浅谈继电器的几种特性

王海鸥，王成娟

(1.吉林省经济管理干部学院，吉林长春，130012；2.中国铁路济南局集团有限公司青岛动车段，山东青岛，266031)

1 引言

继电器具有开关特性，利用其动接点的动作可接通或断开电路，通过电路又可控制相关电子设备动作[1]，电流能否通过电子元件，是由继电器的接点是否闭合来决定的。因此，继电器的动作必须准确可靠，具有足够的闭合和断开电路的能力，且工作时具有稳定的电气特性和时间特性。

2 继电器的特性

2.1 继电器的继电特性

继电器的继电特性是指输入量和输出量在整个变化过程中的相互关系。无论是吸起还是落下，继电器都是从起始位置到最终位置，不可能停在中间某一个位置。也就是说，继电器吸起，一定是中接点和前接点闭合，中接点和后接点断开。继电器落下，一定是中接点和后接点闭合，和前接点断开，不能停在中间的某个位置，似闭未闭，似断未断。继电器具有回差特性，吸起值和释放值也不同，吸起值远大于释放值，要想使继电器吸起，线圈中送入的电流值一定要大于使继电器落下时的电流值。

继电器具有突变特性，也叫输入——输出特性，当线圈中通入电流，电流没有达到某一个值时，继电器不动作。当输入电流达到某一个值，衔铁受到的吸引力大于衔铁自身重力，这时继电器的接点才能动作，这个动作是突然变化的。如图所示，当线圈中的电流Ix从0增大到某一值Ix2时，继电器衔铁被吸引，中接点和前接点闭合，接点回路中的电流Iy从0突然增大到Iy2。之后，若Ix继续增加，由于接点回路中阻值不变，Iy值保持不变。当线圈中的电流Ix减小到Ix1时，继电器衔铁被释放，输出电流Iy从Iy2突然减小到0。之后，若Ix继续减小，Iy保持为0不变。

2.2 继电器的机械特性

如图为无极继电器的机械特性曲线，图中的纵坐标表示衔铁运动时所克服的机械力Fj，单位为g，横坐标表示衔铁与铁芯之间的工作气隙δ，单位为mm。继电器的机械力Fj是随着衔铁与铁芯间的气隙δ的变化而变化的。线段oa代表最大气隙δ值，oδ0代表止片厚度，δ0a代表衔铁动程。当衔铁释放间隙为δa时，Fj为0，而且随着δ的减小，Fj逐渐增大。其中，线段ab表示衔铁运动，气隙减小，机械力增大。线段bc段表示动接点与后接点刚刚分开。线段cd表示动接点离开后接点，继续向上运动。线段de表示动接点刚与前接点闭合。线段ef表示衔铁继续运动，使前接点和动接点一起弯曲[2]。

图2 机械特性曲线

从图中可知，继电器的机械特性曲线是一条折线，其中c点和e点的变化特别突出，因为在c点动接点刚和后接点分离，机械力突然增加。e点则是动接点刚和前接点接触，突然增大了前接点的预压力。衔铁在c和e这两个折点位置时的机械反作用力变化最大，取其中一个点作为确定电磁吸力所需安匝值的依据，这个点我们称为临界点。

2.3 继电器的时间特性

如图所示，从线圈通电到衔铁动作，带动动接点与后接点断开，与前接点接通，需要一定的时间，即吸合时间。这个时间包括通电至后接点断开的吸起启动时间和从后接点断开到前接点闭合的衔铁运动时间。从线圈断电到衔铁动作，带动动接点与前接点断开，与后接点接通，也需要一定的时间，即返回时间。这个时间包括断电至前接点断开的缓放时间和从前接点断开到后接点闭合的衔铁运动时间[3]。

图3 时间特性曲线

继电器衔铁的吸起运动时间，与衔铁的动程、机械力的大小等因素有关，其时间一般比吸起启动时间小很多，所以吸合时间主要取决于吸起启动时间。继电器衔铁的落下运动时间，与衔铁的动程、机械力的大小等因素无关，对于结构一定的继电器来说，落下运动时间是一个常数。因此，继电器的动作时间主要是看继电器的启动时间。

在继电器的控制电路中，不同的控制对象对继电器的时间特性要求也不一样，因此，必须根据需要来改变继电器的时间特性，方法有两种，一是改变继电器的结构，如，在继电器的铁芯上套短路铜环，使继电器缓动。二是通过电路来实现，如，在继电器线圈两端并联RC串联电路，使继电器缓吸或缓放。

时间继电器主要取其缓放特性，用改变继电器的结构或改变输入电路的方法，可使继电器由线圈通电或断电到接点良好地转换经过一定时间延迟。例如，JSBXC-850型时间继电器，可借助电子电路实现不同时间的缓动，以满足信号电路的需要。它是由时间控制单元与JWXC无极继电器组合而成[4]，时间控制电路如下图所示：

图4 JSBXC-850型时间继电器时间控制电路图

其核心是由单节晶体管等组成的脉冲延时电路，接电源时，后线圈(1-2，480)有电流流过，其电路为：+24伏电源(73端子)-二极管D1-R3-R1-J1-2-负电源(62端子)。由于电阻R1的阻值很大，约为3-4.7千欧，所以流过继电器后圈的电流很小，达不到工作电流，继电器不会吸起。

与此同时，电容器C1也开始充电，其电路为：+24伏电源(73端子)-D1-R3-R6～R7(或R8～R9、R10～R11、R12～R13)-C1-D4/J4-3-R2-负电源(62端子)。此时，电流流过前线圈(3-4，370)的方向和后线圈的方向正好相反，继电器更不会吸起。

当电容器C1的充电电压升至高于单节晶体管BT的击穿电压时，BT被击穿，BT的发射极e和第一基极b1间导通，C1放电，其电路为：C1(+)-BTe-b1-R2-J3-4-C1(-)。此时，电流流过前线圈的方向与后线圈相同，当两者之和达到继电器的工作值时，继电器吸起。

继电器吸起，利用其前接点11-12构成了自闭电路，电路为：+24伏电源(73端子)-D1-R3-J11-12-R4/R1-J1-2-负电源(62端子)。由于R4的接入，电路中的电阻值降低将近一半，流过线圈的电流大于继电器的落下值，因此，继电器可靠吸起。

BT和C1组成脉冲延时电路，使继电器从接通电源到完全吸起经过了一段时间，延时电路的存在，使继电器缓吸。继电器不是一有电就吸起，而是需要时间，而是在C1放电之后才吸起，C1在放电之前需要充电，缓吸时间与充电电路的时间参数有关，C1的电容量越大，充电至单节晶体管BT击穿电压的时间就越长，缓吸时间也越长。连接不同的电阻值，充电时间也不一定，充电电路的电阻值越大，电容器的充电电流就越小，充电时间必然延长，缓吸时间也越长。改变52、61、63、83接入端子，可得到不同的延时时间。一般情况下，连接51和52端子、51和61端子、51和63端子、51和83端子，分别可获得180秒、30秒、13秒和3秒的延时。此外，通过端子的不同连接，还可以获得其他的延时时间，例如，连接51、61、63端子，缓吸时间为9秒，连接51、61、63、83端子，缓吸时间为2.3秒，通过端子间的不同连接方式，可满足电路的特殊需要。

3 结语

本文首先对继电器进行简单概述，进而分别从回差特性、突变特性、机械特性、时间特性等方面对继电器的性能进行详细的研究和分析。电气特性、机械特性和时间特性是继电器的主要特性，明确这些特性，为继电器在今后生产过程中提供有效的保障，同时，也为继电器的检修维护提供有力的依据。