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工控小知识(2):继电器选用准则

工控小知识(2):继电器选用准则

2013-10-31 经海科创-控制在线

    继电器按输入控制信号可分为:直流继电器、交流继电器、 脉冲继电器、电压继电器、电流继电器、逆流继电器、频率继电器、功率继电器、时间继电器、热与温度继电器、速度继电器、压力继电器、光电继电器和声音继电器等。选用继电器时,首先应根据输入控制信号的要求选用相对应型式的继电器。 如以时间作输入控制信号时, 应选用时间继电器(吸合延时或释放延时) 。以电压、电流或功率作输入控制信号时,应选用电压电流或功率继电器。以脉冲信号输入或有极性要求时,应选用脉冲或极化继电器。以直流、交流作输入信号时,应选用直流或交流继电器等等。

 

    选用继电器时,应注意下列几点原则:

 

(1). 接点控制可靠度 

对继电器的接点要求为:接触电阻小、抗过弧能力强、耐磨性好、寿命长等,为提高继电器的接点寿命, 选用时应注意:

 

A. 机械环境对接点的影响:振动、冲击等机械环境有可能使接点产生误动作,特别是环境振动频率与接点自然频率相近时,危害将更为显著。例如普通簧片继电器的自然频率为 800Hz,小型簧片继电器的自然频率为2500Hz,微型簧片的自然频率约为 5000Hz 左右。   为防止外界振动频率与自然频率发生共振,要求外界机械振动频率至少偏离接点自然频率一倍以上。 


 B. 潮湿环境对接点的影响:继电器的接点在通断电的瞬间必然会产生电弧,特别是在潮湿、有害气体的环境中,会加速接点腐蚀氧化。因氧化物多数具有半导体特性,接点氧化使得接点的接触电阻增大,接点温度升高更加速接点氧化,如此恶性循环,最后导致接点失效。


C. 通断电作用对接点的影响:接点的通断电,都不是理想的阶梯函数,尤其是接点接通时,因颤抖可能产生多次微妙级的通断电,这种回跳是一种极不规则的短暂闭合、断开现象。一个回跳过程可能有一个断点,也可能有多个断点,对于高速数字电路在脉冲电路候中将发生不正常的动作。因此,选用电磁继电器时,要注意防止此一现象的影响。用水银湿式簧片继电器不会产生颤抖,可以克服电磁继电的此一缺点。


D. 接点的低电水平失效:当继电器的接点电压小于50mV或接点电流小于10mA时,都可能出现低电水平失效,此一失效原理类似云母电容器。为避免低电水平失效,一般采取将继电器的多余接点并联使用,这样可去除因某个接点低电水平失效,同时可适当加大接点电流。


E. 接点寿命:继电器的接点寿命是指继电器接点正常吸合、断开的动作次数。寿命终止的定义是:接点断开时发生粘结;出现错误动作;或闭合时接触电阻大于规定值等。若合理使用继电器,可以大大降低其失效率。整机的失效率估算,可按平均每小时动作次数(n)及零件手册所提供的寿命次数(m)折算为h=(m/n)进行估算。


(2)负荷特性

接点承受通断功率的能力,收触点面积、压力和材料等因素影响。当瞬间功率大于额定功率时,就会大大加速接点的电腐蚀、融化。不同的负载(电感、电容、纯电阻),其瞬间负载情况不同,应选用不同的减额系数。例如电感性负载应选取30%,灯负载选取15%。否则尽管接点的平均功率不大,但因瞬间峰值功率远远大于额定功率,会大大缩短接点寿命。若接点通过的是交流信号或脉冲信号,则要注意分布电容、电感对所传输信号的影响。对于高频电路一般不选用电磁继电器,尔多选用簧片、水银继电器和半导体继电器等。


(3)干扰防护

继电器在通断电时,电磁继电器有火花辐射,即使半导体继电器也有一定的辐射量产生。所以在使用继电器时,为防止接点在通断电时产生的干扰,应该采取必要的防护措施。


(4)密封设计

应用于太空及潮湿环境的继电器应考虑继电器的密封性能。随着海拔高度不同,大气压力与空气密度会有不同,大气压力降低,继电器的绝缘电阻与接点的断流容量随之降低。一个接点间隙为3mm、在海平面可以分店电流为5000A、电压为28V的银接点继电器,在海拔高度为21000m处使用,其分断电流只有100A。当环境中的湿度增加时,继电器的绝缘电阻会下降、机械零件会腐蚀变形。例如钢制零件在含有0.1%SO2的干燥大气中腐蚀速度非常低,而相对湿度增加到70%时,腐蚀速度会立即上升达100倍以上。对在海面上或海岸边使用的继电器,还应该考虑盐雾对继电器的影响。另外,对密封继电器端子在焊接时要十分注意焊接温度和时间,以防端子开裂而造成漏气。


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