电子元器件基础 贵州电子信息职业技术学院 谢忠福.

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1 电子元器件基础 贵州电子信息职业技术学院 谢忠福

2 项目4 电接触件 （建议学时：6学时） 本项目将介绍开关的种类、型号命名、参数、常用的各种开关及其特点；接插件的分类、性能、参数、各种常见的接插接及其特点；继电器的分类、主要参数、常见的各种继电器的工作原理、特点及应用。 能力目标 了解开关的基本知识 掌握开关的种类及开关的主要参数 了解各类开关的用途 掌握接插件基础知识与接插件主要参数 熟悉电磁继电器的继电特性和主要特性参数 了解固态继电器和其他继电器的特性及应用 任务4-1 开关 任务描述 本任务主要学习开关的基本知识、开关的种类、开关的主要参数、开关的型号命名方法及各种开关的特点及应用。

3 开关的基本知识 开关在电路中的符号如图4.1.1所示。其中文字符号过去用K表示，新规定要用S或XS表示。开关的“极”对应于过去所称的“刀”。“位”则对应于过去所称“掷”，如双极双位开关就是双刀双掷开关。开关的极相当于开关的活动触点（触头、触刀），位相当于开关的静止触点。当按动或拨动开关时，活动触点就与静止触点接通（或断开），从而起到接通或断开电路的作用。由于单极单位开关只有一个活动触点和一个静止触点，所以只能接通或断开一条电路。单极双位开关则可选择接通（或断开）两条电路的一条；双极双位开关可同时接通或断开两条独立的电路；其他极位开关的作用可以此类推。

4 （a）一般开关 （b）手动开关 (c)按钮开关
（d）单刀三掷开关 (e) 拉拨开关 ( f )旋扭开关 图4.1.1开关的电路符号

5 1.开关的种类 2.开关的主要参数 (1)最大额定电压：正常工作状态下开关能容许施加的最大电压。 (2)最大额定电流：是指在正常工作状态下开关能容许通过的最大电流。 (3)接触电阻：开关接通时，“接触对”（两触点）导体间的电阻值叫做接触电阻。该值要求越小越好，一般开关多在0.02Ω以下，某些开关及使用久的开关则在0.1~0.8Ω。为了提高开关触点的导电能力，在开关触点上镀有银层或金层，以保证良好的接触。 (4)绝缘电阻：是指开关的导体部分（金属构件）与绝缘部分之间的电阻值，以及不相接触的开关触点之间的电阻值。 (5)耐压：也叫抗电强度，其含义是指定的不相接触的开关导体之间所能承受的电压。一般开关至少大于100V；电源（市电）开关要求大于250V（交流50Hz)。 (6)寿命：是指开关在正常条件下能工作的有效时间（使用次数）。通常为5000~10000次，要求较高的开关为50000~500000次。

6 在选用时，开关的额定电压、额定电流应高于电路中的额定参数，同时要考虑工作环境和机械要求等因数。 4.1.2 各种开关 1.按钮开关
检测开关的最简便方法是用万用表的最小欧姆档，测量处于接通位置的触点与触点间的接触电阻值是否合格，通断是否灵活。并检测处于断开位置的触点与触点间的绝缘电阻是否合格，开关的导体部分（金属构件）与绝缘部分之间的绝缘电阻是否合格。检测时应多转动和拨动开关几次。 在选用时，开关的额定电压、额定电流应高于电路中的额定参数，同时要考虑工作环境和机械要求等因数。 各种开关 1.按钮开关 按钮开关是通过按动健帽，使开关触头接通或断开，从而达到电路切换的目的。按钮开关常用于电信设备、电话机、自控设备、计算机及各种家电中。家电中的按钮开关主要有两种：一是用于通断于通断电源的开关，现多见到为推推式（彩电上常见），这种开关按一下即接通电源，再按一下便断开复位，开关动作均为“推”，故称推推式开关。另一种是轻触开关，其行程与所需压力很小，当轻轻按下时，可实现控制。轻触开关一般无自锁结构，通过电路触发锁定。下图为某按钮开关实物图。

7 某按钮开关实物图 推推开关的结构如下图所示，该种开关是双刀自锁式按键结构。由推柄、滑板、金属支架、固定端子、触点、活动触片、压簧、支撑片、弹性弯曲片、外壳等构成。当外力推动推柄时，压簧被压缩，活动触片13下端离开固定端子1的凸起部分，使触点11与触点12闭合，开关的工作状态发生转换，同时完成自锁动作。当外力再次推动推柄时，自锁机构松脱、活动触片向右摆，使触点11与触点12开路，开关的工作状态又一次发生转换，从而完成了电路的接通与断开。

8 1—支撑片 2—金属支架 3—滑板 4—压簧 5—推柄 6—安装支架 7—弹簧弯曲片 8—外壳
9—固定端子 —固定端子 —触点 —触点 —活动触片 推推开关结构图

9 2.钮子开关 钮子开关通常为单极双位和双极双位开关，主要用作电源开关和状态转换开关，小家电及仪器仪表上经常可见到这种开关。它的特点是性能稳定、使用方便、成本低。下图为常见钮子开关外形和电路符号。 (a)外形图 (b)电路符号 钮子开关外形和电路符号

10 3.琴键开关 琴键开关是一种采用积木组合式结构，能作多极多位组合多转换开关。琴键开关大多是多档组合式，也有单档的，单档开关通常用作电源开关。琴键开关除了开关档数、极位数有所不同之外，还有锁紧形式和开关组成形式之分。锁紧形式可分自锁、互锁、无锁3种。锁紧是按下开关键后位置即被固定，复位需另按复位键或其它键。下图为常见琴键开关外形和电路符号。 (a)外形图 (b)电路符号（四刀双掷） 钮子开关外形和电路符号图

11 4.水银开关 水银开关是用玻璃密封一些球状水银液体，并将两根（或三根、四根）彼此隔开的粗铜线的一端穿过玻璃壳也密封在玻璃壳内，导线另一端露在玻璃壳外面，作为开关的引线。利用水银流动及导电的特点，可制作为单向、双向或“万向”开关；双位开关；常开、常闭式开关。其结构如图和外形如下图所示。它是利用方向改变（如倾斜）时，水银球位置变化，使开关触点接通或断开，使用非常方便，常用于如电风扇倾倒时断电保护机构。 (a)结构图 (b)外形图 水银开关结构和外形图

12 5.滑动开关 滑动开关的内部置有滑块，操作时，通过不同的方式驱动，带动滑块使滑块动作，开关触点接通或断开，从而起到开关作用。滑动开关有拨动式、杠杆式、旋转式、推动式及软带式等5类 。 （1）拨动式开关 拨动式开关一般由金属外壳、簧片塑料支架和开关片三部分组成，开关片的绝缘基体一般为玻璃丝板，上面压接有两排切入式固定触点；塑料支架上开有小槽，槽中相应固定有咬合式滑动簧片；金属外壳把簧片塑料支架与开关片固定在一起。当拨动开关式，塑料支架带动簧片在开关片上的固定触片上滑动，定位珠和弹簧使开关动作定位准确，并能保证在一定震动情况下不致错位。下图为拨动开关图形符号和外形图。

13 (a)图形符号 (b)外形图 拨动开关图形符号和外形图
拨动式转换开关一般是直接焊在印制电路板上的，具有体积小、引线接线短、价格较低的优点，但由于结构上的原因，位数和刀数不可能做得太多，在电路中换接的电压不能太高，电流也不能太大。 拨动式转换开关一般用作电路状态转换和低压电源控制等。常用品种有1极2位、1极3位、2极2位、2极3位、4极3位、4极4位、10极3位等。这种开关因被人经常触摸，故安全性特别重要，其接点都隐藏在开关绝缘外壳里面，接线时需打开外壳，如同电源插座一样。

14 （2）旋转式开关。 通常应用较多的旋转式开关为旋转式波段开关。旋转式波段开关开关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，绝缘基体常用3种材料制成，即高频瓷、环氧玻璃布胶板和纸质胶板。波段开关的各个触片都固定在绝缘基片上；支架中心装有转轴，它带动开关片中间的切入式接触片旋转，就能使开关片上的某两个触点接通或断开。支架的旋转部分还装有滚珠，它与支架体上的定位卡配合，保证开关动作时跳步讯速、干脆，定位准确。下图为某波段开关结构和外形图。 (a)外形图 (b)结构 波段开关结构和外形图

15 6.薄膜开关 薄膜开关即薄膜按键开关，是一种低电压（一般小于DC40V）、小电流（小于100mA）器件，适用于TTL或CMOS逻辑电路。按基材不同分为软性和硬性两种；按面板类型不同分为健位平面型和凹凸型两种；根据按键类型不同分为无手感键和有手感键两种。软性薄膜开关结构上由多层柔软薄膜相互黏合而成，如下图左所示。硬性薄膜开关是由一块硬质印制电路板作为衬底和多层柔软薄膜相互黏合构成，底层电路由印制板电路板上的导电电路组成，如下图右所示。 软性薄膜开关结构图 硬性薄膜开关结构图

16 薄膜开关是一种无自锁的按动开关。当手指没有按动薄膜开关键位时，隔离层把顶层与与底层两个触点分开，开关断开。当手指按动薄膜开关键位时，由于薄膜的轻微形变，使顶层和底层触点接触，从而使开关接通。当手指离开键位后，由于薄膜的反弹力，又使顶层和底层两个导电触点分开，使开关断开。 薄膜开关具有密封性好、重量轻、体积小，能有效地防尘、防水、防油污等，与传统的机械式开关相比，具有结构简单、外形美观、耐环境性强、便于高密度化的特点。从而提高产品的可靠性和使用寿命（可达100万次以上）。各种按键可混合设计，键盘厚度只有1mm，被广泛应用与各种微电脑控制的设备中。右图为某薄膜开关实物图。 薄膜开关

17 7.接近开关 开关装有位移传感器，利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。外观如下图。接近开关的作用是当某物体与接近开关接近并达到一定距离时，能发出信号。它不需要外力施加，是一种无触点式的主令电器。 接近开关外形图

18 晶体管停振型接近开关属于高频振荡型。高频振荡型接近信号的发生机构实际上是一个 LC振荡器，其中L是电感式感辨头。当金属检测体接近感辨头时，在金属检测体中将产生涡流，由于涡流的去磁作用使感辨头的等效参数发生变化，改变振荡回路的谐振阻抗和谐振频率，使振荡停止，并以此发出接近信号。下图所示为晶体管停振型接近开关电路的方框图。 晶体管停振型接近开关电路的方框图

19 8.定时开关 定时开关就是在一定的时限内动作的开关。定时开关的类型很多，有机械式、电子式和电机驱动式多种，例如洗衣机上的定时开关以机械式与电子式为多。下图是机械式定时开关的外形及原理图。它的基本原理很像一个时钟机构，当旋动转轴时压紧发条，放手以后以发条为原动力拖动齿轮，经过齿轮组的传动变速带动一个两层的偏心塑料定时凸轮，偏心轮的转动接通或断开相应的接点，完成电机的正转、停止或反转的功能，其时间间隔转动的变速及偏心轮的形状来控制。 机械式定时开关的外形及原理图

20 电子式一般是通过改变定时电容的充放电时间或者改变振荡器的时间常数来控制定时时间，用继电器或晶体管完成触点的通断。这里介绍一种指触式电子定时器。下图是它的电路图。它非常适用于袖珍式半导体收音机作定时开关。图中采用了一个TTL集成电路与非门(只有一个输人端，实为反相器)。 指触式电子定时器电路图

21 需要袖珍半导体收音机工作时，只要用手指触摸装在机壳上的铜片电极，电容C1即通过R2放电，使与非门输入端变为低电位，与非门输出端即呈现高电位，则晶体管BG1导通饱和，电池通过BG1向半导体收音机供电。由于BG1饱和时管压降只有0.1V左右，所以收音机得到的几乎是全部电池电压。手指离开后电源通过高电阻R1向电容C1充电，由于RC的时问常数很大，C1电压慢慢上升，一旦上升到与非门开门电平(约为2．4V)时，与非门输出端即会翻转为低电平，BG1截止，电路关闭。电路中只有BG1的反向穿透电流，耗电微不足道。电容C1要选择漏电小的优质电容。据实验，指触电极1秒钟，可以开机5分钟；手触电极5秒钟，可以开机35分钟左右。 电机驱动式与机械式类似，不同之处是将动力由机械发条改为电驱动的电动机。

22 任务4-2接插件 任务描述 本任务主要学习接插件的分类、接插件的基本性能、接插件主要参数、常用接插件的特点及应用。 接插件是由两部分构成，即插件和接件，一般状态下是可以完全分离的，开关和插接件的相同处在于通过其接触对的接触状态的改变，实现其所连电路的转换目的，而其本质区别在于插接件只有插入拔出两种状态，开关可以在其本体上实现电路的转换，而插接件不能够实现在本体上的转换，插接件的接触对存在固定的对应关系，因此，接插件也可以叫做连接器。 接插件基础知识 1.接插件的分类 按照接插件的工作频率分为：低频接插件、高频接插件。低频接插件通常是指适合在频率100MHz以下工作的连接器。而适合在频率100MHz以上工作的高频接插件，在结构上考虑高频电场的泄漏，反射等问题，一般都采用同轴电缆连接，所以也称为同轴连接器。

23 2.接插件主要参数 (1)最高工作电压和最高工作电流 (2)绝缘电阻 指插头、插座各接触对之间及接触对与外壳之间所具有的最低电阻值。 (3)接触电阻 指插头插入插座后，接触对之间所具有的阻值。 (4)分离力 影响接插件质量及可靠性的主要因素是温度、潮热、盐雾、工业气体及机械振动等。高温影响弹性材料的机械性能，容易造成应力松弛，导致接触电阻增大，并使绝缘材料性能变坏；潮热使接触点腐蚀并造成绝缘电阻下降；盐雾易导致金属零件等的腐蚀；工业气体的二氧化硫和硫化氢对接触点特别是银镀层腐蚀作用很大；振动易造成焊接点脱落、接触不稳定等。选用时，除应根据产品技术条件规定的电气、机械、环境要求外，还要考虑动作次数、镀层磨损等。测量接插件的好坏，可用万用表的电阻挡分别测量各接点间的接触是否良好。

24 常用接插件介绍 1.接线端子 接线端子是一段封在绝缘塑料里面的金属片，两端都有孔可以插入导线，有螺丝用于紧固或者松开接线端子的产品种类有很多，常用的有：插拔式接线端子、PCB式接线端子、接线端子排、螺丝固定式接线端子、栅板式接线端子等。 接线端子的特点：多样的针脚间距，灵活的接线方式，适用于高密度配线需求。某接线端子外观如图所示。 接线端子外观图

25 2.音频/视频类接插件 （1）二芯、三芯插头插座：主要用来传输各种器材之间的信号以及作为话筒输入信号的输入插头。二芯插头插座主要用于单声道信号的连接，三芯插头插座主要用于立体声信号的连接。如图4.2.2。 （a）二芯插头 （b）二芯插头接线图 （c）三芯插头 （d）三芯插头接线图 图4.2.2 二芯、三芯插座

26 （2）莲花插头插座：主要用于在音频器材和视频器材之间作线路的输入和输出插头，如图4.2.3及图4.2.4所示
图4.2.3莲花插头 图4.2.4莲花插座 （3）卡侬插头（XLR）：主要用于话筒与放大器之间的连接，如图4.2.5中（a）所示。 图4.2.5 （a）卡侬插头

27 （4）五芯插座（DIN）：主要用于卡式录音座与放大器之间的连接，它可以将立体声输入和输出信号集中在一个插座上, 如图4. 2
（4）五芯插座（DIN）：主要用于卡式录音座与放大器之间的连接，它可以将立体声输入和输出信号集中在一个插座上, 如图4.2.5中（b）所示。 （5）RCA插头：RCA插头主要用于器材中视频信号的传输, 如图4.2.5中（c）所示 （b）五芯插头 （c）RCA插头 图4.2.5各种常用插头

28 3.矩形连接器 矩形插头、插座是在绝缘性能较好的矩形塑料壳中，装上数量不等的接触对制成的。如图4.2.6所示。这种插头与插座中的接触对的数目不等，多的可达几十对。排列方式，有双排、三排、四排等。每个接触对中由于有弹性形变，产生的正压力、摩擦力能保障接触对的良好接触。为提高性能，有的在接触对上镀有镀金层或镀银层。 矩形插头、插座可分插针式和双曲线簧式；有带外壳和不带外壳的；有锁紧式和非锁紧式，锁紧机构一般用螺丝，并有定位装置。 图 矩形连接器

29 4.圆形连接器 圆形连接器外观如图4.2.7所示,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。螺接式连接器俗称航空插头插座，它有一个标准的螺纹旋转锁紧机构，并有定位装置。在多接点和插拔力较大的情况连接较方便，抗振性极好；同时还容易实现防水密封以及电场屏蔽等特殊要求，适用于电流大、不需经常插拔的电路连接。 图 圆形连接器

30 5.印制板连接器 外观如图4.2.8，其接触点从一个到几十个不等，可以配合条形连接器使用，或者直接配合线路板插接，广泛应用的场合有计算机主机中的各种板卡与主板机的连接方式。 6.其他连接器 （外观如下图） 图4.2.8印制板 连接器 (a)集成电路插座 (b) 光纤连接器 (d)带状电缆连接器 (c)电源插头插座

31 任务4-3继电器 任务描述 本任务主要学习了解继电器的继电特性，继电器的分类，电磁继电器的工作原理，继电器的电路符号和触点形式，电磁继电器的主要特性参数，固态继电器的组成，固态继电器的原理及结构，固态继电器的种类，舌簧继电器，热继电器等内容。 。 继电器的分类 按作用原理分，可分为以下几种： (1)电磁继电器： (2)固态继电器： (3)时间继电器： (4)温度继电器： (5)风速继电器： (6)加速度继电器： (7)其它类型的继电器：

32 电磁继电器 1.电磁继电器的工作原理 根据供电的不同，电磁继电器可分为交流继电器、直流继电器。又可根据线圈与电源的接法不同，分为电流继电器和电压继电器。电流继电器的线圈与电源回路是串联，以电流为输入量；电压继电器的线圈与电源是并联，以电压为输入量，而电压继电器是用得最为普通的一种。 继电器线圈未通电时处于断开状态的静接点，称为“常开接点”(图中的5接点)，处于接通状态的静接点称为“常闭接点“(图中4接点)。一个动接点与一个静接点常闭，而同时与另一个静接点常开，就称它为“转换接点”(图中3接点)。在一个继电器中，可以具有一个或数个(组)常开接点、常闭接点和相应的转换接点。电磁继电器中一般只设一个线圈(也有设多个线圈的)，线圈通电时便可实现多组接点的同时转换。

33 下图是某电磁式继电器的结构和外形图。电磁式继电器的工作原理很简单，它利用了电磁感应原理。当线圈中通以直流电流时，线圈产生磁场，线圈中间的铁心被磁化产生磁力，吸引衔铁(动铁)带动接点簧片3，从而使静接点分开，动接点闭合，使3和5之间接通。当线圈断开电流时，铁心失去磁性，衔铁被返回弹簧拉起，接点5断开，接点4与3接通。 (b)外形图 (a)结构 电磁式继电器的结构和外形图

34 在电路图中，电磁继电器用线圈和触点组表示它的符号，如图4. 3
在电路图中，电磁继电器用线圈和触点组表示它的符号，如图4.3.2所示。继电器的线圈用一方框表示，方框内注有字母“K”或“J”。继电器的触点有两种标法：一种画在线圈一侧，另一种分别画在各自的电路中，并标上相关符号。在电路图中，触点组应按线圈没有电流通过时的初始状态画出，触点有三种形式，即H型(常开触点或动合触点)、D型(常闭触点或动断触点)、Z型(转换触点或切接触点)。 图4.3.2 电磁继电器的电路符号

35 2.电磁继电器的主要特性参数 （1）线圈电源和功率 指线圈使用的是直流电还是交流电及线圈所消耗的额定功率。 （2）额定工作电压或额定工作电流 指继电器工作时线圈需要的电压或电流。为了适应不同电压的电路应用，一种型号的继电器通常有多种额定工作电压或额定工作电流，并用规格型号加以区别。 （3）直流电阻 指线圈的直流电阻，有些产品说明书中给出额定工作电压和直流电阻，这时可根据欧姆定律求出额定工作电流。若已知额定工作电流和直流电阻，亦可求出额定工作电压。如某电磁继电器额定工作电压6V，线圈电阻100Ω，则其额定工作电流为6V/100Ω=60mA。

36 （4）吸合电压、吸合电流 继电器能够产生吸合动作的最小电压值称为吸合电压。继电器能够产生吸合动作的最小电流值，就称为吸合电流。一般吸合电压为额定电压的75%左右，在该电压（电流）时，继电器的吸合是不可靠的。为了能够使继电器的吸合动作可靠，必须给线圈加上稍大于额定电压(电流)的实际电压值，但不能太高，一般为额定值的1.5倍，否则将烧坏线圈。 （5）释放电压、释放电流 指继电器产生释放动作的最大电压。使继电器从吸合状态到释放状态所需的最大电流值，就称释放电流。释放电流比吸合电流小得多。一般释放电压为吸合电压的10%～50%。 （6）触点负荷 它是指继电器触点允许的电压或电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小。即触点容量。触点负荷分交流值和直流值，例：JZC-21F电磁继电器的触点直流负荷为 ，交流负荷为

37 3．电磁继电器的使用 选用继电器，应根据继电器的工作条件从以下几个方面考虑： (1)根据被控制的电路即继电器触点电路的工作情况，确定触点的种类(常开、常闭或转换)及数量、负荷电路的电流种类(直流、交流)及触点容量大小。 (2)根据控制电路即继电器线圈电路的特点，考虑继电器的电流种类(直流、交流或整流脉动电流)；根据继电器吸合、释放以及工作状态时的电流、电压和功率及其变化范围来选择额定电压、电流及功率等。 (3)根据整个继电器的工作条件，如环境温度、湿度、所需寿命、体积、重量、安装方式等选用相应的继电器。

38 电磁式继电器触点通断时会产生电火花，用久后触点会氧化而接触不良，可用无水酒精清洗或极细的砂纸进行清洁修整。继电器的触点间隙，簧片的弹力等都是预先设计好的，维修时应保证原技术参数，不可随意改变。如动作不灵应先检查所加工作电压是否合格，有无异物卡住。 对继电器的基本要求是工作可靠、动作灵敏、性能稳定、寿命长。继电器更换时要注意其线圈的额定电压和电流应与原继电器的相同，触点负荷应满足要求，触点数目要足够。 电子继电器 电子继电器和机械式电磁式继电器相比较，具有以下几个特点：①由于用晶体管及可控硅等代替机械接点，不会出现接点火花或电弧，也不存在接点的机械磨损，因而寿命长。②动作速度迅速。③灵敏度高。驱动功率小。④体积小，重量轻，便于大量生产。其不足之处是接通电阻和断开电阻不如机械式接点小。另外，电子式继电器的电路较复杂，使用维护需要较高的技术。

39 下图是晶体管光电继电器的电路图。图中BG3为光敏三极管，用它来完成光-电转换功能。被控对象是电磁铁线圈。工作原理很简单：当无光照时BG3截止，BG1饱和，BG2截止，电磁铁中无电流，无法吸动。有光照时BG3导通，BG1截止，BG2导通，电磁铁线圈通过电流而动作。调节4.7kΩ电位器可以调整BG1管基极电流，从而达到调整继电器灵敏度的目的。和电磁铁相并联的二极管的作用，是保护BG2不至在其截止时因电感线圈产生的高反压而击穿。 晶体管光电继电器的电路图

40 下图是一种简单的晶体管延时时间继电器。图中是用双基极管弛张振荡器来完成定时功能。加上电源后，C开始充电，这时充电电流很小不足以使J吸动；单结管BT33又处于截止状态，电阻R1上无输出，可控硅3CT2K阻断。当不断向C充电，使单结管e与b1间电压达到峰值电压时，BT33导通，电阻R1上产生压降，触发可控硅导通。导通后J吸动。J2接点使J自保。J1接点接通后，将电容C上电荷短路。当电源断开后J释放，一切恢复原始常态。这种电路可完成延时功能。其延时时间由RC的时间常数决定。C要选择漏电小的优质电容，延迟时间可达几十秒至数分钟。 晶体管延时时间继电器电路图

41 更精确的时间继电器可以采用半导体计数式电路，利用脉冲计数可以得到极高的计时时间。右图为某时间继电器外观图。
固态继电器(SSR) 固态继电器(SOLID STATE RELAYS)，简写成“SSR”，是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触点开关”

42 1.固态继电器的组成 固态继电器有三部分组成：输入电路、隔离(耦合)和输出电路。按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。下图是某固态继电器外形图。 固态继电器 外形图

43 2.固态继电器的原理及结构 下面以交流型的SSR为例来说明它的工作原理，下图是它的工作原理框图。 交流型SSR工作原理框图

44 图中的部件①-④构成交流SSR的主体，从整体上看，SSR只有两个输入端(A和B)及两个输出端(C和D)，是一种四端器件。工作时只要在A、B上加上一定的控制信号，就可以控制C、D两端之间的“通”和“断”，实现“开关”的功能，其中耦合电路的功能是为A、B端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道，但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的(电)联系，以防止输出端对输入端的影响，耦合电路用的元件是“光电耦合器。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号，驱动开关电路④工作，但由于开关电路在不加特殊控制电路时，将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等污染电网，为此特设“过零控制电路防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌(电压)对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰(甚至误动作)而设计的，一般是用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻(压敏电阻器)。

45 下图为交流型固态继电器原理图 交流型固态继电器原理图

46 下图为直流型固态继电器原理图 直流型固态继电器原理图 当给输入端A、B输入控制信号时，耦合电路工作产生电流驱动触发电路和开关电路工作，使接在输出端C、D的负载接通或断开，当输入端控制信号取消后，则输出电路又断开或接通负载。

47 直流型的SSR与交流型的SSR相比，无过零控制电路，也不必设置吸收电路，开关器件一般用大功率开关三极管，其它工作原理相同。不过，直流型SSR在使用时应注意：①负载为感性负载时，如直流电磁阀或电磁铁，应在负载两端并联一只二极管，极性如下图所示，二极管的电流应等于工作电流，电压应大于工作电压的4倍。②SSR工作时应尽量把它靠近负载，其输出引线应满足负荷电流的需要。③使用电源经整流滤波所得的，其滤波电解电容应足够大。 直流型SSR极性图

48 3.固态继电器的种类 （1）按受控负载不同分：交流型固态继电器和直流型固态继电器两大类，其中交流固态继电器应用比较普遍。 （2）按其结构分：机架安装型（面板安装）、线路板安装型。 （3）按开关方式分：有过零型（Z型）和随机型（P型）。 （4）按输出开关元件分：有双向可控硅输出型（普通型）和单向可控硅反并联型（增强型）。 其他继电器 1.舌簧继电器 舌簧继电器是一种具有密封接点的继电器。按不同的密封接点分为干簧和湿簧继电器。干簧继电器由干簧管、线圈、屏蔽罩和引线等组成。

49 干簧管中的簧片用磁性材料做成，接点端部镀金，所以它既是导磁体又是导电体。玻璃管与簧片相封结，管内充以惰性气体（一般为氮气）。当线圈通电后，簧片被磁化，两簧片自由端部分别呈现出N、S极性而相互吸引，使两簧片自由端部的接点接通，从而接通被控电路。线圈断电后，簧片在本身弹力作用下分开，被控电路分断。干簧继电器的结构和实物见下图。 1--舌簧片 2--线圈 3--玻璃管 4--骨架 干簧继电器结构原理图 干簧继电器实物外形

50 利用舌簧管舌簧片磁化后接通导电的特点，也可以用永久磁铁代替线圈而与舌簧管构成干簧管继电器，下图所示是永磁干簧管继电器。这种继电器不再有通电线圈，而是利用永久磁铁的位置变化来控制继电器，达到接通或切断电路的目的，来完成继电器的功能。 永久磁铁干簧管继电器结构图

51 湿簧继电器：舌簧片和触点均密封在管内，并通过管底水银槽中水银的毛细作用，而使水银膜湿润触点的舌簧继电器。
干簧继电器内的干簧常易发生粘合在一起的故障(特别是通过电流较大时)，可以．用镊子轻轻敲打继电器外壳，使其分开。舌簧继电器将感测与执行机构高度集中在很少的零件上，其结构简单，动作迅速，灵敏度和工作可靠性高，寿命长。已广泛应用于通信、检测、计算技术、自动远程控制及军事工程等领域中。 2.热继电器 热继电器一般用于交流异步电动机过载保护。

52 下图是某热继电器实物图和一种利用双金属片构成的热继电器原理图。主要由电阻发热元件、热双金属片、动触点、静触点以及动作机构等组成。热继电器的发热元件串联于负载电路中，电路的电流使电阻丝发热元件产生热量，从而将双金属片加热。双金属片通常用两种热膨胀系数相差很大的金属制成,并牢固地结合在一起。双金属片受热后,由于两种材料的伸长不同，并互相约束，双金属片上层的金属热膨胀系数大，变长得快，从而使双金属片向下弯曲，从原来的1-2接点接通，变为1-3接点接通，完成继电器的功能。 JR36型热继电器实物图 双金属片热继电器原理图

53 继电器应用举例 下图是采用继电器进行水位自动告警的电路。在蓄水池中放入浮子，水位上升时浮子上升。当水位上升至警戒水位时，接点K闭合，继电器电路接通，继电器常开接点接通使指示灯发光，同时电铃发出声响。 用继电器的水位告警电路图

54 下图是采用干簧管继电器的自动称重电路装置。秤的一端装有一个永久磁铁。当秤盘轻时，磁铁靠近干簧管继电器，继电器接点接通，连动的送料斗开关打开，粉料不断流人秤盘。当到达砝码预置重量时，秤盘压平杠杆，永久磁铁离开干簧管继电器，电路断开．连动的送料斗开关关闭，停止送料，即可完成自动称重的功能。 干簧管继电器自动称重电路装置示意图 项目4 完