对于一些人来说，这句话电磁和继电器想象一个古老的机电世界，现在被所有电子设备、智能马达等所取代。这几乎是有道理的，因为这两个不同形式的组成部分已经伴随我们150多年了。但不要被愚弄：两者仍然是不可或缺的设备……并且仍然是将电能转换为机械运动（对于电磁阀）或信号必须控制一个或多个其他信号的通断路径（对于继电器）的可行选择。让我们比较一下这两个电子元件——它们有着非常不同的用途，但采用了非常相似的物理原理。
什么是螺线管?
在基本术语中，螺线管是一个沿其纵轴具有空心中心的螺旋缠绕线圈。在这个线圈中有一个自由浮动的磁性材料柱塞，它沿着该轴收缩或延伸，其头部位于空心的一端。
当线圈通过AC或DC电流通电时，通过所得磁场将柱塞拉到中心。当电流关闭时，弹簧或其他机构将柱塞拉回其静止位置。
在自动化系统中使用了几十年，电磁阀和继电器仍然是至关重要的部件——特别是在线性运动或电路切换需要多功能性、坚固性、易用性和灵活性的情况下。在电磁阀中，通电线圈的磁场移动外加金属柱塞。断电后，柱塞返回空档位置。相反，机电继电器有一个电枢，当线圈通电并产生磁场时，电枢移动并闭合（或打开）接触电路。
螺线管在哪里使用?螺线管Excel在需要在有限范围内锐利和快速线性运动的地方。当然，电磁阀的尺寸和功率变化，但典型的尺寸范围为一至六英寸长，其线性运动范围的线性运动。根据钢丝转动和施加电流，螺线管可以将副盎司施加到能够冲压金属或形成铆钉头的非常大的冲击力。在许多电磁阀中的应用是锁，工业机械上的动作的开口和关闭，以及在自动售货机中分配机器......以及任何机器设计都需要固体线性行程或冲压动作。
螺线管的力是如何确定的?电磁阀输出力由基于安培定律的方程式表示。根据匝数N、电枢横截面积A、间隙尺寸g、空气的磁导率μ来定义输出O.，并施加电流i。注意，输出力的强度与当前和匝数的平方成比例。更现实的方程式使用这些参数并考虑线圈流苏损失，线圈缺陷等现实问题。
电路是如何驱动螺线管的?与大多数磁性设备一样，螺线管是电流驱动的装置 - 所以最好是由真正电流源提供的。然而，由于许多应用具有电压源（导轨）而不是电流源，因此也根据其直流电阻来规定螺线管......所以可以使用电压源，只要它可以提供由欧姆法测定的所需电流。
设计工程师使用电流源还是电压源有关系吗?是和否。许多成功的电磁阀设计使用能够提供所需电流的电压源。然而，可能很难从电压源正确地驱动电流。这是因为电磁阀相对较高的瞬态电流需求可能会导致电压源在试图提供该电流脉冲时“下倾”——除非它是具有非常低引线电阻的硬电源。这就是为什么设计尽可能使用电流源而不是电压源。
还有其他电磁阀驱动问题吗？大多数螺线管倾向于使用相对较高的功率——它们以热量的形式耗散大部分的功率。这意味着它们会发热，寿命短，周围的系统退化。当然，对于电磁阀的脉冲操作(如在自动售货机的低占空比情况下)，这可能不是问题。然而，在大批量、高速率的工业生产线应用中，这可能是一个问题。
电磁阀的其他缺点是什么？除了它们的快速瞬态和高电流要求外，它们很难用于精确的力操作或重复性。也就是说，通过霍尔效应装置的智能驱动器和位置反馈大大提高了螺线管的能力。
如何提高和改进电磁阀的运行?电磁阀有两种基本模式。在基本的冲击模式下，电磁阀(通电后)移动其柱塞并用力撞击…然后断电——就像打开一扇门一样。在第二种模式下，电磁阀通电并保持在该模式下相当长的一段时间——就像当人们通过时门必须保持打开一样。任何要求电磁阀保持在通电位置超过一个短暂的冲程的使用都将导致热量的产生和大量能量的消耗。毕竟，保持螺线管所需的电流远小于激活电流。这就是智能驱动器的用处所在——在全电流下激活螺线管，然后转换到一个低得多的保持电流。
其中一些内容最初出现在Design World姊妹网站Power Electronic Tips上这里和这里。
更多关于螺线管智能驱动程序
虽然可以通过简单地连接到一个合适的电压轨或电流源来驱动螺线管智能驾驶员可以做得更多。从电透的角度来看，螺线管类似于电动机：两者都是电流驱动的并且充当高感应的负载 - 所以驾驶员要求也是如此。难怪，用于电动线圈控制的许多部件（通常是Metal-oxidemonion场效应晶体管，称为MOSFET）以及其司机也用作电磁阀。例如，某些省电螺线管电流控制器耗尽24 VDC轨道。这些可以用作真正的电流源来控制峰值和保持模式期间的电磁电流 - 这反过来通过通过外部MOSFET使用PWM驱动控制来实现较低的功率和热耗散。
这种智能驱动程序还可以让工程师在保持电流的同时调整峰值电流(以及该电流的时间)。它们还可以在柱塞冲程结束时实现从峰值到保持电流模式的自动切换。一些智能司机甚至接受一个外部霍尔效应传感器来跟踪柱塞位置。在某些情况下，传感可以让智能驱动器检测硬或软故障条件，如短路或打开线圈，以及外部堵塞或堵塞的柱塞运动。尽管这种基于ic的驱动器需要更多的外部无源支持组件，而不是与电磁阀串联的简单电源轨，但它们提供了远为优越的性能。
当然，对于许多低端应用(如消费级机器人和玩具)来说，不带电子器件的基本电源回路就足够了，而且具有适当的成本效益。
用于切换联系人的簧片继电器和更多
簧片继电器是玻璃封装的接触继电器，适用于灰尘和烟雾的环境。各种来源将簧片继电器列为机电继电器(由于它们的电磁操作和移动元件)，而其他来源将它们列为SSRs的子类型(由于它们与固体器件的广泛使用)。我们把簧片继电器归为完全不同的继电器类别。在最常见的迭代操作-常开(NO)安排-从电磁铁或线圈的磁场作用于一对紧密放置的柔性簧片。最终，芦苇相反极性的吸引力克服了它们的硬度，并使它们的尖端(通常是镀金或高导电材料)接触。在移除输入后，簧片返回到它们分离的位置。
事实上，簧片继电器可以采用各种布置和数量的簧片，尽管后者受到继电器线圈尺寸的限制。许多线圈可以处理多达十几个标准开关；对于需要更多的应用，继电器线圈可以并联连接。微型簧片继电器也可用：这些是直接固定在印刷电路板（PCB）上的表面安装装置（SMD）。
簧片继电器通常用于切换起动电机和其他工业部件。
继电器如何与螺线管相比
现在让我们考虑机电继电器的设计。这些与螺线管有很多电磁特性...但具有截然不同的结构和功能。
机电继电器的设计使用线圈和电流驱动(或电压源)就像螺线管。然而，接力的作用却大不相同。尽管光电固态继电器(SSR)和基于mems的继电器等应用有了替代品，机电继电器仍然是交流-直流信号和功率开关以及低电平和高电平开关的重要和通用部件。
如前所述，继电器的功能是允许一个信号控制另一个电路的开关，完全电气隔离，两个电路之间没有任何电气接触。
基本继电器的操作原理使用螺线管的通电线圈。然而，代替将柱塞移动在芯中，而是拉动在电枢中 - 上面是一个更多的电触点。随着可动衔铁拉入，然后将其与固定触点进行（或破坏）连接，完成（或打开）通过电枢和接触的电路路径。当线圈被断电时，弹簧将电枢拉回到电源关闭位置。因此，继电器是电可控开关开关。
这里展示的是一台西门子天狼星3RU21160EB0热过载继电器。用于在系统的主电路上提供电流依赖的过载保护，它将其安装到系统负载馈线中。设定范围为0.28至0.4a，允许保护电机和系统至0.09 kW。辅助触点包括常闭（NC）的辅助触点，通常打开（否）。
机电继电器益处
由于SSR和MEMS继电器的可用性，甚至是机电继电器的独特和持久效用的原因
◾️线圈电路和触点电路完全相互隔离，可以有非常不同的电压和电流水平。
◾️机电继电器触点形成一个基本的开关闭合…通过它的电流可以是交流或直流-独立于线圈驱动。闭合器的两侧不接地，也不与电路共接，因此闭合器可以放置在电路的任何位置。
◾️机电继电器可以在激活（称为常开或否）上关闭接触，或者它可以打开触点（正常关闭或NC设计）。机电继电器还可以使用多个触点来进行两者。
这种通用TRZ 24VDC 1CO - 1122880000耦合继电器Weidmüller的弹簧加载推入式端子触点使系统接线简单可靠。耦合继电器接受24 Vdc输入，并集成了一个转换触点，用于多功能切换。回想一下，转换触点（称为C型触点）结合了NO（A型）和NC（B型）电路的功能…并且通常与其他电子设备互补以执行特定任务。
◾️许多继电器控制多个NO和NC触点-与三个，四个，甚至更多独立的NO和NC触点。这些多触点不需要携带相同类型和额定负载，所以一些触点可以用于低电平信号，而另一些可以用于供电。
继电器触点配置包括单极单掷（SPST）、单极双掷（SPDT）、双极单掷（DPST）和双极双掷（DPDT）。
◾️当继电器被激活时，触点电路不需要带电——这在某些设计中实际上是必要的。这意味着当负载电路断开时，继电器可以被切换。这叫做干燥接触关闭。
◾️机电继电器在电气和机械上坚固耐用，易于故障排除。它们还能承受会破坏固态等量物的瞬变。
◾️机电继电器通常设计用于从10毫安到几十安培的线圈电流，触点处理毫安和几伏到几个数量级以上的两个参数。
◾️一旦机电继电器通电并且电枢移动，它只需要一个较弱的场，以将其固定到位;因此，继电器保持电流远小于致动电流 - 通常约为一半。这与螺线管相同，并且相同或非常相似的电路可以用作螺线管驱动器或继电器驱动器。此外，只要它在设计限制内，中继负载不需要完全知道或定义;这对于负载可能具有不确定或难以控制的特性的情况是有用的。
◾️适当设计的继电器可以使用低电平电压电流来切换更高的电压电流。此外，继电器非常易于排除：所需的所有内容是测量线圈连续性和直流电阻的欧姆表，并在继电器打开并关闭时测量接触电阻。
◾️继电器也可用于切换RF信号，尽管这些需要独特的内部结构。
将继电器与接触器进行比较
这一信息的一部分最初出现在设计世界的姐妹网站Power Electronic Tips -这里和这里。
继电器和接触器是基本操作相同的电气开关——这就是为什么一些工程师认为接触器是继电器的子集。继电器和接触器的区别在于它们的适用范围:继电器通常作用于容量为20a或更小的电路。相比之下，接触器作用于大功率电路…直接开关电路与大电流负载，如灯，大电容器，和积分马力电动机-详细在此电动机发文章。
我们已经解释了机电继电器的结构:就像继电器一样，接触器使用一个电磁线圈来开启和关闭电路。然而，接触器，这个线圈总是在它自己的电源。然而，接触器有一对或多对无三相输入和输出…在某些情况下，辅助触点与主触点一起工作。
电动机上使用的许多接触器（建立和中断电源进入绕组）也在每次绕组上整合热过载保护。随着绕组汲取电流，温度低阻金属带温热。在检测到过热后，它们触发NC触点（与接触器的电磁线圈串联）打开......反过来递交连接器 - 并从电源切断电机。
接触器格式通常遵守NEMA或IEC标准。由于使用互补触头（和井喷线圈）来逐渐较小，因此对于给定的额定等级以及较依赖于质量，易于求偏心，往往较少，以消散来自电弧的弧度。还集成到许多接触器的设计中是电弧滑槽（由平行板围绕的封闭空间），用于电弧抑制和熄灭弧形。
机电式继电器的缺点
❌机电继电器非常适合某些情况，而不适合其他情况。它们可能相对较慢，切换速度在几十毫秒量级。这对于那些需要微秒范围或更快速度的开关应用程序是不可接受的。
❌它们会磨损——尽管一个设计良好的高质量继电器在其设计范围内使用可以持续100多万次，但这可能不够。不仅移动的机械元件会磨损，而且由于反复的通断动作电接触表面镀层也会磨损…最终使接触不良或断断续续。
❌除非它们被密封，触点可以累积污垢，甚至可以腐蚀（这会降低接触侧性能）。
❌它们大于SSR或MEMS对应物，并且需要在相对较高的水平下驱动的电流 - 因此可以消耗（并消散）显着的功率......特别是在保持激励模式时。
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