繼電器的選擇方法與技巧
2025.09.15有關繼電器的選擇方法,繼電器先用準則,繼電器選用常識,包括按使用環境造型、按輸入信號不同確定繼電器種類、根據負載情況選擇繼電器觸點的種類和容量等關鍵要素。
1、按使用環境選型
使用環境條件主要指溫度(最大與最小)、濕度(一般指40攝氏度下的最大相對濕度)、低氣壓(使用高度1000米以下可不考慮)、振動和沖擊。此外,尚有封裝方式、安裝方法、外形尺寸及絕緣性等要求。由于材料和結構不同,繼電器承受的環境力學條件各異,超過產品標準規定的環境力學條件下使用,有可能損壞繼電器,可按整機的環境力學條件或高一級的條件選用。
對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的繼電器。選用直流繼電器要選用帶線圈瞬態抑制電路的產品。那些用固態器件或電路提供激勵及對尖峰信號比較敏感地地方,也要選擇有瞬態抑制電路的產品。
2、按輸入信號不同確定繼電器種類
按輸入信號是電、溫度、時間、光信號確定選用電磁、溫度、時間、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。若整機供給繼電器線圈是恒定的電流應選用電流繼電器,是恒定電壓值則選用電壓繼電器。
3、輸入參量的選定
與用戶密切相關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其進行判斷、考核的參數。
對用戶來講,它只是一個工作下極限參數值。控制安全系數是工作電壓(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,環境溫度升高或處于振動、沖擊條件下,將使繼電器工作不可靠。
整機設計時,不能以空載電壓作為繼電器工作電壓依據,而應將線圈接入作為負載來計算實際電壓,特別是電源內阻大時更是如此。
當用三極管作為開關元件控制線圈通斷時,三極管必須處于開關狀態,對6VDC以下工作電壓的繼電器來講,還應扣除三極管飽和壓降。
當然,并非工作值加得愈高愈好,超過額定工作值太高會增加銜鐵的沖擊磨損,增加觸點回跳次數,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%最好。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8變換觸點負載電流。
表8
電阻性電流 電阻性電流 電機電流 燈電流 最小電流
100% 30% 20% 15% 100MA
1、線圈使用電壓
線圈使用電壓在設計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。反之超過最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安全。
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,因此最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絕對不同時性,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最大工作電壓,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。


