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選用繼電器的一般原則
點擊次數：946 發(fā)布時間：2017-8-11
1 選用繼電器的一般原則 怎樣才能正確地選用繼電器呢？
一是要做到“知已知彼”,即首先必須對繼電器所控制的對象一一被控回路的性質、特點以及對繼電器的要求等都要有周密地考察和透徹地了解。其次，對繼電器本身的各種特性一一原理、使用條件、技術參數、結構工藝特點以及規(guī)格型號等,做到全面的掌握與認真分析；
二是按“價值工程”原則，從先進性、合理性、可用性、經濟性全面考慮，作到正確地選用和使用繼電器。正確選用繼電器的原則具體來講應該是：（1）繼電器的主要技術性能，如觸點負荷,動作時間參數，機械和電氣壽命等,應滿足整機系統(tǒng)的要求；（2）繼電器的結構型式（包括安裝方式）與外形尺寸應能適合使用條件的需要；（3）經濟合理。
2 選用提綱 為了減少繼電器選用中的隨意性，提高自主性，選用前應編寫選用提綱,一般包括以下要素： （1）氣候應力作用要素 溫度范圍：濕度范圍；大氣壓力；沿海大氣；砂塵污染；化學污染；磁干擾；其它特殊氣候應力。 （2）機械應力作用要素 振動應力；沖擊應力；離心作用及其它。 （3）輸入參量要素 交流參量激勵；直流參量激勵；溫度變化影響；有或無觸點開關激勵方式；固體器件開關激勵方式；遠距離有線激勵方式；互相干擾等激勵因素；低壓激勵與高壓（強電回路）輸出隔離因素等。 （4）輸出參量要素 白熾燈；容性負載；電機負載；電感器、螺線管、接觸器線圈、扼流圈負載；直流阻性負載；中等電流負載；低電平負載；干電路負載等。 （5）安裝方式要求 焊接式、插入式、螺釘式或其它（如導軌式安裝等） （6）安全要素 阻燃要求；過載能力要求；絕緣抗電水平。 （7）篩選要求 篩選要求包括篩選的項目、所加應力，監(jiān)測水平、監(jiān)測手段、失效判據等。 （8）失效率要求與可靠性評估 失效判據；失效率評估及置信度。
3 選用電磁繼電器的一般步聚： 作為選用繼電器的*步，是確定其應用分類，由此初選一種在給定條件下曾經有過成功應用的繼電器類型，然后按下列步聚使所選用繼電器于規(guī)定應用。 （1）按照輸入的信號確定繼電器的種類 不同作用原理或結構特征的繼電器，其要求輸入的信號的性質是不同的。例如熱繼電器是利用熱效應而動作的繼電器；聲繼電器是利用聲效應而動作；而電磁繼電器則是由控制電流通過線圈產生的電磁吸力而實現(xiàn)觸點開、閉。這就要求使用者首先要按輸入信號的性質選擇繼電器種類。例如反應電壓、電流或功率信號時，選用電壓、電流或功率繼電器；反應脈沖信號或有極性要求時，應選用脈沖、極化繼電器等。 在這里，簡要地介紹一下電壓和電流繼電器的區(qū)別，以供用戶正確選用。從工作原理來講，二者均屬電磁繼電器，沒有任何區(qū)別。但從繼電器的設計講，二者是有區(qū)別的。電流繼電器磁路系統(tǒng)按IW=C來考慮，即在繼電器動作過程中由于銜鐵的動作而導致線圈電感發(fā)生變化時，也不會影響到回路電流值。該電流是由回路中其它電路元件較大的阻抗決定了的，電流繼電器線圈阻抗對整個回路阻抗的影響可忽略不計。因此，一般電流繼電器線圈導線匝數少，電感和電阻均較小，因而線圈電流較大。供給電流繼電器線圈的是恒定的電流值。電壓繼電器線圈輸入的信號是相對恒定的電壓值，一般是電源電壓直接加在線圈上或通過網絡分配給它以恒定的電壓值。因此，回路電流主要取決于線圈阻抗，一般不涉及其它回路元件。為了盡量減小它對其它支路的分流作用,一般導線細，匝數多,電感和電阻都較大，線圈電流不大。 選用電流或電壓繼電器時，要有相對的電路條件。電流繼電器要求恒流源電路條件,即回路有較大阻抗與之串聯(lián),它本身阻抗對回路電流影響很小。電壓繼電器要求提供恒定的電壓。電流繼電器當作電壓繼電器用，因其線圈電阻小,很容易燒壞線圈, 甚至造成電源短路。如將電壓繼電器當電流繼電器使用線圈串接在線路里時，由于其大的阻抗會明顯地改變原來回路參數，會因線圈得不到足夠的電流而繼電器不動作。 值得注意的是交流繼電器線圈通常承受過電壓的能力比直流繼電器差。在直流繼電器線圈中，外加電壓的增加所引起電流增加的速率較低。這是因為線圈的溫升引起線圈電阻的上升 。然而在交流繼電器中，外加電壓的增加引起電流的增加，同樣引起線圈電阻增加, 這將造成導磁零件進一步飽和,使感抗進而使阻抗大幅度下降。結果是線圈電流增加速率要比外加電壓增加的速率快，因此，由于外加過電壓造成的過熱比直流繼電器容易發(fā)生。 （2）按使用環(huán)境條件選擇繼電器型號 環(huán)境適應性是繼電器可靠性指標之一。使用環(huán)境和工作條件的差異，對繼電器性能有很大的影響。下面介紹幾個主要環(huán)境因素的變化對電磁繼電器性能的影響。 環(huán)境溫度 ①環(huán)境溫度的升高加速了絕緣的老化，絕緣性能下降，縮短使用壽命。 ②對于反應溫度變化的溫度繼電器、熱繼電器等,環(huán)境溫度的變化直接影響保護特性的變化；對電磁繼電器來講，溫度的升高, 某些絕緣材料的熱變形使產品結構參數和動作參數會發(fā)生變化。 ③溫度升高 線圈溫升相應增高,不但漆層老化加劇，對電壓繼電器來講，還直接影響到吸合、釋放參數的變化。電流繼電器，溫度升高，功耗增大，亦影響絕緣和觸點切換特性。 ④溫度升高加速某些零件的氧化過程。對觸點來講，不但其材料本身氧化，而且加劇表面膜電阻的形成，直接影響接觸可靠性，特別在低電平下。 ⑤溫度升高，熄弧困難，切換能力下降，觸點腐蝕加劇。額定負荷時，易形成觸點粘結，中等電流時易析出碳化物，降低接觸可靠性。 ⑥在低溫下，鍍層材料，如金鍍層冷粘作用加劇，小電流負載或低電平下會形成冷粘故障。對一些非密封或密封性不好的繼電器，低溫下可能觸點間形成冰霜，直接影響觸點的導通。對于釬焊錫封繼電器，在低溫下，錫的脆裂會影響產品的氣密性。 振動與沖擊 電磁繼電器觸點簧片多為懸臂梁系統(tǒng)，固有頻率較低。在接近或達到固有頻率的外界振動作用下會引起諧振，導致結構損壞或使觸點壓力降低直至產生瞬時斷開，即出現(xiàn)抖動。可動的銜鐵部分會因過振動而誤動作，進而使觸點接觸不良或斷開。周期性的作用力會使結構松動或破壞脫落造成結構失效。振動和沖擊作用會改變繼電器的機械特性，降低動作可靠性。繼電器內殘存的松散微粒（毛刺脫落物、焊渣、材料碎屑）在振動和沖擊作用下會落入觸點間隙或轉動支承處造成嚴重故障。 低氣壓 ①低氣壓下，散熱條件變壞，尤其在高溫低氣壓下，對流作用減弱，小尺寸簧片只能靠熱傳導散熱，切換額定負載時,簧片溫度可高達300℃以上。滅弧困難，電弧持續(xù)時間增加，觸點金屬蒸發(fā)加劇,壽命縮短，導致觸點分斷容量的降低。 ②線圈散熱困難，溫升加快，引起吸合、釋放參數的變化。 ③低氣壓下，介質強度降低，觸點間絕緣下降，在絕緣子底板上可能形成通道。一般來講，海拔每升高1000米，絕緣水平大約降低10%。 輻照 嚴重核幅照下，部分有機材料會變?yōu)榉蹓m。高分子絕緣材料分子結合鏈被破壞，絕緣性能下降，直至失效。如聚四氟乙稀薄膜材料耐輻照性能就很差。 電磁干擾 電磁繼電器是靠電磁力的作用來動作的，在強的磁場元件、強的雜散場儀器周圍使用時，要注意布放位置及離磁干擾源的距離。否則會危及動作可靠性。高頻電源還會使繼電器被感應加熱造成熱損壞。 相對濕度 在高濕，特別是高溫、高濕條件下： ①金屬零件的腐蝕速度顯著上升。例如，鋼鐵零件在含0.1%SO2干燥大氣中，腐蝕速度很低，當相對濕度達到70%時，腐蝕速度立即上升100倍以上。普通金屬的臨界濕度（使金屬腐蝕速度顯著升高的zui低相對濕度）一般為60~70%（此相當于繼電器的正常使用環(huán)境濕度條件）。 ②敞開式或封閉式繼電器在潮濕下，絕緣會明顯降低,泄漏急劇增大。另外相對濕度達到80%以上，霉菌、昆蟲繁殖很快，對不耐霉的有機材料極易長霉，以致影響產品性能。例如，絕緣漆和層壓塑料表面發(fā)霉后，使表面電阻下降10%。 ③在有灰塵的環(huán)境中，相對濕度大，灰塵易吸附水分，使一部分可溶性雜質溶于水中，變成電解液，灰塵本身與金屬間形成腐蝕微電池，加速金屬腐蝕。對非密封繼電器，線圈的失效，往往是由于這種“電解腐蝕”引起斷線所造成。 ④高濕下，會加劇繼電器觸點膜電阻的生成，當水汽含量超過1000PPm時,會引起接觸電阻發(fā)生不規(guī)則變化。對一些應用在高溫高濕條件下的非密封繼電器,其絕緣零件還要進行特殊的三防(防濕、防霉、防菌）處理。 在其它環(huán)境條件下，如鹽霧、油霧、噪聲場、恒加速度等，繼電器的內部結構損壞與其它電器元件類似。例如鹽霧或其它有害氣體對電器產品零件的腐蝕很嚴重。 用戶在選用繼電器時，必須對上述情況有所了解。 （3）根據輸入量選定繼電器的輸入參數。 ①在電磁繼電器的輸入參數中，與用戶密切相關的是線圈的工作電壓（或電流），而吸合電壓（或電流）則是繼電器制造廠約束繼電器靈敏度并對其進行判斷、考核的參數，它只是一個工作下限參考值。不少用戶因不了解繼電器動作原理的特殊性，往往把吸合電壓（或電流）錯認為是繼電器應可靠工作的電壓（或電流），而把工作電壓值取在吸合電壓值上，這是十分危險也是不允許的。因為吸合值只是保證繼電器可靠動作的zui小輸入量，而繼電器動作后，還需要一個保險量，以提高維持可靠閉合所需的接觸壓力、抗環(huán)境作用所需的電磁吸力。否則，一旦環(huán)境溫度升高或在機械振動和沖擊條件下，或輸入回路電流波動和電源電壓降低時，僅靠吸合值是不可能保證可靠工作的。所以選擇繼電器時，首先看繼電器技術條件規(guī)定的額定工作電壓是否與整機線路所能提供的電壓相符,絕不能與繼電器吸合值相比。 ②按照繼電器工業(yè)標準，交流繼電器應該在其標稱電壓的85%下吸合,而直流繼電器應該在標稱電壓的75%下吸合。如果需要的數值與此不同，就應該加以說明。 ③在極限溫度下，用戶對線圈激勵量的變化往往未給予足夠的余量。尤其在較高的溫度下，這個問題是很關鍵的。因為在高溫下線圈電阻增加，線圈功率下降。另外，由于線圈內部產生的溫升也需要過激勵或余量。對于低溫下釋放，也存在著同樣的問題,不過不經常出現(xiàn)。 (4) 根據負載情況選擇繼電器觸點的種類與參數 與被控電路直接連接的觸點是繼電器的接觸系統(tǒng)。國外和國內長期實踐證明，約百分之七十以上的故障發(fā)生在觸點上。這除了與繼電器本身結構與制造因素密切相關之外，未能正確選用和使用也是重要因素之一。且大多數問題是由于用戶的實際負載要求與繼電器觸點額定負載不同而引起的。 ①根據控制要求確定觸點組合形式，如需要的是常開還是常閉觸點或轉換觸點； ②根據被控回路多少確定觸點的對數和組數； ③根據負載性質與容量大小確定觸點有關參數，如額定電壓、電流與容量，有時還需要考慮對觸點接觸電阻、抖動時間、分布電容等的要求。關于觸點切換的額定值，電磁繼電器一般規(guī)定它的性質及大小。它的含義是指在規(guī)定的動作次數內，在定的電壓和頻率下，觸點所能切換的電流的大小。這一負載值是由繼電器結構要素決定的。為了便于考核比較，一般只規(guī)定阻性負載。在實際使用中需要切換其它性質的負載。