通过导体会产生电流磁场环绕着导体线。如果该导体缠绕成线圈状,所产生的磁场将沿着线圈的长度取向。电流越大,磁场的强度,所有其它因素相等的较大者:
电感器对内的变化起反应现在的因为磁场中储存的能量。当我们用两个电感线圈围绕一个共同的铁芯构成变压器时,我们利用这个磁场将能量从一个线圈传递到另一个线圈。
然而,与我们在电感器和变压器上看到的应用相比,电磁场有更简单、更直接的用途。
载流导线线圈产生的磁场可用于对任何磁性物体施加机械力,就像我们可以使用永磁体吸引磁性物体一样,除了通过线圈接通或断开电流可以接通或断开该磁体(由线圈形成)。
如果我们在这样一个线圈附近放置一个磁性物体,当我们用电流给线圈通电时,为了使这个物体移动,我们就有了所谓的螺线管。可移动的磁性物体称为电枢,大多数电枢可以通过直流(DC)或交流(AC)激励线圈来移动。
磁场的极性与吸引铁电枢的目的无关。电磁阀可用于电动打开门锁、打开或关闭阀门、移动机器人肢体,甚至启动电动开关机构。然而,如果一个螺线管被用来驱动一组开关触点,我们有一个非常有用的装置,它应该有自己的名字:继电器。
当我们需要用小电信号控制大量电流和/或电压时,继电器非常有用。
产生磁场的继电器线圈可能只消耗一瓦特功率的一小部分,而由该磁场闭合或断开的触点可能能够向负载传导数百倍于该功率的功率。实际上,继电器充当二进制(开或关)放大器。
就像晶体管一样,继电器用一个电信号控制另一个电信号的能力在逻辑功能的构造中得到应用。本主题将在另一节课中详细介绍。目前,将探索继电器的“放大”能力。
在上述原理图中,继电器的线圈由低压(12 VDC)源供电,而单极、单抛出(SPST)触点中断高压(480 VAC)电路。
这是很可能当前的需要,以激励继电器线圈将是几百倍的额定电流的接触较少。典型继电器线圈电流远低于1安培,而对于工业继电器典型的接触的评级是至少10安培。
一个继电器线圈/电枢组件可以被用于致动一个以上的组触点。这些联系人可以是常开,常闭,或两者的任意组合。
至于开关,一个继电器的触点的“正常”状态是状态当线圈断电时,就像你会发现继电器坐在架子,不连接到任何电路上。
继电器触点可以是露天金属合金垫、水银管,甚至磁性簧片,就像其他类型的开关一样。继电器触点的选择取决于决定其他类型开关触点选择的相同因素。
露天接触是最好的高电流应用,但他们的腐蚀和火花的倾向可能会导致一些工业环境问题。水星和芦苇触点火花,不会腐蚀,但他们往往在载流能力有限。
此处所示为三个小型继电器(每个约两英寸高),安装在面板上,作为市政水处理厂电气控制系统的一部分:
这里示出的继电器单元被称为“八进制基”,因为它们插入匹配插座,经由在中继底部8个金属销固定的电连接。你在导线连接到继电器的照片中看到的螺钉端子连接实际上是插座组件,在其中每个继电器被插入的部分。
这种结构便于在发生故障时拆卸和更换继电器。
除了允许相对较小的电信号切换相对较大的电信号外,继电器还提供线圈和触点电路之间的电气隔离。这意味着线圈电路和触点电路彼此电绝缘。
一种电路可以是DC和其他AC(如前面所示的示例电路),和/或它们可以是在完全不同的电压电平,横跨连接或从到接地连接。
尽管继电器基本上是二进制装置,无论是在完全打开或完全脱落,有操作条件,其中它们的状态可能是不确定的,正如半导体逻辑门.为了使继电器积极的“拉在”电枢致动触点(或多个),必须有通过线圈的电流在一定的最小量。
这个最小值称为拉入电流,它类似于逻辑门保证“高”状态所需的最小输入电压(TTL通常为2伏,CMOS为3.5伏)。
一旦衔铁被拉靠近线圈的中心,然而,它需要较少的磁场通量(较少的线圈电流),以将其保持在那里。因此,线圈电流必须低于比显著低的值上拉电流的电枢“滴出”,以它的弹簧加载的位置和触点恢复其正常状态之前。
该电流电平被称为开断电流,并且它是类似于最大输入电压,一个逻辑门的输入将允许保证一“低”状态(典型地0.8伏为TTL,1.5伏为CMOS)。
迟滞,或拉入和退出电流之间的差异,导致类似于施密特触发器逻辑门。不同继电器的吸合和断开电流(和电压)差异很大,由制造商指定。
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