磁保持繼電器的工作原理及應(yīng)用 磁保持繼電器驅(qū)動電路圖

一、引言

磁保持繼電器作為一種新型的繼電器類型，近年來在工業(yè)自動化、電力系統(tǒng)、通信設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其獨特的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，使得磁保持繼電器在電氣控制系統(tǒng)中具有顯著的優(yōu)勢。本文將對磁保持繼電器的工作原理進行介紹。

二、磁保持繼電器概述

磁保持繼電器是一種利用電磁原理和永久磁鋼的特性工作的自動開關(guān)設(shè)備。與傳統(tǒng)的電磁繼電器相比，磁保持繼電器的常開或常閉狀態(tài)完全依賴于永久磁鋼的作用，其開關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換則是通過一定寬度的脈沖電信號觸發(fā)而完成的。磁保持繼電器具有省電、性能穩(wěn)定、體積小、承載能力大等優(yōu)點，因此在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

三、磁保持繼電器的工作原理

1. 基本結(jié)構(gòu)

磁保持繼電器主要由電磁鐵、觸點、彈簧、永久磁鋼等部件組成。其中，電磁鐵通過通電產(chǎn)生磁力，吸引觸點閉合或打開，實現(xiàn)電路的通斷。永久磁鋼則用于保持繼電器的常開或常閉狀態(tài)，使得繼電器在斷電后仍能保持原有的狀態(tài)。

2. 動作原理

（1）置位過程

當(dāng)需要使繼電器處于閉合狀態(tài)時，給控制線圈施加一個正直流脈沖電壓。此時，控制線圈產(chǎn)生磁場，與永久磁鋼的磁場相互作用。由于同極性相斥、異極性相吸的原理，控制線圈產(chǎn)生的磁場與永久磁鋼的磁場共同作用，使得繼電器動鐵片被吸引并與觸點接觸，從而實現(xiàn)電路的閉合。在此過程中，觸點被彈簧鎖定在閉合狀態(tài)，以保證繼電器的穩(wěn)定工作。

（2）復(fù)位過程

當(dāng)需要使繼電器處于斷開狀態(tài)時，給控制線圈施加一個反直流脈沖電壓。此時，控制線圈產(chǎn)生的磁場與永久磁鋼的磁場方向相反，使得繼電器動鐵片受到排斥力而與觸點分離，實現(xiàn)電路的斷開。在此過程中，觸點被彈簧恢復(fù)到初始位置，為下一次置位操作做好準(zhǔn)備。

磁保持繼電器驅(qū)動電路

磁保持繼電器能使電磁線圈中保持上次驅(qū)動脈沖所注入的磁場不便，即在正常工作時不需要加驅(qū)動電流，只在需要改變觸點狀態(tài)時加上200ms的反向脈沖即可。隨后不需要任何驅(qū)動。這就大大節(jié)省了能量，降低了消耗。電路圖如下：

磁保持繼電器由AT89C52的P1.0、 P1.1發(fā)出控制信號，P1.1為高電平時線圈中有正向電流，P1.0為高電平時線圈中有反向電流。驅(qū)動電路由R21、R45、R47、R48、R49、R50、PNP三極管VT1、VT4，三極管VT5、VT6、VT7、VT8組成。L為電磁線圈。

當(dāng)P1.1=1、P1.0=0時三極管VT4、VT7、VT8導(dǎo)通，而VT1、VT5、VT6截止。流經(jīng)L的電流方向為+12V→VT4的E極→VT4的C極→線圈的B端→線圈的A端→VT7的C極→VT7的E極→地，繼電器觸點接通；

當(dāng)P1.1=0、P1.0=1時三極管VT4、VT7、VT8截止，而VT1、VT5、VT6導(dǎo)通。流經(jīng)L的電流方向為+12V→VT1的E極→VT1的C極→線圈的A端→線圈的B端→VT6的C極→VT6的E極→地，繼電器觸點斷開。

當(dāng)P1.1=P1.0=0時，所有三極管均截止，線圈無電流。當(dāng)P1.1=P1.0=1是不允許的情況，因為這時所有的三極管均導(dǎo)通，功耗很大。

磁保持繼電器驅(qū)動電路二

右邊的四個晶體管組成橋式開關(guān)電路，左邊兩個晶體管則負(fù)責(zé)控制橋式開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷。

總的思路理清了，具體的分析就好辦了。

QD3、5通2、6斷，則KD1的3端高電位，4端低電位。

QD2、6通3、5斷，則KG1的4端高電位，3端低電位。

當(dāng)KK1和KK2都沒有信號時，四個晶體管都不導(dǎo)通，電橋呈高阻狀態(tài)并接近平衡。KD1端兩無電壓（注意并著一個1M的RD9，把晶體管的微弱的漏電電流短路了）。

磁保持繼電器驅(qū)動電路三

上圖所示的磁保持繼電器驅(qū)動電路采用專用器件BL8023驅(qū)動，電路簡單，靜態(tài)耗電小。電路中的BL8023的推薦工作電壓為5～25V，靜態(tài)耗電在μA級，驅(qū)動電流可達400mA。

3. 產(chǎn)品參數(shù)

• 額定電壓：指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。
• 直流電阻：指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬用表測量。
• 吸合電流：指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。
• 釋放電流：指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。
• 觸點接觸壓降：小于100mV，保證了繼電器在觸點閉合時具有較低的能量損耗。

四、磁保持繼電器的應(yīng)用

1. 電力保護

在電力系統(tǒng)中，磁保持繼電器常用于保護和控制電路。例如，在斷路器中作為跳閘和合閘的執(zhí)行元件，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。磁保持繼電器的快速響應(yīng)和穩(wěn)定性能，使得其在電力系統(tǒng)中具有重要的作用。

2. 自動化控制

在工業(yè)自動化領(lǐng)域，磁保持繼電器可用于各種開關(guān)和調(diào)節(jié)電路。例如，在順序控制中作為主控元件，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的精確控制。磁保持繼電器的省電性能和長壽命特點，使得其在自動化控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

3. 通信領(lǐng)域

在通信系統(tǒng)中，磁保持繼電器用于信號轉(zhuǎn)換和接口電路。例如，在調(diào)制解調(diào)器中作為輸入輸出通道的控制元件，保證信號的穩(wěn)定傳輸。磁保持繼電器的快速響應(yīng)和隔離性能，使得其在通信系統(tǒng)中具有重要的作用。

五、磁保持繼電器的優(yōu)勢

1. 高可靠性：由于其特殊的保持機制，磁保持繼電器在斷電后仍能保持吸合狀態(tài)，減少了故障發(fā)生的概率。
2. 省電性能：在保持狀態(tài)時無需消耗電能，實現(xiàn)了省電的目的。
3. 快速響應(yīng)：動作過程由脈沖電信號觸發(fā)完成，具有較快的響應(yīng)速度。
4. 穩(wěn)定性能：觸點在閉合或斷開過程中受到彈簧的鎖定作用，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。

磁保持繼電器作為一種新型的繼電器類型，在電氣控制系統(tǒng)中具有顯著的優(yōu)勢。其獨特的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，使得磁保持繼電器在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著科技的不斷進步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，磁保持繼電器將繼續(xù)發(fā)揮其在電氣控制系統(tǒng)中的重要作用。