盤點繼電器在各領(lǐng)域的應用

繼電器在控制電路中有獨特的電氣、物理特性，其斷態(tài)的高絕緣電阻和通態(tài)的低導通電阻，使得其它任何電子元器件無法與其相比，加上繼電器標準化程度高、通用性好、可簡化電路等優(yōu)點，所以繼電器應用十分廣泛。

繼電器應用需要注意的問題

要正確選型

要用好繼電器，正確選型是很重要的，首先必須對被控對象的性質(zhì)、特點和使用要求有透徹的了解，并進行周密考慮。對所選繼電器的原理、用途、技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點、規(guī)格型號要掌握和分析。在此基礎上應根據(jù)項目實際情況和具體條件，來正確選擇繼電器。

對接點的認識

繼電器線圈未帶電時處于斷開狀態(tài)的動靜接點，稱為“常開接點”，反之，則稱為“常閉接點”。一個動接點同時與一個靜接點常閉而與另一個靜接點常開，就稱它 們?yōu)椤稗D(zhuǎn)換接點”。在同一個繼電器中，可以具有一對或數(shù)對常開接點或常閉接點(兩者也可同時具有)，也可具有一組或數(shù)組轉(zhuǎn)換接點。

消除接點火花的方法

由于繼電器接點通斷的電流較小，接點間不會出現(xiàn)電弧，但會出現(xiàn)“火花放電”，這是由于接點電路中存在電感，則在斷開時電感上會出現(xiàn)過電壓，它與電源電壓一 起加在接點間隙上，使剛分開一點距離的接點間隙擊穿而放電。

由于能量所限，只會產(chǎn)生火花放電，接點間存在的電容與電感中能量的交替轉(zhuǎn)換，使火花放電時隱時 現(xiàn)，而成為一種高頻信號，再者火花放電對接點也會造成損傷，而會降低使用壽命，因此必須設法消除，實用的消火花電路有兩種，如圖1所示。

一.其基本作用原 理是，使電感中的能量不通過接點而通過RC；二.在斷開時經(jīng)過二極管V在負載r.L上消耗掉。在應用中選擇一種就行了。

但要注意的是，RC參數(shù)要選擇適 當，參數(shù)主要靠實驗來決定，通常電容C可按負載電流1A／1微法選擇。使用二極管時其正負極性應連接正確。

增大接點負載的方法

在使用中，如果接點的負載能力滿足不了使用要求時，可以采取幾對接點并聯(lián)的方法來解決。但在使用前應進行調(diào)整，使之接點的同步性達到要求，否則適得其反。最好的方法是采用中間繼電器或接觸器來擴大接點的負載能力。

返回系數(shù)不合乎要求時的解決方法

所謂返回系數(shù)Kf是反映吸力特性與反力特性配合程度的一個參數(shù)，也即表征繼電器動作值與釋放值的差異性。

不同用途的繼電器，往往要求不同的返回系數(shù)，當繼 電器的返回系數(shù)不能滿足使用要求時，可采取圖2所示的電路來改進返回系數(shù)。

圖2a為減少Kf的電路，而圖2b則是增大Kf的電路。圖2中的R取值應適當， 也就是說串入R后，必須使加至繼電器線圈的電壓仍要大于其動作電壓(圖2a)或保持電壓(圖2b)。

吸合釋放時間不符要求的改善

當繼電器的吸合、釋放時間不能滿足使用要求時，可以改變繼電器線圈回路的時間常數(shù)來解決之。我們知道繼電器線圈的時間常數(shù)T等于線圈電感L與電阻r之比。

如果在繼電器線圈回路里串入一個電阻Rf，則T2(T2=L／r+Rf)就小于T1(T1=L／r)。需加速吸合時，則在繼電器線圈回路中串入一電阻Rf，并將電源電壓適當提高，以保證線圈的吸合電流維持不變，則可達到加速吸合的目的。

如果在R兩端并聯(lián)一個電容C，則吸合時間更短見圖3a。而在繼電器線圈兩端反向并聯(lián)一只二極管，即可達到延時吸合之目的，見圖3b。它的原理是在繼電器線圈斷電后等于給鐵芯增加了一個短路線圈，使釋放時間延長了。

正確選擇繼電器的報警動作狀態(tài)

一般具有報警和聯(lián)鎖功能的儀表、DCS、變頻器都少不了使用繼電器，即大多是通過繼電器的接點和報警、聯(lián)鎖電路相聯(lián)，來進行報警和聯(lián)鎖。報警時是使繼電器線圈處于“帶電”還是處于“失電”狀態(tài)好呢?我們從可靠性出發(fā)來分析一下“帶電”和“失電”狀態(tài)的優(yōu)缺點。

繼電器線圈“帶電”而動作使電路報警，這是最易被人理解的設計，但是存在一個隱患，就是當相關(guān)接線沒有接好而出現(xiàn)開路時，或繼電器線圈供電出現(xiàn)問題時，則出事故需要報警時，繼電器線圈應“帶電”而動作，但由于上述原因不動作而失誤，這后果是很嚴重的。

如果改為“失電”報警，一但儀表接線未接好或開路，繼電器線圈供電出問題，或儀表故障，都不會出現(xiàn)失報的可能。

原因是在未報警時，繼電器線圈是處于“帶 電”狀態(tài)，一但上述不正?，F(xiàn)象出現(xiàn)時，繼電器線圈將恢復至“失電”狀態(tài)，操作、維修人員就會因為“報警”而查找報警原因，當發(fā)現(xiàn)信號正常而報警時，就會去 查找其它原因，并排除故障，使報警電路恢復正常，從而可避免失報現(xiàn)象的出現(xiàn)，顯然“失電”報警比“帶電”報警更可靠。

另外，為了正確使用繼電器，還需要了解以下一些注意事項，以確保繼電器的可靠工作。

1、繼電器的使用應盡量復合產(chǎn)品說明書所列的各個參數(shù)范圍

2、額定負載和壽命是一個參考值，會根據(jù)不同的環(huán)境因素、負載性質(zhì)與種類而有較大的不同，因此最好在實際或模擬實際的使用中進行確認。

3、直流繼電器盡量使用矩形波控制，交流繼電器盡量使用正弦波控制。

4、為了保持繼電器的性能，請注意不要使繼電器掉落或受到強沖擊。掉落后的繼電器建議不再使用。

5、繼電器盡量使用于常溫常濕，灰塵和有害氣體少的環(huán)境中。有害氣體包括含硫類、硅類、氧化氮等等氣體。

6、對于磁保持繼電器，在使用前現(xiàn)根據(jù)需要將置于動作或復歸位置。

7、對于極化繼電器，請注意其線圈電壓的極性。

環(huán)境對繼電器應用的影響

溫度對繼電器的影響

繼電器是怕熱元件，高溫可加速繼電器的內(nèi)部塑料及絕緣材料的老化，觸點被氧化腐蝕而熄弧困難，電元件技術(shù)參數(shù)衰變，可靠程度降低，應該保持良好的通風條件。

雖然繼電器是怕熱元件，但是過低的溫度也不能忽視，低溫可使觸點冷粘作用加劇，觸點表面起露，很多廠家的繼電器表明最低溫度為-25℃，但是高壓開關(guān)應用在高寒地區(qū)也不在少數(shù)，因此建議選型時注意留有余地，避免繼電器由于低溫而不可靠，適當情況下在高寒地區(qū)增加加熱器，確保繼電器在低溫下可靠運行，保證整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

低氣壓對繼電器的影響

在低氣壓條件下，繼電器的散熱條件變壞，線圈溫度升高，使繼電器給定的吸合、釋放參數(shù)發(fā)生變化，影響繼電器的正常工作，低氣壓還可使繼電器絕緣電阻降低，觸點熄弧困難，容易使觸點燒熔，影響繼電器的可靠性。所以在海拔2000米以下可正常使用，超過2000米海拔的地區(qū)需要降容使用。

機械應力對繼電器的影響

主要指振動、沖擊、碰撞等應力要素對控制系統(tǒng)的抗地震應力作用、抗機械應力作用，高壓開關(guān)中斷路器的自振及分合閘操作引起的振動對繼電器影響更大，應該選用平衡銜鐵機構(gòu)的中間繼電器，對于電磁繼電器簧片均為懸梁結(jié)構(gòu)，固有頻率低，振蕩和沖擊可引起諧振，導致繼電器觸點壓力下降，容易產(chǎn)生瞬間斷開或觸點出現(xiàn)抖動，影響繼電器的可靠性，建議在設計中盡量采用防振措施以防產(chǎn)生諧振。

濕度、鹽霧、粉塵及化學氣體對繼電器的影響

比如，APT的ZY/DY系列繼電器屬于非密封型繼電器，優(yōu)點是采用拍合式銜鐵，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作狀態(tài)直觀。缺點是工作可靠性對使用環(huán)境（氣候應力、機械應力）變化的敏感性強，長期耐受氣候條件性能隨時間增長而易受環(huán)境條件污染、損傷。比如線圈易受潮、雜質(zhì)污染產(chǎn)生電腐蝕導致接觸不良。ZY/DY系列繼電器就宜于放置在有防護等級的控制柜內(nèi)，而非戶外使用。

繼電器的主要應用領(lǐng)域

繼電器運用領(lǐng)域很廣，其環(huán)境條件、技術(shù)要求差異甚大。就是同一應用領(lǐng)域中的不同使用場合，要求也不盡相同。針對用戶具體要求，合理選用。

繼電器在汽車領(lǐng)域應用

汽車上繼電器由于具有多種功能，故應用十分廣泛。

按繼電器的功能可分為以下方面：

電流繼電器：它是按一定電流值而動作的繼電器。它和其他電子元件組成實用電子設備，如轉(zhuǎn)向燈閃光器、空調(diào)怠速控制電子繼電器等。

電壓繼電器：它是按一定電壓值而動作的繼電器，即當被控制的電路電壓值大于或小于繼電器線圈的額定電壓時，繼電器產(chǎn)生動作，從而切斷或接通被控制的電路，如燈光繼電器、喇叭繼電器等。電壓繼電器主要用來控制大電流消耗電路，防止按鈕觸點氧化、減小回路電壓降低和延長器件的使用壽命。

按繼電器的應用大致可分為以下方面：

繼電器控制喇叭：喇叭按鈕都裝在轉(zhuǎn)向盤上，為了保護按鈕觸點，一般都有喇叭繼電器，以保護主電路。

燈控制繼電器：日本生產(chǎn)汽車的燈光開關(guān)都裝在轉(zhuǎn)向盤一側(cè)，通過的電流很小。為了提高可靠性，各種燈光都使用了繼電器配合工作，控制燈光大電流電路。

繼電器控制啟動電路：汽車的啟動一般都用點火開關(guān)來控制，但點火開關(guān)觸點電流都較小，為了保護點火開關(guān)，并延長其壽命，采用了啟動中間繼電器，以控制啟動機主電路。

繼電器控制柴油車預熱電路：柴油車冷啟動時都要使用預熱塞幫助啟動，一般預熱塞都由繼電器保護。

繼電器控制空調(diào)電路：空調(diào)電路中使用較廣泛，例如風扇電動機繼電器、加熱器電動機繼電器、電磁離合繼電器、真空電磁閥繼電器等。

駕駛室乘員處繼電器：如車門控制繼電器、車廂照明繼電器、動力主繼電器等（遮陽車頂、動力車窗、動力車座）。

繼電器在家用電器中的應用

空調(diào)繼電器主要用于控制壓縮機電動機、風扇電動機和冷卻泵電動機，以執(zhí)行相關(guān)的控制功能。家電壓縮機電動機，功率一般為1到3馬力；風扇電動機和冷卻泵電動機為1／4到2馬力。由于負載啟動瞬間，出現(xiàn)很大的浪涌電流，約為滿載運行電流的6倍。

壓縮機電動機達到全速所需時間較長，這對繼電器觸點構(gòu)成嚴重的威脅，于是，要求繼電器的負載能力留有充分裕量；要求盡可能消除繼電器吸動時觸點回跳；要求繼電器釋放快，盡可能減少觸點回跳。安全性要求嚴格，需經(jīng)安全認證機構(gòu)的認定；防雨水滲入；沿海地區(qū)要求防鹽霧。因為重量和尺寸不是重要指標，所以要求繼電器設計堅固、耐沖擊。

另外，在家用電器領(lǐng)域，繼電器還用于洗衣機、微波爐、電加熱器等。

繼電器在電氣工程中的應用

繼電器在電氣工程中具有廣泛的運用,能夠幫助電氣工程低壓電器更好的實現(xiàn)電路運作過程。半導體繼電器以及固態(tài)繼電器的相關(guān)器件一樣,固態(tài)的器件是一種可控硅器件。當線圈中通過了特定的電壓之后,產(chǎn)生了相關(guān)的電磁效應,相關(guān)的銜鐵會由于相關(guān)的彈簧拉力而回到鐵芯,使得相關(guān)的動觸點和靜觸點相互吸合。

在斷電之后,電磁之間的作用消失,銜鐵回到最初的位置,動觸點和靜觸點吸回。在這種吸回和釋放的作用下,達到了對相關(guān)電路中電流的開和閉的作用。這種控制作用,在電器工程的相關(guān)低壓電器中運用得尤為廣泛。

由于電氣工程是一門十分雜揉、綜合了各個門類的學科,這其中就包括了相關(guān)的電路技術(shù)原理、模擬電子的技術(shù)、微機的運用和原理、信號系統(tǒng)等等與電氣相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,電氣是影響到人類社會現(xiàn)代化文明程度的一個重要方面,電氣工程技術(shù)的不斷完善是一種時代的要求,也是技術(shù)發(fā)展帶動的結(jié)果。繼電器在電氣工程中運用的不斷完善,能夠不斷促進電氣工程的相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,推動技術(shù)變革。

繼電器在自動化中的應用

自動化提高了人類的生產(chǎn)、生活效率,實現(xiàn)了人類改造和創(chuàng)造世界的能力。自動化具有廣泛的發(fā)展前景,自動化的相關(guān)設備和裝置的出現(xiàn)改善了人類從事相關(guān)勞動的過程和方式。自動化中的低壓電器能夠根據(jù)相關(guān)的信號和要求實現(xiàn)開合電路的目的,從而提高自動化的整個運轉(zhuǎn)效率

低壓電器按照工作電壓的高低可以進行不同的劃分。一般以交流1200V、直流1500V為標準,可以分為高壓和低壓控制電器兩大類。

在我國,自動化的低壓電器出現(xiàn)了很大的發(fā)展契機,國內(nèi)不斷推出了幾代產(chǎn)品,中國的低壓電器從單純裝配、模仿到自主研發(fā),經(jīng)歷了很大的改變,并且創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。

不斷改變了我國低壓電器生產(chǎn)的相關(guān)企業(yè)規(guī)模小、效率低等的現(xiàn)狀,新一代的產(chǎn)品在不斷更改著我國繼電器在自動化低壓電器中的運用和發(fā)展。

繼電器在門禁系統(tǒng)中的應用

1、繼電器在門禁系統(tǒng)中常用來控制電鎖，即通過各種開門方式開門時，如刷卡開門，刷一次卡繼電器的線圈那一組端子就會瞬間斷電或上電，導致常開或常閉端吸合或斷開。多應用在鎖盒板上。

2、繼電器用在門禁系統(tǒng)中的搖控開門接收板上。按一次搖控鍵，開啟或關(guān)閉一次門。

3、繼電器用來把開關(guān)量信號轉(zhuǎn)化為出門開關(guān)信號，這種模式經(jīng)常應用在兩種不同廠家的主機、門禁控制器混裝在同一個單元門上時。如主機只有開關(guān)量信號輸出，而門禁控制器只有開關(guān)信號，此時的繼電器是把主機輸出的開門信號轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號接入到控制器中的開關(guān)信號端子上來實現(xiàn)主機開門的。例如主機密碼開門、用戶分機開門。

4、繼電器用在門禁專用電源中（電源自帶電鎖輸出端）

5、繼電器用在獨立門禁控制器或門禁讀卡器中。

固態(tài)繼電器在運載火箭電子產(chǎn)品中的應用

固態(tài)繼電器在運載火箭電子產(chǎn)品中的應用方面主要有指令隔離輸出、火工品點火和直流電磁閥控制三個方面。

1、指令隔離輸出

運載火箭的許多指令通道接口需要隔離輸出，例如關(guān)機、失穩(wěn)和空中加電等指令。這個特性保證在關(guān)機/失穩(wěn)（姿控）信號穩(wěn)定后再保證其他系統(tǒng)配電工作,從而完成電子系統(tǒng)上電過程的配電次序的硬件控制。

2、火工品點火

運載火箭的箭上時序指令對象是火工品和電爆管等具有危害性的負載，因此必須確保控制絕對可靠。運載火箭火工品點火，通過箭機發(fā)出地址碼，通過譯碼器譯碼，通過固態(tài)繼電器隔離驅(qū)動，經(jīng)電阻盒限流電阻控制火工品的點火起爆。固態(tài)繼電器隔離電路用變壓器方式替代光耦，可大大提高產(chǎn)品可靠性。

3、電磁閥的控制

運載火箭的姿控開關(guān)為直流電磁閥負載，通過控制姿控開關(guān)電磁閥開關(guān)，從而控制相應姿控發(fā)動機和噴管。實現(xiàn)火箭飛行姿態(tài)調(diào)整。直流電磁閥為直流感應負載，負載兩端必須并聯(lián)續(xù)流二極管,否則直流固態(tài)繼電器將可能被燒壞。

這是由于SSR在關(guān)閉時的瞬間，通過電感式負載的電流不可能發(fā)生突變,電感兩端產(chǎn)生的感應電壓可能超過直流SSR的最大耐壓值,使SSR燒壞。

繼電器應用中的浪涌抑制功能

浪涌是個什么東東？

浪涌是瞬間出現(xiàn)超出穩(wěn)定值的峰值，它分浪涌電壓和浪涌電流。我們通常遇到的多是浪涌電壓，是超出了正常工作電壓的瞬間過電壓，有的是自身產(chǎn)生的，有的是來自于外部。浪涌電流我們則多稱之為過電流，一般會采用短路保護、過載保護，使用熱繼電器等方法來避免。

繼電器浪涌是怎么產(chǎn)生的？

在繼電器線圈注入能量以后，開關(guān)斷開的一瞬間，就會產(chǎn)生一個很大的浪涌電壓。這是自身產(chǎn)生的浪涌電壓，雖然是僅僅在幾百萬分之一秒時間內(nèi)出現(xiàn)的劇烈脈沖，但是對外部電路會造成很大干擾尤其是電子線路，甚至會瞬間燒壞。在多個繼電器同時使用時，浪涌會加劇，會相互干擾。

繼電器浪涌抑制功能作用

繼電器在電氣回路中運行時，就會受到來自內(nèi)部和外部的浪涌電壓電流。繼電器浪涌抑制功能只是在抑制自身產(chǎn)生的浪涌，以消除對外部電路的影響。來自于外部的浪涌我們不得而知，這是工程師在設計整個電路時考慮的事情。外部浪涌對繼電器的殺傷力也很大，這需要工程師提前預防。

繼電器浪涌抑制功能使用不當

不當或過度抑制可能導致繼電器釋放時間過長，觸點斷開變慢，觸點反彈加劇。這些會使負載關(guān)斷時觸點拉弧，這將減少繼電器壽命。所以并不是加了這個功能就是好事，要根據(jù)自己的需求來定。

繼電器應用中的常見故障及原因

觸點松動回開裂

觸點是繼電器完成切換負荷的電接觸零件，有些產(chǎn)品的觸點是靠鉚裝壓配合的，其主要的弊病是觸點松動、觸點開裂或尺寸位置偏差過大。這將影響繼電器的接觸可靠性。出現(xiàn)鏟除點松動，是簧片與觸點的配合部分尺寸不合理或操作者對鉚壓力調(diào)節(jié)不當造成的。

觸點開裂是材料硬度過高或壓力太大造成的。對于不同材料的觸點采用不同材料的工藝，有些硬度較高的觸點材料應進行退火處理，在進行觸點制造、鉚壓或點焊。觸點制造應細心，由于材料有公差存在，因此每次切斷長度應試摸后決定。

觸點制造不應出現(xiàn)飛邊、墊傷及不飽滿現(xiàn)象。觸點鉚偏則是操作者將摸具未對正確、上下摸有錯位造成。觸點損傷、污染、是未清理干凈摸具上的油污染和鐵屑等物造成的。

無論是何種弊病，都將影響繼電器的工作可靠性。因此，在觸點制造、鉚裝或電焊過程中，要遵守首件檢查中間抽樣和最終檢查的自檢規(guī)定、以提高裝配質(zhì)量。

繼電器參數(shù)不穩(wěn)定

電磁繼電器的零部件相當部分是鉚裝配合的，存在的主要問題是鉚裝處松動或結(jié)合強度差。這種毛病會使繼電器參數(shù)不穩(wěn)定，高低溫下參數(shù)變化大，抗機械振動、抗沖擊能力差。造成這種毛病的原因主要是被鉚件超差、零件放置不當、工摸具質(zhì)量不合格或安裝不準確。因此，在鉚焊前要仔細檢驗工摸具和被鉚零件是否符合要求。

電磁系統(tǒng)鉚裝件變形

鉚裝后零件彎曲、扭斜、墩粗黑給下道工序的裝配或調(diào)整造成困難，甚至會造成報廢。這種毛病的原因主要是被鉚零件超長，過短或鉚裝時用力不均勻，摸具裝配偏差或設計尺寸有誤，零件放置不當造成。在進行鉚裝時，操作工人應當首先檢查零部件尺寸，外型，摸具是否準確，如果摸具未裝到位就會影響電磁系統(tǒng)的裝配質(zhì)量或鐵心變形、墩粗。

玻璃絕緣子損傷

玻璃絕緣子是由金屬插腳與玻璃燒結(jié)而成，在檢查、裝配、調(diào)整、運輸、清洗時容易出現(xiàn)的插腳彎曲，玻璃絕緣子掉塊、開裂，而造成漏氣并時絕緣及耐壓性能下降，插腳轉(zhuǎn)動還會造成接觸簧片移位，影響產(chǎn)品可靠通斷。這就要求裝配的操作者在繼電器生產(chǎn)的整個過程中要輕拿輕放，零部件應整齊排列放在傳遞盒內(nèi)，裝配或調(diào)整時，不允許扳動或扭轉(zhuǎn)引出腳。

線圈故障

繼電器用的線圈種類繁多，有外包的、也有無外包的，線圈都應單件隔開放置在專用器具中，如果碰撞交連，在分開時會造成斷線。在電磁系統(tǒng)鉚裝時，手扳壓床和壓力機壓力調(diào)整應適中，壓力太大會造成線圈斷線或線圈架開裂、變型、繞組擊穿。

壓力太小又會造成繞線松動，磁損增大。多繞組線圈一般是用顏色不同引線做頭。焊接時，應注意分辨，否則將會造成線圈焊錯。有始末端要求的線圈，一般用做標記的方法標明始末端。裝配和焊接時應注意，否則會造成繼電器級性相反。