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(dòng)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(dú)特的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(shì)。本文將對(duì)磁保持繼電器的工作原理進(jìn)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(dòng)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(hào)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(diǎn)，因此在各個(gè)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(diǎn)、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(diǎn)閉合或打開，實(shí)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(dòng)作原理

（1）置位過程

當(dāng)需要使繼電器處于閉合狀態(tài)時(shí)，給控制線圈施加一個(gè)正直流脈沖電壓。此時(shí)，控制線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，與永久磁鋼的磁場(chǎng)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(chǎng)與永久磁鋼的磁場(chǎng)共同作用，使得繼電器動(dòng)鐵片被吸引并與觸點(diǎn)接觸，從而實(shí)現(xiàn)電路的閉合。在此過程中，觸點(diǎn)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(shí)，給控制線圈施加一個(gè)反直流脈沖電壓。此時(shí)，控制線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永久磁鋼的磁場(chǎng)方向相反，使得繼電器動(dòng)鐵片受到排斥力而與觸點(diǎn)分離，實(shí)現(xiàn)電路的斷開。在此過程中，觸點(diǎn)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(dòng)電路

磁保持繼電器能使電磁線圈中保持上次驅(qū)動(dòng)脈沖所注入的磁場(chǎng)不便，即在正常工作時(shí)不需要加驅(qū)動(dòng)電流，只在需要改變觸點(diǎn)狀態(tài)時(shí)加上200ms的反向脈沖即可。隨后不需要任何驅(qū)動(dòng)。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(hào)，P1.1為高電平時(shí)線圈中有正向電流，P1.0為高電平時(shí)線圈中有反向電流。驅(qū)動(dòng)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(shí)三極管VT4、VT7、VT8導(dǎo)通，而VT1、VT5、VT6截止。流經(jīng)L的電流方向?yàn)?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(diǎn)接通；

當(dāng)P1.1=0、P1.0=1時(shí)三極管VT4、VT7、VT8截止，而VT1、VT5、VT6導(dǎo)通。流經(jīng)L的電流方向?yàn)?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(diǎn)斷開。

當(dāng)P1.1=P1.0=0時(shí)，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?yàn)檫@時(shí)所有的三極管均導(dǎo)通，功耗很大。

磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路二

右邊的四個(gè)晶體管組成橋式開關(guān)電路，左邊兩個(gè)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(hào)時(shí)，四個(gè)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(gè)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(dòng)電路三

上圖所示的磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路采用專用器件BL8023驅(qū)動(dòng)，電路簡(jiǎn)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(jí)，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)400mA。

3. 產(chǎn)品參數(shù)

• 額定電壓：指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)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(cè)量。
• 吸合電流：指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，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(dòng)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(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。
• 觸點(diǎn)接觸壓降：小于100mV，保證了繼電器在觸點(diǎn)閉合時(shí)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(hù)

在電力系統(tǒng)中，磁保持繼電器常用于保護(hù)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(dòng)化控制

在工業(yè)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的精確控制。磁保持繼電器的省電性能和長(zhǎng)壽命特點(diǎn)，使得其在自動(dòng)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(hào)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(hào)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(shì)

1. 高可靠性：由于其特殊的保持機(jī)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(shí)無需消耗電能，實(shí)現(xiàn)了省電的目的。
3. 快速響應(yīng)：動(dòng)作過程由脈沖電信號(hào)觸發(fā)完成，具有較快的響應(yīng)速度。
4. 穩(wěn)定性能：觸點(diǎn)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(shì)。其獨(dú)特的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得磁保持繼電器在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)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。