浅谈电磁继电器的选型及使用注意事项

李东侠

(厦门宏发电声有限公司，福建厦门，361021)



浅谈电磁继电器的选型及使用注意事项

李东侠

(厦门宏发电声有限公司，福建厦门，361021)

摘要：由于各继电器生产厂家开发了许多不同型号、不同规格、不同使用性能的继电器；因而面对品种规格繁多的继电器产品，如何合理选择、正确使用，将直接影响到整机的性能，本文就从选型及使用方面加以阐述，旨在对大家选型及使用时有所帮助。

关键词：继电器；选型要求；输入参量；输出参量；注意事项

1电磁继电器的选型要求

1.1　外形、安装方式、安装尺寸

继电器的外形、安装方式、安装尺寸品种很多，用户必须按整机的具体要求，提出具体的安装面积，允许继电器的高度、安装方式、安装尺寸。这是选择继电器首先要考虑的问题。

a) 对于PC板式引出脚；脚间距大都为2.54×n(n=1、2、3……，下同)，引出脚的长度一般为3.5mm。

b) 引出脚的可焊性、继电器的抗焊接热、引出脚相对底座的不垂直度等应有要求。

c) 快连接式继电器；引出脚通常有250#(6.35×0.8)、187#(4.75×0.5)2种。引出脚要特别注意插拔力要求，250#引出脚：拔力矩>10kg.cm；187#引出脚：拔力矩>5kg.cm。

1.2　输入参量

不同种类的输入参量，是选择继电器型号的重要依据。常见的输入参量有交流与直流两种：

1.2.1交流输入参量。当输入参量为交流电压(电流)时，应选用交流继电器。选用这一类型的继电器，应注意以下几个问题：

a) 交流频率：一般为50HZ，或60HZ。由于二者线圈的感抗不同，吸动电压有明显差异。因而，在技术要求的规格书中应予注明。

b) 环境温度：交流继电器由于存在涡流损耗、磁滞损耗，继电器的温升较高，一般为70℃到80℃。工作环境温度不宜过高，最好为40℃到65℃。

确定环境温度的计算公式：t1≤t2-t3-150℃。

注：t1：继电器最高环境温度℃；

t2：漆包线、绝缘材料最高允许长期工作温度℃(B级为1300℃；F级为1550℃)；

t3：继电器平均温升℃。

由此可见，当提高环境温度，要求漆包线及绝缘材料的耐温等级相应提高，继电器成本将大幅度上升。

c)交流噪声：交流继电器工作时，会发出交流噪声。初始要求小于45dB(分贝)，实际使用中，由于磁极间出现砂尘等污物、机械参数的变化，交流噪声会有所增大。

d)吸动电压：用供电电压直接激励的继电器，当供电电压波动幅度大于±10%，将导致继电器的失效，电压过低，吸动不可靠，会出现似吸非吸而失效；电压过高，温升上升，继电器绝缘受损而失效。当供电电压大于±10%时(如农村电网电压波动大)。规格书中应提出，将吸动电压酌情降低；选择较高耐温等级的漆包线、绝缘材料。

1.2.2直流输入参量。这类继电器应用很广。选择直流继电器，考虑的主要问题是：

a)灵敏度L(线圈额定功耗)问题：L与输出功率大小、外形尺寸、环境条件(环境温度，振动、冲击……)有关，确定继电器灵敏度应十分谨慎，不可片面强调灵敏度，而牺牲其他性能。 当对灵敏度要求不高时，可采用一般灵敏度的直流继电器；当灵敏度要求较高，输出功率为强电，环境条件苛刻，可用固态继电器、中等灵敏度的继电器； 当要求高灵敏度(如0.2W以下)，可采用混合继电器、极化继电器。但混合继电器的价格较高，体积较大；极化继电器环境适应性较差，负载能力不高。 当输入电压持续时间较长，如几个小时、几天、几个月、建议采用磁保持继电器。有几个好处：节省输入电能；降低继电器温升；提高环境适应性。但要求输入量为脉冲，有极性要求，输入线路复杂化。如磁卡电表用继电器、卫星电源控制用继电器。

b)温度变化影响：继电器线圈电阻随温度的变化而变化，对继电器吸动、释放电压的影响是明显的。温度上升到极限高温时，释放电压趋于最大值，吸动电压相应升高；温度降到极限低温时，释放电压趋于最小值，吸动电压会有所降低。极限高温下的不吸动或吸合不可靠；极低温度下不释放或释放迟缓，将导致继电器的失效。

c)固体器件开关激励：

(a) 固体器件开关的负载能力必须与被激励继电器的线圈相适应，且留有充分的裕量(一般为2倍)。

(b) 固体器件开关接通时，激励回路电压分配必须确保继电器线圈上的实际激励电压值符合额定工作电压要求。

(c) 固体器件开关关断时，激励回路的漏电流必须小于继电器的最小释放电流。

(d)固体器件开关反向耐压必须与50～80V峰值电压相适应，且具有必要的余量。由于继电器线圈断电瞬间，会产生很高的浪涌电压，有时可达1500V，为将电压峰值限制在50～80V之内，必须采用适当的抑制措施。

d) 互相干扰、误动作：在印刷电路板上高密度组装多种继电器，特别是含有大型电磁铁或接触器产品时，有可能产生电磁互感，导致继电器误动作；也可能由于其活动部分的冲击，振动而导致其他继电器的误动作。对于灵敏型、简易通用继电器产品的安装，相关位置的安排，要特别留意。

1.3　输出参量

国内大多数继电器负载能力，只标最大纯阻性负载，这给用户在选择继电器负载时，产生二种误解，导致选型失误。误解之一：用户实用的往往不是纯阻负载，而是感性的、灯的、电机的或容性的负载；误解之二：负载可以从低电平到额定负载，均能适应。能可靠转换10A阻性负载的继电器，不可转换10A的感性负载，不一定能可靠转换10mA的负载，因为不同性质负载条件下的电接触失效机理是不同的。

1.3.1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。

1.3.2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。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，反电势不会太高。

1.3.3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。

1.3.4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。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。

1.3.5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。

1.3.6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：表面镀1到3μ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。

1.4　继电器选用环境条件要求

1.4.1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。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。

1.4.2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。

1.4.3砂尘污染导致继电器的失效，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，导致活动部件转动(滑动)不灵，卡死；绝缘件绝缘性能下降，导致失效。用户应根据实用需要，提出特定要求。

1.4.4化学气氛污染----环境气氛中的有机蒸汽、氧气、二氧化硫、盐雾等，对继电器触点、金属零件、线圈、绝缘零件有侵蚀性影响，导致触点电接触不良，以致失效；导致线圈引线锈蚀断线、绝缘水平下降。用户应根据实用需要，提出特定要求。

1.4.5机械振动----继电器在强动力设备周围、在运输途中都会遇到一定频率范围、加速度值的振动。

振动对继电器的影响表现在：

a.振动可能致使机械结构件松动、疲劳、断裂失效；

b.闭合触点因振动产生大于标准规定时间(10μs、100μs)的瞬间断开而失效；断开触点因振动产生大于标准规定时间(10μs、100μs)的瞬间闭合而失效；

c.导致活动零件之间的相对运动，产生噪声、磨损和其他物理失效。客户应根据具体情况，选取合适的继电器。

1.4.6冲击：继电器在运输、搬运、使用中经常会受到机械冲击的作用。

冲击对继电器的影响表现在：

a)由于冲击，造成结构松动、损伤、断裂而丧失工作能力。

b)由于冲击，闭合触点产生大于规定要求(10μs或100μs)的瞬间断开而失效；断开触点产生大于规定要求(10μs或100μs)的瞬间闭合而失效。

1.5　继电器选用安全要求

1.5.1绝缘材料：要求具有阻燃性能；耐温等级温度上限≥最高环境温度+线圈温升+15℃。

1.5.2触点过负载能力：触点应能100次成功(交流为200次)切换两倍额定负载电流。

1.5.3绝缘抗电水平：继电器各导电部分之间的绝缘电阻一般应：>100MΩ；>500MΩ；>10000MΩ。继电器各导电部分之间的绝缘应能承受使用中可能出现的最高峰值电压而不损坏，漏电流不得超过100μA(或1mA)；也不允许有飞弧，闪络或击穿而引起的损坏，尤其是线圈和触点间的耐压，爬电距离应特别注意。

2电磁继电器的使用线路应注意事项

2.1触点通断时，线圈两端会感应出较大的电动势，如果不加隔离，便很容易通过地电势将干扰引入板上其它电路，导致单片机复位。线圈控制端加光耦隔离，线圈的电源与板子的电源隔离。另外，线圈两端要加续流二极管等。

2.2触点两端并接去火花的RC电路，R用来抑制触点闭合时的短路电流(作为一个分路，分部分电流)，C用来抑制触点断开时的放电。

2.3电磁继电器肯定会产生射频干扰，只不过是干扰大小的问题，在继电器电路本身采取足够措施后还需要增强板子的抗干扰能力(软件硬件均要考虑抗干扰措施)。如果干扰严重，需要考虑采取屏蔽措施。

中图分类号：TN784

文献标识码：A

文章编号：1000-6133(2015)02-0052-03

Doi:10.3969/j.issn.1000-6133.2015.02.011

收稿日期：2015-02-06