继电器是根据电流、电压、温度、时间和速度等信号的变化来接通和分断小电流电路的自动控制元件。继电器一般不直接控制主电路，而是通过接触器或其他电器对主电路进行控制，因此继电器触点的额定电流很小（5～10A），不需要灭弧装置，具有结构简单、体积小、重量轻等优点，但对其动作的准确性则要求较高。按照它在自动控制系统中的作用，分为热继电器、时间继电器、中间继电器、速度继电器、电流继电器和电压继电器等。
1.热继电器
热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用作电动机的过载保护。电动机在实际运行中，常遇到过载的情况，若过载不太大，时间较短，只要电动机绕组不超过允许温升，这种过载是允许的。但过载时间过长，绕组温升超过了允许值时，将会加剧绕组绝缘老化，缩短电动机的使用年限，严重时甚至会使电动机绕组烧毁。因此，凡电动机长期运行时，都需要对其过载提供保护装置。其型号和符号含义如图6-22所示。
图6-22 热继电器的型号及符号
（1）热继电器的结构和工作原理
热继电器种类很多，应用最广的是基于双金属片的热继电器，其外形及结构如图6-23所示。热继电器主要由热元件、触点系统、动作机构、复位按钮和整定电流装置等部分组成。
1）热元件。热元件是热继电器接受过载信号部分，它由双金属片及绕在双金属片外面的绝缘电阻丝组成。双金属片由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成，如铁镍铬合金和铁镍合金。电阻丝用康铜或镍铬合金等材料制成，使用时串联在被保护的电路中。
热元件一般有两个，属于两相结构热继电器。此外，还有三相结构热继电器。
2）触点系统。触点系统一般配有一组切换触点，即一个常开触点、一个常闭触点，如图6-24所示。
图6-23 热继电器
a）外形 b）结构
3）动作机构、复位按钮和整定电流装置动作机构由导板、补偿双金属片、推杆、杠杆及拉簧等组成，用来将双金属片的热变形转化为触点的动作。补偿双金属片用来补偿环境温度的影响。
热元件串接在电动机定子绕组中，当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但还不足以使继电器动作。当电动机过载时，流过热元件的电流增大，热元件产生的热量增加，使双金属片弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片推动导板使继电器触点动作，切断电动机控制电路。其工作原理如图6-24所示。
图6-24 热继电器工作原理示意图
1—热元件 2—双金属片 3—导板 4—触点
热继电器动作后的复位有手动复位和自动复位两种，手动复位的功能由复位按钮来完成。
（2）热继电器类型
热继电器常用的产品有JR0、JR2、JR9、JR10、JR15、JR16等系列。其中JR16系列有断相保护。近年来，新品种有3UA、T、LR1、KTD等系列。
（3）热继电器的安装使用注意事项
1）热继电器只能作为电动机的过负荷保护，不能做短路保护使用。因为发生短路，表明电路已出事故，必须立即切断电源，把故障压缩到最小范围，用热继电器作保护元件就不能达到这个要求。
2）热继电器安装时，应清除触点表面尘污，以免因接触电阻太大或电路不通影响热继电器的动作性能。热继电器必须按照产品说明书中规定的方法安装。当它与其他电器装在一起时，应注意将它安装在其他电器的下方，以免其动作特性受到其他电器发热的影响。
2.电磁式继电器
电磁式继电器主要有电压继电器、电流继电器和中间继电器。
（1）电磁式继电器的基本结构与工作原理
电磁式继电器的结构、工作原理与接触器相似，由电磁系统、触点系统和反力系统三部分组成，吸引线圈通电（或电流、电压达到一定值）时，衔铁运动带动触点动作。图6-25所示为电磁式继电器基本结构示意图和符号。
（2）常用电磁式继电器介绍
1）电压继电器。电压继电器是根据电路中电压的大小来控制电路的“接通”或“断开”，主要用于电路的过电压或欠电压保护，使用对其吸引线圈直接（或通过电压互感器）并联在被控电路上。过电压继电器在电路电压正常时不动作，在电路电压超过额定电压的1.05～1.2倍以上时才动作。欠（零）电压继电器在电路电压正常时，电磁机构动作（吸合），电路电压下降到（30%～50%）以下或消失时，电磁机构释放，实现欠（零）电压保护。电压继电器可分为直流电压继电器和交流电压继电器，交流电压继电器用于交流电路，直流电压继电器用于直流电路，它们的工作原理是相同的。
图6-25 电磁式继电器基本结构示意图和符号
2）电流继电器。电流继电器根据电路中电流的大小动作或释放，用于电路的过电流或欠电流的保护，使用时其吸引线圈直接（或通过电流互感器）串联在被控电路中。过电流继电器在电路正常工作时衔铁不能吸合，当电路出现故障或电流超过某一整定值（1.1～4倍额定电流）时。过电流继电器动作。欠电流继电器则在电路正常工作时动铁心被吸合，电流减小到某一整定值（0.1～0.2倍额定电流）时，动铁心被释放。电流整定值可通过调节反力弹簧的弹力来调节。
电流继电器可分为直流电流继电器和交流电流继电器，其工作原理与电压继电器相同。
3）中间继电器。
① 中间继电器的结构和工作原理。中间继电器是传输或转换信号的一种低压电器元件，它可将控制信号传递、放大、分路、隔离和记忆，以用于解决触点容量、数目与继电器灵敏度的矛盾。其工作原理和交流接触器相似。中间继电器的型号含义如图6-26所示。
② 中间继电器的类型。中间继电器有通用型继电器、电子式小型通用继电器、电磁式中间继电器、采用集成电路构成的无触点静态中间继电器等。
当电路电流小于5A时，可用中间继电器代替接触器起动电动机。
图6-26 中间继电器的型号及含义
③ 中间继电器的选用。选择中间继电器主要考虑被控电路的电压等级、所需触点的类型、容量和数量。(www.xing528.com)
3.时间继电器
时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通或断开的自动控制电器。其种类很多，常用的有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。其规格主要有JS7系列为空气阻尼式；JSJ列为晶体管式。
（1）空气阻尼式时间继电器
空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的，它由电磁机构、延时机构、触头三部分组成，电磁机构为直动式双E型，触头系统是借用LX5型微动开关，延时机构采用气囊式阻尼器。其外形图、触点和型号如图6-27～图6-29所示。
图6-27 JS7系列时间继电器
a）外形 b）结构1—线圈 2—反作用弹簧 3—衔铁 4—铁心 5—弹簧片 6—瞬时触点 7—杠杆 8—延时触点 9—调节螺钉 10—推板 11—推杆 12—宝塔弹簧
图6-28 时间继电器的符号
a）通电延时线圈 b）延时闭合常开触点 c）延时断开常闭触点 d）断电延时线圈 e）瞬时闭合延时断开常开触点 f）瞬时断开延时闭合常闭触点
空气阻尼式时间继电器可以做成通电延时型或断电延时型两种。
（2）晶体管式时间继电器
晶体管式时间继电器也称为半导体式时间继电器，它是利用电阻的阻尼及电容对电压变化的阻尼作用作为延时环节而构成的。其特点是延时范围广、准确度高、体积小、耐冲振、便调节、寿命长，是目前发展最快、最有前途的电子器件。图6-30为JSJ型晶体管式时间继电器的原理图。其工作原理自行分析。常用的产品有JSJ、JSR、JS14、JS15、JS20型等。
（3）数字式（又称计数式）时间继电器
数字式时间继电器和晶体管式时间继电器都属于电子式时间继电器。数字式时间继电器由脉冲发生器、计数器、放大器及执行机构组成，具有定时准确度高、延时时间长、调节方便等优点，通常还带有数码输入、数字显示等功能，应用范围很广。常用的数字式时间继电器有JSS14、JSS20、JSS26、JSS48、JS11S、JS14S等系列。
图6-29 时间继电器的型号
图6-30 JSJ型晶体管式时间继电器原理图
（4）时间继电器的选用
对延时要求不高的场合，一般选用价格较低的JS23系列空气阻尼时间继电器；对延时要求较高的场合，则应选用JS11系列电动式时间继电器。延时方式分为通电延时和断电延时两种方式，应根据控制线路的要求选择延时方式，并且满足延时范围。线圈电压应根据控制线路的电压选择吸引线圈的电压。
4.速度继电器
速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。它主要由转子、定子和触头三部分组成，转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。图6-31为JY1型速度继电器的符号和结构示意图。
速度继电器工作原理：速度继电器转子的轴与被控电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的短路导体便切割磁场，产生感应电动势，从而产生电流，此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子开始转动，当转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触点分断，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，触点在弹簧作用下复位。
常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型。一般速度继电器的动作转速为120r/min，触点的复位转速在100r/min以下，转速在3000～3600r/min以下能可靠的工作。
5.固态继电器
固态继电器简称SSR，是一种无触点通断电子开关，因为可实现电子继电器的功能，故称为固态继电器。又因其断开和闭合均为无触点，无火花，因而又称其为无触点开关。其型号含义如图6-32所示。
由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件，所以与电磁继电器相比，它具有体积小、重量轻、工作可靠、寿命长，对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、使用方便等一系列优点。同时由于采用整体集成封装，使其具有耐腐蚀、抗振动、防潮湿等特点，因而在许多领域有着广泛的应用，在某些领域有逐步取代传统的电磁继电器的趋势。固态继电器的应用还在电磁继电器难以胜任的领域得到扩展，如计算机和可编程序控制器的输入输出接口，计算机外围和终端设备、机械控制、中间继电器、电磁阀、电动机等的驱动，调压、调速装置等。在一些要求耐振、耐潮、耐腐蚀、防爆的特殊装置和恶劣的工作环境中，以及要求工作可靠性高的场合中使用固态继电器都较传统电磁继电器具有无可比拟的优越性。
固态继电器按负载电源类型分类，可分为交流型固态继电器（AC-SSR）和直流型固态继电器（DC-SSR）两种，AC-SSR以双向晶闸管作为开关元件，而DC-SSR以功率晶体管作为开关元件，分别用来接通或关断交流或直流负载电源。
交流型固态继电器可分为过零型和随机导通型两种，它们之间的主要区别在于负载端交流电流导通的条件不同。对于随机导通型AC-SSR，当在其输入端加上导通信号时，不管负载电源电压处于何种相位状态下，负载端立即导通，而对于过零型AC-SSR，当在其输入端加上导通信号时，负载端并不一定立即导通，只有当电源电压过零时才导通。
由于双向晶闸管的关断条件是控制极导通电压撤除，同时负载电流必须小于双向晶闸管导通的维持电流。因此，对于随机导通型和过零型AC-SSR，在导通信号撤除后，都必须在负载电流小于双向晶闸管维持电流时才关断，可见这两种SSR的关断条件是相同的。
直流固态继电器DC-SSR内部的功率器件一般为功率晶体管，在控制信号的作用下工作在饱和导通或截止状态，DC-SSR在导通信号撤除后立即关断。
图6-31 JY1型速度继电器符号和结构示意图
1—调节螺钉 2—反力弹簧 3—常闭触点 4—动触点 5—常开触点 6—返回杠杆 7—杠杆 8—定子导体 9—定子 10—转轴 11—转子
如图6-33所示固态继电器应用电路，1、2端接控制信号，3、4端接负载和交流电源。
图6-32 固态继电器的型号含义
图6-33 固态继电器的应用电路
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