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一、继电器的定义
继电器是一种根据外界输入的信号(如电压、电流、时间、速度、热量等)来控制电路的通、断的自动切换电器，其触点常接在控制电路中。值得注意的是，继电器的触点不能用来接通和分断负载电路，这也是继电器与接触器在作用上的区别。继电器具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 
二、继电器的输出特性
继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值x，继电器的输出信号立刻从y=0跳跃y=ya，即动合触点从断到通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于x，值下降到x，继电器开始释放，动合触点断开。继电器的这种特性叫作继电特性，也叫继电器的输入一输出特性。释放值x与动作值x，的比值叫反馈系数，即K，=x/x，，触点上输出的控制功率P。与绕组吸收的最小功率P。之比叫作继电器的控制系数，即K。=P:/P。
三、继电器的种类
继电器的种类很多，按输入信号的不同可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器与压力继电器等。热继电器、过电流继电器、欠电压继电器属于保护继电器；控制继电器一般包括时间继电器、速度继电器、中间继电器属于控制继电器。
按工作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、热敏式继电器、机械式继电器、电动式继电器和电子式继电器等。在电力拖动系统中，应用最多、最广泛的是电磁式继电器。
(一)电磁式继电器
电磁式继电器是在输入至电磁绕组中的电流的作用下，由其机械部件的相对运动而产生预定响应动作的一种电器，主要有包括交流电磁继电器、直流电磁继电器、磁保持继电器、舌簧继电器等。如图2-11所示为电磁式继电器的结构及其工作原理。
1. 电磁式继电器的主要参数
(1)灵敏度：使继电器动作的最小功率称为继电器的灵敏度。
(2)额定电压和额定电流：对于电压继电器，它的绕组额定电压为该继电器的额定电压；对于电流继电器，它的绕组额定电流为该继电器的额定电流。
(3)吸合电压或吸合电流：使继电器衔铁开始运动时绕组的电压(电压继电器)或电流(电流继电器)值，称为吸合电压或吸合电流，用Un或lxn表示。
(4)释放电压或释放电流继电器衔铁开始释放时绕组的电压或电流，用Usr或lsy表示。
(5)返回系数释放电压(或电流)与吸合电压(或电流)的比值，用K表示，K值恒小1。
电压继电器的返回系数K=Usy/UXH
电流继电器的返回系数K=lsp/Ixn
(6)吸合时间和释放时间：吸合时间是从绕组接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间；释放时间是绕组失电到衔铁完全释放所需的时间。
(7)整定值：根据控制系统的要求，预先使继电器达到某一个吸合值或释放值，这个预先设定的吸合值(电压或电流)或释放值(电压或电流)就叫整定值。
2. 检验项目及要求
(1)一般性检验：应特别注意机械部分和触点工作可靠性检验。
(2)整定点的动作值和返回值检验：
1)整定点动作值与整定值误差不应超过±3%。
2)返回系数应不小于0.85，当大于0.9时，应注意触点压力。
3)在运行中如需改变定值，则应进行刻度检验或检验所需要改变的定值。
4)继电器整定后，应用保护安装处最大故障电流值作冲击试验后重复试验定值，要求其值与整定值的误差仍不超过±3%。
(二) 热继电器
电动机在工作时，当负载过大、电压过低或发生一相断路故障时，电动机的电流都要增大，其值往往超过额定电流。如果超过不多，电路中熔断器的熔体不会熔断，但时间长了会影响电动机的寿命，甚至烧毁电动机，因此需要有过载保护。热继电器用于电动机的过载保护，是利用电流热效应使双金属片受热后弯曲，通过联动机构使触点动作的自动电器。如图2-12所示为热继电器的型号定义及图形符号。
热继电器由热元件、触头、动作机构、复位按钮和整定电流装置五部5分组成，详细构成如图2-13所示。热元件由双金属片及绕在双金属片外面的电阻丝组成，双金属片由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成。触头由一个公共动触头、一个动合触头和一个动断触头组成。动作机构由导板、补偿双金属片、推杆、杠杆、拉簧等组成。复位按钮是热继电器动作后进行手动复位的按钮。整定电流装置由旋钮和偏心轮组成，调节整定电流(热继电器长期不动作的最大电流)的大小。
热继电器的工作原理为：电动机过载时，电流通过串联在定子电路中的电阻丝，使之发热过量，双金属片受热膨胀，因膨胀系数不同，膨胀系数较大的左边一片的下端向右弯曲，通过导板推动补偿双金属片使推杆绕轴转动，带动杠杆使它绕轴转动，将动断触头断开。接触器绕组断电，主触头释放，使电动机脱离电源得到保护。
(三) 时间继电器
在生产中，经常需要按一定的时间间隔来对生产机械进行控制。例如，电动机的降压启动需要一定的时间，然后才能加上额定电压；在一条自动线中的多台电动机，常需要分批启动，在第一批电动机启动后，需经过一定时间才能启动第二批。这类自动控制称为时间控制。时间控制通常是利用时间继电器来实现的。时间继电器是一种能使感受部分在感受信号(绕组通电或断电)后，自动延时输出信号(触点闭合或分断)的继电器。时间继电器的种类很多，主要有电磁式、空气阻尼式、晶体管式等。
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，它由电磁系统、工作触头、气室及传动机构等四部分组成，如图2-14所示。电磁系统由绕组、铁芯和衔铁组成，还有反力弹簧和弹簧片。电磁系统起承受信号作用。工作触头是执行机构，由两副瞬时动作触头(一副动合，一副动断)和两副延时动作触头组成气室和传动机构，起延时和中间传递作用，气室内有一块橡皮薄膜，随空气的增减而移动。气室上面的调节螺钉可调节延时的长短。传动机构由推杆、活塞杆、杠杆及宝塔形弹簧组成。空气阻尼式时间继电器结构简单，价格低廉，但准确度低，延时误差大，因此在要求延时精度高的场合不宜采用。
空气阻尼式时间继电器根据延时特点可分为通电延时和断电延时两类。 (1)通电延时型时间继电器的动作原理：当时间继电器绕组通电时，衔铁被吸合，活塞杆在宝塔形弹簧的作用下移动，移动的速度要根据进气孔的节流程度而定，各延时触头不立即动作，而要通过传动机构延长一段整定时间才动作，绕组断电时延时触头迅速复原。 (2)断电延时型时间继电器的动作原理：当时间继电器绕组通电时，衔铁被吸合，活塞杆在宝塔形弹簧的作用下移动，移动的速度要根据进气孔的节流程度而定，各延时触头瞬时动作，而要通过传动机构延长一段整定时间才复原，绕组断电时触头延时复原，如图2-15所示。 通电延时型和断电延时型继电器的共同点：由于两类时间继电器的瞬动触头因不具有延时作用，故通电时立即动作，断电时立即复位，恢复到原来的动合或动断状态。断电延时与通电延时两种时间继电器的组成元件是通用的，从结构上说，只要改变电磁机构的安装方向，便可获得两种不同的延时方式，就是铁芯和衔铁的位置被掉转180°，即当衔铁位于铁芯和延时机构之间时为通电延时型，而当铁芯位于衔铁和延时机构之间时为断电延时型。如图2-16所示为时间继电器的图形、文字符号。
2. 电子式时间继电器 电子式时间继电器又称半导体时间继电器，是利用半导体元件做成的时间继电器，具有适用范围广、延时精度高、调节方便、寿命长等一系列的优点，被广泛应用于自动控制系统中。半导体延时电路大致可分为阻容式(电阻与电容构成)和数字式两大类。如果延时电路的输出是有触点的继电器，则称为触点输出；若输出是无触点元件，则称为无触点输出。 电子式时间继电器的原理：主电源由变压器二次侧的18V电压经整流、滤波获得；辅助电源由变压器二次侧的12V 电压经整流、滤波获得。当变压器接通电源时，晶体管VT1 导通，VT2 截止，继电器KA 绕组中电流很小，KA不动作。两个电源经可调电阻Rp、R、KA动断触点向电容C充电，a点电位逐渐升高。当a点电位高于b点电位时，VT1 截止，VT2导通，VT2集电极电流流过继电器KA的绕组，KA动作，输出控制信号。图2-17中，KA的动断触头断开充电电路，动合触头闭合将电容放电，为下次工作作好准备。调节Rp，可改变延时时间。其特点是体积小、延时范围大(0.2～300s)、延时精度高、寿命长。 (四)中间继电器 
中间继电器在结构上是一个电压继电器，但它的触点数多、触点容量大(额定电流5～10A)，是用来转换控制信号的中间元件。中间继电器的输入是绕组的通电或断电信号，输出信号形式为触点的动作。中间继电器主要用途是当其他继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量。其外形及结构为：主要由绕组、静铁芯、动铁芯、触头、反作用弹簧及复位弹簧等组成。触头没有主、辅之分，其额定电流一般为5A。其图形、文字符号、结构等如图2-18所示。
(五)过电流继电器
过流继电器分为感应电磁式和集成电路型，具有定时限、反时限的特性，应用于电动机、变压器等主设备以及输配电系统的继电保护回路中。当主设备或输配电系统出现过负荷及短路故障时，该继电器能按预定的时限可靠动作或发出信号，切除故障部分，保证主设备及输配电系统的安全。
电磁式过流继电器的工作原理是复合式的，由共用一个绕组的感应式和电磁式的两个元件组成。当继电器的绕组通以交流电流时，则在铁芯的遮蔽与未遮蔽部分产生两个具有一定相位差的磁通。此磁通与其在圆盘中感应的涡流相互作用，在圆盘上产生一转矩。在20%～40%的动作电流整定值下，圆盘开始旋转。此时由于扇齿与蜗杆没有咬合，故继电器不动作。当绕组中的电流增大至整定电流时，电磁力矩大于弹簧的反作用力矩框架转动，使扇齿与蜗杆咬合，扇齿上升。此时继电器的动铁在扇齿顶杆的推动下，使导磁铁右边气隙减少，左边气隙增大，因而动铁被导磁铁吸合，使继电器触点动作。当继电器绕组中的电流为整定值时，感应元件的动作时限与电流的平方成反比。随着电流的增加，导磁体饱和，动作时限逐渐趋于定值。当绕组中的电流大到某一电流倍数时，电磁元件瞬时动作，因而继电器的动作时限具有有限反延时的特性。继电器具有若干抽头，用以调整感应元件与电磁元件的动作电流。另外，可用倍流螺钉改变动铁与电磁铁之间的气隙来调整电磁元件动作电流。继电器具有调整感应元件动作时间整定值的机构及主触点动作的信号牌。用手旋转返回机构，可使信号牌返回，并不需取下外壳。
(六)欠电压继电器
欠电压继电器的电磁绕组与被保护或检测电路并联，辅助触点接在控制电路中，电路正常工作时动合触点闭合，而当电压低至其设定值时，由于电磁系统产生的电磁力会减小，在复位弹簧的作用下，动合触点断开，动断触点吸合，从而使控制电路断电，进而控制主电路断电，保护用电器在低压下不被损坏。
欠电压继电器主要依据电源电压、控制线路所需触头种类和数量进行选用。其检验与测试主要包括：
(1)测触点电阻：用万能表的电阻档，测量动断触点与动点电阻，其阻值应为0；而动合触点与动点的阻值应为无穷大。由此可以区别出哪个是动断触点，哪个是动合触点。
(2)测绕组电阻：可用万能表R×100挡测量继电器绕组的阻值。
(3)测量吸合电压和吸合电流：准备好可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，同时，在供电回路中串入电流表进行监测。然后慢慢调高电源电压，听到继电器吸合的声音时，记下该吸合电压的数值和吸合电流的数值。为求准确，可以多试几次而求平均值。
(4)测量释放电压和释放电流：如同测量吸合电压和吸合电流那样连接测试，当继电器吸合后，再逐渐降低供电电压。当听到继电器再次发生释放声音时，记录下此时的电压和电流，应多次测试而取得平均的释放电压和释放电流值。一般情况下，继电器的释放电压为吸合电压的10%～50%，如果释放电压太小(小于1/10的吸合电压)，则不能继续正常使用，否则会由于其工作不可靠对电路的稳定性造成威胁。
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