
繼電器的選擇方法與技巧
2025.09.15有關(guān)繼電器的選擇方法,繼電器先用準(zhǔn)則,繼電器選用常識(shí),包括按使用環(huán)境造型、按輸入信號(hào)不同確定繼電器種類、根據(jù)負(fù)載情況選擇繼電器觸點(diǎn)的種類和容量等關(guān)鍵要素。
1、按使用環(huán)境選型
使用環(huán)境條件主要指溫度(最大與最?。?、濕度(一般指40攝氏度下的最大相對(duì)濕度)、低氣壓(使用高度1000米以下可不考慮)、振動(dòng)和沖擊。此外,尚有封裝方式、安裝方法、外形尺寸及絕緣性等要求。由于材料和結(jié)構(gòu)不同,繼電器承受的環(huán)境力學(xué)條件各異,超過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境力學(xué)條件下使用,有可能損壞繼電器,可按整機(jī)的環(huán)境力學(xué)條件或高一級(jí)的條件選用。
對(duì)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(lì)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(lì)及對(duì)尖峰信號(hào)比較敏感地地方,也要選擇有瞬態(tài)抑制電路的產(chǎn)品。
2、按輸入信號(hào)不同確定繼電器種類
按輸入信號(hào)是電、溫度、時(shí)間、光信號(hào)確定選用電磁、溫度、時(shí)間、光電繼電器,這是沒有問題的。
這里特別說明電壓、電流繼電器的選用。若整機(jī)供給繼電器線圈是恒定的電流應(yīng)選用電流繼電器,是恒定電壓值則選用電壓繼電器。
3、輸入?yún)⒘康倪x定
與用戶密切相關(guān)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(duì)其進(jìn)行判斷、考核的參數(shù)。
對(duì)用戶來講,它只是一個(gè)工作下極限參數(shù)值。控制安全系數(shù)是工作電壓(電流)/吸合電壓(電流),如果在吸合值下使用繼電器,是不可靠的、不安全的,環(huán)境溫度升高或處于振動(dòng)、沖擊條件下,將使繼電器工作不可靠。
整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),不能以空載電壓作為繼電器工作電壓依據(jù),而應(yīng)將線圈接入作為負(fù)載來計(jì)算實(shí)際電壓,特別是電源內(nèi)阻大時(shí)更是如此。
當(dāng)用三極管作為開關(guān)元件控制線圈通斷時(shí),三極管必須處于開關(guān)狀態(tài),對(duì)6VDC以下工作電壓的繼電器來講,還應(yīng)扣除三極管飽和壓降。
當(dāng)然,并非工作值加得愈高愈好,超過額定工作值太高會(huì)增加銜鐵的沖擊磨損,增加觸點(diǎn)回跳次數(shù),縮短電氣壽命,一般,工作值為吸合值的1.5倍,工作值的誤差一般為±10%。
4、根據(jù)負(fù)載情況選擇繼電器觸點(diǎn)的種類和容量
國內(nèi)外長期實(shí)踐證明,約70%的故障發(fā)生在觸點(diǎn)上,這足見正確選擇和使用繼電器觸點(diǎn)非常重要。
觸點(diǎn)組合形式和觸點(diǎn)組數(shù)應(yīng)根據(jù)被控回路實(shí)際情況確定。常用的觸點(diǎn)組合形式見表6。動(dòng)合觸點(diǎn)組和轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)組中的動(dòng)合觸點(diǎn)對(duì),由于接通時(shí)觸點(diǎn)回跳次數(shù)少和觸點(diǎn)燒蝕后補(bǔ)償量大,其負(fù)載能力和接觸可靠性較動(dòng)斷觸點(diǎn)組和轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)組中的動(dòng)斷觸點(diǎn)對(duì)要高,整機(jī)線路可通過對(duì)觸點(diǎn)位置適當(dāng)調(diào)整,盡量多用動(dòng)合觸點(diǎn)。
根據(jù)負(fù)載容量大小和負(fù)載性質(zhì)(阻性、感性、容性、燈載及馬達(dá)負(fù)載)確定參數(shù)十分重要。認(rèn)為觸點(diǎn)切換負(fù)荷小一定比切換負(fù)荷大可靠是不正確的,一般說,繼電器切換負(fù)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(huì)使觸點(diǎn)積碳增加,可靠性下降,故100mA稱作試驗(yàn)電流,是國內(nèi)外專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)繼電器生產(chǎn)廠工藝條件和水平的考核內(nèi)容。由于一般繼電器不具備低電平切換能力,用于切換50mV、50μA以下負(fù)荷的繼電器訂貨,用戶需注明,必要時(shí)應(yīng)請(qǐng)繼電器生產(chǎn)廠協(xié)助選型。
繼電器的觸點(diǎn)額定負(fù)載與壽命是指在額定電壓、電流下,負(fù)載為阻性的動(dòng)作次數(shù),當(dāng)超出額定電壓時(shí),可參照觸點(diǎn)負(fù)載曲線選用。當(dāng)負(fù)載性質(zhì)改變時(shí),其觸點(diǎn)負(fù)載能力將發(fā)生變用,用戶可參照表8變換觸點(diǎn)負(fù)載電流。
表8
電阻性電流 電阻性電流 電機(jī)電流 燈電流 最小電流
100% 30% 20% 15% 100MA
1、線圈使用電壓
線圈使用電壓在設(shè)計(jì)上最好按額定電壓選擇,若不能,可參考溫升曲線選擇。使用任何小于額定工作電壓的線圈電壓將會(huì)影響繼電器的工作。注意線圈工作電壓是指加到線圈引出端之間的電壓,特別是用放大電路來激勵(lì)線圈務(wù)必保證線圈兩個(gè)引出端間的電壓值。反之超過最高額定工作電壓時(shí)也會(huì)影響產(chǎn)品性能,過高的工作電壓會(huì)使線圈溫升過高,特別是在高溫下,溫升過高會(huì)使絕緣材料受到損傷,也會(huì)影響到繼電器的工作安全。
對(duì)磁保持繼電器,激勵(lì)(或復(fù)歸)脈寬應(yīng)不小于吸合(或復(fù)歸)時(shí)間的3倍,否則產(chǎn)品會(huì)處于中位狀態(tài)。用固態(tài)器件來激勵(lì)線圈時(shí),其器件耐壓至少在80V以上,且漏電流要足夠小,以確保繼電器的釋放。
2、瞬態(tài)抑制
繼電器線圈斷電瞬間,線圈上可產(chǎn)生高于線圈額定工作電壓值30倍以上的反峰電壓,對(duì)電子線路有極大的危害,通常采用并聯(lián)瞬態(tài)抑制(又叫削峰)二極管或電阻的方法加以抑制,使反峰電壓不超過50V,但并聯(lián)二極管會(huì)延長繼電器的釋放時(shí)間3~5倍。當(dāng)釋放時(shí)間要求高時(shí),可在二極管一端串接一個(gè)合適的電阻。
激勵(lì)電源:在110%額定電流下,電源調(diào)整率 ≤10%(或輸出阻抗<5%的線圈阻抗),直流電源的波紋電壓應(yīng)<5% 。交流波形為正弦波,波形系數(shù)應(yīng)在0.95~1.25之間,波形失真應(yīng)在±10%以內(nèi),頻率變化應(yīng)在±1Hz或規(guī)定頻率的±1%之內(nèi)(取較大值)。其輸出功率不小于線圈功耗。
3、多個(gè)繼電器的并聯(lián)和串聯(lián)供電
多個(gè)繼電器并聯(lián)供電時(shí),反峰電壓高(即電感大)的繼電器會(huì)向反峰電壓低的繼電器放電,其釋放時(shí)間會(huì)延長,因此最好每個(gè)繼電器分別控制后再并聯(lián)才能消除相互影響。
不同線圈電阻和功耗的繼電器不要串聯(lián)供電使用,否則串聯(lián)回路中線圈電流大的繼電器不能可靠工作。只有同規(guī)格型號(hào)的繼電器可以串聯(lián)供電,但反峰電壓會(huì)提高,應(yīng)給予抑制??梢园捶謮罕却?lián)電阻來承受供電電壓高出繼電器的線圈額定電壓的那部分電壓。
4、觸點(diǎn)負(fù)載
加到觸點(diǎn)上的負(fù)載應(yīng)符合觸點(diǎn)的額定負(fù)載和性質(zhì),不按額定負(fù)載大?。ɑ蚍秶┖托再|(zhì)施加負(fù)載往往容易出現(xiàn)問題。只適合直流負(fù)載的產(chǎn)品不應(yīng)用于交流場合。能可靠切換10A負(fù)載的繼電器,在低電平負(fù)載(小于10mA×6A)或干電路下不一定能可靠工作。能切換單相交流電源的繼電器不一定適合切換兩個(gè)不同步的單相交流負(fù)載;只規(guī)定切換交流50Hz(或60Hz)的產(chǎn)品不應(yīng)用來切換400Hz的交流負(fù)載。
5、觸點(diǎn)并聯(lián)和串聯(lián)
觸點(diǎn)并聯(lián)使用不能提高其負(fù)載電流,因?yàn)槔^電器多組觸點(diǎn)動(dòng)作的絕對(duì)不同時(shí)性,即仍然是一組觸點(diǎn)在切換提高后的負(fù)載,很容易使觸點(diǎn)損壞而不接觸或熔焊而不能斷開。
觸點(diǎn)并聯(lián)對(duì)“斷”失誤可以降低失效率,但對(duì)“粘”失誤則相反。由于觸點(diǎn)失誤以“斷”失誤為主要失效模式,故并聯(lián)對(duì)提高可靠性應(yīng)予肯定,可使用于設(shè)備的關(guān)鍵部位。
但使用電壓不要高于線圈最大工作電壓,也不要低于額定電壓的90%,否則會(huì)危及線圈壽命和使用可靠性。觸點(diǎn)串聯(lián)能夠提高其負(fù)載電壓,提高的倍數(shù)即為串聯(lián)觸點(diǎn)的組數(shù)。觸點(diǎn)串聯(lián)對(duì)“粘”失誤可以提高其可靠性,但對(duì)“斷”失誤則相反??傊?,利用冗余技術(shù)來提高觸點(diǎn)工作可靠性時(shí),務(wù)必注意負(fù)載性質(zhì)、大小及失效模式。
6、切換速率
繼電器切換速率應(yīng)不高于其10倍動(dòng)作時(shí)間和釋放時(shí)間之和的倒數(shù)(次/s),否則繼電器觸點(diǎn)不能穩(wěn)定接通。磁保持應(yīng)在繼電器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的脈沖寬度下使用,否則有可能損壞線圈。