继电器的基础知识及应用领域

文章摘要：白炽灯由于白炽灯钨丝冷态电阻很小，接通瞬间的浪涌电流高达稳态电流15倍。如此大的浪涌电流会使触点迅速烧蚀，甚至产出熔焊失效。一般可串入限流电阻来减少浪涌电流。 电机负载电动机静止时输入阻抗很小，启动瞬间浪涌电流很大。电流注入后，电流和磁场相互作用产生转矩。当电动机启动后，产生内部电动势，致使触点电流趋于减小，关断时，触点间出现反电势，常常会引起拉弧，造成触点烧蚀。不过，电机是缓慢地停下来，电机内部贮存的电磁能，动能转换成热能消耗掉一部分，反电势不会太高。 感性负载电感器、电磁铁、接触器线圈、轭流圈等都是感性负载。接通瞬间，电磁线圈有抑制电流上升的功能，不会出现浪涌电流；但关断时，贮存在电磁线圈

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1. 白炽灯----由于白炽灯钨丝冷态电阻很小，接通瞬间的浪涌电流高达稳态电流15倍。如此大的浪涌电流会使触点迅速烧蚀，甚至产出熔焊失效。一般可串入限流电阻来减少浪涌电流。
2. 电机负载----电动机静止时输入阻抗很小，启动瞬间浪涌电流很大。电流注入后，电流和磁场相互作用产生转矩。当电动机启动后，产生内部电动势，致使触点电流趋于减小，关断时，触点间出现反电势，常常会引起拉弧，造成触点烧蚀。不过，电机是缓慢地停下来，电机内部贮存的电磁能，动能转换成热能消耗掉一部分，反电势不会太高。
3. 感性负载----电感器、电磁铁、接触器线圈、轭流圈等都是感性负载。接通瞬间，电磁线圈有抑制电流上升的功能，不会出现浪涌电流；但关断时，贮存在电磁线圈中的电磁能通过触点间燃弧消耗掉，这将导致触点烧蚀，金属转移、沾结。采用RC网络、二极管，压敏电阻等触点保护装置可减少触点的烧蚀。
4. 容性负载----容性电路的充电电流可能非常大，开始时，电容器类似短路，其电流仅受线路电阻的限制。有时，用户并未意识到其负载是容性的，实际上，长的传输线、消除磁干扰的滤波器、电源等都是强容性的。串联限流电阻，可以减少接通瞬间的浪涌电流。
5. 直流负载----直流负载比交流负载难断开，因为电压不过零，触点开断瞬间，即产生电弧，且由于外加电压持续保持，只有电弧被拉长，不能自持而熄灭。电弧热能会使触点严重烧损。直流负载继电器触点间隙应设计大些。灭弧措施也经常被采用
6. 低电平----低电平一般指开路电压为10～100mV；触点转换电流为微安级到10mA 。由于吸附在触点表面的有机物、化合物，难以在转换负载时消除，导致触点接触电阻大而不稳定，触点压降递增。 有效的解决办法是：选择软化电压低的触点材料；表面镀1到3u的金。从工艺上保证触点表面洁净；控制继电器内部有害气体的含量。但继电器成本将大幅度上升。

4、环境条件

环境温度导致继电器失效方式有如下几个方面：

1. 温度

高温条件下，绝缘材料软化、熔化；低温条件下，材料龟裂。绝缘抗电性能下降，以致失效。高、低温交替作用下，造成结构松动，活动部件位置发生变化，导致吸合、释放失控，触点接触不良或不接触。 低温下，继电器内部水汽凝露、结冰，导致绝缘性能下降。 高温条件下，线圈电阻增大，吸动电压相应增大，造成不吸动或似吸非吸，导致继电器失效。高温条件下，触点切换功率负载时，断弧能力降低，触点腐蚀、金属转移加剧，失效可能性增加，寿命缩短。 温度变化，将导致热继电器、固体继电器、混合式继电器性能参数不稳定。继电器的环境温度范围由产品结构设计、所选用的材料性能和制造工艺决定，应在产品说明书规定的范围内选用。继电器的温升，尤其是交流继电器的温升加最高环境温度应小于所选漆包线绝缘材料的耐温等级。继电器的选用，必须十分注意此问题。

温度范围分级如下，推荐选用： 极限低温（°C）:-5±3；-10±3；-25±3；-40±3；-55±3；-65±3。极限高温（°C）:40±2；55±2；70±2；85±2；100±2；125±2；155±2；175±2；200±2。

2．湿热

湿热对继电器性能构成威胁，具体表现如下： 长期湿热将直接导致绝缘抗电水平的下降，以致完全失效。特别是长期裸露贮存或使用过程中继电器绝缘受砂尘等污染后再受湿热作用，将造成绝缘失效。非密封继电器在湿热条件下，线圈因电化学腐蚀或霉变而断线，触点电化学腐蚀、氧化加剧；金属零件腐蚀速度显著上升，继电器性能变坏，工作可靠性变差，以致完全失效。 在湿热条件下，触点带电切换负载时，拉弧现象加剧，导致电寿命缩短。在热带、亚热带使用的电子产品，产品设计、材料选用时必须充分考虑湿热问题。

低气压条件下，将对继电器产生以下不良影响： 绝缘零、部件的绝缘电阻，介质耐压下降，触点断弧能力下降，寿命降低。继电器散热变坏，温升增高。对功耗大的继电器的影响尤为明显。对于民用继电器，低气压的影响不明显，不详谈。

砂尘污染导致继电器的失效，还未引起用户的足够重视。在自然环境条件下或一般工业车间环境条件下，尤其汽车上使用的电子装置，砂尘往往会通过散热孔、裂纹部位渗入继电器内部，经日积月累，开机察看，均可发现污尘堆积，导致活动部件转动（滑动）不灵，卡死；触点电接触失效；在潮湿作用下，金属件腐蚀加剧，绝缘件绝缘性能下降，以致失效。某些电力保护用继电器、汽车用继电器出厂前检验合格，经一、二年运行后，继电器不断出现故障。设计和使用时必须充分考虑砂尘污染的危害。用户根据实用需要，提出特定要求。

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