6.2.4 继电器
在机电控制系统中，虽然利用接触器作为电气执行元件可以实现最基本的自动控制，但对于稍复杂的情况就无能为力。在极大多数的机电控制系统中，需要根据系统的各种状态或参数进行判断和逻辑运算，然后根据逻辑运算结果去控制接触器等电气执行元件，实现自动控制的目的。这就需要能够对系统的各种状态或参数进行判断和逻辑运算的电器元件，这一类电器元件就称为继电器。
继电器实质上是一种传递信号的电器，它是一种根据特定形式的输入信号转变为其触点开合状态的电器元件。一般来说，继电器由承受机构、中间机构和执行机构三部分组成。承受机构反映继电器的输入量，并传递给中间机构，与预定的量（整定量）进行比较，当达到整定量时（过量或欠量），中间机构就使执行机构动作，其触点闭合或断开，从而实现某种控制目的。
继电器作为系统的各种状态或参量判断和逻辑运算的电器元件，主要起到信号转换和传递作用，其触点容量较小。所以，通常接在控制电路中用于反映控制信号，而不能像接触器那样直接接到有一定负荷的主回路中。这也是继电器与接触器的根本区别。
继电器的种类很多，按它反映信号的种类可分为电流、电压、速度、压力、温度等；按动作原理分为电磁式、感应
式、电动式和电子式；按动作时间分为瞬时动作和延时动作。电磁式继电器有直流和交流之分，它们的重要结构和工作原理与接触器基本相同，它们各自又可分为电流、电压、中间、时间继电器等。下面介绍几种常用的继电器。
1. 中间继电器
中间继电器是用来转换和传递控制信号的元件。他的输入信号是线圈的通电断电信号，输出信号为触点的动作。它本质上是电压继电器，但还具有触头多（多至六对或更多）、触头能承受的电流较大（额定电流5A～10A）、动作灵敏（动作时间小于0.05s）等特点。中间继电器的图形符号如图6.28所示，其文字符号用KA表示。
中间继电器的主要技术参数有额定电压、额定电流、触点对数以及线圈电压种类和规格等。选用时要注意线圈的电压种类和规格应和控制电路相一致。
图6.28 中间继电器的图形符号
2. 电压继电器
电压继电器是根据电压信号工作的，根据线圈电压的大小来决定触点动作。电压继电器的线圈的匝数多而线径细，使用时其线圈与负载并联。按线圈电压的种类可分为交流电压继电器和直流电压继电器；按动作电压的大小又可分为过
电压继电器和欠电压继电器。
对于过电压继电器，当线圈电压为额定值时，衔铁不产生吸合动作。只有当线圈电压高出额定电压某一值时衔铁才产生吸合动作，所以称为过电压继电器。交流过电压继电器在电路中起过压保护作用。而直流电路中一般不会出现波动较大的过电压现象，因此，在产品中没有直流过电压继电器。
对于欠电压继电器，当线圈电压达到或大于线圈额定值时，衔铁吸合动作。当线圈电压低于线圈额定电压时衔铁立即释放，所以称为欠电压继电器。欠电压继电器有交流欠电压继电器和直流欠电压继电器之分，在电路中起欠压保护作用。
电压继电器的图形符号如图6.29所示，其文字符号用KV表示。图中左边线圈符号为过电压线圈符号，右边线圈符号为欠电压线圈符号。
3. 电流继电器
电流继电器是根据电流信号工作的，根据线圈电流的大小来决定触点动作。电流继电器的线圈的匝数少而线径粗，使用时其线圈与负载串联。按线圈电流的种类可分为交流电流继电器和直流电流继电器；按动作电流的大小又可分为过电流继电器和欠电流继电器。
对于过电流继电器，工作时负载电流流过线圈，一般选取线圈额定电流（整定电流）等于最大负载电流。当负载电流不超过整定值时，衔铁不产生吸合动作。当负载电流高出整定电流时衔铁产生吸合动作，所以称为过电流继电器。过电流继电器在电路中起过流保护作用特别是对于冲击性过流具有很好的保
护效果。
对于欠电流继电器，当线圈电流达到或大于动作电流值时，衔铁吸合动作。当线圈电流低于动作电流值时衔铁立即释放，所以称为欠电流继电器。正常工作时，由于负载电流大于线圈动作电流，衔铁处于吸合状态。当电路的负载电流降至线圈释放电流值以下时，衔铁释放。欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。在交流电路中需要欠电流保护的情况比较少见，所以产品中没有交流欠电流继电器。而在某些直流电路中，欠电流会产生严重的不良后果，如运行中的直流他励电机的励磁电流，因此有直流欠电流继电器。
电流继电器的图形符号如图6.30所示，其文字符号用KA表示。图中左边线圈符号为过电流线圈符号，右边线圈符号为欠电流线圈符号。
图6.30 电流继电器的图形符号
4. 时间继电器
时间继电器是一种从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一个预先设定的时延后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器。根据延时方式的不同，可分为通电延时继电器和断电延时继电器。
通电延时继电器接受输入信号后，延迟一定的时间输出信号才发生变化。而当输入信号消失后，输出信后瞬时复位。通电延时继电器的图形符号如图6.31所示，其文字符号用KT
表示。
断电延时继电器接受输入信号后，瞬时产生输出信号。而当输入信号消失后，延迟一定的时间输出信号才复位。断电延时继电器的图形符号如图6.32所示，其文字符号用KT表示。
图6.31 通电延时继电器的图形符号
图6.32 断电延时继电器的图形符号
时间继电器按工作原理分为电磁式、电动式、空气阻尼式和电子式等。电磁式、电动式、空气阻尼式是传统的时间继电器，在早期的机电系统中普遍采用，但其存在着定时精度低、故障率高等问题。电子式时间继电器是新型的时间继电器，发展非常迅速。由于电子技术的飞速发展，使得电子式时间继电器的制造成本与传统的时间继电器相当，但其性
能大大提高，功能不断扩展，所以是现在和将来时间继电器的主流。
6.3 电子式低压电器和智能电器
6.3.1 接近开关
随着电子技术的发展，出现了非接触式的行程开关，
即接近开关。接近开关又称为无触点行程开关。当某
种物体与之感应头接近到一定距离时就发出动作信
号，它不像机械行程开关那样需要施加机械力，而是
通过其感应头与被测物体间介质能量的变化来获取信
号。接近开关的应用已远超出一般行程控制和限位保
护的畴，例如用于高速记数、测速、液面控制，检测
金属体的存在、零件尺寸以及无触点按钮等。即便用
于一般行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命
和对恶劣环境的适应能力也优于一般机械式行程开
关。接近开关的图形符号如图6.33所示，文字符号为SQ。
接近开关按工作原理可以分为高频振荡型、电容型、霍尔型等几种类型。高频振荡型接近开关是以金属感应为原理，主要由高频振荡器、集成电路或晶体管放大电路和输出电路三部分组成，停振型接近开关原理框图如图6.34所示。其基本工作原理是，振荡器的线圈在开关的作用表面产生了一个交变磁场，当被检测金属体接近此作用表面时，在被检测金属体中将产生涡流，由于涡流的去磁作用使感应头的等效参数发生变化，由此改变振荡回路的谐振阻抗和谐振频率，使振荡停止。振荡器的振荡和停振这两个信号，经整形放大后转换成开关信号输出。
图6.34 停振型接近开关原理框图
电容型接近开关主要有电容式振荡器及电子电路组成。它的电容位于传感器表面，当物体接近时，因改变了其耦合电容值，从而产生振荡和停振使输出信号发生跳变。