泰科繼電器的分類
1.按繼電器的作用原理或結構特征分類
(僅列我公司已生產及近期將開發的繼電器門類),如表1所示。
分類
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名稱
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定義
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電磁繼電器
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由控制電流通過線圈所產生的電磁吸力驅動磁路中的可動部分而實現觸點開、閉或轉換功能的繼電器
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1
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電
磁 繼 電 器 |
直流電磁繼電器
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控制電流為直流的電磁繼電器。按觸點負載大小分為微功率、弱功率、**率和大功率四種。
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2
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交流電磁繼電器
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控制電流為交流的電磁繼電器。按線圈電源頻率高低分50Hz和400Hz二種。
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3
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磁保持繼電器
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利用**磁鐵或具有很高剩磁特性的零件,使電磁繼電器的銜鐵在其線圈斷電后仍能保持在線圈通電時的位置上的繼電器。
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4
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固態繼電器
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固態繼電器是一種能夠象電磁繼電器那樣執行開、閉線路的功能,且其輸入和輸出的絕緣程度與電磁繼電器相當的全固態器件。
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5
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混合式繼電器
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由電子元件和電磁繼電器組合而成的繼電器。一般,輸入部分由電子線路組成,起放大、整流等作用,輸出部分則采用電磁繼電器。
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6
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高頻繼電器
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用于切換頻率大于10kHz的交流線路的繼電器。
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7
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同軸繼電器
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配用同軸電纜,用來切換高頻、射頻線路而具有*小損耗的繼電器。
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8
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觸點部分被密封在高真空的容器中,用來快速開、閉或轉換高壓、高頻、射頻線路用的繼電器。
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利用熱效應而動作的繼電器。
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9
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熱繼電器
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當外界溫度達到規定要求時而動作的繼電器。
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10
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電熱式繼電器
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利用控制電路內的電能轉變成熱能,當達到規定要求時而動作的繼電器。
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11
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光電繼電器
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利用光電效應而動作的繼電器。
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12
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極化繼電器
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由極化磁場與控制電流通過控制線圈,所產生的磁場綜合作用而動作的繼電器。繼電器的動作方向取決于控制線圈中的電流方向。
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13
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時間繼電器
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當加上或除去輸入信號時,輸出部分需延時或限時到規定的時間才閉合或斷開其被控線路的繼電器。
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14
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舌簧繼電器
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利用密封在管內,具有觸點**和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動作來開、閉或轉換線路的繼電器。
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2.按繼電器觸點負載分類,如表2所示。
名稱
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定義
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微功率繼電器
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當觸點開路電壓為直流27伏時,觸點額定負載電流(阻性)為0.1安、0.2安培的繼電器。
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弱功率繼電器
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當觸點開路電壓為直流27伏時,觸點額定負載電流(阻性)為0.5安培、1安培的繼電器
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**率繼電器
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當觸點開路電壓為直流27伏時,觸點額定負載電流(阻性)為2安培、5安培的繼電器
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大功率繼電器
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當觸點開路電壓為直流27伏時,觸點額定負載電流(阻性)為10安培、15安培、20安培、25安培、40安培……的繼電器
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注:表中只給出一種直流阻性負載數值,其它負載由產品技術條件按相應的換算關系確定.
3.按繼電器的外形尺寸分類,如表3所示
3.按繼電器的外形尺寸分類,如表3所示
名稱
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定義
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微型繼電器
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*長邊尺寸不大于10毫米的繼電器
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超小型繼電器
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*長邊尺寸大于10毫米,但不大于25毫米的繼電器
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小型繼電器
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*長邊尺寸大于25毫米,但不大于50毫米的繼電器
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注:對于密封或封閉式繼電器,外形尺寸為繼電器本體三個相互垂直方向的*大尺寸,不包括安裝件、引出端、壓筋、壓邊、翻邊和密封焊點的尺寸。
4.按繼電器的防護特征分類,如表4所示。
名稱
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定義
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密封繼電器
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采用焊接或其它方法,將觸點和線圈等都密封在罩殼內,與周圍介質相隔離,泄漏率較低的繼電器
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封閉式繼電器
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將觸點和線圈等都封閉(非密封)在罩殼內加以防護的繼電器
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敞開式繼電器
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不用防護罩來保護觸點和線圈等的繼電器
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用高壓繼電器通斷高壓電路
緩沖回路通常用來保護低壓電路里的繼電器觸頭的,在高壓電路里對繼電器觸頭的保護就困難多了。
切斷低壓回路相當簡單。然而,當回路電壓升高,切斷電路就并不那么容易了。常規的開關和繼電器由于會產生電弧,所以幾乎不可能切斷一個千伏級的電路。因為電壓很高,觸頭之間的空氣被電離而擊穿導電。因此,即使觸頭是分離的,電離的氣體也會使得回路導通。
解決電弧方法之一就是把觸頭區域的電離空氣除掉。這也就意味著高壓開關工作在真空狀態會有很好的效果。舉例來說,10-6毫米汞柱的真空下,觸點氣隙每毫米的絕緣強度高達2000伏。
真空絕緣為高壓觸點提供了穩定的切換環境,減少了氧化和腐蝕性,當真空管中出現電弧時,沒有因空氣或絕緣氣體被分離而產生腐蝕性的副產品,而且在切斷觸點時會產生“吸除”作用。因為真空是不純凈的,它還存在一些雜質。在產生電弧的短時間內,一些雜質就從真空中分離出來,附著在真空管表面,從而提高了真空的純凈度。
電極之間在**真空時會發生擊穿現象。產生電弧的電子來源于觸點本身的材料。產生電弧的溫度點取決于觸點材料的功函數。考慮到功函數的問題,觸點材料經常使用鎢和鉬。
功函數是指一定的觸點氣隙之間所能承受的*大絕緣靜電場。注意在熱環境的切換中,當接觸氣隙縮小至零的過程中,電弧就會被拉出,靜電場強度增加。因此,當觸點逐步的閉合時,某些點的靜電場會非常的高,足以擊穿余隙。
真空中的電弧,除非強度非常大,一般都會自動熄滅。之所以能夠熄滅,是因為電弧本身是蒸發的金屬高壓區,但它周圍確是極度低壓區。因為高低壓之間沒有物理上的分界線,壓強會趨于相等,電弧的強度就會減弱,*終迅速熄滅。盡管時間很短,電弧也會引起觸頭的腐蝕。然而,這通常不會影響到觸點電阻,因為所轉移的是純金屬。
惰性氣體電介質
并非所有的高壓繼電器都是真空型的。惰性氣體電介質也用于高壓元件和系統中。通過改變氣體混合的比例和(或者)氣壓就可控制受壓外殼中的擊穿電壓,因而使用靈活。 氣體加壓滅弧是它的另一個優點,因為通常在幾微秒的時間內就可以完成滅弧。
充氣式繼電器用于高壓功率開關,其功能是關閉常開觸點。原因之一是氣體混合物和氣壓可以事先設定,在關閉觸點之前電弧放電。此外,如果電路電壓高于3500伏,即使由于觸點抖動使得電路切斷,電弧是仍然穩定,足以維持電流。這有助于延長充氣繼電器的使用壽命,有關這一點可在電容性放電電路里得到印證。
當切斷電路時電離作用是有害的。實際上,它延長了電弧并增強了觸點的腐蝕。試驗表明:真空繼電器更適用于功率切斷,因為它能抑制電弧(滅弧)。滅弧減小了腐蝕并延長了觸點壽命。
傳統繼電器的接觸電阻是隨使用次數而變化的,但真空繼電器的接觸電阻是恒定的且阻值低,在整個使用壽命期間其典型值為0.015歐姆。這是因為使用標準的清潔部件,無氧化或污染,在觸點部位使用純金屬。由于觸點是密封在真空管內的,在易爆或腐蝕性的環境中可實現**通斷操作。
充氣式繼電器的接觸電阻一般也很低,但要比真空繼電器的電阻要高,穩定性也差。隨著測試方法的不同接觸阻值也不同。在大容量和大電流的測試電路里測得的阻值較低。觸頭鍍金會提高充氣式繼電器的穩定性、降低接觸電阻。
射頻應用場合
好的絕緣質量和低且穩定的接觸電阻是在射頻轉換中應用高壓真空繼電器的兩個重要因素,然而任何繼電器在射頻應用中都必須注意電流和電壓的限制。由于“集膚效應”的影響,也就是說隨著頻率的增加,電流將由導體的中心向表面移動,即隨著頻率的增加,傳導的導體表面的有效厚度卻在減小,這樣會使更多的電流通過更小的截面。因而會導致導體的局部表面受熱升溫。高溫會影響繼電器的密封性。當繼電器用作絕緣體時,將會在繼電器的常開觸點兩端和(或)是在觸點與地端之間存在射頻電壓。在所有的實際應用中,繼電器存在一個高電壓電容,其范圍是在1PF到2PF之間。流經該電容的漏電流致使絕緣體的損耗部分發熱,進而限制了加在其上的射頻電壓。
電流和電壓的限制使得在射頻應用有必要降低電流和電壓的指標,同時其工作頻率也要限制在32 MHz以下。在選用某一個專用繼電器時,這些限制因素是必須要考慮的。
電力開關應用
術語“電力開關”和“熱開關”指的是利用繼電器來斷開電源或是接通電源。當繼電器當作電力開關使用時,在觸點開始閉合瞬間以及之后的觸點抖動中都產生電弧。電弧會使觸點腐蝕,若不采取一定的預防措施,可能會導致觸點熔結,輕則也會引起相當嚴重的觸點損傷。因此,電弧的持續時間以及電流電壓的等級都是決定繼電器壽命和可靠性的決定因素。
緩沖回路通常用來保護低壓電路里的繼電器觸頭的,在高壓電路里對繼電器觸頭的保護就困難多了。
切斷低壓回路相當簡單。然而,當回路電壓升高,切斷電路就并不那么容易了。常規的開關和繼電器由于會產生電弧,所以幾乎不可能切斷一個千伏級的電路。因為電壓很高,觸頭之間的空氣被電離而擊穿導電。因此,即使觸頭是分離的,電離的氣體也會使得回路導通。
解決電弧方法之一就是把觸頭區域的電離空氣除掉。這也就意味著高壓開關工作在真空狀態會有很好的效果。舉例來說,10-6毫米汞柱的真空下,觸點氣隙每毫米的絕緣強度高達2000伏。
真空絕緣為高壓觸點提供了穩定的切換環境,減少了氧化和腐蝕性,當真空管中出現電弧時,沒有因空氣或絕緣氣體被分離而產生腐蝕性的副產品,而且在切斷觸點時會產生“吸除”作用。因為真空是不純凈的,它還存在一些雜質。在產生電弧的短時間內,一些雜質就從真空中分離出來,附著在真空管表面,從而提高了真空的純凈度。
電極之間在**真空時會發生擊穿現象。產生電弧的電子來源于觸點本身的材料。產生電弧的溫度點取決于觸點材料的功函數。考慮到功函數的問題,觸點材料經常使用鎢和鉬。
功函數是指一定的觸點氣隙之間所能承受的*大絕緣靜電場。注意在熱環境的切換中,當接觸氣隙縮小至零的過程中,電弧就會被拉出,靜電場強度增加。因此,當觸點逐步的閉合時,某些點的靜電場會非常的高,足以擊穿余隙。
真空中的電弧,除非強度非常大,一般都會自動熄滅。之所以能夠熄滅,是因為電弧本身是蒸發的金屬高壓區,但它周圍確是極度低壓區。因為高低壓之間沒有物理上的分界線,壓強會趨于相等,電弧的強度就會減弱,*終迅速熄滅。盡管時間很短,電弧也會引起觸頭的腐蝕。然而,這通常不會影響到觸點電阻,因為所轉移的是純金屬。
惰性氣體電介質
并非所有的高壓繼電器都是真空型的。惰性氣體電介質也用于高壓元件和系統中。通過改變氣體混合的比例和(或者)氣壓就可控制受壓外殼中的擊穿電壓,因而使用靈活。 氣體加壓滅弧是它的另一個優點,因為通常在幾微秒的時間內就可以完成滅弧。
充氣式繼電器用于高壓功率開關,其功能是關閉常開觸點。原因之一是氣體混合物和氣壓可以事先設定,在關閉觸點之前電弧放電。此外,如果電路電壓高于3500伏,即使由于觸點抖動使得電路切斷,電弧是仍然穩定,足以維持電流。這有助于延長充氣繼電器的使用壽命,有關這一點可在電容性放電電路里得到印證。
當切斷電路時電離作用是有害的。實際上,它延長了電弧并增強了觸點的腐蝕。試驗表明:真空繼電器更適用于功率切斷,因為它能抑制電弧(滅弧)。滅弧減小了腐蝕并延長了觸點壽命。
傳統繼電器的接觸電阻是隨使用次數而變化的,但真空繼電器的接觸電阻是恒定的且阻值低,在整個使用壽命期間其典型值為0.015歐姆。這是因為使用標準的清潔部件,無氧化或污染,在觸點部位使用純金屬。由于觸點是密封在真空管內的,在易爆或腐蝕性的環境中可實現**通斷操作。
充氣式繼電器的接觸電阻一般也很低,但要比真空繼電器的電阻要高,穩定性也差。隨著測試方法的不同接觸阻值也不同。在大容量和大電流的測試電路里測得的阻值較低。觸頭鍍金會提高充氣式繼電器的穩定性、降低接觸電阻。
射頻應用場合
好的絕緣質量和低且穩定的接觸電阻是在射頻轉換中應用高壓真空繼電器的兩個重要因素,然而任何繼電器在射頻應用中都必須注意電流和電壓的限制。由于“集膚效應”的影響,也就是說隨著頻率的增加,電流將由導體的中心向表面移動,即隨著頻率的增加,傳導的導體表面的有效厚度卻在減小,這樣會使更多的電流通過更小的截面。因而會導致導體的局部表面受熱升溫。高溫會影響繼電器的密封性。當繼電器用作絕緣體時,將會在繼電器的常開觸點兩端和(或)是在觸點與地端之間存在射頻電壓。在所有的實際應用中,繼電器存在一個高電壓電容,其范圍是在1PF到2PF之間。流經該電容的漏電流致使絕緣體的損耗部分發熱,進而限制了加在其上的射頻電壓。
電流和電壓的限制使得在射頻應用有必要降低電流和電壓的指標,同時其工作頻率也要限制在32 MHz以下。在選用某一個專用繼電器時,這些限制因素是必須要考慮的。
電力開關應用
術語“電力開關”和“熱開關”指的是利用繼電器來斷開電源或是接通電源。當繼電器當作電力開關使用時,在觸點開始閉合瞬間以及之后的觸點抖動中都產生電弧。電弧會使觸點腐蝕,若不采取一定的預防措施,可能會導致觸點熔結,輕則也會引起相當嚴重的觸點損傷。因此,電弧的持續時間以及電流電壓的等級都是決定繼電器壽命和可靠性的決定因素。
高電壓電力開關繼電器觸點通常是由鎢或鉬制成,因為這些金屬硬度大且熔點高,可以耐受電弧高溫作用。一些毫安級的高壓繼電器使用銅制觸點,它們通常只作為“中繼”來用。
在選擇合適的繼電器時,電路負載的類型是一個很重要的因素,電路通常分為電容性、電感性和電阻性負載。
電阻性負載——對于直流電阻性負載而言,當開關斷開時,會在觸點分開的瞬間產生電弧,并且將持續到觸點徹底分開為止。在一定電壓和電流下,電弧的持續時間取決于觸點斷開的速度,同樣也與觸點的冷卻速度和通過自感及分布電容的消電離作用有關。在相同電壓下,交流負載比直流負載更容易斷開,因為交流在每半個周期會自行斷開一次,極性轉換會防止金屬一直朝同一個方向轉移;而對于直流負載而言,則會較早導致觸點故障。
電感性負載——直流電感性負載的斷開比電阻性負載更不容易。因為在電感中存儲的能量 (1/2 LI2)能感應出阻止電流變化的電動勢((-L [di/dt])),直到電感中所存儲的能量耗盡才消失。如果不采用專用快速斷路觸點或其他方式來切斷電感性負載的話,電弧的持續時間將直接取決于負載的時間常數 (L/R)。然而,交流感性負載并不會出現這種問題,因為每半周期結束時會發生極性翻轉迫使電流過零。同時,電流與電壓存在相位差,并且供電電壓在電流后半周期反相于自感電動勢。
電容性負載——直流電路中為電容充放電而閉合觸點將會產生大浪涌電流。對于觸點的影響取決于初始峰值電流幅值及電路的時間常數。類似情況在交流電路中是不常見的。要得到*佳效果,繼電器應置于負載的接地端 ;否則,在觸點與殼體間會出現大電流電弧,旁路負載。電源是對浪涌電流的**限制。
在實際應用中,通常這三種成分都會存在,但是具有大電容或大電感負載的電路由于其儲能作用,所以更難實現電路通斷。比這種情況更糟的是,某些電路存在大浪涌電流。在大浪涌電流的情況下,觸點試圖在觸點抖動期間斷開極高的電流,結果會出現強電弧致使觸點金屬熔化,*終導致觸點的熔結。正弦交流電會使得這種情況變得更糟,因為對于相同交流負載電壓電流峰值分別比同等直流情形高41%。
高壓繼電器也可用于其它場合,例如可考慮用于航空航天配電系統。研究表明 270V直流系統與 傳統的115/200V、400赫茲交流系統相比 ,其可靠性更高,維護更方便,重量更輕,壽命更長。.
目前,傳統的28V 或115/200 V開關轉換設備需要大的改進才能可靠地實現270V直流負載的通斷。然而這些改進又會使其變的又大又笨。對于專用場合,這顯然是不實際的。在不增加尺寸和重量的情況下,使用真空作為絕緣介質來實現270V直流負載具有**的性能且其可靠性也得到提高。
高壓繼電器的選擇并非像低壓繼電器那樣簡單。想要選擇合適的繼電器,設計者應當考慮電路情況以及繼電器的電氣、機械和環境因素。設計者還應能綜合考慮繼電器各種工作特性并清楚繼電器術語是一種具有特殊含義的專業語言。
在選擇合適的繼電器時,電路負載的類型是一個很重要的因素,電路通常分為電容性、電感性和電阻性負載。
電阻性負載——對于直流電阻性負載而言,當開關斷開時,會在觸點分開的瞬間產生電弧,并且將持續到觸點徹底分開為止。在一定電壓和電流下,電弧的持續時間取決于觸點斷開的速度,同樣也與觸點的冷卻速度和通過自感及分布電容的消電離作用有關。在相同電壓下,交流負載比直流負載更容易斷開,因為交流在每半個周期會自行斷開一次,極性轉換會防止金屬一直朝同一個方向轉移;而對于直流負載而言,則會較早導致觸點故障。
電感性負載——直流電感性負載的斷開比電阻性負載更不容易。因為在電感中存儲的能量 (1/2 LI2)能感應出阻止電流變化的電動勢((-L [di/dt])),直到電感中所存儲的能量耗盡才消失。如果不采用專用快速斷路觸點或其他方式來切斷電感性負載的話,電弧的持續時間將直接取決于負載的時間常數 (L/R)。然而,交流感性負載并不會出現這種問題,因為每半周期結束時會發生極性翻轉迫使電流過零。同時,電流與電壓存在相位差,并且供電電壓在電流后半周期反相于自感電動勢。
電容性負載——直流電路中為電容充放電而閉合觸點將會產生大浪涌電流。對于觸點的影響取決于初始峰值電流幅值及電路的時間常數。類似情況在交流電路中是不常見的。要得到*佳效果,繼電器應置于負載的接地端 ;否則,在觸點與殼體間會出現大電流電弧,旁路負載。電源是對浪涌電流的**限制。
在實際應用中,通常這三種成分都會存在,但是具有大電容或大電感負載的電路由于其儲能作用,所以更難實現電路通斷。比這種情況更糟的是,某些電路存在大浪涌電流。在大浪涌電流的情況下,觸點試圖在觸點抖動期間斷開極高的電流,結果會出現強電弧致使觸點金屬熔化,*終導致觸點的熔結。正弦交流電會使得這種情況變得更糟,因為對于相同交流負載電壓電流峰值分別比同等直流情形高41%。
高壓繼電器也可用于其它場合,例如可考慮用于航空航天配電系統。研究表明 270V直流系統與 傳統的115/200V、400赫茲交流系統相比 ,其可靠性更高,維護更方便,重量更輕,壽命更長。.
目前,傳統的28V 或115/200 V開關轉換設備需要大的改進才能可靠地實現270V直流負載的通斷。然而這些改進又會使其變的又大又笨。對于專用場合,這顯然是不實際的。在不增加尺寸和重量的情況下,使用真空作為絕緣介質來實現270V直流負載具有**的性能且其可靠性也得到提高。
高壓繼電器的選擇并非像低壓繼電器那樣簡單。想要選擇合適的繼電器,設計者應當考慮電路情況以及繼電器的電氣、機械和環境因素。設計者還應能綜合考慮繼電器各種工作特性并清楚繼電器術語是一種具有特殊含義的專業語言。
繼電器的使用
通常人們所說的產品可靠性是指產品的工作可靠性,其被定義:在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的能力。它由產品的固有可靠性和使用可靠性組成,前項由產品的設計和制造工藝決定,而后項則與用戶的正確使用及生產廠家售前、售后服務有關。用戶使用時應注意以下各項。
1線圈使用電壓
線圈使用電壓在設計上*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線圈務必保證線圈兩個引出端間的電壓值。反之超過*高額定工作電壓時也會影響產品性能,過高的工作電壓會使線圈溫升過高,特別是在高溫下,溫升過高會使絕緣材料受到損傷,也會影響到繼電器的工作**。對磁保持繼電器,激勵(或復歸)脈寬應不小于吸合(或復歸)時間的3倍,否則產品會處于中位狀態。用固態器件來激勵線圈時,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瞬態抑制.
繼電器線圈斷電瞬間,線圈上可產生高于線圈額定工作電壓值30倍以上的反峰電壓,對電子線路有極大的危害,通常采用并聯瞬態抑制(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,但并聯二極管會延長繼電器的釋放時間3~5倍。當釋放時間要求高時,可在二極管一端串接一個合適的電阻。激勵電源:在110%額定電流下,電源調整率 ≤10%(或輸出阻抗<5%的線圈阻抗),直流電源的波紋電壓應<5% 。交流波形為正弦波,波形系數應在0.95~1.25之間,波形失真應在±10%以內,頻率變化應在±1Hz或規定頻率的±1%之內(取較大值)。其輸出功率不小于線圈功耗。
3多個繼電器的并聯和串聯供電...
多個繼電器并聯供電時,反峰電壓高(即電感大)的繼電器會向反峰電壓低的繼電器放電,其釋放時間會延長,因此*好每個繼電器分別控制后再并聯才能消除相互影響。
不同線圈電阻和功耗的繼電器不要串聯供電使用,否則串聯回路中線圈電流大的繼電器不能可靠工作。只有同規格型號的繼電器可以串聯供電,但反峰電壓會提高,應給予抑制。可以按分壓比串聯電阻C受供電電壓高出繼電器的線圈額定電壓的那部分電壓。
4觸點負載...
加到觸點上的負載應符合觸點的額定負載和性質,不按額定負載大小(或范圍)和性質施加負載往往容易出現問題。只適合直流負載的產品不應用于交流場合。能可靠切換10A負載的繼電器,在低電平負載(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不同步的單相交流負載;只規定切換交流50Hz(或60Hz)的產品不應用來切換400Hz的交流負載。
5觸點并聯和串聯...
觸點并聯使用不能提高其負載電流,因為繼電器多組觸點動作的**不同時性,即仍然是一組觸點在切換提高后的負載,很容易使觸點損壞而不接觸或熔焊而不能斷開。觸點并聯對“斷”失誤可以降低失效率,但對“粘”失誤則相反。由于觸點失誤以“斷”失誤為主要失效模式,故并聯對提高可靠性應予肯定,可使用于設備的關鍵部位。但使用電壓不要高于線圈*大工作電壓,也不要低于額定電壓的90%,否則會危及線圈壽命和使用可靠性。觸點串聯能夠提高其負載電壓 ,提高的倍數即為串聯觸點的組數。觸點串聯對“粘”失誤可以提高其可靠性,但對“斷”失誤則相反。總之,利用冗余技術來提高觸點工作可靠性時,務必注意負載性質、大小及失效模式。
6切換速率...
繼電器切換速率應不高于其10倍動作時間和釋放時間之和的倒數(次/s),否則繼電器觸點不能穩定接通。磁保持應在繼電器技術標準規定的脈沖寬度下使用,否則有可能損壞線圈。
繼電器常用觸點組合形式
通常人們所說的產品可靠性是指產品的工作可靠性,其被定義:在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的能力。它由產品的固有可靠性和使用可靠性組成,前項由產品的設計和制造工藝決定,而后項則與用戶的正確使用及生產廠家售前、售后服務有關。用戶使用時應注意以下各項。
1線圈使用電壓
線圈使用電壓在設計上*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線圈務必保證線圈兩個引出端間的電壓值。反之超過*高額定工作電壓時也會影響產品性能,過高的工作電壓會使線圈溫升過高,特別是在高溫下,溫升過高會使絕緣材料受到損傷,也會影響到繼電器的工作**。對磁保持繼電器,激勵(或復歸)脈寬應不小于吸合(或復歸)時間的3倍,否則產品會處于中位狀態。用固態器件來激勵線圈時,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瞬態抑制.
繼電器線圈斷電瞬間,線圈上可產生高于線圈額定工作電壓值30倍以上的反峰電壓,對電子線路有極大的危害,通常采用并聯瞬態抑制(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,但并聯二極管會延長繼電器的釋放時間3~5倍。當釋放時間要求高時,可在二極管一端串接一個合適的電阻。激勵電源:在110%額定電流下,電源調整率 ≤10%(或輸出阻抗<5%的線圈阻抗),直流電源的波紋電壓應<5% 。交流波形為正弦波,波形系數應在0.95~1.25之間,波形失真應在±10%以內,頻率變化應在±1Hz或規定頻率的±1%之內(取較大值)。其輸出功率不小于線圈功耗。
3多個繼電器的并聯和串聯供電...
多個繼電器并聯供電時,反峰電壓高(即電感大)的繼電器會向反峰電壓低的繼電器放電,其釋放時間會延長,因此*好每個繼電器分別控制后再并聯才能消除相互影響。
不同線圈電阻和功耗的繼電器不要串聯供電使用,否則串聯回路中線圈電流大的繼電器不能可靠工作。只有同規格型號的繼電器可以串聯供電,但反峰電壓會提高,應給予抑制。可以按分壓比串聯電阻C受供電電壓高出繼電器的線圈額定電壓的那部分電壓。
4觸點負載...
加到觸點上的負載應符合觸點的額定負載和性質,不按額定負載大小(或范圍)和性質施加負載往往容易出現問題。只適合直流負載的產品不應用于交流場合。能可靠切換10A負載的繼電器,在低電平負載(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不同步的單相交流負載;只規定切換交流50Hz(或60Hz)的產品不應用來切換400Hz的交流負載。
5觸點并聯和串聯...
觸點并聯使用不能提高其負載電流,因為繼電器多組觸點動作的**不同時性,即仍然是一組觸點在切換提高后的負載,很容易使觸點損壞而不接觸或熔焊而不能斷開。觸點并聯對“斷”失誤可以降低失效率,但對“粘”失誤則相反。由于觸點失誤以“斷”失誤為主要失效模式,故并聯對提高可靠性應予肯定,可使用于設備的關鍵部位。但使用電壓不要高于線圈*大工作電壓,也不要低于額定電壓的90%,否則會危及線圈壽命和使用可靠性。觸點串聯能夠提高其負載電壓 ,提高的倍數即為串聯觸點的組數。觸點串聯對“粘”失誤可以提高其可靠性,但對“斷”失誤則相反。總之,利用冗余技術來提高觸點工作可靠性時,務必注意負載性質、大小及失效模式。
6切換速率...
繼電器切換速率應不高于其10倍動作時間和釋放時間之和的倒數(次/s),否則繼電器觸點不能穩定接通。磁保持應在繼電器技術標準規定的脈沖寬度下使用,否則有可能損壞線圈。
繼電器常用觸點組合形式
根據負載情況選擇繼電器觸點的種類和容量
國內外長期實踐證明,約70%的故障發生在觸點上,這足見正確選擇和使用繼電器觸點非常重要。
... 觸點組合形式和觸點組數應根據被控回路實際情況確定。常用的觸點組合形式見表6。動合觸點組和轉換觸點組中的動合觸點對,由于接通時觸點回跳次數少和觸點燒蝕后補償量大,其負載能力和接觸可靠性較動斷觸點組和轉換觸點組中的動斷觸點對要高,整機線路可通過對觸點位置適當調整,盡量多用動合觸點。
... 根據負載容量大小和負載性質(阻性、感性、容性、燈載及馬達負載)確定參數十分重要。認為觸點切換負荷小一定比切換負荷大可靠是不正確的,一般說,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%*好。電流小于100mA會使觸點積碳增加,可靠性下降,故100mA稱作試驗電流,是國內外專業標準對繼電器生產廠工藝條件和水平的考核內容。由于一般繼電器不具備低電平切換能力,用于切換50mV、50μA以下負荷的繼電器訂貨,用戶需注明,必要時應請繼電器生產廠協助選型。
... 繼電器的觸點額定負載與壽命是指在額定電壓、電流下,負載為阻性的動作次數,當超出額定電壓時,可參照觸點負載曲線選用。當負載性質改變時,其觸點負載能力將發生變用,用戶可參照表變換觸點負載電流。表
電阻性電流 |
電阻性電流
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電機電流
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燈電流
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*小電流
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100%
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30%
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20%
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15%
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100MA
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繼電器外罩上只標阻性額定負載值,其他性質的額定負載請看詳細技術條件,其浪涌電流大小見表
... 極性轉換、相位轉換負載場合,*好選用三位置的K型觸點(表6),不要選用二位置的Z型觸點,除非產品明確規定用于三相交流負載轉換。否則隨著產品動作次數的增加,其燃弧也會增大,Z型觸點可能導致電源被短路。
... 在切換不同步的單相交流負載時,會存在相位差,所以觸點額定值應為負載電流的4倍,額定電壓為負載電壓的2倍。適合交流負載的觸點不一定適合于幾個電源相位之間的負載切換,必要時應進行相應的電壽命試驗.表:
... 極性轉換、相位轉換負載場合,*好選用三位置的K型觸點(表6),不要選用二位置的Z型觸點,除非產品明確規定用于三相交流負載轉換。否則隨著產品動作次數的增加,其燃弧也會增大,Z型觸點可能導致電源被短路。
... 在切換不同步的單相交流負載時,會存在相位差,所以觸點額定值應為負載電流的4倍,額定電壓為負載電壓的2倍。適合交流負載的觸點不一定適合于幾個電源相位之間的負載切換,必要時應進行相應的電壽命試驗.表:
性質
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浪涌電流
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浪涌時間
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備注
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阻性
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穩態電流
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L≤10-4H或cosφ=10-0.01
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螺線管
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10~20倍穩態電流
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0.07~0.1
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應當看作感性負載,但當τ=L/R<10-4S時可視為阻性負載
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馬達
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5~10倍穩態電流
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0.2~0.5
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可用5~6倍電流的阻性負載來代替試驗
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白燈
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10~15倍穩態電流
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0.34
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汞燈
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約3倍穩態電流
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180~300
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霓虹燈
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5~10倍穩態電流
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≤10
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鈉光燈
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1~3倍穩態電流
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容性負載
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20~40倍穩態電流
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0.01~0.04
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長輸送線、濾波器、電源類應看作容性負載
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變壓器
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3~15倍穩態電流
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電磁接觸器
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3~10倍穩態電流
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0.02~0.04
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