1.10 开关器件

开关器件主要包括机械开关、轻触开关、继电器、熔断器以及接插件等，是电子电路中经常使用的元器件。下面就继电器和熔断器进行介绍。

1.10.1 继电器

继电器是一种常用的控制器件，它可以用较小的电流来控制较大的电流，用低电压来控制高电压，用直流电来控制交流电等，并且可实现控制电路与被控电路之间的完全隔离，在自动控制、遥控、保护电路等方面得到广泛的应用。

继电器在电路中的文字符号用“K”来表示。

1.常见继电器实物图与电路符号

1）常见继电器实物如图1-91所示。

2）继电器的电路符号。

在电路图中，继电器的线圈用一个长方框符号表示，触点可以画在线圈的旁边，也可以为了便于图面布局将触点画在远离线圈的地方，而用编号表示它们是一个继电器。继电器的触点的3种基本形式分别为动合型（H型）、动断型（D型）和转换型（Z型）。

继电器的常用电路符号如图1-92所示。

2.继电器的种类

1）按照其结构与特征可分为电磁式继电器、干簧式继电器、湿簧式继电器、压电式继电器、固态继电器、磁保持继电器、步进继电器、时间继电器和温度继电器等。

2）按照工作电压类型的不同可分为直流型继电器、交流型继电器和脉冲型继电器。

3）按照继电器触点的形式与数量可分为单组触点继电器和多组触点继电器两类。其中单组触点继电器又分为常开触点（动合触点，简称为H触点）、常闭触点（动断触点，简称为D触点）、转换触点（简称为Z触点）3种；多组触点继电器既可以包括多组相同形式的触点，又可以包括多种不同形式的触点。

3.继电器的命名方法

继电器的型号命名一般由5部分组成。

第1部分用字母“J”表示继电器的主称，第2部分用字母表示继电器的功率或类型，第3部分用字母表示继电器的外形特征，第4部分用1～2位数字表示序号，第5部分用字母表示继电器的封装形式。

继电器型号中字母的含义如表1-24所示。

举例说明：

JZX-10M型表示为中功率小型密封式电磁继电器。

JAG-2型表示为干簧式继电器。

4.继电器的参数

继电器的主要参数有额定工作电压、额定工作电流、线圈电阻和触点负荷等。继电器各参数可通过查看说明书或手册得知。

（1）额定工作电压

额定工作电压指继电器正常工作时线圈需要的电压。对于直流继电器是指直流电压，对于交流继电器则是指交流电压。同一种型号的继电器往往有多种额定工作电压以供选择，并在型号后面加规格号来区别。

（2）额定工作电流

额定工作电流指继电器正常工作时线圈需要的电流值。对于直流继电器是指直流电流值，对于交流继电器则是指交流电流值。选用继电器时必须保证其额定工作电压和额定工作电流符合要求。

（3）线圈电阻

线圈电阻指继电器线圈的直流电阻。对于直流继电器，线圈电阻与额定工作电压和额定工作电流的关系符合欧姆定律。

（4）触点负荷

触点负荷指继电器触点的负载能力，也称为触点容量。例如，JZX-10M型继电器的触点负荷为直流28V×2A或交流115V×1A。使用中通过继电器触点的电压、电流均不应超过规定值，否则会烧坏触点，造成继电器损坏。一个继电器多组触点的负荷一般都是一样的。

5.常用继电器的结构特点

（1）电磁式继电器

电磁式继电器是利用电磁吸引力推动触点动作的原理进行工作的。它主要由铁心、线圈、衔铁、动触点及静触点等部分组成，电磁式继电器的组成结构如图1-93所示。

平时，衔铁在弹簧的作用下向上翘起。当工作电流通过线圈时，铁心被磁化，将衔铁吸合。当衔铁向下运动时，推动动触点与静触点接通，实现对被控电路的控制。

根据线圈要求的工作电压的不同，电磁式继电器可分为直流继电器、交流继电器、脉冲继电器等类型。

（2）干簧式继电器

干簧式继电器是将两根互不相通的铁磁性金属条密封在玻璃管内而制成的，干簧管置于线圈中。当工作电流通过线圈时，线圈产生的磁场使干簧管中的金属条被磁化，两金属条因极性相反而吸合，接通被控电路。

干簧式继电器是由干簧管和线圈组成的，其组成结构如图1-94所示。

（3）固态继电器

固态继电器（简称为SSR）是一种新型的电子继电器。它采用电子电路来实现继电器的功能，依靠光耦合器实现控制电路与被控电路之间的隔离。

固态继电器可分为直流式和交流式两大类型。

直流式固态继电器的控制电压由“IN”端输入，通过光耦合器将控制信号耦合至被控端，经放大后驱动开关管VT导通。输出端OUT接入被控电路回路中，输出端OUT有正、负极之分。直流式SSR的电路原理图如图1-95所示。

交流式固态继电器与直流式不同之处在于开关元件采用双向可控，因此其输出端OUT无正、负极之分，可以控制交流回路的通断。交流式SSR的电路原理图如图1-96所示。

1.10.2 熔断器

熔断器主要包括各种熔丝和熔断电阻。而熔断器可以分为普通熔断器、玻璃管熔断器、快速熔断熔断器、延迟熔断熔断器、温度熔断器和可恢复熔断器等。

常用熔断器主要有玻璃管熔断器、热熔断器、可恢复熔断器和熔断电阻等。

1.玻璃管熔断器

熔断器在电路中的文字符号用“FU”来表示。

熔断器的主要参数是额定电压和额定电流，一般直接标注在熔断器的外壳上。

额定电压是指熔断器长期正常工作所能承受的最高电压，例如，250V、500V等。

额定电流是指熔断器长期正常工作所能承受的最大电流，例如，0.25A、0.5A、0.75A、1A、2A、5A、10A等。

玻璃管熔断器是由熔丝、玻璃管和金属帽构成，额定电流从0.1～10A，具有很多规格，尺寸也有18mm、20mm、22mm等不同长度。常用玻璃管熔断器外形示意图如图1-97所示。

熔断器的作用是对电子设备或电路的短路和过载进行保护。使用时熔断器应串接在被保护的电路中，并应接在电源线输入端。

熔断器的保护作用通常是一次性的，一旦熔丝熔断即失去作用，应在故障排除后更换新的相同规格的熔断器。

2.热熔断器

热熔断器受环境温度控制而动作，是一种一次性的过热保护器件，外壳内连接两端引线的感温导电体由具有固定熔点的低熔点合金制成。热熔断器的典型结构如图1-98所示。

正常情况下（未熔断时），热熔断器的电阻值为0。当热熔断器所处环境温度达到其额定动作温度时，感温导电体快速熔断切断电路。

热熔断器具有多种不同的额定动作温度，被广泛应用在电子设备的热保护方面，例如易发热的功率管、变压器以及电饭煲、电磁灶、微波炉等电热类电器产品中。

3.可恢复熔断器

一般的熔断器熔断后即失去使用价值，必须更换新的。可恢复熔断器可以重复使用，它实际上是一种限流型保护器件。

可恢复熔断器由正温度系数的PTC高分子材料制成，使用时应串联在被保护电路中。

可恢复熔断器在常温下其阻值极小，对电路无影响。当负载电路出现过流或短路故障时，通过可恢复熔断器的电流剧增，导致其迅速进入高阻状态，切断电路中的电流，保护负载不致损坏；直至故障消失，可恢复熔断器冷却后又自动恢复为微阻导通状态，电路恢复正常工作。

4.熔断电阻

熔断电阻又称为保险电阻，是一种兼有电阻和熔丝双重功能的特殊元件。

熔断电阻在电路中的文字符号用“RF”来表示。

熔断电阻也分为一次性熔断电阻和可恢复熔断电阻两种类型。

熔断电阻的阻值一般较小，其主要功能还是保险。当使用熔断电阻时，可以只用一个元件就能同时起到限流和保险作用。

1.10.3 任务10——开关器件的识别与判别

1.实训目的

1）能描述各开关器件的基本特性。

2）会熟练使用万用表。

3）能正确识别与判别各开关器件。

2.实训设备与器材准备

1）MF47A型指针万用表 1块。

2）某交换机用户电路机板 1块。

3）各类继电器、熔断器等 若干。

4）直流稳压电源 1台。

3.实训步骤与报告

（1）开关器件的直观识别

1）准备一块电路整机板，比如交换机用户电路机板。

2）在整机板上对各类继电器、熔断器的引脚、参数等进行识别。

3）做好记录。

（2）继电器线圈的检测

1）将万用表置于“Ω”档，量程置于“R×100”或“R×1kΩ”档。

2）两表笔（不分正、负）接继电器线圈的两引脚，万用表指示应与该继电器的线圈电阻基本相符。

3）若阻值明显偏小，则说明线圈内部局部短路；若阻值为0，则说明两线圈引脚间短路；若阻值为无穷大，则说明线圈已断路。以上3种情况均说明该继电器已损坏。

（3）继电器触点的检测

1）将万用表置于“Ω”档，量程置于“R×1Ω”档。

2）两表笔接触继电器的常开引脚，此时表盘应指示为∞。

3）将直流稳压电源的输出调到继电器的额定电压，加到线圈的两端。

4）应能听到继电器吸合声，这时，常开触点应导通，即万用表表盘指示应为0；当然，常闭触点应不通。转换触点应随之转换，否则说明该继电器已损坏。

（4）普通熔丝管的检测

1）将万用表置于“Ω”档，量程置于“R×1Ω”或“R×10Ω”档。

2）两表笔（不分正、负）分别与被测熔丝管的两端金属帽相接，其阻值应为0Ω。

3）若阻值为无穷大（表针不动），则说明该熔丝管已熔断；若有较大阻值或表针指示不稳定，则说明该熔丝管性能不良。

（5）熔断电阻的检测

1）将万用表置于“Ω”档，根据熔断电阻的阻值将万用表置于适当档位。

2）两表笔（不分正、负）分别与被测熔断电阻的两引脚相接，其阻值应基本符合该熔断电阻的标称阻值。

3）若阻值为无穷大（表针不动），则说明该熔断电阻已熔断；若有较大阻值或表针指示不稳定，则说明该熔断电阻性能不良。

（6）开关器件的识别与判别实训报告