继电器是电子电气设备中最重要的控制器件,是一种用较小的电流去控制较大的电流的自动开关,具有控制系统(输入回路)和被控制系统(输出回路)两种特性,在电路中主要起自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器用文字符号“K”表示,在电路中通常把文字符号“K”标注在长方框内或旁边来表示。在继电器的外壳上通常标注有线圈和触头的工作电压及电流。
继电器在洗衣机中应用比较广泛,图2-47所示是LG品牌WD-T12255DS型全自动滚筒洗衣机电脑板中的继电器。实线框中标示的为电源继电器,虚线框中标示的为蒸汽发生继电器,点画线框中标示的为洗涤加热继电器。
图2-47 LG品牌WD-T12255DS型全自动滚筒洗衣机电脑板中的继电器
继电器主要应用于洗衣机的控制电路、驱动电路及保护电路,其在洗衣机中的具体功能如下:
1)在全自动洗衣机的控制电源电路中,通过继电器的自动控制来提供程控器及单片机的电源,从而使程控器能够控制其他部件自动工作。
2)在洗衣机的驱动电路中通过4个电磁继电器的控制来驱动洗衣机的进水、排水、洗涤及脱水工作部件,使电路更加简便化。而且,电磁继电器内有电磁铁心和磁力开关,通电后具有开关切换的功能。这样可以使洗衣机的强、弱两路电源完全隔离,保证洗衣机电脑主板的安全。
3)在全自动洗衣机保护电路中热继电器作为保护器件,在特殊情况下(例如无人管理时),当洗衣机长时间运转而使电动机绕组的温度超过额定值时,热继电器动作,切断电动机的电路电源,保护电动机不因为高温而损坏;当电动机绕组的温度正常时,热继电器又会自行恢复电动机电路电源而使其继续工作。
继电器的种类很多,主要可分为电磁继电器、固态继电器、热继电器等。
1.电磁继电器
电磁继电器主要由铁心、线圈、衔铁、触头、弹簧等组成,其构造原理如图2-48所示。
图2-48 电磁继电器构造原理
电磁继电器有常开触头和常闭触头。当线圈未通电时处于断开状态时的静触头称为常开触头,而处于接通状态的静触头称为常闭触头。
电磁继电器的工作原理如下:当给电磁继电器加上电压时,由于线圈中的电流产生电磁效应,衔铁会在电磁力吸引的作用下而克服弹簧的拉力吸引铁心来带动衔铁的动触头与常开触头闭合;当线圈两端没有电压时,线圈中没有了电流,电磁铁也就产生不了吸力,衔铁就会因为弹簧的反作用力返回原来的位置,使触头与原来的常闭触头闭合。电磁继电器就这样通过电磁铁原理使常开、常闭两触头闭合和释放,从而实现用较小的电压和电流来控制较大的电压和电流电路的通断。
电磁继电器按其结构原理又分为磁保持继电器、直流电磁继电器、交流电磁继电器三种类型。它们的外形实物如图2-49所示。
图2-49 常见的3种电磁继电器
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检测电磁继电器:使用万用表主要可分辨电磁继电器常开、常闭触头,测量触头间隙,检测线圈是否开路,具体检测方法如下:
1)分辨电磁继电器常开、常闭触头:用万用表的电阻挡测量常开触头静点与动点、常闭触头静点与动点的电阻值。若断路测得的阻值结果为无穷大,可判断其为常开触头,其阻值为0的为常闭触头。而当使用在路检测时,其常开、常闭触头的阻值正好相反。
2)测量电磁继电器触头间隙:测量触头间隙时,用准确度不低于2级的塞尺测量所有动合触头的最小间隙,测量时应注意用塞尺刚好通过但不使动合触头产生位移。
3)检测电磁继电器线圈:电磁继电器的线圈是其最重要的部件,当电磁继电器工作异常时,可用万用表来检测其直流电阻值,从而判断线圈是否开路,具体方法如图2-50所示。
图2-50 用万用表检测电磁继电器线圈
首先将万用表置于R×10挡,将两表笔短接,拧动调零电位器调零,使指针在欧姆零位上,用红、黑两笔不分正负与线圈的任一引出端相接。因电磁继电器直流电阻值的大小与绕制电磁铁的线圈所用的漆包线径、绕制圈数有直接关系,所以如果测得的阻值与其正常值接近,则可认为被测线圈是正常的。检测中,若测得其阻值为无穷大,则说明线圈已断路损坏;若被测线圈的电阻值为零,则可判断该线圈内部存在短路故障。
2.固态继电器
固态继电器(Solid State Relay,SSR)是一种没有机械运动的无触头继电器,却具有机械继电器本质上相同的功能。SSR由晶闸管、二极管、晶体管等半导体开关器件组成。
SSR在电子电路中的主要功能是利用双向晶闸管构成输出电路;零电压开启,零电流关断,来构成驱动电路;利用缓冲电路的结构原理及输入回路与输出回路之间光隔离,从而达到无触头、无火花地接通和断开被控制电路。(www.xing528.com)
SSR外壳采用阻燃工程塑料外壳,用环氧树脂灌封而成。SSR分交流和直流两种,为了区别输入、输出端口接线,交流SSR的外壳其输入端标注“+”、“-”和“INPUT”说明;直流SSR的输入、输出端均标注“+”、“-”。其实物及电路原理如图2-51所示。
SSR与机电式继电器相比有如下优点:
(1)长寿命,高可靠
SSR没有机械零部件,用固体器件完成触头功能。由于没有运动的零部件,因此能在高冲击、振动的环境下工作。由于组成SSR的元器件的固有特性,决定了SSR的寿命长、不会产生接触不良情况、可靠性高的优点。
SSR的输入电压范围较宽,驱动功率小,可与大多数逻辑集成电路兼容,不需加缓冲器或驱动器。
(3)快速转换
图2-51 SSR实物及电路原理图
SSR因为采用固体器件,所以切换速度可从几毫秒至几微秒,可以应对高速、高频率开关。
(4)电磁干扰少
SSR没有输入线圈,没有触头燃弧和回跳,因而减少了电磁干扰。大多数交流输出SSR是一个零电压开关,在零电压处导通,零电流处关断,减少了电流波形的突然中断,从而减少了开关瞬态效应,不会像机电式继电器那样在闭合时产生声音和火花。
SSR在全自动洗衣机中用于单片机的输出控制部分,包括控制电动机的正反转,控制进水阀和排水阀的开启或关闭。
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检测SSR:SSR没有线圈,里面全是晶闸管器件和光耦合电路。使用万用表主要可判断SSR的输入、输出端及性能是否良好,具体方法如下:
1)判断SSR的输入、输出端:当不能完全肯定SSR的输入、输出端时,可使用指针式万用表测量其阻值来确定,具体方法如下:将万用表置于R×10k挡,将两表短接,拧动调零电位器调零,使指针在欧姆零位上。将红黑两笔不分正负分别接到SSR的任意两引脚上,检测其正、反向电阻值大小。当测得其中一对引脚的正向阻值为几十欧至几千欧时,反向阻值为无穷大,由此可判断两引脚即为输入端。黑表笔所接的是输入端的正极,红表笔所接的是输入端的负极。
如果检测的是直流SSR,则输入端正、负极平行对应的就是输出端的正、负极。对于交流SSR,剩下的两引脚为没有正负之分的输出端。
2)检测SSR是否损坏:将万用表置于R×10k挡,将两表短接,拧动调零电位器调零,使指针在欧姆零位上。将红黑两笔分别接到SSR的输入端的两极上,测得正向电阻值大约为十几kΩ,反向电阻值应为无穷大;再用同样方法,测量输出端电阻值正、反方向均为无穷大,说明SSR是好的。相反,如果测得的输入、输出端的正、反电阻值相差很远,说明该SSR已损坏。
3.热继电器
热继电器由电阻丝、两种不同热膨胀系数的金属片、触头、调整机构等组成。当通过电流时,电阻丝产生热量,双金属片受热后发生变形,变形到一定程度时,推动连杆动作来使控制电路断开。而当电路断开后,热元器件没有电流流入,双金属片冷却后恢复原状,触头闭合,控制电路又会被接通。
热继电器一般串联在被保护电动机的主电路中,实现电动机的过载保护。
热继电器又分为温度继电器和电热式继电器两种。洗衣机的电动机过载保护一般采用温度继电器,其外形实物如图2-52所示。
图2-52 温度继电器外形
温度继电器具有由黄铜管做成的外壳(感热管),而在内部有一副不锈钢做成的弹簧片,触头固定在弹簧片上并有可以调节动作温度值的调整螺钉。
当温度继电器安装处的介质温度升高到整定值时,继电器的外壳长到使触头断开达到电路断路。温度降低后,外壳的长度又缩短,复使触头闭合,接通电路。
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检测热继电器:热继电器的工作原理是过电流后电阻丝产生热量,相应热敏元器件动作。所以通过用万用表检测电阻丝两端电阻,可以判断其是否损坏。当测得阻值为零时,说明其短路;阻值为无穷大,说明断路。
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