繼電器如何選型？繼電器原理解析

說到繼電器，可能小伙伴們大概都知道它相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，原理其實(shí)很簡單。但真正用到的時(shí)候還是有很多的學(xué)問。以下內(nèi)容講解的很詳細(xì)，由硬件筆記本整理并分享給大家，希望對(duì)你有用。

繼電器的選用原則參見表 1，在表中“必須確定”欄中有“”號(hào)的項(xiàng)目被確定之后，就可選定一款繼電器。如果有進(jìn)一步的要求，需要進(jìn)一步考慮“參考”欄中有“”號(hào)的相應(yīng)項(xiàng)目。

表 1

一、對(duì)表格詳細(xì)說明

1、觸點(diǎn)

1.1 觸點(diǎn)負(fù)載

確定繼電器所能承受的負(fù)載是否滿足使用要求時(shí)，除了需要確定負(fù)載的大小，還要確定實(shí)際負(fù)載的種類，因?yàn)椴煌呢?fù)載有不同的穩(wěn)態(tài)值，見表 2。除非另有說明，一般說明書給出的負(fù)載是阻性負(fù)載。

表 2

顯示了有代表性的負(fù)載與沖擊電流和時(shí)間的關(guān)系。另外，根據(jù)繼電器有不同動(dòng)、靜觸點(diǎn)的極性也會(huì)影響電耐久性。

1.2 觸點(diǎn)材料。見表 3。

表 3

備注：

（1） 每種繼電器必須要考慮說明書中規(guī)定的最大電流值。

（2） 一般條件允許時(shí)，最好在實(shí)際使用中進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。

（3） 觸點(diǎn)的覆金層對(duì)于中、小負(fù)載性能較好。但對(duì)于負(fù)載的情況，通常僅用于維護(hù)在繼電器使用前的觸點(diǎn)的初始接觸性能。

1.3?電耐久性

除非另有說明，一般說明書顯示的電耐久性是在額定負(fù)載、一定溫度、負(fù)載比和動(dòng)作頻率下測(cè)得的標(biāo)稱值，因此對(duì)于其它負(fù)載種類和切換頻率，電耐久性會(huì)不同。一般對(duì)于 2A 以上的負(fù)載，同一款繼電器的防焊劑型和防塵罩型的電耐久性比塑封型的要長，因此在環(huán)境允許的條件下盡量使用防焊劑型和防塵罩型斷電器以提高繼電器使用壽命。

2、線圈

2.1 電壓

為了使繼電器工作可靠，要保證工作線路能給繼電器線圈供給額定電壓。在采用晶體管驅(qū)動(dòng)繼電器時(shí)，由于晶體管本身固有的壓降會(huì)導(dǎo)致施加在繼電器線圈上的電壓值低于驅(qū)動(dòng)電路的各義值，建議在晶體管驅(qū)動(dòng)電路電壓為 5V 是選用 4.5V 規(guī)格的繼電器。有時(shí)為了縮短繼電器動(dòng)作時(shí)間，可以在短時(shí)間內(nèi)給線圈施加最大允許電壓，但要確保繼電器不會(huì)過熱，甚至損壞。對(duì)于極化繼電器，請(qǐng)確認(rèn)線圈電壓的極性。

2.2 線圈電阻

為了使繼電器工作可靠，要保證工作線路能給繼電器供給標(biāo)稱的線圈功耗，因此要選擇合適的線圈電阻。

3、性能

3.1 封裝方式

為了保證繼電器的可靠性，不同的封裝方式對(duì)繼電器的后加工有不同的要求，見表 4

表 4

備注：

（1）“√”：好；“×”：不好；“△”：注意；

（2）由于塑料具有一定的透氣率，所以在有有害氣體或要求防爆的情況下請(qǐng)使用密封型繼電器。

4、使用環(huán)境

4.1氣氛在較大濕度、甚至?xí)?，以及粉塵多的環(huán)境下，推薦使用塑封型繼電器，因?yàn)檩^大的濕度易加速繼電器結(jié)構(gòu)零件的銹蝕，粉塵則易使繼電器觸點(diǎn)失效。

在含有機(jī)硅的環(huán)境下，推薦使用密封型產(chǎn)品，因?yàn)橛袡C(jī)硅會(huì)使繼電器加速觸點(diǎn)失效。在含 H2S、 SO2、 NO2 等有害氣體的環(huán)境下，不能使用防焊劑型和防塵罩型，可用塑封型，并在實(shí)際使用中進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。在實(shí)際使用中，如果環(huán)境氣氛比較好，那么推薦使用防塵罩型或防焊劑型繼電器，因?yàn)榉缐m罩型或防焊劑型繼電器可獲得較塑封型更長的電耐久性。

5、外形和安裝

5.1 焊接方式選擇繼電器的引出端均不含鉛，推薦焊接溫度和時(shí)間為：240℃~260℃， 2s-5s。若需要進(jìn)行回流焊，請(qǐng)確認(rèn)說明書是否說明該款繼電器可以進(jìn)行回流焊。

5.2引出端形式可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的引出端形狀（表 6）和安裝方法（表 7）

表 6

表 7

6、其它

6.1 安全認(rèn)證一般 UL/CUL 認(rèn)證適用于北美洲， VDE 和 TüV 認(rèn)證適用于歐洲，但由于這些認(rèn)證的國際權(quán)威性，其它大部分國家也認(rèn)可這些認(rèn)證。

二、繼電器使用注意事項(xiàng)

1.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。

2.為了保持繼電器的性能，請(qǐng)注意不要使繼電器掉落或受強(qiáng)沖擊。掉落后的繼電器建議不再使用。

3.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。

4.對(duì)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。

5. 對(duì)于極化繼電器，請(qǐng)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 1 繼電器的選用原則”的順序逐一說明。

6.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(duì)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。

7.繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作與所切換負(fù)載的交流電流相位同步時(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 2，會(huì)增中觸點(diǎn)的粘接或材料轉(zhuǎn)移，從而引起繼電器過早失效，請(qǐng)?jiān)趯?shí)際使用中確認(rèn)是滯用隨機(jī)相位通斷。

圖 2

8.多組觸點(diǎn)與負(fù)載的連接在有多組觸點(diǎn)時(shí)，請(qǐng)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 3（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 3（b）那樣邊接。

圖 3

9.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 6，這種凹凸易造成觸點(diǎn)粘接。

圖6

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)為陽性凸、陰性凹的形狀。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(duì)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)。

10.一般感性負(fù)載比電阻性負(fù)載更容易使觸點(diǎn)受到損壞，如果使用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)電路可以使感性負(fù)載對(duì)觸點(diǎn)的影響與電阻性負(fù)載基本相當(dāng)，但請(qǐng)注意如果不正確使用，可能會(huì)產(chǎn)生反效果。

表 7 是觸點(diǎn)保護(hù)電路的代表性例子。

表 7?

注意請(qǐng)避免使用表 8 中所列的觸點(diǎn)保護(hù)電路。

表 8

11.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。

12.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 7 顯示了幾種常見波形的例子。

圖 7

13.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。

14.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。

15.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 分鐘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 9。

表 9

16.在電路設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)注意避免在繼電器不工作時(shí)有漏電流流過線圈，如圖 9 所示。

圖 9

17.幾只繼電器構(gòu)成串并聯(lián)電路時(shí)，請(qǐng)注意避免因旁通電流和漏電流而引起誤動(dòng)作，如圖 10

圖 10

18.一般繼電器在動(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(duì)繼電器的影響，請(qǐng)盡量使用階躍電壓（采用開關(guān)電路）給線圈供電。

19.請(qǐng)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 11。

圖 11

20.為了使磁保持繼電器動(dòng)作或者復(fù)歸，請(qǐng)?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(qǐng)?jiān)趯?shí)際使用中進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。請(qǐng)避免在電源含有較多浪涌的條件下使用。

21.耐振動(dòng)沖擊性比較理想的安裝方法是使觸點(diǎn)的動(dòng)作方向及銜鐵的動(dòng)作方向與振動(dòng)沖擊方向成直角。尤其是在線圈未通電的狀態(tài)下，常閉觸點(diǎn)的耐振耐沖擊性較弱，如果安裝方向適當(dāng)將能保證它的性能。如圖 12。

圖 12

22.請(qǐng)不要使用超聲波清洗方式清洗繼電器，因?yàn)槌暡〞?huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)粘接、線圈斷線等故障。

23.安裝請(qǐng)不要彎曲繼電器的端子（如圖 13），這樣可能損害繼電器的初始性能。請(qǐng)按照產(chǎn)品說明書上的安裝孔位圖正確加工印制板。請(qǐng)注意保持繼電器的平穩(wěn)。請(qǐng)注意安裝用鉤子的固定力太大的話可能會(huì)引起繼電器內(nèi)部發(fā)生故障。

圖 13

24.長管狀包裝在使用長管關(guān)包裝的繼電器時(shí)，請(qǐng)不要搖擺包裝管，使繼電器受到?jīng)_擊，這樣可能導(dǎo)致繼電器發(fā)生故障。如果該包裝使用了止動(dòng)塞，請(qǐng)將止動(dòng)塞壓入貼上繼電器，避免繼電器在包裝管里晃蕩。如圖 14

圖 14

編輯：黃飛

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