繼電器的基礎(chǔ)知識及應(yīng)用概述
一、時間繼電器基礎(chǔ)
時間繼電器是一種當(dāng)電器或機(jī)械給出輸入信號時,在預(yù)定的時間后輸出電氣關(guān)閉或電氣接通信號的繼電器。
時間繼電器的常用功能有:
A:通電延時(On-delay Operation)
F:斷電延時(Off-delay Operation)
Y:星三角延時(Star/Delta Operation)
C:帶瞬動輸出的通電延時(With inst. Contact On-delay Operation)
G:間隔延時(Interval-delay Operation)
R:往復(fù)延時(On-off repetitive delay Operation)
K:信號斷開延時(Off-signal delay Operation)
1、控制電源
時間繼電器的電源端子間一般能承受1500V的外來浪涌電壓,如果浪涌電壓超過此值時,須使用浪涌吸收裝置,以防止時間繼電器擊穿燒毀;
當(dāng)時間繼電器重復(fù)工作時,本次電源關(guān)斷到下次電源接通的時間(休止時間)必須大于復(fù)位時間,否則,未完全復(fù)位的時間繼電器在下一次工作時就會產(chǎn)生延時時間偏移、瞬動或不動作;
斷電延時型時間繼電器的電源接通時間必須大于0.5秒,以便有充足的能量儲備而保證在斷開電源后按預(yù)設(shè)時間接通或分?jǐn)嘭?fù)載;
時間繼電器的電源回路一般情況下是高阻抗的,因此,切斷電源后的漏電流要盡可能?。ò雽?dǎo)體或用RC并接的觸點(diǎn)來開關(guān)時間繼電器),以免有感應(yīng)電壓而假關(guān)斷引起誤動作(對于斷電延時型而言,會產(chǎn)生斷電后延時時間到但繼電器不釋放現(xiàn)象)。一般情況下電源端子的殘留電壓應(yīng)小于額定電壓的20%,對斷電延時型而言應(yīng)小于額定電壓的7%;
時間繼電器在完成其控制工作后,盡量避免繼續(xù)通電。到時后連續(xù)通電會使產(chǎn)品發(fā)熱,從而加快電子元件老化,大大縮短使用壽命。
2、負(fù)載連接
時間繼電器的輸出觸點(diǎn)由于受產(chǎn)品體積的限制,往往負(fù)載能力不強(qiáng),因此要對觸點(diǎn)進(jìn)行保護(hù),可在觸點(diǎn)兩端并接吸收裝置(如:RC、二極管、齊納二極管等)。
不要用時間繼電器去直接控制大容量負(fù)載,有的負(fù)載看上去不大,但由于負(fù)載電流特性而出現(xiàn)燒熔觸點(diǎn)的現(xiàn)象,下表是負(fù)載形式和浪涌電流之間的關(guān)系。
負(fù) 載 形 式 浪 涌 電 流
電阻負(fù)載 標(biāo)準(zhǔn)額定電流
電磁鐵負(fù)載 10~20 倍標(biāo)準(zhǔn)額定電流
電機(jī)負(fù)載 5~10倍標(biāo)準(zhǔn)額定電流
白熾燈負(fù)載 10~15 倍標(biāo)準(zhǔn)額定電流
水銀燈負(fù)載 1~3 倍標(biāo)準(zhǔn)額定電流
鈉汽燈負(fù)載 1~3 倍標(biāo)準(zhǔn)額定電流
電容性負(fù)載 20~40 倍標(biāo)準(zhǔn)額定電流
電感性負(fù)載 5~15 倍標(biāo)準(zhǔn)額定電流
3、延時誤差
主要是重復(fù)誤差、設(shè)定誤差、溫度誤差和電壓誤差:
重復(fù)誤差
± 1/2 × (Tmax - Tmin) ÷ TMs × 100%
額定值
電壓誤差
(TMx - TM) ÷ TMs × 100%
容許的電源電壓范圍
溫度誤差
(TMx - TM) ÷ TMs × 100%
額定值-10~ 50 ℃
設(shè)定誤差
(TM - Ts) ÷ TMs × 100%
1最大刻度值的 1/3 以上
20 ± 2 ℃
TM: 測量的延時時間平均值
Ts: 設(shè)定值
TMs: 最大刻度值
TMx: 在不同的電壓、溫度下所測得的平均延時值
Tmax:測得的最大值
Tmin: 測得的最小值
二、如何選用繼電器
在通訊設(shè)備、自動裝置、家用電器、汽車電子裝置等凡是需要電路轉(zhuǎn)換功能的地方,都可以選用繼電器。由于應(yīng)用領(lǐng)域很廣,不同用戶對繼電器的要求千差萬別。為滿足各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的使用要求,各繼電器生產(chǎn)廠家開發(fā)了許多不同型號、不同規(guī)格、不同使用性能的繼電器;隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新結(jié)構(gòu)、高性能、高可靠的繼電器不斷地涌現(xiàn)。面對品種規(guī)格繁多的繼電器產(chǎn)品,如何合理選擇、正確使用,將直接影響到整機(jī)的性能、可靠性。 如何合理選用繼電器?首先要深入分析、研究整機(jī)的使用條件、技術(shù)要求,按照“價值工程”原理,合理地提出入選繼電器產(chǎn)品必須達(dá)到的技術(shù)性能。我們的技術(shù)人員、銷售人員應(yīng)介入繼電器的選型,發(fā)揮我們的優(yōu)勢,當(dāng)好參謀,做好售前、售后服務(wù)。可以按下述要點(diǎn),逐項(xiàng)開展分析、研究:外形及安裝方式、安裝尺寸;輸入?yún)⒘?;輸出參量;環(huán)境條件;安全要求;可靠性要求。下面按上述要求分別闡述。
1、外形、安裝方式、安裝尺寸
繼電器的外形、安裝方式、安裝尺寸品種很多,用戶必須按整機(jī)的具體要求,提出具體的安裝面積,允許繼電器的高度、安裝方式、安裝尺寸。這是選擇繼電器首先要考慮的問題。以下幾個問題,選用時應(yīng)予以注意:
(1).對于PC板式引出腳;腳間距大都為2.54×n(n=1、2、3……,以下同),如JZW5;也有2.5n,如JZG2-2/B;也有不符合標(biāo)準(zhǔn)間距的繼電器,如MR72。引出腳的長度一般為3.5。
(2).引出腳的可焊性、繼電器的抗焊接熱、引出腳相對底座的不垂直度等應(yīng)有嚴(yán)格的要求。
(3).快連接式繼電器;快連接引出腳通常有250#(6.35×0.8)、187#(4.75×0.5)2種。這類引出腳要特別注意插拔力要求,250#引出腳: 拔力矩>10kg.cm; 187#引出腳: 拔力矩> 5kg.cm。
三、輸入?yún)⒘?
不同種類的輸入?yún)⒘?,是選擇繼電器型號的重要依據(jù)。常見的輸入?yún)⒘康姆N類有:
(1).交流輸入?yún)⒘?。?dāng)輸入?yún)⒘繛榻涣麟妷海娏鳎r,應(yīng)選用交流繼電器。選用這一類型的繼電器,應(yīng)注意以下幾個問題: 交流頻率—-交流繼電器輸入電壓(電流)的頻率一般為50HZ,或60HZ。由于二者線圈的感抗不同,吸動電壓有明顯差異。合同中應(yīng)予注明。 環(huán)境溫度—-交流繼電器由于存在渦流損耗、磁滯損耗,繼電器的溫升較高,一般為70℃到80℃。工作環(huán)境溫度不宜過高,最好為40℃到65℃,確定環(huán)境溫度的計算公式:t1≤t2-t3-150C; 注:t1:繼電器最高環(huán)境溫度,0C; t2:漆包線、絕緣材料最高允許長期工作溫度0C (B級為1300C;F級為1550C) t3:繼電器平均溫升,0C。 由此可見,當(dāng)提高環(huán)境溫度,要求漆包線及絕緣材料的耐溫等級相應(yīng)提高,繼電器成本將大幅度上升。 交流噪聲—-繼電器工作時,會發(fā)出交流噪聲。初始要求小于45dB(分貝),實(shí)際使用中,由于磁極間出現(xiàn)砂塵等污物、機(jī)械參數(shù)的變化,交流噪聲會有所增大。 吸動電壓—-交流繼電器的吸動電壓一般小于80%VH(額定工作電壓以下同);允許最高吸動電壓<90%VH。用供電電壓直接激勵的繼電器,當(dāng)供電電壓波動幅度大于±10%,將導(dǎo)致繼電器的失效,電壓過低,吸動不可靠,會出現(xiàn)似吸非吸而失效;電壓過高,溫升上升,繼電器絕緣受損而失效。當(dāng)供電電壓大于±10%時(如農(nóng)村電網(wǎng)電壓波動大)。合同中應(yīng)提出,將吸動電壓酌情降低;選擇較高耐溫等級的漆包線、絕緣材料。
(2).直流輸入?yún)⒘俊_@類繼電器應(yīng)用很廣,分幾種情況加以討論。選擇直流繼電器,突出問題是靈敏度L(線圈額定功耗)問題,L與輸出功率大小、外形尺寸、環(huán)境條件(環(huán)境溫度,振動、沖擊……)有關(guān),確定繼電器靈敏度應(yīng)十分謹(jǐn)慎,不可片面強(qiáng)調(diào)靈敏度,而犧牲其他性能。 當(dāng)對靈敏度要求不高時,可采用一般靈敏度的直流繼電器; 當(dāng)靈敏度要求較高,輸出功率為強(qiáng)電,環(huán)境條件苛刻,可用固態(tài)繼電器、中等靈敏度的繼電器; 當(dāng)要求高靈敏度(如0.2W以下),可采用混合繼電器、極化繼電器。但混合繼電器的價格較高,體積較大;極化繼電器環(huán)境適應(yīng)性較差,負(fù)載能力不高。 當(dāng)輸入電壓持續(xù)時間較長,如幾個小時、幾天、幾個月、建議采用磁保持繼電器。有幾個好處:節(jié)省輸入電能;降低繼電器溫升;提高環(huán)境適應(yīng)性。但要求輸入量為脈沖,有極性要求,輸入線路復(fù)雜化。如磁卡電表用繼電器、衛(wèi)星電源控制用繼電器,繼電器觸點(diǎn)在一種導(dǎo)通狀態(tài)下可連續(xù)工作幾十小時,幾個月,采用磁保持很合算。在電能消耗嚴(yán)加控制的場合下,經(jīng)常采用磁保持繼電器。 當(dāng)輸入?yún)⒘款l率達(dá)10Hz及以上,要求繼電器快速動作時,應(yīng)選用舌簧繼電器、極化繼電器或固態(tài)繼電器。舌簧繼電器動作頻率可達(dá)50次/秒,價格低廉,但觸點(diǎn)負(fù)載能力低,一般只能達(dá)50mA、28VDC;極化繼電器、固態(tài)繼電器、切換速度可達(dá)100次/秒,工作可靠,但價格高,體積較大;
(3).溫度變化影響: 繼電器線圈電阻隨溫度的變化而變化,對繼電器吸動、釋放電壓的影響是明顯的。溫度上升到極限高溫時,釋放電壓趨于最大值,吸動電壓相應(yīng)升高;溫度降到極限低溫時,釋放電壓趨于最小值,吸動電壓會有所降低。極限高溫下的不吸動或吸合不可靠;極低溫度下不釋放或釋放遲緩,將導(dǎo)致繼電器的失效。 對電流型繼電器,因吸動安匝,釋放安匝不受線圈電阻變化的影響,故不隨繼電器溫度的變化而變化。必須指出,有些用戶選用電流型繼電器,而不是用恒流源作為繼電器的激勵源,實(shí)際上用的是電壓源。在這種情況,必須考慮溫度對線圈電阻的影響。
(4).固體器件開關(guān)激勵: a.固體器件開關(guān)的負(fù)載能力必須與被激勵繼電器的線圈相適應(yīng),且留有充分的裕量(一般為2倍)。 b.固體器件開關(guān)接通時,激勵回路電壓分配必須確保繼電器線圈上的實(shí)際激勵電壓值符合額定工作電壓要求。 c.固體器件開關(guān)關(guān)斷時,激勵回路的漏電流必須小于繼電器的最小釋放電流。 d.固體器件開關(guān)反向耐壓必須與50~80V峰值電壓相適應(yīng),且具有必要的余量。由于繼電器線圈斷電瞬間,會產(chǎn)生很高的浪涌電壓,有時可達(dá)1500V,為將電壓峰值限制在50~80V之內(nèi),必須采用適當(dāng)?shù)囊种拼胧?低壓激勵與高壓輸出隔離: 現(xiàn)代工業(yè)自動控制系統(tǒng)中,往往以低壓回路的固體器件開關(guān)控制小型中間繼電器的輸入,再用該繼電器的觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換220VAC或380VAC感性負(fù)載回路(如電磁鐵、接觸器線圈……),實(shí)現(xiàn)自動控制和保護(hù)功能。中間繼電器實(shí)際上承擔(dān)了低壓、高壓隔離并轉(zhuǎn)換感性負(fù)載功能。選用此類中間繼電器,必須具備良好的絕緣抗電水平和長期耐受高、低溫、潮濕、砂塵及有害氣體作用的能力。一般說來,抗惡劣環(huán)境能力,可由密封措施與必要的防護(hù)手段加以保證;絕緣抗電水平可由絕緣間隙、配電距離嚴(yán)格的控制、認(rèn)定得以保證。
(5).互相干擾、誤動作: 在印刷電路板上高密度組裝多種繼電器,特別是含有大型電磁鐵或接觸器產(chǎn)品時,有可能產(chǎn)生電磁互感,導(dǎo)致繼電器誤動作;也可能由于其活動部分的沖擊,振動而導(dǎo)致其他繼電器的誤動作。對于靈敏型、簡易通用繼電器產(chǎn)品的安裝,相關(guān)位置的安排,要特別留意。 遠(yuǎn)距離有線激勵方式: 自動電話振鈴電路、門鈴型布線激勵方式等均屬于此類。由于激勵用的連接導(dǎo)線較長,應(yīng)充分考慮連接導(dǎo)線的電壓降對實(shí)際激勵值的影響,確保加在繼電器線圈上的實(shí)際激勵值達(dá)到規(guī)定的額定電壓工作值的要求。
3、輸出參量
國內(nèi)大多數(shù)繼電器負(fù)載能力,只標(biāo)最大純阻性負(fù)載,這給用戶在選擇繼電器負(fù)載時,產(chǎn)生二種誤解,導(dǎo)致選型失誤。誤解之一是:用戶實(shí)用的往往不是純阻負(fù)載,而是感性的、燈的、電機(jī)的或容性的負(fù)載,負(fù)載大小等同或接近于阻性負(fù)載;誤解之二是:負(fù)載可以從低電平到額定負(fù)載,均能適應(yīng)。應(yīng)該指出,能可靠轉(zhuǎn)換10A阻性負(fù)載的繼電器,不可轉(zhuǎn)換10A的感性負(fù)載,不一定能可靠轉(zhuǎn)換10mA的負(fù)載。因?yàn)椴煌再|(zhì)負(fù)載條件下的電接觸失效機(jī)理是截然不同的。 應(yīng)該強(qiáng)調(diào),觸點(diǎn)故障是繼電器失效的主要原因。正確理解觸點(diǎn)在不同負(fù)載類型、不同負(fù)載大小條件的電接觸特性、失效現(xiàn)象及失效機(jī)理,統(tǒng)一制造方與用戶的認(rèn)識,對提高繼電器工作的可靠性,尤為重要。 制造廠應(yīng)改進(jìn)觸點(diǎn)負(fù)載的標(biāo)識、內(nèi)容,對不同負(fù)載類型應(yīng)分別標(biāo)注。 1.白熾燈—-由于白熾燈鎢絲冷態(tài)電阻很小,接通瞬間的浪涌電流高達(dá)穩(wěn)態(tài)電流15倍。如此大的浪涌電流會使觸點(diǎn)迅速燒蝕,甚至產(chǎn)出熔焊失效。一般可串入限流電阻來減少浪涌電流。 2.電機(jī)負(fù)載—-電動機(jī)靜止時輸入阻抗很小,啟動瞬間浪涌電流很大。電流注入后,電流和磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動機(jī)啟動后,產(chǎn)生內(nèi)部電動勢,致使觸點(diǎn)電流趨于減小,關(guān)斷時,觸點(diǎn)間出現(xiàn)反電勢,常常會引起拉弧,造成觸點(diǎn)燒蝕。不過,電機(jī)是緩慢地停下來,電機(jī)內(nèi)部貯存的電磁能,動能轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉一部分,反電勢不會太高。 3.感性負(fù)載—-電感器、電磁鐵、接觸器線圈、軛流圈等都是感性負(fù)載。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;但關(guān)斷時,貯存在電磁線圈中的電磁能通過觸點(diǎn)間燃弧消耗掉,這將導(dǎo)致觸點(diǎn)燒蝕,金屬轉(zhuǎn)移、沾結(jié)。采用RC網(wǎng)絡(luò)、二極管,壓敏電阻等觸點(diǎn)保護(hù)裝置可減少觸點(diǎn)的燒蝕。 4.容性負(fù)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(fù)載是容性的,實(shí)際上,長的傳輸線、消除磁干擾的濾波器、電源等都是強(qiáng)容性的。串聯(lián)限流電阻,可以減少接通瞬間的浪涌電流。 5.直流負(fù)載—-直流負(fù)載比交流負(fù)載難斷開,因?yàn)殡妷翰贿^零,觸點(diǎn)開斷瞬間,即產(chǎn)生電弧,且由于外加電壓持續(xù)保持,只有電弧被拉長,不能自持而熄滅。電弧熱能會使觸點(diǎn)嚴(yán)重?zé)龘p。直流負(fù)載繼電器觸點(diǎn)間隙應(yīng)設(shè)計大些。滅弧措施也經(jīng)常被采用。 6.低電平—-低電平一般指開路電壓為10~100mV;觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換電流為微安級到10mA 。由于吸附在觸點(diǎn)表面的有機(jī)物、化合物,難以在轉(zhuǎn)換負(fù)載時消除,導(dǎo)致觸點(diǎn)接觸電阻大而不穩(wěn)定,觸點(diǎn)壓降遞增。 有效的解決辦法是:選擇軟化電壓低的觸點(diǎn)材料;表面鍍1到3u的金。從工藝上保證觸點(diǎn)表面潔凈;控制繼電器內(nèi)部有害氣體的含量。但繼電器成本將大幅度上升。
4、環(huán)境條件
環(huán)境溫度導(dǎo)致繼電器失效方式有如下幾個方面:
高溫條件下,絕緣材料軟化、熔化;低溫條件下,材料龜裂。絕緣抗電性能下降,以致失效。 高、低溫交替作用下,造成結(jié)構(gòu)松動,活動部件位置發(fā)生變化,導(dǎo)致吸合、釋放失控,觸點(diǎn)接觸不良或不接觸。 低溫下,繼電器內(nèi)部水汽凝露、結(jié)冰,導(dǎo)致絕緣性能下降。 高溫條件下,線圈電阻增大,吸動電壓相應(yīng)增大,造成不吸動或似吸非吸,導(dǎo)致繼電器失效。 高溫條件下,觸點(diǎn)切換功率負(fù)載時,斷弧能力降低,觸點(diǎn)腐蝕、金屬轉(zhuǎn)移加劇,失效可能性增加,壽命縮短。 溫度變化,將導(dǎo)致熱繼電器、固體繼電器、混合式繼電器性能參數(shù)不穩(wěn)定。 繼電器的環(huán)境溫度范圍由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、所選用的材料性能和制造工藝決定,應(yīng)在產(chǎn)品說明書規(guī)定的范圍內(nèi)選用。繼電器的溫升,尤其是交流繼電器的溫升加最高環(huán)境溫度應(yīng)小于所選漆包線絕緣材料的耐溫等級。繼電器的選用,必須十分注意此問題。溫度范圍分級如下,推薦選用: 極限低溫(℃):-5±3;-10±3;-25±3;-40±3;-55±3;-65±3。 極限高溫(℃):40±2;55±2;70±2;85±2;100±2;125±2;155±2;175±2;200±2。 2.濕熱 濕熱對繼電器性能構(gòu)成威脅,具體表現(xiàn)如下: 長期濕熱將直接導(dǎo)致絕緣抗電水平的下降,以致完全失效。特別是長期裸露貯存或使用過程中繼電器絕緣受砂塵等污染后再受濕熱作用,將造成絕緣失效。 非密封繼電器在濕熱條件下,線圈因電化學(xué)腐蝕或霉變而斷線,觸點(diǎn)電化學(xué)腐蝕、氧化加??;金屬零件腐蝕速度顯著上升,繼電器性能變壞,工作可靠性變差,以致完全失效。 在濕熱條件下,觸點(diǎn)帶電切換負(fù)載時,拉弧現(xiàn)象加劇,導(dǎo)致電壽命縮短。在熱帶、亞熱帶使用的電子產(chǎn)品,產(chǎn)品設(shè)計、材料選用時必須充分考慮濕熱問題。
低氣壓條件下,將對繼電器產(chǎn)生以下不良影響: 絕緣零、部件的絕緣電阻,介質(zhì)耐壓下降,觸點(diǎn)斷弧能力下降,壽命降低。繼電器散熱變壞,溫升增高。對功耗大的繼電器的影響尤為明顯。對于民用繼電器,低氣壓的影響不明顯,不詳談。
砂塵污染導(dǎo)致繼電器的失效,還未引起用戶的足夠重視。在自然環(huán)境條件下或一般工業(yè)車間環(huán)境條件下,尤其汽車上使用的電子裝置,砂塵往往會通過散熱孔、裂紋部位滲入繼電器內(nèi)部,經(jīng)日積月累,開機(jī)察看,均可發(fā)現(xiàn)污塵堆積,導(dǎo)致活動部件轉(zhuǎn)動(滑動)不靈,卡死;觸點(diǎn)電接觸失效;在潮濕作用下,金屬件腐蝕加劇,絕緣件絕緣性能下降,以致失效。某些電力保護(hù)用繼電器、汽車用繼電器出廠前檢驗(yàn)合格,經(jīng)一、二年運(yùn)行后,繼電器不斷出現(xiàn)故障。設(shè)計和使用時必須充分考慮砂塵污染的危害。用戶根據(jù)實(shí)用需要,提出特定要求。
化學(xué)氣氛污染—-環(huán)境氣氛中的有機(jī)蒸氣、氧氣、二氧化硫、鹽霧等,對繼電器觸點(diǎn)、金屬零件、線圈、絕緣零件有侵蝕性影響,導(dǎo)致觸點(diǎn)電接觸不良,以致失效;導(dǎo)致線圈引線銹蝕斷線、絕緣水平下降。 化學(xué)有害氣體在自然界是普遍存在,只是在不同場合,有害氣體(蒸汽)的種類不同而已。采取工藝措施,可以減輕、免除其侵蝕,但成本將大幅度上升。如軍用密封繼電器,通過長時間高溫真空焙烘、在繼電器內(nèi)腔充以高純N2,采用電子束(或激光)進(jìn)行密封焊,其泄漏率可達(dá)10-8pa.cm3/s;觸點(diǎn)鍍1~3u的金。 民用繼電器受價格的限制,一般只是加外殼、塑封緩解大氣中有害氣體(蒸氣)的侵蝕,使用時,根據(jù)繼電器負(fù)載大小,環(huán)境的優(yōu)劣,可酌情將工藝孔打開,以提高散熱能力,減少內(nèi)部有機(jī)蒸氣、二氧化硫?qū)τ|點(diǎn)表面的污染。
機(jī)械振動—-繼電器在強(qiáng)動力設(shè)備周圍、在運(yùn)輸途中都會遇到一定頻率范圍、加速度值的振動;隨機(jī)振動可代表導(dǎo)彈、高推力噴氣機(jī)和火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的現(xiàn)場振動應(yīng)力作用。(1) 振動對繼電器的影響表現(xiàn)在:a.振動可能致使機(jī)械結(jié)構(gòu)件松動、疲勞、斷裂失效; b.閉合觸點(diǎn)因振動產(chǎn)生大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時間(10us、100us)的瞬間斷開而失效; 斷開觸點(diǎn)因振動產(chǎn)生大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時間(10us、100us)的瞬間閉合而失效; c.導(dǎo)致活動零件之間的相對運(yùn)動,產(chǎn)生噪聲、磨損和其他物理失效。 (2) 振動分級: 振動頻率范圍推薦選用: 10~55HZ; 10~100HZ;10~150HZ; 10~500HZ; 10~2000HZ。 10~5000HZ; 55~500HZ;55~2000HZ;55~5000HZ;100~2000HZ。 振幅(雙振幅),加速度推薦選用: 交界頻率(57HZ)以下選用雙振幅(mm):0.035;0.075;0.15;0.35;0.75;1.0;1.5;2.0;3.5。 交界頻率以上,選用加速度(m/s2):4.9(0.5g); 9.8(1.0g); 19.6(2.0g); 49.0(5g);98(10g); 147(15g); 196(20g); 294(30g); 490(50g)
沖擊—-繼電器在運(yùn)輸、搬運(yùn)、使用中經(jīng)常會受到機(jī)械沖擊的作用。沖擊對繼電器的影響表現(xiàn)在:1)由于沖擊,造成結(jié)構(gòu)松動、損傷、斷裂而喪失工作能力。2)由于沖擊,閉合觸點(diǎn)產(chǎn)生大于規(guī)定要求(10us或100us)的瞬間斷開而失效;斷開觸點(diǎn)產(chǎn)生大于規(guī)定要求(10us或100us)的瞬間閉合而失效。 針對1)要求繼電器應(yīng)具有抗沖擊強(qiáng)度的性能,在試驗(yàn)前后進(jìn)行的規(guī)定項(xiàng)目的測量結(jié)果,應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。 針對2)繼電器應(yīng)具有抗沖擊穩(wěn)定性的性能,要對觸點(diǎn)的接觸狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。沖擊加速度分級(m/s2):147(11ms)、294(18ms)、490(11ms)、 490(3ms)、980(11ms)、980(6ms)、1960(6ms)、1960(3ms)。
加速度—-考核繼電器在恒加速度應(yīng)力作用下能否正常工作的能力。在常規(guī)地面電子設(shè)備上應(yīng)用的繼電器,一般不考核恒加速度的影響。此處不詳述,大家知道有這回事就可。在航空,航天電子
裝置中使用的繼電器,恒加速度的影響不能忽視。
5、安全要求
繼電器在設(shè)計、選用時,對安全要求,應(yīng)予以充分重視,尤其是中、強(qiáng)功率繼電器。 主要考核以下幾個重點(diǎn): 1.絕緣材料—-要求具有阻燃性能;耐溫等級溫度上限≥最高環(huán)境溫度 線圈溫升 15℃。 2.觸點(diǎn)過負(fù)載能力—-觸點(diǎn)應(yīng)能100次成功(交流為200次)切換兩倍額定負(fù)載電流。 3.絕緣抗電水平—-繼電器各導(dǎo)電部分之間的絕絕電阻一般應(yīng):>100MΩ;>500MΩ;>10000MΩ。 繼電器各導(dǎo)電部分之間的絕緣應(yīng)能承受使用中可能出現(xiàn)的最高峰值電壓而不損壞,漏電流不得超過100uA(或1mA);也不允許有飛弧,閃絡(luò)或擊穿而引起的損壞。尤其是線圈和觸點(diǎn)間的耐壓,爬電距離應(yīng)特別注意。當(dāng)用繼電器的觸點(diǎn)切換220v或380v感性負(fù)載時,線圈與觸點(diǎn)間的耐壓往往要求高于4000Vac。
6、失效率要求
有些應(yīng)用場合,對繼電器工作的可靠性要求很高,如衛(wèi)星、火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)及程控交換機(jī)上用的繼電器,失效率等級要求達(dá)L級(1×10-6)、Q級(1×10-7); 現(xiàn)將失效指標(biāo)介紹如下:
有失效率要求的繼電器,其成本將大幅度上升。用戶提出此失效率要求,要非常慎重。
四、 繼電器應(yīng)用領(lǐng)域
按外形尺寸分類
名 稱 定 義
微型繼電器最 長邊尺寸不大于 10mm 的繼電器
超小型繼電器 最長邊尺寸大于 10mm ,但不大于 25mm 的繼電器
小型繼電器最 長邊尺寸大于 25mm ,但不大于 50mm 的繼電器
按觸點(diǎn)負(fù)載分類
名 稱 定 義
微功率繼電器 小于 0.2A 的繼電器。
弱功率繼電器 0.2 ~ 2A 的繼電器。
中功率繼電器 2 ~ 10A 的繼電器。
大功率繼電器 10A 以上繼電器。
按用途分類
名 稱 定 義
通訊繼電器(包括高頻繼電器) 該類繼電器觸點(diǎn)負(fù)載范圍從低電平到中等電流,環(huán)境使用條件要求不高。
工業(yè)控制繼電器 工業(yè)控制中使用的繼電器,觸點(diǎn)負(fù)載功率大,壽命長。
家電用繼電器 家用電器中使用的繼電器,要求安全性能好。
汽車?yán)^電器 汽車中使用的繼電器,該類繼電器切換負(fù)載功率大,抗沖、抗振性高。
繼電器運(yùn)用領(lǐng)域很廣,其環(huán)境條件、技術(shù)要求差異甚大。就是同一運(yùn)用領(lǐng)域中的不同使用場合,要求也不盡相同。下面只能抓住重點(diǎn),舉幾個例子,做簡要說明。關(guān)鍵是要應(yīng)用后一節(jié)所述知識,針對用戶具體要求,合理選用。
1、汽車領(lǐng)域
汽車工業(yè)正在越來越廣泛地使用繼電器。比較常見的繼電器有:啟動電動機(jī)的啟動繼電器、嗽叭繼電器、電動機(jī)或發(fā)電機(jī)斷路繼電器、充電電壓和電流調(diào)節(jié)繼電器、轉(zhuǎn)變信號閃光繼電器、燈光亮度控制繼電器以及空調(diào)控制繼電器、推拉門自動開閉控制繼電器;玻璃窗升降控制繼電器。 汽車中的電源現(xiàn)在多用12V,線圈電壓大都設(shè)計為12V。由于是電瓶供電、電壓不穩(wěn)定;加以環(huán)境條件惡劣,吸動電壓V≤60%VH(定額工作電壓);線圈過電壓允許達(dá)1.5VH。線圈功耗較大,一般為1.6~2W,溫升較高。 環(huán)境要求相當(dāng)苛刻:環(huán)境溫度范圍為-40℃~100℃;在發(fā)動機(jī)箱里使用的繼電器要能經(jīng)受砂塵、水、鹽、油的侵害;振動、沖擊無疑是相當(dāng)苛刻的,沖擊強(qiáng)度達(dá)100g,沖擊穩(wěn)定性達(dá)10g;振動有10~40HZ,雙振幅1.27mm;40~70Hz,0.5g;70~100Hz,0.5mm(雙振幅);100~500Hz,10g等幾個等級。
2、家用電器
(1).空調(diào) 繼電器主要用于控制壓縮機(jī)電動機(jī)、風(fēng)扇電動機(jī)和冷卻泵電動機(jī),以執(zhí)行相關(guān)的控制功能。家電壓縮機(jī)電動機(jī),功率一般為1到3馬力;風(fēng)扇電動機(jī)和冷卻泵電動機(jī)為1/4到2馬力。 由于負(fù)載啟動瞬間,出現(xiàn)很大的浪涌電流,約為滿載運(yùn)行電流的6倍。壓縮機(jī)電動機(jī)達(dá)到全速所需時間較長,這對繼電器觸點(diǎn)構(gòu)成嚴(yán)重的威脅,于是,要求繼電器的負(fù)載能力留有充分裕量;要求盡可能消除繼電器吸動時觸點(diǎn)回跳;要求繼電器釋放快,盡可能減少觸點(diǎn)回跳。 安全性要求嚴(yán)格,需經(jīng)安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)定。 產(chǎn)品環(huán)境條件:環(huán)境溫度-40~55℃;相對濕度達(dá)40℃、95%;防雨水滲入;沿海地區(qū)要求防鹽霧。 因?yàn)橹亓亢统叽绮皇侵匾笜?biāo),所以要求繼電器設(shè)計堅(jiān)固、耐沖擊。
(2).家用電器 這一領(lǐng)域、繼電器用于洗衣機(jī)、微波爐、電加熱器等。 繼電器觸點(diǎn)負(fù)載:大的可達(dá)220V、5000W加熱器(或1馬力電機(jī))負(fù)載,小至驅(qū)動螺線管、其他繼電器線圈、指示燈等小負(fù)載。 要求繼電器的預(yù)計壽命達(dá)5年到10年。這就是說,繼電器的電壽命要求達(dá)105次到2×105次。 環(huán)境溫度:-40到55℃(微波爐、電加熱器要求達(dá)85℃);相對濕度20%到95%。 安全性要求嚴(yán)格,須經(jīng)安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)定。
3、工業(yè)控制繼電器
在工業(yè)控制上,主要的控制功能由通用交流繼電器完成。通常由按紐或限位開關(guān)驅(qū)動繼電器。繼電器的觸點(diǎn)可以控制電磁閥、較大的啟動電機(jī)以及指示燈。電壓一般為24VDC、220VAC。 數(shù)字控制領(lǐng)域擴(kuò)大了繼電器的應(yīng)用。仿形銑和座標(biāo)鏜孔由數(shù)據(jù)編程操作,信號送入機(jī)床控制器、記憶單元和其他邏輯元件,對座標(biāo)伺服電機(jī)2到5個軸向進(jìn)行控制。用這種自動控制方法很容易控制鉆床、六角車床、普通車床和自動仿形校驗(yàn)機(jī)。 數(shù)字控制系統(tǒng)要求繼電器具備適應(yīng)低電平信號的能力、中等靈敏度、快速動作和高的切換可靠性。 工業(yè)機(jī)械安裝的環(huán)境條件必須考慮,運(yùn)轉(zhuǎn)著的工業(yè)機(jī)械及附近的設(shè)備總是要把一些沖擊、振動傳到控制柜里;也存在沾上飛濺的切削冷卻液的可能。通常設(shè)備制造者對控制元件采取一定的保護(hù)措施,但在選擇和設(shè)計繼電器時仍要考慮這些不利的環(huán)境條件。 安全性要求嚴(yán)格,對電氣絕緣、耐壓、阻燃性有較高要求。
五、繼電器的使用注意事項(xiàng)
1、運(yùn)輸和安裝
繼電器是一種精密機(jī)械,因此對濫用運(yùn)輸方式非常敏感,在制造過程中已采用了許多方法使繼電器在運(yùn)輸過程中得到最好的保護(hù),因此在進(jìn)廠檢驗(yàn)以及用戶以后的使用安裝中,不要破壞繼電器的初始性能,此外還應(yīng)注意以下幾點(diǎn): 為防止引出端表面污染,不應(yīng)直接接觸引出端,否則,可能導(dǎo)致可焊性下降。 引出端的位置應(yīng)與印刷板的孔位吻合,任何配合不當(dāng)都可能造成繼電器產(chǎn)生危險的應(yīng)力,損害其性能和可靠性,請參照樣本中的打孔圖打孔。 應(yīng)注意監(jiān)測存儲溫度,盡量避免繼電器存儲時間過長(建議不超過三個月)。 繼電器應(yīng)在潔凈的環(huán)境中存儲和安裝。
2、涂焊劑
非塑封繼電器極易受焊劑的污染,建議使用抗焊劑式或塑封式繼電器以防止焊劑氣體從引出端和底座與外殼的間隙侵入,此類繼電器適合用多泡涂焊劑或噴涂焊劑工藝??购竸┦嚼^電器如采用預(yù)熱烘干則可進(jìn)一步防止焊劑侵入。
3、焊接工藝
當(dāng)使用涂焊劑或自動焊接時,應(yīng)小心,不要破壞繼電器性能,抗焊劑式繼電器或塑封式繼電器可適用于浸焊或波峰焊工藝,但最大焊接溫度和時間應(yīng)隨所選繼電器的不同加
以控制。
4、清洗工藝
應(yīng)避免對非塑封繼電器進(jìn)行整體清洗,塑封式繼電器的清洗應(yīng)采用適當(dāng)?shù)那逑磩?,建議使用氟里昂或酒精;應(yīng)盡量避免使用超聲波清洗,這是因?yàn)槌曨l率的諧波會使觸點(diǎn)產(chǎn)生磨擦焊(冷焊)并可能使觸點(diǎn)卡死。 在清洗和干燥后,應(yīng)立即進(jìn)行通風(fēng)處理,使繼電器降至室溫。
5、安裝方向
正確的安裝方向?qū)τ趯?shí)現(xiàn)繼電器最佳性能非常重要。
· 耐沖擊 理想的安裝方向是使觸點(diǎn)和可動部件(銜鐵部分)以運(yùn)動方向與振動或沖擊方向垂直,特別是常開觸點(diǎn)在線圈未激勵時,其抗振動、沖擊性能很大程度上受繼電器安裝方向的影響。
· 觸點(diǎn)可靠性 繼電器的安裝方向應(yīng)使其觸點(diǎn)表面垂直,以防止污染和粉塵落入觸點(diǎn)表面,而且不適宜在一個繼電器上同時轉(zhuǎn)換大負(fù)載和低電平負(fù)載,否則會互相影響。
· 相鄰安裝 當(dāng)需要許多只繼電器緊挨著安裝在一起時,由于產(chǎn)生的熱量疊加,可能會導(dǎo)致非正常高溫,所以,安裝時彼此間應(yīng)有足夠的間隙(一般為>5mm)以防止熱量累積。無論如何,應(yīng)確保繼電器的環(huán)境溫度不超過樣本規(guī)定。
· 使用插座 當(dāng)使用插座時,應(yīng)保證插座安裝牢固,繼電器引腳與插座接觸可靠,安裝孔與插座配合良好并正確使用插座及繼電器安裝支架。
· 連接引線的選擇。 如需要用引線連接繼電器,應(yīng)按照其負(fù)載大小,選取適當(dāng)截面積的引線,下表為電流與應(yīng)選取的引線的截面積。
允許的電流( A ) 引線的截面積( mm 2 )
2 0.2
3 0.3
5 0.5
7.5 0.75
12.5 1.25
15 2
20 2
30 3.5
建筑資質(zhì)代辦咨詢熱線:13198516101
標(biāo)簽:繼電器
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文章名稱:《繼電器的基礎(chǔ)知識及應(yīng)用概述》
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