繼電器種類、參數(shù)及應用

1、繼電器種類、參數(shù)及應用一、選電器1、什么是繼電器？繼電器是具有隔離功能，當輸入量到達一定值時，輸出量發(fā)生變化的自動控制元件。廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等的感應機構輸入部分；有能對被控電路實現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機構輸出部分；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進行驅(qū)動的中間機構驅(qū)動部分。2、繼電器的分類1按繼電器的作用原理或結(jié)構特征分類：電磁繼電器：由控制電流通過線圈所產(chǎn)生的電磁吸力驅(qū)動磁路中的可動部

2、分而實現(xiàn)觸點開、閉或轉(zhuǎn)換功能的繼電器。組合繼電器：由電子元件和電磁繼電器組合而成的繼電器。熱繼電器：溫度到達規(guī)定要求時而動作的繼電器。光電繼電器：利用光電效應而動作的繼電器。極化繼電器：由極化磁場與控制電流通過控制線圈，所產(chǎn)生的磁場綜合作用而動作的繼電器。時間繼電器：當加上或除去輸入信號時，輸出部分需延時或限時到規(guī)定的時間才閉合或斷開其被控線路的繼電器。2按繼電器觸點負載分類按觸點負載直流28V阻性：微功率繼電器：觸點額定負載電流為小于0.2安培的繼電器弱功率繼電器：觸點額定負載電流為中功率繼電器：觸點額定負載電流為 大功率繼電器：觸點額定負載電流大于3按繼電器的外形尺寸分類：微型繼電器：外形

3、最長邊尺寸不大于超小型繼電器：外形最長邊尺寸不大于0.21安培的繼電器2安培、5安培的繼電器10安培的繼電器10毫米的繼電器。10毫米，但不大于 25毫米的繼電器。小型繼電器：外形最長邊尺寸大于25毫米，但不大于50毫米的繼電器。注：汽車繼電器按外形尺寸分類時標準一般大于以上尺寸。4按繼電器的防護特征分類：密封繼電器：采用焊接、封膠或其它方法，將觸點和線圈等都密封在罩殼內(nèi)，與周圍介質(zhì)相隔離的繼電器。封閉式繼電器：將觸點和線圈等都封閉非密封在罩殼內(nèi)加以防護的繼電器。敞開式繼電器：不用防護罩來保護觸點和線圈等的繼電器。5按觸點形式分類：常開繼電器：只有常開觸點形式的繼電器常閉繼電器：只有常閉觸點形

4、式的繼電器轉(zhuǎn)換繼電器：具有轉(zhuǎn)換觸點形式的繼電器具備常開、常閉功能6按產(chǎn)品用途分類：通訊繼電器：訊設備中使用的繼電器，該類繼電器觸點負載范圍從低電平到中等電流，可靠性、接觸電阻等技術要求較高，環(huán)境使用條件要求不高。工業(yè)繼電器：工業(yè)控制中使用的繼電器，觸點負載功率大、壽命長。家電用繼電器：家電中使用的繼電器，要求安全性能好。汽車繼電器：汽車中用的繼電器，觸點切換負載功率大，抗沖擊，震動性能好，壽命長。3、繼電器的工作原理1電磁繼電器工作原理當線圈引出腳兩端加上電壓或電流，線圈的激磁電流產(chǎn)生磁通，磁通通過導磁體鐵心、軛鐵、銜鐵和工作氣隙組成的磁路，并在工作氣隙產(chǎn)生電磁吸力。當激磁電流上升到達某一值時

5、，電磁吸力矩將克服動簧的反力矩使銜鐵向下運動，帶動動觸點與常開靜觸點接通，實現(xiàn)外電路轉(zhuǎn)換。2組合繼電器工作原理通過電磁繼電器與電子線路組合來實現(xiàn)要求的功能，控制信號經(jīng)過控制電路驅(qū)動繼電器線圈進行開關切換。4、電磁繼電器的技術參數(shù)1機械物理參數(shù)常開觸點壓力：電磁鐵在額定電壓吸合狀態(tài)下，實際作用在動觸點中心處所有機械力。常閉觸點壓力：電磁鐵在斷開狀態(tài)下，實際作用在動觸點中心處所有機械力。觸點間隙：在規(guī)定條件下，觸點在最終斷開位置時，動靜觸點的最短距離。觸點超行程：觸點閉合時，動靜觸點接觸后，虛擬移去靜觸點后，動觸點沿運動方向可能繼續(xù)運動的距離。銜鐵返回力：電磁鐵在常開狀態(tài)下，觸點由常閉向常開轉(zhuǎn)換，

6、直至剛好接觸到常開觸點時，實際作用在動觸點中心處所有機械力。2電氣參數(shù)額定負載：指繼電器進行電壽命試驗時采用的負載電壓、電流值。線圈功耗：在額定電壓作用下，繼電器線圈所消耗的功率。觸點接觸電阻：在規(guī)定的測量條件下測量得到一對閉合觸點間的電阻值。吸合電壓：繼電器的所有觸點從釋放狀態(tài)到達工作狀態(tài)時所需線圈電壓的最小值。通用繼電器一般規(guī)定為75險80項定電壓。釋放電壓：繼電器的所有觸點從吸合狀態(tài)恢復至釋放狀態(tài)時所殘留的線圈電壓的最大值。通用繼電器一般規(guī)定為5%10煩定電壓。絕緣電阻：各不相連導電部分間的絕緣部分在外加一定直流電壓時所呈現(xiàn)的電阻值。一般情況下檢測常開觸點間、觸點線圈間絕緣電阻?？闺姀姸?/p>

7、：互不相連導電部分間的絕緣部分承受規(guī)定電壓而無擊穿和規(guī)定漏電流的能力。般情況下檢測常開觸點間、觸點線圈間介質(zhì)耐。3時間參數(shù)吸合時間：處于釋放狀態(tài)初始狀態(tài)的繼電器，在規(guī)定的條件下，從施加輸入激勵量規(guī)定值的瞬間起到繼電器切換的瞬間止的時間間隔不含吸合回跳時間。釋放時間：處于動作狀態(tài)終止狀態(tài)的繼電器，在規(guī)定的條件下，從斷開輸入激勵量規(guī)定的瞬間起到繼電器切換的瞬間止的時間間隔不含釋放回跳時間4環(huán)境適應性溫度：包括工作溫度、貯存溫度、溫度循環(huán)、溫度沖擊等。耐潮濕：包括常溫高濕和高溫高濕，一般要求高溫高濕耐濕熱振動穩(wěn)定性：經(jīng)重復周期的正弦運動后，產(chǎn)品能維持正常工作的能力。產(chǎn)品能維持正常工 繼電器應無零件松

8、動產(chǎn)品維持正常工作能失誤次數(shù)應不超過沖擊強度：經(jīng)給定大小、波形和持續(xù)時間的連續(xù)單向力脈沖作用后,作的能力。繼電器在經(jīng)受產(chǎn)品標準規(guī)定的加速度和次數(shù)的沖擊作用后，和機械損壞，電氣參數(shù)應符合要求。沖擊穩(wěn)定性：經(jīng)給定太小，波形和持續(xù)時間的單向力脈沖作用下，力。在特殊環(huán)境下，還有抗鹽霧、抗霉菌、耐輻射、運輸、貯存等項目。5壽命及失效率指標要求繼電器在規(guī)定的試驗環(huán)境條件和觸點負載下，在規(guī)定的動作次數(shù)內(nèi),產(chǎn)品規(guī)定的要求。機械壽命：在規(guī)定的試驗環(huán)境條件，觸點不帶負載下，繼電器可以正常動作的次數(shù)。電壽命：在規(guī)定的試驗環(huán)境條件和觸點負載下，可以正常工作的動作次數(shù)。6安全使用要求阻燃材料：產(chǎn)品使用的絕緣材料應具有良

9、好的阻燃性能及足夠的耐溫性能，一般要求滿足UL94V0級阻燃，長期使用溫度在120度以上。絕緣抗電水平：繼電器的耐壓分為觸點間耐壓、觸點線圈間耐壓、觸點組間耐壓。繼電器的各部分間的絕緣電阻一般是100MQ。安全規(guī)格要求：為防止觸電及火災，繼電器產(chǎn)品必須合有關國家的安全規(guī)定，如美國UL加拿大CSA德國TUM中國CCC?。7電磁兼容要求電磁兼容EMC是電器裝置或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中工作時不干擾或不受干擾的能力。當線路上的干擾源造成繼電器線圈電壓發(fā)生突變時，可能造成繼電器誤動作；當繼電器周圍具有強磁場時，也可能造成繼電器誤動作，應防止與大變壓器、喇叭等器件緊靠排列；繼電器線圈在斷電時會有反向電壓，可并聯(lián)

10、續(xù)流二極管吸收反向電壓；繼電器觸點開斷時產(chǎn)生電弧，會發(fā)射出電磁波影響電子系統(tǒng)工作，必要時可在觸點加滅弧電路，也可適當加大繼電器與精密電子系統(tǒng)的距離；線路板設計時應注意強電弱電別離等。二、汽車繼電器的選用汽車繼電器主要分為插入式汽車繼電器和組合式汽車繼電器。在選擇時應從輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、時間參數(shù)、環(huán)境條件、安全規(guī)定等方面考慮。1、輸入?yún)⒘窟x擇原則汽車繼電器在選用時主要應考慮線圈額定電壓、動作電壓、釋放電壓、線圈功耗、最大連續(xù)電流、線圈電阻等輸入?yún)?shù)。輸入?yún)⒘窟x擇時需注意以下事項：1）汽車繼電器的使用環(huán)境溫度，一般分為發(fā)動機艙（最高極限溫度為125）和駕駛艙（最高極限溫度為85），線圈電阻隨環(huán)境

11、溫度的變化而變化，對繼電器吸動、釋放電壓有一定的影響，不同繼電器的影響程度不同。一般70下的吸合電壓一般比20下的吸合電壓高20%左右。2） 通過電磁繼電器與電子線路組合來實現(xiàn)要求功能的組合式繼電器，控制電路存在壓降，可能造成繼電器線圈兩端的電壓太小，無法驅(qū)動繼電器動作。3） 在繼電器動作后，一般要求線圈上應施加最低動作電壓以上電壓，推薦使用的保持電壓應高于80%的額定電壓，最好為額定電壓。不推薦使用低保持電壓或提供應繼電器線圈的電壓較低，因為這樣會減弱產(chǎn)品抗振性及承載能力，容易導致繼電器發(fā)生誤動作。4） 為滿足低動作電壓的要求，汽車繼電器一般設計功耗較高，長期施加在線圈上的電壓值，一般應小于

12、120%額定電壓。特別在高溫下使用，會造成線圈溫度過高，老化加速，嚴重時有可能發(fā)生線圈絕緣層損壞，匝間短路而使繼電器失效。5）直流繼電器釋放電壓一般為5%-10煩定電壓，交流繼電器釋放電壓一般為10%-30%額定電壓。當線路上剩余電壓過大，會造成繼電器不釋放。6）采用開關控制繼電器線圈通斷時，應考慮開關觸點回跳影響。7）電壓規(guī)格的選用應盡量采用通用規(guī)格，直流為12VDC24VDC交流為110VAG220VAG8） 當繼電器線圈通電一段時間后，線圈發(fā)熱。這時進行繼電器觸點切換動作，其吸合電壓高于冷態(tài)吸合電壓，可能造成繼電器不動作。9） 繼電器線圈斷電時會產(chǎn)生反電勢，反電勢對電子線路有破壞作用，可

13、選擇帶電阻或續(xù)流二極管的繼電器，但應考慮電源極性。2、輸出參量選擇原則汽車繼電器在選用時主要應考慮觸點組數(shù)、觸點形式、觸點負載、觸點材料、電壽命、機械壽命等輸出參數(shù)。2.1 常用觸點組合形式繼電器常用組合形式有常開型觸點、常閉型觸點、轉(zhuǎn)換型觸點、常開雙輸出型觸點。2.2 負載類型汽車系統(tǒng)采用的是直流電源，當繼電器觸點開斷瞬間，即產(chǎn)生電弧，電弧熱能會使觸點嚴重燒損。此外直流負載的電流總是朝一個方向流動，會引起觸點材料定向轉(zhuǎn)移。國內(nèi)外長期實踐證明，繼電器約70%的故障發(fā)生在觸點上。大多數(shù)汽車繼電器負載能力，只標稱阻性負載，但汽車繼電器實際使用中往往不是阻性負載，還有感性負載、燈負載、電機或容性負載

14、，因此存在較高的沖擊電流，應根據(jù)沖擊電流的大小選擇使用，以沖擊電流不超過標稱阻性負載為原則，觸點負載大小應盡量降額使用。根據(jù)負載容量大小和負載性質(zhì)阻性、感性、容性、燈載及電機負載確定參數(shù)十分重要。一般情況，繼電器切換負荷在額定電壓下，電流大于100mA、小于額定電流的75%最好。電流小于100mA會使觸點積碳增加，可靠性下降。觸點在不同負載類型、不同負載大小條件的電接觸特性、失效現(xiàn)象及失效機理是有差異的。下面分別就不同負載類型進行說明：1）燈負載：由于燈絲冷態(tài)電阻很小，接通瞬間的浪通電流高達穩(wěn)態(tài)電流15倍。如此大的浪涌電流會使觸點迅速燒蝕，甚至產(chǎn)生熔焊失效。一般可串入限流電阻來減少浪涌電流。2

15、）電機負載：電動機靜止時輸入阻抗很小，啟動瞬間浪涌電流很大。當電動機啟動后，產(chǎn)生內(nèi)部電動勢，致使觸點電流趨于減小，關斷時，觸點間出現(xiàn)反電勢，常常會引起拉弧，造成觸點燒蝕。3）感性負載：電感器、軻流圈接通瞬間，電磁線圈有抑制電流上升的功能，不會出現(xiàn)浪涌電流；電磁鐵、接觸器線圈接通瞬間會出現(xiàn)浪涌電流；這四種負載關斷時，貯存在電磁線圈中的電磁能通過觸點間燃弧消耗掉，這將導致觸點燒蝕，金屬轉(zhuǎn)移、粘接。采用RC網(wǎng)絡、二級管、壓敏電阻等觸點保護裝置可減少觸點的燒蝕。4）容性負載：容性電路的充電電流可能非常大，開始時，電容器類似短路，其電流僅受線路電阻的限制。有時，用戶并未意識到其負載是容性的，實際上，長的

16、傳輸線、消除磁干擾的濾波器、電源等都是強容性的。串聯(lián)限流電阻，可以減少接通瞬間的浪涌電流。容性負載電流曲線近似于燈負載。常用負載浪涌電流大小見下表:負載類型浪涌電流浪涌時間ms備注阻性穩(wěn)態(tài)電流燈510倍穩(wěn)態(tài)電流300電機510倍穩(wěn)態(tài)電流300可用56倍的阻性負載來代替試驗感性310倍穩(wěn)態(tài)電流2040電磁鐵線圈容性2040倍穩(wěn)態(tài)電流1040長輸送線、濾波器、電源類應看作容性負載選擇時應注意以下事項：1）最大開斷電壓、最大開斷電流、最大開斷功率均不應大于規(guī)定值。2）汽車繼電器負載電壓通常為12VDC直流負載電壓超過30VDCM,允許開斷的電流隨負載電壓升高急劇下降，選用時，應進行負載試驗。3）觸點

17、負載應大于最小允許負載。4）負載開斷頻率應低于規(guī)定值，假設無規(guī)定可按低于10次/分鐘考慮。5）使用多組觸點繼電器時，應保持負載在電源的同一相，防止繼電器故障時，產(chǎn)生短路現(xiàn)象。6）在利用繼電器控制的線路中，應充分考慮繼電器的各種觸點短路、開路故障，防止因此造成電源短路等嚴重的事故。7）一般情況下，實際開斷阻性負載應適當?shù)陀陬~定阻性負載，建議在5070%8）繼電器使用于除阻性負載外的其他負載時，應盡量進行實際負載開斷試驗。9）選擇繼電器負載與外殼上標注值不一致，可以參照產(chǎn)品試驗報告中電壽命的額定負載。10）產(chǎn)品使用于低電平負載場合時，應選用相應的繼電器，必要時選用雙觸點繼電器。11）繼電器正常使用

18、時可以不加滅弧電路，在開斷具有沖擊電流、沖擊電壓的負載時,加入適當?shù)臏缁‰娐房梢匝娱L產(chǎn)品壽命。12）當負載性質(zhì)改變時，其觸點負載能力將發(fā)生變化。2.3 觸點材料對于觸點材料，滿足下述參數(shù)：低且穩(wěn)定的接觸電阻；優(yōu)良的耐蝕性和抗粘著性；觸點耗損及轉(zhuǎn)移盡量?。徊皇芡饨绛h(huán)境的影響，有良好的耐腐蝕性；易加工。下面介紹幾種常用的觸點材料：觸點材料性能應用場合Ag導電導熱最好，具有低的接觸電阻，缺點是在硫化氣體下易形成高阻的硫化膜，在低電壓低電流卜易產(chǎn)生接觸不良現(xiàn)象。用于輕負載電路AgNi10抗磨損，易焊接，有良好的耐弧性能。在中等范圍負載AgCdO較低的接觸電阻，有優(yōu)異的耐抗弧抗融能力，缺點是在硫化氣體下

19、易形成高阻的硫化膜。鎘屬有害化學物質(zhì)，很少使用AgSnO2耐燒損，抗熔焊能力高，抗腐蝕性能優(yōu)良，幾乎無材料轉(zhuǎn)移。大電流阻性負載，有較高沖擊電流的電機、燈負載AgSn021no3加入In兀素后，抗熔焊能力更局。大負載電路、閃光燈負載3、時間參數(shù)選擇原則繼電器在選用時主要應考慮動作時間、釋放時間、吸合回跳時間、釋放回跳時間等時間參數(shù)。對于汽車繼電器，一般對上述時間參數(shù)不關注，對組合式汽車繼電器，一般關注閃光頻率、延時時間等。4、環(huán)境條件選擇原則繼電器選用時應考慮高溫、低溫、高低溫交替工作、濕熱、沖擊、振動等環(huán)境條件。選擇時應注意以下事項：1）產(chǎn)品使用溫度范圍要求應適當?shù)陀诋a(chǎn)品的極限工作溫度范圍；在

20、高溫下工作時，開斷負載應適當降低。2）在潮濕（濕度超過RH85%）腐蝕性氣氛條件下使用時，應采用密封型繼電器。3）繼電器振動、沖擊性能應滿足模塊或整車要求，并進行相應試驗。5、安全規(guī)定選擇原則繼電器選用時應考慮以下安全性能參數(shù)：阻燃性能：產(chǎn)品使用的絕緣材料應具有良好的阻燃性能及足夠的耐溫性能。絕緣抗電水平：汽車繼電器的典型值為耐壓500VAC絕緣電阻100MQ。電磁兼容要求：對電磁干擾或射頻干擾比較敏感的裝置周圍，最好不要選用交流電激勵的繼電器。選用直流繼電器要選用帶線圈瞬態(tài)抑制電路的產(chǎn)品。那些用固態(tài)器件或電路提供激勵及對尖峰信號比較敏感地地方，也要選擇有瞬態(tài)抑制電路的產(chǎn)品。6、安裝使用選擇原

21、則6.1 繼電器的安裝繼電器的外形、安裝方式、安裝腳位形式很多，運用時必須按整機的具體要求，考慮繼電器高度和安裝面積、安裝方式、安裝腳位等。6.2 繼電器的安裝原則繼電器安裝一般采用以下原則：1）滿足同樣負載要求的產(chǎn)品具有不同的外形尺寸，根據(jù)所允許的安裝空間，可選用低高度或小安裝面積的產(chǎn)品。但體積小的產(chǎn)品有時在觸點負載能力、靈敏度方面會受到一定限制。2）繼電器的安裝方式有PC板、快速連接式、插座安裝式等。對體積小、不經(jīng)常更換的繼電器，一般選用PC板式。對經(jīng)常更換的繼電器，選用插座安裝式。對主回路電流超過20A的繼電器，選用線速連接式，防止大電流通過線路板，造成線路發(fā)熱損壞。對于汽車繼電器，目前

22、大部分采用的是插座安裝式。3）安裝腳位：一般考慮線路板布線的方便，強弱電之間的隔離。特別應考慮安裝腳位的通用性。有些公司的產(chǎn)品在設計風格上較為獨特，所以腳位很特別，這樣的產(chǎn)品大部分是為特定用戶設計，其它生產(chǎn)廠因考慮市場問題不愿開發(fā)，選用后供貨較難。三、:氣車繼電器的使用根據(jù)其在車上的安裝位置和功能不同，其承受的破壞力也不同來使用汽車繼電器，應該在應用前以實際的使用條件進行測試和驗證。1、汽車繼電器的測試條件繼電器在以下條件下進行試驗：1試驗電源采用足夠容量的直流穩(wěn)壓電源，其波紋電壓峰-峰值不大于100mM電壓表、電流表精度不低于0.5級，測量外形及安裝尺寸使用游標卡尺，其最小讀值為0.02mm

23、2試驗電壓：標稱電壓為12V時，試驗電壓為14V0.1V;標稱電壓為24V時，試驗電壓為28V0.2V。3環(huán)境溫度：23c5C；4相對濕度：45%75%;5大氣壓力：86kPa106kPa。2、汽車繼電器主要參數(shù)測試1吸合值、釋放值吸合電壓和釋放電壓各汽車廠的標準不一樣，但都要求在工作溫度范圍內(nèi)繼電器能正常工作。國家汽車行業(yè)繼電器標準規(guī)定常溫下檢測要求為:標稱電壓V吸合電壓V釋放電壓V128.51.54.824&1739.62線圈電流線圈電流對測量時的環(huán)境溫度比較敏感，所以測試前1-2小時內(nèi)產(chǎn)品置于要測試的環(huán)境下，并且產(chǎn)品處在不工作狀態(tài)。3接觸電阻觸點電壓降下檢測要求為:額定電流A觸點電壓降2

24、0200mV繼電器在標稱電壓下通以額定電流時的觸點電壓降,國家汽車行業(yè)繼電器標準規(guī)定常溫4絕緣性能繼電器絕緣電阻的測試一般都使用兆歐表。各互不連接的導電零部件之間及導電零部件對機殼之間應能耐受50Hz、550V正弦波形電壓歷時1min的試驗，絕緣不被擊穿。在大批連續(xù)生產(chǎn)時，可用電壓660V,歷時1s的試驗代替。5外形尺寸外形尺寸檢查的依據(jù)是外形圖，測量時所施外力不得造成繼電器的任何損傷。3、繼電器的使用條件、環(huán)境條件注意事項1）使用環(huán)境條件主要指溫度最大與最小、濕度一般指40攝氏度下的最大相對濕度、低氣壓使用高度1000米以下可不考慮、振動和沖擊。此外，尚有封裝方式、安裝方法、外形尺寸及絕緣性

25、等要求，使用時不要超過產(chǎn)品規(guī)定的數(shù)值。2）注意不要掉落或者使其受到?jīng)_擊，防止破壞產(chǎn)品性能；3）要注意保護繼電器觸點，即使是密封型繼電器；4）注意按規(guī)定的極性接線圈電源和觸點電源；5）插入式汽車繼電器引出腳的插入不能超過額定值。4、線圈輸入信號注意事項1）按輸入信號是電、溫度、時間、光信號確定選用電磁、溫度、時間、光電繼電器。2）假設供應繼電器線圈是恒定的電流應選用電流繼電器，是恒定電壓值則選用電壓繼電器。汽車繼電器一般是電壓繼電器。3）與用戶密切相關的輸入量是線圈工作電壓或電流，而吸合電壓或電流則是繼電器制造廠控制繼電器靈敏度并對其進行判斷、考核的參數(shù)。如果在吸合值下使用繼電器，環(huán)境溫度升高或處于振動、沖擊條件下，將使繼電器工作不可靠。4）用戶使用不能以空載電壓作為繼電器工作電壓依據(jù)，而應將線圈接入