相接，测试时要注意正确区分。负载规格过零触发功能绝缘方式电路构成交流负载光电耦合器有光电三端双向可控硅开关无以下为SSR的内部电路构成举例

有光电三端双向可控硅开关光电三端双向可控硅开关有有有光电三端双向可控硅开关光电耦合器直流负载用光电耦合器交流·直流

负载用光电·霍尔·耦合器具有过零触发功能的SSR在交流负载电压为零或接近零时动作。具有过零触发功能的SSR有以下效果