继电器选用准则
2016-03-08
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1 选用继电器的一般原则
怎样才能准确地选用继电器呢？一是要做到“知已知彼”,即首先必需对继电器所控制的对象逐一被控回路的性质、特点和对继电器的要求等都要有周密地考查和透彻地领会。其次，对继电器自己的各类特征逐一原理、使用条件、技术参数、结构工艺特点和规格型号等,做到周全的掌握与认真分析；二是按“价值工程”原则，从进步前辈性、合理性、可用性、经济性周全斟酌，作到准确地选用和使用继电器。准确选用继电器的原则具体来说应当是：（1）继电器的主要技术性能，如触点负荷,动作时间参数，机械和电气寿命等,应知足整机系统的要求；（2）继电器的结构型式（包括安装方式）与外形尺寸应能适合使用条件的需要；（3）经济合理。
2 选用提纲
为了削减继电器选用中的随意性，提高自立性，选用前应编写选用提纲,一般包括以下要素：
（1）天气应力作用要素
温度范围：湿度范围；大气压力；沿海大气；砂尘污染；化学污染；磁干扰；其它特殊天气应力。
（2）机械应力作用要素
振动应力；冲击应力；离心作用及其它。
（3）输进参量要素
交流参量激励；直流参量激励；温度变化影响；有或无触点开关激励方式；固体器件开关激励方式；远距离有线激励方式；相互干扰等激励身分；低压激励与高压（强电回路）输出隔离身分等。
（4）输出参量要素
白炽灯；容性负载；机电负载；电感器、螺线管、接触器线圈、扼流圈负载；直流阻性负载；中等电流负载；低电平负载；干电路负载等。
（5）安装方式要求
焊接式、插进式、螺钉式或其它（如导轨式安装等）
（6）平安要素
阻燃要求；过载能力要求；尽缘抗电水平。
（7）挑选要求
挑选要求包括挑选的项目、所加应力，监测水平、监测手段、失效判据等。
（8）失效率要求与靠得住性评估
失效判据；失效率评估及置信度。
3 选用电磁继电器的一般步聚：
作为选用继电器的第一步，是肯定其运用分类，由此初选一种在给定条件下曾有过成功运用的继电器类型，然后按下列步聚使所选用继电器最适合于划定运用。
（1）依照输进的旌旗灯号肯定继电器的种类
分歧作用原理或结构特征的继电器，其要求输进的旌旗灯号的性质是分歧的。例如热继电器是哄骗热效应而动作的继电器；声继电器是哄骗声效应而动作；而电磁继电器则是由控制电畅通流畅过线圈发生的电磁吸力而实现触点开、闭。这就要求使用者首先要按输进旌旗灯号的性质选择继电器种类。例如反应电压、电流或功率旌旗灯号时，选用电压、电流或功率继电器；反应脉冲旌旗灯号或有极性要求时，应选用脉冲、极化继电器等。
在这里，简要地介绍一下电压和电流继电器的区分，以供用户准确选用。从工作原理来说，两者均属电磁继电器，没有任何区分。但从继电器的设计讲，两者是有区分的。电流继电器磁路系统按IW=C来斟酌，即在继电器动作进程中由于衔铁的动作而致使线圈电感发生变化时，也不会影响到回路电流值。该电流是由回路中其它电路元件较大的阻抗决议了的，电流继电器线圈阻抗对整个回路阻抗的影响可疏忽不计。是以，一般电流继电器线圈导线匝数少，电感和电阻均较小，因而线圈电流较大。供给电流继电器线圈的是恒定的电流值。电压继电器线圈输进的旌旗灯号是相对恒定的电压值，通常为电源电压直接加在线圈上或经由过程网络分配给它以恒定的电压值。是以，回路电流主要取决于线圈阻抗，一般不触及其它回路元件。为了尽量减小它对其它支路的分流作用,一般导线细，匝数多,电感和电阻都较大，线圈电流不大。
选用电流或电压继电器时，要有相对的电路条件。电流继电器要求恒流源电路条件,即回路有较大阻抗与之串联,它自己阻抗对回路电流影响很小。电压继电器要求提供恒定的电压。电流继电器看成电压继电器用，因其线圈电阻小,很容易烧坏线圈, 甚至造成电源短路。如将电压继电器当电流继电器使用线圈串接在线路里时，由于其大的阻抗会较着地改变原往返路参数，会因线圈得不到足够的电流而继电器不动作。
值得注重的是交流继电器线圈凡是承受过电压的能力比直流继电器差。在直流继电器线圈中，外加电压的增加所引发电流增加的速度较低。这是由于线圈的温升引发线圈电阻的上升 。然而在交流继电器中，外加电压的增加引发电流的增加，一样引发线圈电阻增加, 这将造成导磁零件进一步饱和,使感抗进而使阻抗大幅度下降。成效是线圈电流增加速度要比外加电压增加的速度快，是以，由于外加过电压酿成的过热比直流继电器容易发生。
（2）按使用情况条件选择继电器型号
情况顺应性是继电器靠得住性指标之一。使用情况和工作条件的差异，对继电器性能有很大的影响。下面介绍几个主要情况身分的变化对电磁继电器性能的影响。
情况温度
①情况温度的升高加速了尽缘的老化，尽缘性能下降，缩短使用寿命。
②对于反应温度变化的温度继电器、热继电器等,情况温度的变化直接影响庇护特征的变化；对电磁继电器来说，温度的升高, 某些尽缘材料的热变形使产物结构参数和动作参数会发生变化。
③温度升高
线圈温升响应增高,不单漆层老化加重，对电压继电器来说，还直接影响到吸合、释放参数的变化。电流继电器，温度升高，功耗增大，亦影响尽缘和触点切换特征。
④温度升高加速某些零件的氧化进程。对触点来说，不单其材料自己氧化，而且加重概况膜电阻的形成，直接影响接触靠得住性，出格在低电平下。
⑤温度升高，熄弧坚苦，切换能力下降，触点侵蚀加重。额定负荷时，易形成触点粘结，中等电流时易析出碳化物，下降接触靠得住性。
⑥在低温下，镀层材料，如金镀层冷粘作用加重，小电流负载或低电平下会形成冷粘故障。对一些非密封或密封性欠好的继电器，低温下可能触点间形成冰霜，直接影响触点的导通。对于钎焊锡封继电器，在低温下，锡的脆裂会影响产物的气密性。
振动与冲击
电磁继电器触点簧片多为悬臂梁系统，固有频率较低。在接近或到达固有频率的外界振动作用下会引发谐振，致使结构损坏或使触点压力下降直至发生瞬时断开，即泛起发抖。可动的衔铁部门会因过振动而误动作，进而使触点接触不良或断开。周期性的作用力会使结构松动或破坏脱落造成结构失效。振动和冲击作用会改变继电器的机械特征，下降动作靠得住性。继电器内残余的松散微粒（毛刺脱落物、焊渣、材料碎屑）在振动和冲击作用下会落进触点间隙或转动支承处造成严重故障。
低气压
①低气压下，散热条件变坏，尤其在高温低气压下，对流作用削弱，小尺寸簧片只能靠热传导散热，切换额定负载时,簧片温度可高达300℃以上。灭弧坚苦，电弧延续时间增加，触点金属蒸发加重,寿命缩短，致使触点分断容量的下降。
②线圈散热坚苦，温升加速，引发吸合、释放参数的变化。
③低气压下，介质强度下降，触点间尽缘下降，在尽缘子底板上可能形成通道。一般来说，海拔每升高1000米，尽缘水平大约下降10%。
辐照
严重核幅照下，部门有机材料会变为粉尘。高份子尽缘材料份子连系链被破坏，尽缘性能下降，直至失效。如聚四氟乙稀薄膜材料耐辐照性能就很差。
电磁干扰
电磁继电器是靠电磁力的作用来动作的，在强的磁场元件、强的杂散场仪器周围使用时，要注重布放位置及离磁干扰源的距离。否则会危及动作靠得住性。高频电源还会使继电器被感应加热造成热损坏。
相对湿度
在高湿，出格是高温、高湿条件下：
①金属零件的侵蚀速度显著上升。例如，钢铁零件在含0.1%SO2干燥大气中，侵蚀速度很低，当相对湿度到达70%时，侵蚀速度立即上升100倍以上。普通金属的临界湿度（使金属侵蚀速度显著升高的最低相对湿度）通常是60~70%（此相当于继电器的正常使用情况湿度条件）。
②敞开式或封锁式继电器在湿润下，尽缘会较着下降,泄漏急剧增大。另外相对湿度到达80%以上，霉菌、昆虫滋生很快，对不耐霉的有机材料极易长霉，以致影响产物性能。例如，尽缘漆和层压塑料概况发霉后，使概况电阻下降10%。
③在有灰尘的情况中，相对湿度大，灰尘易吸附水份，使一部门可溶性杂质溶于水中，酿成电解液，灰尘自己与金属间形成侵蚀微电池，加速金属侵蚀。对非密封继电器，线圈的失效，往往是由于这类“电解侵蚀”引发断线所造成。
④高湿下，会加重继电器触点膜电阻的生成，当水汽含量跨越1000PPm时,会引发接触电阻发生不划定规矩变化。对一些运用在高温高湿条件下的非密封继电器,其尽缘零件还要进行特殊的三防(防湿、防霉、防菌）处置。
在其它情况条件下，如盐雾、油雾、噪声场、恒加速度等，继电器的内部结构损坏与其它电器元件类似。例如盐雾或其它有害气体对电器产物零件的侵蚀很严重。
用户在选用继电器时，必需对上述情况有所领会。
（3）凭据输进量选定继电器的输进参数。
①在电磁继电器的输进参数中，与用户紧密亲密相关的是线圈的工作电压（或电流），而吸合电压（或电流）则是继电器制造厂约束继电器活络度并对其进行判断、考核的参数，它只是一个工作下限参考值。很多用户因不领会继电器动作原理的特殊性，往往把吸合电压（或电流）错认为是继电器应靠得住工作的电压（或电流），而把工作电压值取在吸合电压值上，这是十分危险也是不允许的。由于吸合值只是保证继电器靠得住动作的最小输进量，而继电器动作后，还需要一个保险量，以提高维持靠得住闭合所需的接触压力、抗情况作用所需的电磁吸力。否则，一旦情况温度升高或在机械振动和冲击条件下，或输进回路电流波动和电源电压下降时，仅靠吸合值是不成能保证靠得住工作的。所以选择继电器时，首先看继电器技术条件划定的额定工作电压是否与整机线路所能提供的电压相符,尽不能与继电器吸合值相比。
②依照继电器工业尺度，交流继电器应当在其标称电压的85%下吸合,而直流继电器应当在标称电压的75%下吸合。若是需要的数值与此分歧，就应当加以说明。
③在极限温度下，用户对线圈激励量的变化往往未给予足够的余量。尤其在较高的温度下，这个问题是很关头的。由于在高温下线圈电阻增加，线圈功率下降。另外，由于线圈内部发生的温升也需要过激励或余量。对于低温下释放，也存在着一样的问题,不外不经常泛起。
(4) 凭据负载情况选择继电器触点的种类与参数
与被控电路直接毗连的触点是继电器的接触系统。国外和国内持久实践证实，约百分之七十以上的故障发生在触点上。这除与继电器自己结构与制造身分紧密亲密相关之外，未能准确选用和使用也是重要身分之一。且大大都问题是由于用户的现实负载要求与继电器触点额定负载分歧而引发的。
①凭据控制要求肯定触点组合形式，如需要的是常开仍是常闭触点或转换触点；
②凭据被控回路几多肯定触点的对数和组数；
③凭据负载性质与容量大小肯定触点有关参数，如额定电压、电流与容量，有时还需要斟酌对触点接触电阻、发抖时间、散布电容等的要求。关于触点切换的额定值，电磁继电器一般划定它的性质及大小。它的寄义是指在划定的动作次数内，在定的电压和频率下，触点所能切换的电流的大小。这一负载值是由继电器结构要素决议的。为了便于考核比力，一般只划定阻性负载。在现实使用中需要切换其它性质的负载。
继电器的额定负载是指在划定的动作次数(寿命）内，在划定动作频率下，触点所能切换的纯阻性负载的大小。显然，负载增大，继电器的寿命将缩短，但不存在一个通用的负载寿命对应关系，分歧的继电用具有分歧的负载与寿命的关系曲线，即寿命曲线。
一般情况下，减小负载电压可以使负载电流提高，减小负载电流可以使负载电压提高，但不存在一个通用的负载电压电流对应关系。而且，即使负载电压电流中的一个无限制的减小，负载电压电流中的另外一个不成能无限制的增大，而是有一个上限值。分歧的继电用具有分歧的负载电压与负载电流的关系曲线，即负载曲线。
这里还要提醒的是，继电器额定值纷歧定适用于从零到划定值的所有负载。能靠得住切换10A负载的触点，其实不意味着它能靠得住地切换10mA的负载。这是由于在分歧范围负载下，触点的失效机理分歧。
继电器触点交流额定值仅在划定的频率下适用。若是额定值是按400Hz划定的,那末60Hz下的切换能力凡是显然是要低的。
在切换分歧步的单订交流负载时，会存在相位差。所以应选择触点额定电压为负载电压2倍、额定电流为负载电流4倍的产物。其次, 适合交流负载的触点纷歧定适用于几个电源相位之间的负载切换；用于相位转换的继电器(一般采用三位式触点）必需进行三订交流负载转换实验或合适有关规范，如GJB1042。
在某些电路中，说明的负载多是交流负载（典型的灯负载）。但其线圈驱动源多是一个总是在正弦波的统一点上转换的电子电路。由于大大都继电器基本上是在一定的电压下动作时间恒定的器件，是以，继电器触点现实切换的负载基本上是直流负载。这类情况可能会使触点寿命较着缩短。
（5）按工作状态选择继电器
继电器的工作状态主要是指输进旌旗灯号对线圈的作用状态。继电器线圈的设计是对应于分歧的输进旌旗灯号状态的，有持久接连作用的旌旗灯号，有短时间重复工作(脉冲)旌旗灯号。接连工作是指线圈能接连地承受工作旌旗灯号的持久作用。对脉冲旌旗灯号还要斟酌脉冲频率、通断比等。是以,要凭据旌旗灯号特点选用适合于分歧工作状态的继电器，一般不允许随意使用,出格要注重不能将短时间工作状态的继电器使用在接连工作状态，高温工作条件下尤其要注重。在现实切换功率负载或大功率负载时，尤其要斟酌不宜切换速度太高。一般应少于10~20次/min。最大轮回速度为：0.1次/（最大吸应时间+最大释放时间）s。
（6）按安装工作位置、安装方式及尺寸，重量的选择
继电器工作位置与其结构特点有关，大大都继电器可在肆意位置下工作，但也有部门继电器工作位置有具体的划定。例如普通水银继电器，就划定要直立安装,其偏斜极限不得跨越30℃,否则,由于水银的毗连中断将不起继电器作用。
继电器除需知足在各类稳态的线路和情况条件下工作的要求外，还必需斟酌到各类动态特征，即吸应时间、释放时间，由于电流的波动身分酿成的发抖，和触点碰撞酿成的回跳等。
上面我们讲了怎样选用已批量稳定生产的继电器。若是在已生产的继电器中没有适合整机要求的品种、规格，那就要向继电器制造厂提出设计使命书，进行新品设计。
电磁继电器的设计使命书一般包括：
①控制电路参数：控制电源类型（是交流仍是直流）、工作状态(线圈是处于持久、短时间或是脉冲工作状态）、吸合值、额定值、释放值等。
②被控制电路参数：负载类型（是直流仍是交流：是阻性、感性或是其它）、负载大小(闭路电流、开路电压或开断功率的大小及变化范围）、触点组数及形式。
③使用情况条件：极限温度、相对湿度、气压、振动条件、冲击条件、离心条件,使用情况气氛（指一些特殊条件）等。
④寿命要求：一般应当说明使用寿命和贮存寿命要求,使用寿命又分正常条件下和极限或特殊情况下。
⑤外形尺寸、重量及安装尺寸要求。
对有失效率指标要求的继电器，除提出失效率指标置信度外,还要提出挑选项目及挑选要求，寿命实验的监测水平，监测延时，失效判据等。需要时还必需对继电器生产厂提出靠得住性质量保证方面的要求及一些特殊实验方式的划定等。
⑥试制周期、费用、首次提供样品数目等。
4 影响电磁继电器靠得住性的使用身分
（1）若是将有防尘罩的继电器用于温度有变化(昼夜)的和高湿的情况，则可能泛起冷凝现象，从而致使尽缘电阻下降甚至短路。这就需要在罩壳上开孔以供继电器换气，或采用密封继电器。
（2）在清洗印制板上的继电器时，有些清洗剂对铜有很强的侵蚀性，而其它一些清洗剂会与线圈包带上的粘剂结起化学反应。
（3）舌簧继电器使用在强的外磁场四周，应有足够的磁屏障，以保证其正常工作。
（4）负载接法
①触点失效机理分析讲明，在中功率负载下，触点材料从阴极转移到阳极。触点电弧测试得出，在不异负载下，动触点接阴极（如图1(a)所示），其燃弧时间要比动触点接阳极（图1(b)所示）短一半以上，如JZX-10M、JZC-1M按图6-1(a)接法，一般燃弧为50μs左右,而按图1（b）接法，燃弧时间大于100μs。由于燃弧时间短，材料转移量就小，其寿命就长，且靠得住，所以使用时应按图1（a）接法；而鉴定实验时则要按图1（b）接法，即加严要求。
②切不成在毗连电源到双掷触点时将额定负载接到如图2所示的触点上。这样使用时,许多继电器都不能正常切换负载。
（5）线圈接法
凡是继电器的线圈是不标正负极的，两头可以随意毗连。但在线圈往激励时，由于电感的作用，线圈内会发生反电动势，其峰值可高出额定电压的5倍以上，虽然其作用时间很短,但会造成线圈漆层击穿或电路中的开关器件击穿。如按图 3的方式在线圈两头接上庇护二极管(固然用户也能够要求生产厂家按图2的要求生产继电器），此时线圈两头的正负极性就固定下来，不能反接。对非密封继电器来说，线圈在高湿非激励状态下,发生电解侵蚀的危险必需给予注重。为了削减线圈侵蚀的危险，使用正极接地的电源，而且当继电器闲置不用时,尽量将正极断开,让线圈连结负电位。对于商业和工业用继电器，保险商实验室划定若电压跨越50V，则不允许将地线切断。
（6）应将机电开关器件装在电源正极与继电器线圈之间，以求在断开状态下, 平安地隔离继电器电路，以免电击危险。在选用固体电子开关器件控制继电器线路时, 应选择漏电流足够小的器件，使继电器能在断电时靠得住释放。用于控制继电器的任何开关器件, 必需承受线圈电路开路时引发的瞬时电压峰值与线圈电路最小电压值之和，开关不发生损坏。
（7）由于毗连导线中的电压降，继电器的吸合可能不能不低于电源电压。当使用毗连导线较长的门铃型布线时，尤其是这样。
（8）若是将继电器激励了一段时间后释放,然后在短时间内再次激励, 那末由于线圈自己的温升，吸合电压将会变大。
（9）当继电器或夹杂继电器与活络逻辑电路一道工作或靠近时, 继电器这些装配既不应发射也不应传导能损坏活络逻辑电路或使其误触发的足够大的射频瞬态电压。
（10）继电器的安装
耐振是继电器的一个重要指标，除继电器自己提高耐振能力外，安装方式对继电器耐振能力的影响也是很大的。
（11）运输保管的影响
如用户由总库向各使用单元发货运输时，肆意装盒、装箱会因碰撞造成产物机械参数变化，出格长短密封继电器。继电器的寄存情况应合适产物技术条件尺度要求, 出格要注重不能在高湿和有害气氛中寄存。
（12）继电器动作进程中的特征对使用靠得住性的影响
①触点回跳时间
任何电磁继电器都存在机械回跳时间，只不外因其结构、动作原理分歧而时间长短分歧而已。长的可达几ms甚至10ms, 短的仅100微秒左右。在特殊电路中，如电码电路、脉冲电路中,可能因回跳发生短暂闭合及断开引发失误，如发生漏字错码或误动作,这是普通继电器在电路中致命的弱点之一。在使用中适被选择工作电压、动作频率等可以下降回跳 。回跳在电路中还会形成干扰脉冲影响其它电路。
②动作分歧时性
多触点的电磁继电器动作不成能做到触点同时接通或断开。这就是动作的分歧时性，一般相差0.1~0.2ms左右。在缓慢型输进旌旗灯号作用下,这个时间差会较着增大。
③桥接 当采用水银舌簧继电器时，要注重一般都有0.5ms左右的桥接时间,即存在两个电路同时接通现象。
④交流声，几近所有的交流继电器城市泛起某种噪声或交流声。用户若有特定使用处合，与继电器厂约定交流声允许强度。在舌簧继电器中，噪声系指紧随着闭合后几ms时间内泛起在开关引线之间的电压。它的发生是由于簧片在磁场里运动和由磁致伸缩效应在它们中心发生了电压。若是舌簧切换的旌旗灯号是用在紧随着闭合后ms 之内，噪声影响较大。
5 继电器线圈的瞬态抑制
当继电器线圈断电时，其贮存的感应电能可能在直流电源线上发生高达 1500V的浪涌电压，随着固体器件使用量的不竭增加，必需对继电器线圈进行抑制,将其电压峰值限制在一定的范围。
常见的线圈瞬态抑制方式有：在线圈上并联一个电阻器或阻容电路、或并联一个二极管。线圈瞬态抑制电路会使继电器释放时间延长，使触点转换速度变慢。
6 继电器触点的庇护
（1）当触点断开感性负载电路时，负载中贮存的能量必需经由过程触点燃弧来消耗为了消除和减轻电弧在断开感性负载时的风险，延长触点的使用寿命，消除或减轻继电器对相关活络电路的电磁干扰、损害，凡是采用电弧抑制庇护措施。
常见的触点庇护电路有：在感性负载上并联一个电阻或阻容电路、或并联一个二极管。
（2）应尽量避免继电器输出端和输进端共线或连通，由于线圈往激励时，线圈上的反电势会加在触点上，使触点的断开电压增大，同时也会干扰其它电路。
