有關(guān)繼電器使用注意事項(xiàng),分類繼電器的觸點(diǎn)注意事項(xiàng)、線圈的注意事項(xiàng),以及在使用繼電器的過程中,考慮觸點(diǎn)的負(fù)載、電壓、觸點(diǎn)保護(hù)及線圈輸入、線圈電壓等問題。
繼電器使用注意事項(xiàng)
在選定繼電器并了解其特性的同時(shí),還需要了解一些使用上的注意事項(xiàng),以確保繼電器的可靠工作。
繼電器在使用注意事項(xiàng):
a)、繼電器的使用應(yīng)盡量符合產(chǎn)品說明書所列的各個(gè)參數(shù)范圍。
b)、額定負(fù)載和壽命是一個(gè)參考值,會(huì)根據(jù)不同的環(huán)境因素、負(fù)載性質(zhì)與種類而有較大不同,因此最好在實(shí)際或模擬實(shí)際的使用中進(jìn)行確認(rèn)。
c)、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。
d)、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(qiáng)沖擊。掉落后的繼電器建議不再使用。
e)、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、硅類和氧化氮類等等的氣體。
f)、對于磁保持繼電器,在使用前應(yīng)先根據(jù)需要將置于動(dòng)作或復(fù)歸位置。線圈施加電壓時(shí)要注意極性、脈沖寬度。
g)、對于極化繼電器,請注意其線圈電壓的極性(+、-)。
除此之外還有其它注意事項(xiàng),以下將大致參照“表2繼電器的選用原則”的順序逐一說明。
一、觸點(diǎn)的注意事項(xiàng)
觸點(diǎn)是繼電器中最重要的結(jié)構(gòu)件,觸點(diǎn)的使用壽命受觸點(diǎn)材料、觸點(diǎn)上的電壓及電流值(特別是接通時(shí)及斷開時(shí)的電壓、電流波形)、負(fù)載種類、切換頻率、環(huán)境情況、接觸形式、觸點(diǎn)回跳現(xiàn)象等的影響,觸點(diǎn)失效多以觸點(diǎn)的材料轉(zhuǎn)移、粘連、異常消耗、接觸電阻增大等故障現(xiàn)象出現(xiàn),使用時(shí)需要注意。
為更好的使用繼電器,請參考以下記述的有關(guān)觸點(diǎn)的注意事項(xiàng)。
1.1 負(fù)載: 一般在產(chǎn)品說明書中記載了阻性負(fù)載的大小,但只有這些是不夠的,應(yīng)該在實(shí)際的觸點(diǎn)電路里進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。
產(chǎn)品說明書中記載的最小負(fù)載并非繼電器可以可靠切換的標(biāo)準(zhǔn)下限值,這個(gè)值由于通斷頻率、環(huán)境條件、被要求的接觸電阻的變化、絕對值的不同,可靠程度是不同的。
1.1.1 電壓:觸點(diǎn)電路的電壓,在斷開感性電路時(shí)存在大于電路電壓的反向電壓,該電壓越高能量越大,導(dǎo)致觸點(diǎn)的消耗量和材料轉(zhuǎn)移量也增大,所以需要注意繼電器觸點(diǎn)所控制負(fù)載的類型和大小。
同樣電流下,繼電器能可靠切換的直流(DC)電壓值要比交流(AC)電壓值要低得多,因?yàn)榻涣麟娏鞔嬖诹泓c(diǎn)(電流為零的點(diǎn)),產(chǎn)生的電弧容易熄滅,而對于直流,產(chǎn)生的電弧只能在觸點(diǎn)間間隙達(dá)到一定值以后熄滅,使得電弧持續(xù)的時(shí)間較交流情況變得更長,加劇觸點(diǎn)的消耗和材料轉(zhuǎn)移。
1.1.2 電流:觸點(diǎn)閉合和斷開時(shí)沖擊電流對觸點(diǎn)的影響很大。例如負(fù)載為電動(dòng)機(jī)或者指示燈的時(shí)候,閉合時(shí)的沖擊電流越大,觸點(diǎn)的消耗量和材料轉(zhuǎn)移量就越多,更易導(dǎo)致觸點(diǎn)粘接而不能斷開,請?jiān)趯?shí)際使用時(shí)進(jìn)行確認(rèn)。
1.2 使用上的注意事項(xiàng):指接觸的觸點(diǎn)間電阻和與觸點(diǎn)相連的簧片及引出端的導(dǎo)體電阻之和的總電阻。一般以“m*”表示。除非說明書中另有說明,一般觸點(diǎn)負(fù)載小于1A的繼電器用6Vd.c.,0.1A測量接觸電阻,觸點(diǎn)負(fù)載大于1A的繼電器用6Vd.c.,1A測量接觸電阻。
1.2.1 避免同一繼電器既通斷大負(fù)載又通斷小負(fù)載: 因?yàn)橥〝噍^大負(fù)載時(shí)易產(chǎn)生觸點(diǎn)飛濺物,它們會(huì)附著于通斷微小負(fù)載的觸點(diǎn)上,導(dǎo)致觸點(diǎn)故障,因此,請避免同一繼電器既通斷大負(fù)載和又通斷小負(fù)載。若不得不這樣使用時(shí),在安裝時(shí)請將通斷微小負(fù)載的觸點(diǎn)置于通斷較大負(fù)載的觸點(diǎn)的上方,但繼電器的可靠性會(huì)受到影響。
1.2.2 兩組觸點(diǎn)并聯(lián)的注意事項(xiàng):兩組觸點(diǎn)并聯(lián)時(shí)可以提高接通的可靠性,但不能提高負(fù)載的能力,因?yàn)閮山M觸點(diǎn)不可能同時(shí)打開或閉合。
1.2.3 關(guān)于觸點(diǎn)動(dòng)作與交流負(fù)載相位同步的問題: 繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作與所切換負(fù)載的交流電源相位同步時(shí),如果觸點(diǎn)總是在負(fù)載電壓較高時(shí)接通或斷開,如圖,會(huì)增加觸點(diǎn)的粘接或材料轉(zhuǎn)移,從而引起繼電器過早失效,請?jiān)趯?shí)際使用中確認(rèn)是否用隨機(jī)相位通斷。用計(jì)時(shí)器、微型計(jì)算機(jī)等驅(qū)動(dòng)繼電器時(shí),有電源相位同步的情況。
圖1
1.2.4 高溫下的電耐久性:繼電器在高溫下使用時(shí),電耐久性會(huì)比常溫下使用要低,所以請?jiān)趯?shí)際使用中進(jìn)行確認(rèn)。
1.2.5 多組觸點(diǎn)與負(fù)載的連接:在有多組觸點(diǎn)時(shí),請把觸點(diǎn)盡量排列在電源的同一極,負(fù)載在電源的另一極,如圖2(a),這樣可以防止觸點(diǎn)與觸點(diǎn)間存在電壓差造成觸點(diǎn)間短路的可能。避免象圖2(b)那樣接線。
圖2
1.2.6 應(yīng)避免因觸點(diǎn)粘接、電弧導(dǎo)致的短路:在電路中,應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)(參見圖3):
1) 一般繼電器的觸點(diǎn)間隙都比較小,應(yīng)考慮到可能由于觸點(diǎn)間電弧引起短路的情況。請不要使用圖3(b)的電路。推薦使用圖3(a)所示電路,并在觸點(diǎn)Con1和Con2動(dòng)作之間設(shè)定一定的間隔時(shí)間。
2) 應(yīng)考慮在觸點(diǎn)間粘接或錯(cuò)誤動(dòng)作造成短路時(shí),也不應(yīng)產(chǎn)生過電流,造成電路超負(fù)荷或燒損。
3) 注意不要使用圖3(d)所示的用兩組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)正、逆轉(zhuǎn)電路。推薦使用圖3(c)所示電路,并在觸點(diǎn)Con1和Con2動(dòng)作之間設(shè)定一定的間隔時(shí)間。
圖3
1.2.7 避免觸點(diǎn)組間短路:由于電氣控制設(shè)備的小型化使得控制用元器件也趨于小型化,因此在使用有多組觸點(diǎn)繼電器時(shí),請注意負(fù)載的種類及各組觸點(diǎn)間的電壓差情況,推薦各組觸點(diǎn)間最好不要存在過大的電壓差,以避免觸點(diǎn)組間短路。
1.2.8 使用長導(dǎo)線時(shí)的注意點(diǎn): 在繼電器觸點(diǎn)電路中,使用數(shù)十米以上的長導(dǎo)線時(shí),由于導(dǎo)線內(nèi)有寄生電容量存在,會(huì)產(chǎn)生沖擊電流,請?jiān)谟|點(diǎn)電路上串聯(lián)電阻(約10Ω ~ 50Ω),如圖4。
圖4
1.2.9 磁保持繼電器觸點(diǎn)的注意事項(xiàng):在出廠時(shí),一般磁保持繼電器均設(shè)置為復(fù)歸狀態(tài),但在運(yùn)輸時(shí)或繼電器安裝時(shí)由于受到?jīng)_擊等可能會(huì)變?yōu)閯?dòng)作狀態(tài),所以建議使用時(shí)(電源接入時(shí))根據(jù)需要把它設(shè)置為必要的狀態(tài)。
1.3 觸電保護(hù)
1.3.1 沖擊電流和反向電流:接通電動(dòng)機(jī)、電容、螺線管和燈負(fù)載時(shí),會(huì)引起數(shù)倍于穩(wěn)態(tài)電流的沖擊電流。
斷開螺線管、電動(dòng)機(jī)、接觸器等感性負(fù)載時(shí),會(huì)引起數(shù)百 ~ 數(shù)千伏的反向電壓。一般常溫常壓下空氣的臨界絕緣破壞電壓是200 ~ 300V,所以如果反向電壓超過此值的時(shí)候,在觸點(diǎn)間就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。
沖擊電流和反向電壓均會(huì)使觸點(diǎn)受到很大損害,明顯縮短繼電器的使用壽命,因此適當(dāng)?shù)氖褂糜|點(diǎn)保護(hù)電路,可以提高繼電器的使用壽命。
1.3.2 觸點(diǎn)的材料轉(zhuǎn)移現(xiàn)象:觸點(diǎn)的材料轉(zhuǎn)移現(xiàn)象是指一方的觸點(diǎn)材料轉(zhuǎn)移到另一方的觸點(diǎn)上,材料轉(zhuǎn)移嚴(yán)重時(shí)肉眼可見觸點(diǎn)表面的凹凸情況,如圖5,這種凹凸易造成觸點(diǎn)粘接。
圖 5
一般,觸點(diǎn)的材料轉(zhuǎn)移是由于大電流的單向流動(dòng)或者容性負(fù)載的沖擊電流造成,多發(fā)生在直流電路,一般表現(xiàn)為陽極凸、陰極凹的形狀。因此適當(dāng)使用觸點(diǎn)保護(hù)電路、或使用抗材料轉(zhuǎn)移較好的AgSnO觸點(diǎn),可緩解觸點(diǎn)的材料轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。對于大容量的直流負(fù)載(數(shù)A ~ 數(shù)十A),必須在實(shí)際應(yīng)用中試驗(yàn)確認(rèn)。
1.3.3 觸點(diǎn)的保護(hù)電路:一般感性負(fù)載比電阻性負(fù)載更容易使觸點(diǎn)受到損傷,如果使用適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)電路可以使感性負(fù)載對觸點(diǎn)的影響與電阻性負(fù)載基本相當(dāng),但請注意如果不正確使用,可能會(huì)產(chǎn)生反效果。
1.3.4 安裝保護(hù)元件時(shí)的注意事項(xiàng):在安裝二極管、C-R、壓敏電阻等保護(hù)元件時(shí),必須在負(fù)載或者觸點(diǎn)的旁邊安裝。如果距離過遠(yuǎn),保護(hù)的效果將會(huì)不理想。推薦在50cm以內(nèi)安裝。
二、線圈的注意事項(xiàng)
給線圈施加額定電壓是使繼電器的工作正常的基礎(chǔ)。僅施加超過動(dòng)作電壓的電壓時(shí),繼電器雖然可以工作,但是考慮到電源電壓變動(dòng)、溫升等引起的變化,會(huì)影響繼電器的正常工作,所以必須向線圈施加額定電壓。
2.1 類型
2.1.1 交流動(dòng)作型(以下簡稱為AC型):一般AC型繼電器的工作電壓基本上都是50Hz (或60Hz)的工頻電壓,建議盡量選用產(chǎn)品說明書上所列出的標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)格的產(chǎn)品,如果需要其它電壓規(guī)格時(shí),請與宏發(fā)技術(shù)人員聯(lián)系確定。
對于AC型繼電器,因伴有渦流損失、磁滯損失和線圈效率降低等因素,所以其溫升一般比DC型高。在超出額定電壓±10%時(shí),易產(chǎn)生蜂鳴聲,所以請注意電源電壓的變動(dòng)。
對于AC型繼電器,線圈斷電時(shí),供電回路中不能有殘留的直流分量電壓,否則有可能導(dǎo)致繼電器不能正常釋放。而且殘留的交流分量電壓盡可能接近0VAC,否則有可能導(dǎo)致繼電器產(chǎn)生蜂鳴聲。
2.1.2 直流工作型(以下簡稱為DC型):一般DC型繼電器分多為電壓驅(qū)動(dòng)型,建議盡量選用產(chǎn)品說明書上所列出的標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)格的產(chǎn)品,如果需要其它電壓規(guī)格時(shí),請與宏發(fā)技術(shù)人員聯(lián)系確定。
請確認(rèn)說明書上各繼電器線圈的電壓極性,如果附加了抑制用二極管或顯示用器件時(shí),一旦線圈的電壓接反,會(huì)引起繼電器動(dòng)作不良,或附加器件動(dòng)作不正常,甚至?xí)鲭娐范搪罚堊⒁狻?/P>
另外,對于極化繼電器,如果線圈上施加的電壓的極性與說明書規(guī)定的相反,則繼電器不會(huì)工作。
2.2 線圈輸入電源
2.2.1 交流線圈的輸入電源::為了使繼電器穩(wěn)定工作,請向線圈施加額定電壓。如果向線圈施加(連續(xù)施加)不能使繼電器完全動(dòng)作的電壓時(shí),線圈會(huì)異常發(fā)熱,致使線圈異常損耗。
AC型繼電器的電源電壓最好是正弦波形(sine curve),因?yàn)樵谡也ㄐ蔚那闆r下交流線圈能較好的抑制蜂鳴聲,如果波形失真或畸變時(shí),則這種抑制功能不能得到很好的發(fā)揮。圖6顯示了幾種常見波形的例子。
圖6
如果在繼電器的驅(qū)動(dòng)電路上連接有電動(dòng)機(jī)、螺線管、變壓器等器件,當(dāng)這些器件工作時(shí),繼電器線圈上的電壓會(huì)降低,導(dǎo)致繼電器的觸點(diǎn)會(huì)發(fā)生抖動(dòng),從而引起觸點(diǎn)的粘接、異常損耗、或不通。使用小型變壓器時(shí)或沒有充裕容量的變壓器做電源而配線又較長時(shí),或家庭用、商店用等配線較細(xì)時(shí),也會(huì)出現(xiàn)類似線圈電壓降低的現(xiàn)象。如果發(fā)生類似故障,請使用同步示波器等進(jìn)行檢測和正確調(diào)整。
如果采用電動(dòng)機(jī)等變動(dòng)較大的負(fù)載,請根據(jù)用途將線圈的驅(qū)動(dòng)電路和電力電路分開。
如果交流繼電器不能穩(wěn)定工作時(shí),可將交流變換為直流,然后選用適當(dāng)?shù)闹绷骼^電器。
2.2.2 直流線圈的輸入電流:為了穩(wěn)定工作,DC型繼電器的線圈兩端所加電壓推薦使用波紋變化率小于±5%的線圈額定電壓,否則繼電器會(huì)工作不穩(wěn)定,引起觸點(diǎn)的粘接或異常損耗,特別是在繼電器的驅(qū)動(dòng)電路上連接有電動(dòng)機(jī)、螺線管、變壓器等器件時(shí),這種情況更明顯。
作為DC型繼電器的電源,有蓄電池、帶濾波電容的全波(如圖7)或者半波整流電路等,這些不同的電源種類會(huì)影響繼電器的動(dòng)作特性,所以請?jiān)趯?shí)際使用中進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。
圖7
2.3 線圈的最大允許電壓:線圈的最大允許電壓除了受限于線圈溫升和線圈漆包線絕緣層材料的耐熱溫度(一旦超出耐熱溫度,線圈會(huì)發(fā)生局部短路,甚至燒壞)之外,還受到絕緣材料的熱變形、老化的影響。特別是不能損壞其它機(jī)器、危害人體安全或引起火災(zāi),因此要限制在一定的范圍之內(nèi)。所以請不要超出說明書中規(guī)定的值。
最大允許電壓是可以加到繼電器線圈上的電壓的最大值,而不是允許連續(xù)施加的值。
2.4 線圈溫升
2.4.1 溫升:在繼電器動(dòng)作過程中,線圈會(huì)發(fā)熱使其溫度升高。一般在接通時(shí)間為2分種以下的脈沖電壓下使用時(shí),線圈溫升值與接通(ON)時(shí)間、及接通與斷開(OFF)的比例有關(guān),各種繼電器基本相同,參見表1。
表1
2.4.2 線圈溫升引起的動(dòng)作電壓的變化:線圈的溫度上升會(huì)造成線圈電阻的增加,動(dòng)作電壓也會(huì)相應(yīng)升高。銅線的電阻溫度系數(shù)為每1℃約升高0.4%,線圈電阻會(huì)按這個(gè)比例增加。產(chǎn)品說明書中規(guī)定的動(dòng)作電壓、釋放電壓和復(fù)歸電壓均是在溫度為23℃時(shí)的值。
在線圈溫度高于23*時(shí),有時(shí)動(dòng)作電壓會(huì)超出說明書的規(guī)定值,請?jiān)趯?shí)際使用中進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。
2.5 漏電流:在電路設(shè)計(jì)時(shí),請注意避免在繼電器不工作時(shí)有漏電流流過線圈,如圖11所示。
圖11
2.6 線圈施加電壓和動(dòng)作時(shí)間:AC型繼電器根據(jù)給線圈施加電壓時(shí)相位的不同,動(dòng)作時(shí)間上會(huì)有偏差。 DC型繼電器,雖然提高給線圈施加的電壓,繼電器的動(dòng)作時(shí)間會(huì)適當(dāng)加快,但觸點(diǎn)閉合時(shí)的回跳也會(huì)變大,在額定負(fù)載下工作或沖擊電流大的情況會(huì)引起壽命降低或者觸點(diǎn)的粘接,所以需要注意。
2.7 幾只繼電器的串并聯(lián)使用:指在單位時(shí)間內(nèi)繼電器動(dòng)作和釋放的循環(huán)次數(shù)。
幾只繼電器構(gòu)成串并聯(lián)電路時(shí),請注意避免因旁通電流和漏電流而引起誤動(dòng)作,如圖12
2.8 線圈應(yīng)避免施加漸增電壓:一般繼電器在動(dòng)作過程中,存在觸點(diǎn)壓力變化、觸點(diǎn)抖動(dòng)和接觸不穩(wěn)定等階段,當(dāng)在線圈上施加的電壓是逐漸增加時(shí),會(huì)使這一不穩(wěn)定階段的時(shí)間變長,影響繼電器的使用壽命。為了盡量減少這種情況對繼電器的影響,請盡量使用階躍電壓(采用開關(guān)電路)給線圈供電。
2.9 電源線較長時(shí)的注意事項(xiàng):如果電源線較長時(shí),請務(wù)必在測量繼電器線圈兩端的電壓后,(電工技術(shù)之家 www.dgjs123.com)根據(jù)施加額定電壓的原則選用繼電器。
如果在與動(dòng)力線等并行進(jìn)行長距離配線時(shí),當(dāng)線圈電源斷開時(shí),線圈兩端會(huì)由于電線的寄生電容產(chǎn)生電壓,造成釋放不良,在這種情況下,請?jiān)诰圈兩端連接旁路電阻。
2.10 長年連續(xù)通電:線圈長期連續(xù)通電時(shí),由于線圈自身發(fā)熱會(huì)促使線圈絕緣材料的老化、特性劣化,因此,在這種情況下,請使用磁保持型繼電器。必須使用單穩(wěn)態(tài)繼電器時(shí),請使用不易受外部環(huán)境影響的密封型繼電器,并采用適當(dāng)保護(hù)電路以防止萬一接觸不良或斷線時(shí)造成損失。
2.11 小頻率通斷:通斷頻率低于1個(gè)月1次時(shí),請定期檢查觸點(diǎn)接通情況。長期不通斷觸點(diǎn)時(shí),觸點(diǎn)表面可能會(huì)生成有機(jī)膜造成觸點(diǎn)接觸不良。
2.12 線圈電蝕:繼電器長期放置在高溫、高濕的環(huán)境中或者連續(xù)通電時(shí),如果將線圈接地容易使線圈被電蝕而引起斷線,所以請盡量不要將繼電器線圈接地。如果線圈不得不接地,請將繼電器線圈端的控制開關(guān)設(shè)置在線圈的正極端。
2.13 磁保持繼電器線圈的注意事項(xiàng)
2.13.1 線圈電壓:請確認(rèn)線圈上施加電壓的方向是否正確,否則繼電器可能不動(dòng)作。
由于磁保持繼電器的特性,不允許給線圈長期施加電壓,以防止繼電器過熱燒毀。
2.13.2 繼電器的自鎖:請避免使用繼電器自己的常閉觸點(diǎn)切斷自己的線圈,這樣會(huì)因繼電器動(dòng)作的不穩(wěn)定性造成故障,如圖13。
圖13
2.13.3 并聯(lián)幾只繼電器使用的注意事項(xiàng):當(dāng)磁保持繼電器線圈與其它繼電器線圈或螺線管并聯(lián)時(shí),請?jiān)黾佣䴓O管防止反向電壓影響繼電器的正常工作。
2.13.4 動(dòng)作、復(fù)歸時(shí)的最小脈沖寬度:為了使磁保持繼電器動(dòng)作或者復(fù)歸,請?jiān)诰圈上施加超過說明書規(guī)定的動(dòng)作或復(fù)歸時(shí)間5倍以上時(shí)間的矩形額定電壓,之后進(jìn)行操作確認(rèn)。如果脈沖寬度達(dá)不到上述要求,請?jiān)趯?shí)際使用中進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。