plc继电器和晶体管输出工作原理

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继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(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”。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的(如图1所示)。只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。从继电器的工作原理可以看出,它是一种机电元件,通过机械动作来实现触点的通断,是有触点元件。

plc继电器和晶体管输出工作原理
图1 电磁式继电器结构图
晶体管是一种电子元件,它是通过基极电流来控制集电极与发射极的导通。它是无触点元件。
继电器与晶体管输出选型原则
继电器型输出驱动电流大,响应慢,有机械寿命,适用于驱动中间继电器、接触器的线圈、指示灯等动作频率不高的场合。晶体管输出驱动电流小,频率高,寿命长,适用于控制伺服控制器、固态继电器等要求频率高、寿命长的应用场合。在高频应用场合,如果同时需要驱动大负载,可以加其他设备(如中间继电器,固态继电器等)方式驱动。

plc继电器和晶体管输出工作原理

图2 驱动感性负载时产生的瞬间高压
继电器控制接触器等感性负载的开合瞬间,由于电感具有电流具有不可突变的特点,因此根据U=L*(dI/dt),将产生一个瞬间的尖峰电压在继电器的两个触点之间,该电压幅值超过继电器的触点耐压的降额;继电器采用的电磁式继电器,触点间的耐受电压是1000V(1min),若触点间的电压长期的工作在1000V左右的话,容易造成触点金属迁移和氧化,出现接触电阻变大、接触不良和触点粘接的现象。而且动作频率越快现象越严重。瞬间高压如下图2所示,持续的时间在1ms以内,幅值为1KV以上。晶体管输出为感性负载时也同样存在这个问题,该瞬时高压可能导致晶体管的损坏。
因此当驱动感性负载时应在负载两端接入吸收保护电路。当驱动直流回路的感性负载(如继电器线圈)时,用户电路需并联续流二极管(需注意二极管极性);若驱动交流回路的感性负载时,用户电路需并联RC浪涌吸收电路,以保护plc的输出触点。

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