继電(diàn)器使用(yòng)时的注意事项

• 负载类型及控制方式：

  • 继電(diàn)器在应用(yòng)中的绝大多(duō)数失效都是由负载引起的,由于负载或应用(yòng)電(diàn)路的实际参数没有(yǒu)很(hěn)充分(fēn)的确认,导致在选用(yòng)继電(diàn)器时与之不匹配,因此导致继電(diàn)器接点粘着,接点消磨耗尽,接触不稳定, 控制電(diàn)路发生短路,继電(diàn)器绝缘性能(néng)恶化,更严重着可(kě)能(néng)引起安全隐患.因此,正确安全的使用(yòng)继電(diàn)器是十分(fēn)重要的,下面就介绍部分(fēn)影响较大的负载及其使用(yòng)时注意事项。
    1、直流负载：继電(diàn)器控制直流负载时的能(néng)力比交流负载要小(xiǎo)得多(duō)。
    在开闭负载时,会产生電(diàn)弧放電(diàn).由于直流電(diàn)没有(yǒu)过零点,因此電(diàn)弧不容易熄灭,電(diàn)弧燃烧的时间要長(cháng)得多(duō). 一般情况下,在直流负载中的继電(diàn)器失效现象大多(duō)数是接点金属转移,导致接点粘连在一起.電(diàn)弧的温度很(hěn)高(大约6000C),使接点金属熔化,粘连在一起,或由于部分(fēn)金属被撕裂,因此到继電(diàn)器再次吸合时,容易出现机械嵌合卡死.因此,在直流负载应用(yòng)中,请務(wù)必参考产品设计规格条件下使用(yòng),一般不宜使用(yòng)高容量的直流负载。
    2、感性负载：在切换感性负载时会出现很(hěn)高的反向電(diàn)压。
    在控制電(diàn)磁铁/接触器/继電(diàn)器/螺線(xiàn)管/变压器/電(diàn)机(马达)等,当切断感性负载时产生很(hěn)高很(hěn)高的反向電(diàn)压(几百到几千伏),并且容易产生電(diàn)弧,使继電(diàn)器接点粘连或寿命短等失效.另外,在导通上述负载时也会产生较大的浪涌電(diàn)流(5-20倍).一般情况下,开闭相同负载,cos越低,继電(diàn)器寿命越短。
    在实际应用(yòng)電(diàn)路上应加上反向電(diàn)压吸收電(diàn)路(接点保护電(diàn)路)。
    3、電(diàn)容负载：导通電(diàn)容负载时产生很(hěn)高的浪涌電(diàn)流,并且浪涌電(diàn)流的时间很(hěn)短(约8-400us)。
    電(diàn)容负载在接通的瞬间,由于電(diàn)容需要充電(diàn),产生很(hěn)高的浪涌電(diàn)流, 容易导致接点粘连.因此控制電(diàn)容電(diàn)路时,应尽量选择耐高浪涌電(diàn)流的继電(diàn)器;或在電(diàn)容上串联一个1Ω左右的電(diàn)阻降低浪涌電(diàn)流。
    4、灯负载：导通灯泡负载的瞬间产生很(hěn)高的浪涌電(diàn)流,浪涌電(diàn)流的时间(约50-300ms)。
    容易导致接点粘连.并且不同的灯泡类型产生的浪涌電(diàn)流是不一样的。
    比如:钨丝灯/水银灯/卤素灯/日光灯等等.他(tā)们都有(yǒu)自己的特点,在实际使用(yòng)时需要确认浪涌電(diàn)流的大小(xiǎo). 在控制这类负载时,一般选用(yòng)耐浪涌電(diàn)流的继電(diàn)器。
    (在UL标准中,以TV认证来體(tǐ)现耐浪涌的能(néng)力.(TV认证是用(yòng)钨丝灯泡為(wèi)标准负荷))
    5、马达(電(diàn)机)负载和螺線(xiàn)管负载：导通上述负载的瞬间产生较高的浪涌電(diàn)流,容易导致接点粘连。
    在实际控制这类负载时时需要确认浪涌電(diàn)流的大小(xiǎo),选取匹配的继電(diàn)器。
    6、電(diàn)磁接触器负载：导通接触器负载的瞬间产生的3-10倍浪涌電(diàn)流,容易导致接点粘连。
    在实际控制这类负载时时需要确认浪涌電(diàn)流的大小(xiǎo),选取匹配的继電(diàn)器。
    7、控制高频信号：
    在某些领域控制的信号频率很(hěn)高(30-3000MHZ),因此需要使用(yòng)能(néng)够切换高频信号的高频继電(diàn)器.这类继電(diàn)器的高频绝缘性,插入损失,反射损失,驻波比等等特性与直流负荷和低频交流负荷是完全不一样的。
    8、控制小(xiǎo)负荷或微小(xiǎo)负荷：
    对于继電(diàn)器来说,负荷能(néng)力从几mA到几十A(甚至数百A的也有(yǒu)),根据不同的应用(yòng)负荷选用(yòng)相匹配的继電(diàn)器.一般来说,继電(diàn)器的负荷越小(xiǎo),寿命也越長(cháng),但是小(xiǎo)也有(yǒu)一定的限制,如果相对太小(xiǎo)了,反而寿命不長(cháng). 因為(wèi)不同能(néng)力的继電(diàn)器所用(yòng)到的接点的材料不一样,在微小(xiǎo)電(diàn)流的作用(yòng)下,在接点的表面回生成一层氧化物(wù)和黑色的碳皮,导致接触電(diàn)阻增加,从而影响了電(diàn)路的正常运行。
    一般在微小(xiǎo)负荷(几mA或几十mA级)中应选用(yòng)金接点或镀金接点的继電(diàn)器。
    9、开闭(通断)频率：
    一般情况下,较大電(diàn)流的负载通断时都会产生较强的電(diàn)弧,電(diàn)弧燃烧的时间与通断频率有(yǒu)着密切的关系. 继電(diàn)器通断频率过快,電(diàn)弧时间就越長(cháng),继電(diàn)器失效就越快.一般在产品规格书里都有(yǒu)规定开闭频率。
    一般情况下,负载能(néng)力和开闭频率如下:

    负载	推荐频率	参考频率	UL 采用(yòng)频率	IEC采用(yòng)频率
    2A以下	1s/1s	1s/1s	1s/9s	制造商(shāng)指定
    5A以下	1s/1s	1s/1s
    10A以下	1s/5s	1.5s/1.5s
    30A以下	1s/9s	3s/3s
    30A以上	1s/20s	5s/5s

    
    提示:在長(cháng)时间不进行开闭的情况下,通常选用(yòng)磁保持型继電(diàn)器,或使用(yòng)继電(diàn)器的常闭端来控制.

• 继電(diàn)器線(xiàn)圈的驱动方式：

  • 继電(diàn)器的線(xiàn)圈的控制直接影响继電(diàn)器的性能(néng)。
    使用(yòng)合理(lǐ)的控制方法不但可(kě)以降低由于继電(diàn)器失效带来的不便和危害,而且还可(kě)以有(yǒu)效的节能(néng)。
    下面介绍几种線(xiàn)圈的控制方式。
    1、理(lǐ)想的继電(diàn)器控制電(diàn)压源----恒压電(diàn)源：
    在继電(diàn)器控制中,最理(lǐ)想的線(xiàn)圈供電(diàn)電(diàn)压是采用(yòng)恒定電(diàn)压,没有(yǒu)任何波动.但是在实际应用(yòng)電(diàn)路中很(hěn)难做到。
    如果继電(diàn)器線(xiàn)圈的驱动電(diàn)压是用(yòng)交流電(diàn)整流而成,则電(diàn)压波形要求平稳,波动越小(xiǎo)越好,波动应控制在+/-5%内. 另外,尽量采用(yòng)全波整流,不宜采用(yòng)半波整流。
    3、 脉冲電(diàn)压驱动：
    有(yǒu)某些设备中,继電(diàn)器的驱动電(diàn)压不是恒压電(diàn)源或整流電(diàn)压,而是由脉冲发生器发出的脉冲電(diàn)压.采用(yòng)脉冲電(diàn)压来驱动继電(diàn)器时,要采用(yòng)脉冲频率较大的脉冲发生器.不然的话,有(yǒu)可(kě)能(néng)导致继電(diàn)器发生误动作(发生嘶嘶的声音)。
    脉冲频率:一般情况下,安定的环境中要大于10KHZ。
    4、短时间驱动：
    某些应用(yòng)场合,長(cháng)时间不进行继電(diàn)器接点开闭切换,為(wèi)了节约電(diàn)力,常常采用(yòng)短时驱动,让继電(diàn)器吸合之后保持,不在施加驱动電(diàn)压.则需要选取磁铁保持型的继電(diàn)器.另外,在一些安定环境中(温度变化不大,振动冲击基本没有(yǒu)),為(wèi)了节约電(diàn)力,常常采用(yòng)降压保持. 这种情况下,降压的幅度一般不得低于额定電(diàn)压的50%。 (如 電(diàn)源监视電(diàn)路,报警電(diàn)路.)
    5、晶體(tǐ)管驱动：
    5.1采用(yòng)Schmidt電(diàn)路进行驱动
    直流继電(diàn)器的線(xiàn)圈電(diàn)压的缓慢升压或降压都会使继電(diàn)器动作不稳定,容易造成失效.因此希望快速增長(cháng)信号波形使继電(diàn)器線(xiàn)圈電(diàn)压瞬间增加。
    5.2 在使用(yòng)晶體(tǐ)管驱动时要防止漏電(diàn)流
    在下图中的T1在截止时仍有(yǒu)電(diàn)流流过继電(diàn)器的線(xiàn)圈,造成继電(diàn)器释放比较缓慢,可(kě)能(néng)会导致继電(diàn)器失效。
    5.3尽量不要采用(yòng)Darlington连接
    Vcesat会变大,所以需要引起注意.一般条件下,虽然不会直接导致不良,但是長(cháng)时间工作或个数多(duō)的情况下,可(kě)能(néng)发生故障.继電(diàn)器有(yǒu)可(kě)能(néng)发生误动作或不动作。
    6、同一路交流電(diàn)同时供负载和驱动继電(diàn)器时,線(xiàn)圈驱动采用(yòng)全波整流：
    如果采用(yòng)半波整流时,则继電(diàn)器出现同相位开闭的情况,相当于直流负载,这会大大降低继電(diàn)器的使用(yòng)寿命,出现早期的失效。
    7、避免交流负载中继電(diàn)器接点在同相位开闭的现象：
    继電(diàn)器接点开闭时,负载交流電(diàn)的相位应是随机的。如果继電(diàn)器的开闭和负载電(diàn)源的相位同步时， 则会引起接点熔接、锁定等接触障碍。 使用(yòng)TIMER/微处理(lǐ)器/可(kě)控硅整流器等驱动继電(diàn)器線(xiàn)圈时,比较容易出现同相位开闭现象。

• 继電(diàn)器使用(yòng)时的周围环境：

  • 1、温度湿度的影响：
    温度影响继電(diàn)器的动作性能(néng). 一般情况下,温度越高,继電(diàn)器的动作電(diàn)压就越高.因此,為(wèi)了保证继電(diàn)器的在使用(yòng)中平稳动作, 请在推荐温度下使用(yòng).如果实际使用(yòng)的环境温度超过了产品规格书规定的温度,则需要对继電(diàn)器进行评价后判断能(néng)否使用(yòng).湿度会影响继電(diàn)器的接触性能(néng).一般情况,湿度越大,继電(diàn)器的接点表面越容易生成氧化膜,可(kě)能(néng)导致接触不良的失效现象. 使用(yòng)时参考产品规格书。
    通常湿度>90%时,一般采用(yòng)密封型继電(diàn)器。
    2、振动冲击的影响：
    振动和冲击通常会影响继電(diàn)器的性能(néng)参数,如果振动冲击比较严重的话,直接导致继電(diàn)器机械性破坏.继電(diàn)器在运输和使用(yòng)过程中都会受到振动冲击的影响.一般情况,运输过程中,只能(néng)通过包装方式状况去尽量降低影响的程度,不能(néng)完全避免.在使用(yòng)的过程中,如果振动冲击很(hěn)严重的话,一般可(kě)以采用(yòng)调整继電(diàn)器安装方向,或灌硬化树脂加固,或选用(yòng)耐振动冲击能(néng)力强的产品(如:汽車(chē)继電(diàn)器)。
    因此,在使用(yòng)时请参考产品规格书。
    3、外界强磁场干扰：
    電(diàn)磁继電(diàn)器是靠電(diàn)磁铁控制的,因此外界的强磁场会直接影响電(diàn)磁继電(diàn)器的功能(néng),参数变化,或不动作,或误动作等等.比如:变压器,扩音器,電(diàn)磁铁,继電(diàn)器杂散磁场等元器件.另外,高频電(diàn)源的干扰会使继電(diàn)器線(xiàn)圈感应加热,以至于烧毁.尽量不要在上述元件周围排布继電(diàn)器使用(yòng),非不得以,需要加磁屏蔽。
    4、环境中的气體(tǐ)和尘埃：
    在继電(diàn)器周围环境中的有(yǒu)害气體(tǐ)(H2S,HCl,NOx等)比较严重的话,这些气體(tǐ)在電(diàn)弧的作用(yòng)下和接点中的银发生反应,生成Ag2S等覆盖在接点表面,从而会导致继電(diàn)器接触不良.尘埃比较严重的环境,也可(kě)能(néng)附着在接点表面,导致接点接触不良。
    在有(yǒu)害气體(tǐ)和尘埃比较严重的地方,一般使用(yòng)密封型继電(diàn)器。
    5、硅及其化合物(wù)：
    硅及其化合物(wù)是继電(diàn)器的天敌。
    含硅制品由于其绝缘性和耐温性很(hěn)好,因此在大量電(diàn)气制品中都广泛应用(yòng).在部分(fēn)继電(diàn)器厂商(shāng)中的線(xiàn)圈的漆包線(xiàn)的绝缘层含有(yǒu)Si.  在使用(yòng)过程中,含Si的物(wù)质会分(fēn)解出特殊的气體(tǐ),这种气體(tǐ)在電(diàn)弧的作用(yòng)下产生与绝缘膜类似的物(wù)质,如果附着在接点上,这将导致继電(diàn)器接触不良或不导通.可(kě)能(néng)引起安全事故。

• 继電(diàn)器的外型和安装方式：

  • 1、根据实际空间情况考虑继電(diàn)器外型尺寸：
    在電(diàn)路设计的过程中,元器件的布局以及安装的空间的限制,因此在选用(yòng)继電(diàn)器的时候也要考虑其外型尺寸.即使在相同负载能(néng)力下,各款继電(diàn)器的形状也不完全相同。
    2、继電(diàn)器安装的方法：
    2.1PCB焊锡固定安装
    2.2插座插入固定安装
    2.3螺钉固定安装
    3、继電(diàn)器安装时的注意事项：
    3.1继電(diàn)器的排布不要太密集,如果非得密集安装在一起,那么继電(diàn)器之间的间隙至少大于5mm。(避免温升/杂散磁场的影响)
    3.2插片端子型和插座型继電(diàn)器必须垂直安装,以防斜插等损坏继電(diàn)器。
    3.3继電(diàn)器落地后一般不再使用(yòng).另外,装有(yǒu)继電(diàn)器的PCB板以防止剧烈振动冲击。

• 继電(diàn)器降额使用(yòng)：

  • 对于继電(diàn)器负载，一般都是纯電(diàn)阻负荷為(wèi)额定负荷，有(yǒu)时也会增加一些感性负载的条件和TV负荷的条件。通常情况下按照我们给定的额定负荷进行使用(yòng)，是满足的。但是為(wèi)了更加优化和提高信耐性，我们实际使用(yòng)时需要降额使用(yòng)。
    针对典型的几种负载的降额参考：
    A：阻性负荷额定：通常降额為(wèi)额定容量的75％。
    B：電(diàn)容性负荷额定：通常降额為(wèi)额定负荷的75％，而且需要串联一个電(diàn)阻来降低冲击電(diàn)流。
    C：感性负荷额定：通常降额為(wèi)额定负荷的40％，并且需要采用(yòng)一个電(diàn)弧抑制的吸收回路。（由于cosfi不同，降额也不尽相同，经验得出：IL＝IR x cosfi）
    D: 電(diàn)机负荷额定：通常降额為(wèi)额定负荷的20％，而且需要采用(yòng)抑制冲击電(diàn)流和電(diàn)弧的回路。
    E：钨丝灯负荷额定：通常降额為(wèi)额定负荷的10％，而且需要串联一个電(diàn)阻降低冲击電(diàn)流。

• DC 继電(diàn)器和AC 继電(diàn)器的區(qū)别：

  • DC RELAY的線(xiàn)圈通的直流電(diàn)（U或I），因此产生的是恒定的磁场，功率损失也仅仅是線(xiàn)圈的发热引起的。由于電(diàn)流是恒定的，因此磁通也是恒定的，吸引力也是恒定，因此不会产生颤抖的现象，除非是線(xiàn)圈電(diàn)压波动大。
    AC RELAY的線(xiàn)圈通的交流電(diàn)，因此产生的是变化的磁场（主磁通，漏磁通），另外交流線(xiàn)圈除了線(xiàn)圈電(diàn)阻本身的热损耗（铜损）外，还有(yǒu)铁芯产生的铁损（包含磁滞损耗，涡流损耗）。AC-RELAY的電(diàn)流是交变的，导致产生的磁通也是交变的，吸引力也是变化的。因此AC－RELAY会有(yǒu)‘嘶嘶’的响声，如果電(diàn)压波动大的话，继電(diàn)器会一直在不断的开闭。