中继建设

电和磁

通过导体的电流会产生环绕导体的磁场线。如果该导体缠绕成线圈形状，则产生的磁场将沿着线圈的长度方向。电流越大，磁场强度越大，其他因素不变：

电感器和磁场

由于存储在该磁场中的能量，电感器会对电流变化做出反应。当我们用两个电感线圈围绕一个公共铁芯构建一个变压器时，我们使用这个场将能量从一个线圈转移到另一个。

然而，电磁场的用途比我们见过的电感器和变压器的应用更简单、更直接。

通电导线线圈产生的磁场可以用来对任何磁性物体施加机械力，就像我们可以用永久磁铁吸引磁性物体一样，只是这个磁铁（由线圈形成）可以通过线圈通断电流来开启或关闭。

电磁阀

如果我们在这样的线圈附近放置一个磁性物体，目的是当我们给线圈通电时使该物体移动，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）给线圈供电来移动。

磁场的极性与吸引铁衔铁的目的无关。螺线管可用于电动打开门闩、打开或关闭阀门、移动机器人肢体，甚至驱动电动开关机构。然而，如果使用螺线管来驱动一组开关触点，我们就有了一个非常有用的设备，它值得拥有它自己的名字：继电器。

中继

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几分之一瓦的功率，而由该磁场关闭或打开的触点可能能够向负载传导数百倍的功率。实际上，继电器充当二进制（开或关）放大器。

就像晶体管一样，继电器控制一个电信号的能力在逻辑功能的构建中得到了应用。将在另一课中更详细地介绍该主题。目前，将探索中继的“放大”能力。

在上图中，继电器线圈由低压 (12 VDC) 电源供电，而单刀单掷 (SPST) 触点中断高压 (480 VAC) 电路。

继电器线圈通电所需的电流很可能比触点的额定电流小数百倍。典型的继电器线圈电流远低于 1 安培，而工业继电器的典型触点额定值至少为 10 安培。

继电器组件

一个继电器线圈/衔铁组件可用于驱动一组以上的触点。这些触点可以是常开、常闭或两者的任意组合。

与开关一样，继电器触点的“正常”状态是线圈断电时的状态，就像您会发现继电器位于架子上，未连接到任何电路一样。

继电器触点可以是金属合金的露天垫、汞管，甚至是磁簧，就像其他类型的开关一样。继电器中触点的选择取决于决定其他类型开关中触点选择的相同因素。

露天触点最适合大电流应用，但它们的腐蚀和火花倾向可能会在某些工业环境中引起问题。水银和簧片触点无火花，不会腐蚀，但它们的载流能力往往有限。

物理中继设备示例

此处显示了三个小型继电器（每个约两英寸高），作为市政水处理厂电气控制系统的一部分安装在面板上：

此处显示的继电器单元被称为“八进制”，因为它们插入匹配的插座，电气连接通过继电器底部的八个金属销固定。您在照片中看到的电线连接到继电器的螺钉端子连接实际上是插座组件的一部分，每个继电器都插入其中。

这种类型的结构便于在发生故障时轻松拆卸和更换继电器。

继电器的其他好处

除了允许相对较小的电信号切换相对较大的电信号的能力之外，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接触电路彼此电绝缘。

一个电路可能是直流电，另一个是交流电（例如在前面显示的示例电路中），和/或它们可能处于完全不同的电压水平，跨连接或从连接到地。

吸合电流和压降电流

虽然继电器本质上是二进制设备，要么完全打开，要么完全关闭，但在某些操作条件下，它们的状态可能不确定，就像半导体逻辑门一样。为了使继电器积极地“拉入”电枢以驱动触点，必须有一定的最小电流量通过线圈。

这个最小量称为吸合电流，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）。

然而，一旦电枢被拉近线圈的中心，它需要更少的磁场通量（更少的线圈电流）来保持在那里。因此，在衔铁“脱离”到其弹簧加载位置并且触点恢复正常状态之前，线圈电流必须降至明显低于吸合电流的值以下。

该电流水平称为压差电流，它类似于逻辑门输入允许保证“低”状态的最大输入电压（TTL 通常为 0.8 伏，CMOS 为 1.5 伏）。

滞后或吸合电流和压降电流之间的差异导致操作类似于施密特触发器逻辑门。吸合和断开电流（和电压）因继电器而异，并且由制造商指定。

评论：

• 一个电磁阀 是一种通过电磁线圈通电产生机械运动的装置。螺线管的可移动部分称为电枢 .
• 一个中继 是一个螺线管，用于在其线圈通电时启动开关触点。
• 插入 电流是从“正常”（断电）位置启动螺线管或继电器所需的最小线圈电流。
• 辍学 电流是最大线圈电流，低于该电流时，通电的继电器将返回其“正常”状态。

相关工作表：

• 基本电磁继电器工作表