1、电磁继电器技术交流公司名称：厦门宏发电声股份有限公司作 成：丁国栋日 期：2013年12月5日一、电磁继电器基本知识二、电磁继电器的选型与应用三、电磁继电器焊接工艺目录1.基本原理2.性能参数3.触点构成与材质一、电磁继电器基本知识电磁部分开关部分输入输出弱电 强电1基本原理电磁继电器的定义：由控制电流通过线圈所产生的电磁吸力驱动磁路中的可动部分而实现触点开、闭或转换功能的继电器。继电器是一种用弱电来控制强电的开关。基本结构线圈动簧C动触点静触点B静簧A静簧B线圈引脚铁芯衔铁静触点A外壳卷线架底盖轭铁推动卡电磁继电器的基本部件线圈时继电器的心脏。多圈绕线增强了电磁效应。簧片和触头是继电器的执行
2、结构。2. 吸合释放电压1. 接触电阻3. 吸合释放时间4. 绝缘电阻耐电压6. 冲击5. 振动7. 寿命8. 使用环境性能参数是继电器功能的保证，主要包括以下几项：2性能参数接触电阻=收缩电阻+皮膜电阻+导体电阻皮膜电流收缩2.1 接触电阻接触电阻是继电器最重要的参数接触电阻收缩电阻-1 1 10 1010接触力（g）110110接触电阻(m)10皮膜电阻-1接触电阻(CR) ：一个导体分成二段后形成的电接触、具有比原导体大得多的电阻，此电阻称为接触电阻。继电器的接触电阻指接点间电阻8.8mV1.00A0.20VCCCVR1 R2 R3 R410e-210e2m10e1-10e3m比CR多1
3、2个数量级 接触电阻的测试100011000.11100.1试验电流（mA）触点额定电流（A）触点接触电阻测试标准继电器接触电阻和线路电阻在数量级上存在交叉，因此线路引起的误差不可忽视。为此继电器接触电阻的测试需要使用“四端子”法。“四端子”法测试接触电阻示意图2.2 吸合释放电压 吸合电压(OV)：继电器所有接点从释放状态到达工作状态时线圈所需电压的最小值时间电压（）额定电压 吸合电压释放电压吸合电压规格上限释放电压规格下限时间常开触点常闭触点继电器线圈由铜质漆包线绕制，而铜有4的正温度系数电阻率。温度升高，线圈电阻增加，线圈电流减小。因此吸合和释放电压对温度敏感！ 释放电压(RV):继电器
4、所有接点从工作状态到达复归状态时线圈所需电压的最小值电磁吸引力和反力曲线的配合OV:70%RV:30%Afa:0.20mmAfb:0.15mmBP:25mNCPa:18mN 70%30%AFbAFaBPCPm0yyxf xx x输入x 输出y继电特性的形成由于继电器具有滞回的继电特性，因此可以降压保持，以节省电能。2.3 动作复归时间 吸合时间(OT)：自线圈通电开始到所有接点达到工作状态时所需的时间 释放时间(RT)：自线圈断电开始到所有接点固到复归状态时所需的时间线圈 接点部OT OBU RT RBU 接点部OT RT接点构成（接点面）OT （接点面） RTOBU吸合回跳测试时，线圈需要加
5、载额定电压；线圈驱动电压和吸合时间正相关，驱动电压越接近吸合电压，则继电器动作越迟缓。RBU释放回跳2.4 绝缘电阻耐电压 绝缘电阻：在相互绝缘的导电部分之间用规定的直流电压测量时所呈现的电阻值。测试标准：500VDC单位：M 耐电压：又称抗电强度，是指介质材料在不失效的情况下所能承受的最大电压梯度。测试标准：检出电流1mA单位：V.AC（工频）注：默认为交流。接点组与线圈组间是绝缘得接点部分线圈部分2.5 振动振动强度-指在继电器结构不损坏的情况下，继电器所能承受的振动值。一般以振动幅度“mm”和振动频率“Hz”组合表示。振动稳定性-指触点状态发生改变在规定时间内时，所承受的振动值。一般以振
6、动幅度“mm”和振动频率“Hz”组合表示。振动-分为振动强度和振动稳定性两个指标。用于评估机械结构固有频率是否对继电器的应用造成影响振动加速度计算：G=0.00209.80AfG: 加速度 (m/s2) (1G=9.80m/S)f: 频 率 (Hz) A: 复振幅 (mm) 振动测试会通过扫频的方式来进行，其变量包括频率、振幅、加速度，三者间的关系如右侧计算方法。振动波形为正弦波。2.6 冲击冲击-分为冲击稳定性和冲击强度两个指标。冲击强度-指在继电器结构不损坏的情况下，继电器所能承受的冲击值，一般以加速度值“g”和持续时间“ms”组合表示。冲击稳定性-用于测试触点状态发生改变在规定时间内时，
7、所承受的规定冲击值。一般以加速度值“g”(1g = 9.8m/s2 )和持续时间“ms”组合表示。冲击试验使用冲击试验台进行，要求冲击加速度波形为11mS的半周期正弦波。峰值加速度即为试验规定的测试值。2.7 寿命电气寿命是继电器在应用时的重要指标，生产企业通常电阻性负载来评估，以额定电压、电流下的动作次数来表示。寿命试验时，通常以电阻为负载，施加规定电压，以一定通断比例连续动作，同时监控触点状态来进行。依照IEC标准，通常继电器的寿命评估一般以1S通，9S断来进行。继电器电气寿命的主要失效模式触点粘连-当线圈掉电开始，500mS后闭合触点未断开，判定为触点粘连。接触不良-当线圈上电开始，50
8、0mS后闭合触点未接通，判定为接触不良。机械寿命用来评估继电器机械结构的稳定性和耐久性。测试时，一般以300次/分钟的频率来进行。寿命评估继电器机械寿命的主要失效模式包括：可动部件疲劳损坏、动作参数异常等。2.8 使用环境环境温度环境湿度大气压力继电器能够可靠使用的环境温度，一般以“”来表示。过高的环境温度可使继电器出现无法动作、寿命急剧下降，甚至起火等不良。继电器能够可靠工作的推荐湿度，一般以相对湿度“%RH”范围来表示。当环境温度骤变时，会引起相对湿度升高或出现结露现象，应用中应多加注意。大气压力会对电弧的燃烧造成影响，因此，普通继电器的推荐使用大气压力在86kPa106kPa。随着海拔升
9、高，气压会下降。因此，在海拔2000m以上使用继电器需特殊对应。低温、低湿下，会造成塑料的脆化！3 触点构成与材质YXKDCBA美国SDSHEBZDH中国字母代号符号双动触点 SPST NO DB双动合触点 SPST NO DM常开中和触点 SPDT NO先合后断转换触点 SPDT (M-B）先断后合转换触点 SPDT（B-M）动断(常闭)触点 SPST NC动合(常开)触点 SPST NO名 称接触方式与可靠性触点电路电路的结构或触点数称为触点构成。高浪涌电流场合差(1) 硬度、熔点高，耐电弧性强。(2) 接触电阻高。(3) 耐环境性差。AgW(银,钨)8直流负载、电机、感性耐熔接性强。耐消
10、耗性强AgSn2O3(银氧化锡)7电机、感性耐熔接性强.AgCdo(银氧化镉)5小中电流负荷用(1) 导电性与Ag同等水平。(2) 耐电孤性强。(3) 移转，熔解少。AgNi(银镍)4微小 小电流负荷用(1) 导电率导传导率在金属中最大。(2) 接触电阻低。(3) 在硫化气体环境中易产生硫化膜。(4) 低电压,低电流时易产生接触不良Ag(银)3微小 小电流负荷用(1) 接触电阻小。(2) 耐蚀性良好。耐硫化性良好。(3) 耐磨性强AgPd(银钯)2微小电流负荷用高(1) 耐蚀性极优。(Au:Ag:Pt = 69:25:9)P.G.S合金(白金,金,银)1电流要求稳定性特性接点材质NO触点材料及
11、其特性1.选型2.继电器的驱动3.负载与触点保护4.继电器在电源上的应用5.注意事项二、电磁继电器的选型与应用1.电磁继电器选型一般原则大小、高低外形外形和安装使用频率、期望动作次数？电耐久性常开、常闭或转换？几组触点对？触点形式交流、直流、大小、种类(感性、或阻性等)？触点负载触点敞开型、防尘罩型、防焊剂型、塑封型？封装方式性能大小、输入功耗？线圈电阻大小、方向、交流、直流？额定电压线圈PCB式、QC式、插入式、螺钉固定式？引出端形式高低、时间？环境温度环境大小、位置？介质耐压考虑点项目1.1 选型原则继电器在选定后，应根据工况进行的应用评估，可按两部分进行：1.功能性评估2.可靠性评估功能
12、性评估可靠性评估整机寿命过负荷环境试验依据设计要求进行评估，确认是否能够满足设计的功能要求。应包含正常工况和极限工况的评估。单一器件寿命和整机寿命存在差异!安规试验1.2 应用评估2.继电器的驱动电磁继电器的线圈驱动2.1 电源供电2.2 单稳态驱动回路2.3 双稳态驱动回路1.供电电源的纹波系数，应小于5%。过高的纹波会使继电器产生蜂鸣声。2.供电电源应有足够容量，以保证继电器及其驱动回路能够可靠动作，而不至于出现电源电压骤降的问题。电源供电2.1 继电器的线圈供电3.当线圈和负载使用同一电源（蓄电池等）时，负载接通导致线圈侧电压下降对电寿命的影响，请在实际的负载上进行确认。双稳型单稳型10
13、0%TU10%U100%T-100%90%200%TUt1 t2 t1、t2100uS向双稳态继电器线圈施加驱动电压时，时间不应小于5倍的吸合时间（一般50mS）。但也不应时间过长，一般可限制在1S内。电磁继电器的动作频率不易过高。针对不同的继电器可咨询生产厂家。2.2 线圈的驱动要求R2R1GNDVCCCBER2R1GNDVCCCBER3GNDVCCCBER2R1R5R42.3 单稳态驱动回路b NPN型a PNP型 c 施密特触发型下面是单稳态继电器的常用驱动回路，图a是PNP型三极管构成的驱动回路，具有反相输出功能；图b是NPN型三极管构成的驱动回路，也是使用最广的回路；图c是具有施密特
14、触发功能的驱动回路，对于上升沿和下降沿变化缓慢的输入信号比较合适。另外，三极管导通后VCE约0.3，对低额定电压的继电器应用时需注意，同时应避免使用达林顿复合管，其导通压降约0.5V。普通三极管的放大倍数50300倍，为使三极管可靠饱和导通，则流过基极的电流不应小于的ICE/，最好留有余量。R2R1VCCCBEC1R3R2R1VCCCBEC1R32.4 节能与加速回路电容型驱动回路50%90%U2OT0.9T(mS)该回路用于继电器的降压保持，应用时应注意两个问题：1.电容应足够大，电容电压降至继电器额定电压的90%时的时间不应小于2倍OT0.9。2.电路稳定后，线圈上的分压不应低于厂家给定的
15、保持电压。当供电电压高于线圈额定电压时，根据线圈电压和吸合时间正相关的原理，该驱动回路有一定的加速驱动效果。应用时可根据实际电压确认加速效果。但该回路可能会加剧继电器的回调。PWM驱动方式1 2 3 i使用PWM方式驱动时，第1个脉冲宽度最好设定在50mS以上；驱动脉冲的频率可设定在0.525kHz，并应根据不同机种进行测试。使用PWM驱动继电器，可使用一下几种方式：a 专用芯片b 逻辑电路c MCU的I/O口，最好是具有PWM输出的。R1VCCCCR2VCCMCU2.5 高可靠型驱动回路对于控制失效会导致严重后果的地方，可采用下面的控制回路：MCU 发出的控制信号为具有一定频率的方波，通过电容C耦合至驱动回路。这种回路在通过MCU控制继电器的回路中具有较高的可靠性，可避免直接驱动时，因MCU异常导致的持续输出。+ +- -VCCTS TRGNDVCCTSGNDVSSTR+-+ -TR1TS1TS2TR2VCCGND2.6 双稳态型驱动回路以下是双稳态继电器的基本驱动回路。回路a是双线圈型双稳态继电器的驱动回路，向TS端施加驱动信号，继电器置位；向TR端施加信号，继电器复位。回路b、c时单线圈型的驱动回路，图b需要提供正负双电源，图c为通过全桥回路切换供电的极性。图a 图b 图c
