浅析汽车用电磁式继电器及选用原则

朱伟岭

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

电磁式继电器作为汽车电路中的重要组成部分，其功能失效时，会引起相关电器的不工作、常时工作、信号异常等问题，在某些特定工况下亦会出现继电器本身烧蚀的风险，上述相关电气故障均在不同程度上影响电气安全性。

1 电磁式继电器

1.1 工作原理

在线圈两端输入电流或电压信号，线圈的励磁电流产生令衔铁动作的电磁吸力，如果信号强度达到动作值，衔铁开始转动，动触点向下运动，使常开触点吸合，常闭触点断开。

当输入信号减小到一定值时，衔铁开始释放，动触点向上运动，常开触点断开。

图1 电磁式继电器

1.2 电磁式继电器在汽车电路中的作用

作为自动控制元件，主要作用如下：

（1）扩大控制范围

多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。

（2）放大

用一个相对较小的控制量，可以控制很大功率的电路。

（3）综合信号

当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。

（4）自动、遥控、监测

自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。

2 电磁式继电器结构

2.1 电磁继电器结构

电磁继电器一般由磁路系统、接触系统和返回机构等几个部分组成，其结构示意如下图所示：

2.2 磁路系统结构

磁路系统由铁心、轭铁、衔铁、线圈等零件组成。

2.3 接触系统结构

接触系统由静簧片、动簧片、触点底座等零件组成。

2.4 返回机构结构

返回机构由复原簧片或拉簧组成。

图3 常见继电器三维模型

3 主要技术参数

3.1 电气参数

3.1.1 动作（吸合）电压、释放电压

动作电压：继电器的所有触点从释放状态到达工作状态时所需线圈电压的最大值。

释放电压：继电器的所有触点从吸合状态恢复至释放状态时线圈电压的最小值。

3.1.2 接触压降

在标称电压下通以额定电流时测量得到一对闭合触点间的电压值（一般为毫伏级）。

3.1.3 线圈电阻

从线圈引出脚两端测得的直流电阻值（一般是指环境温度为23℃时测得的值）。

图4 吸合/释放电压示意

3.1.4 绝缘电阻

内部各不相连导电部分间的绝缘部分在外加一定直流电压时所呈现的电阻值。

3.2 时间参数

3.2.1 动作（吸合）时间

从获得输入信号起，到触点完成动作为止的时间（不含吸合回跳时间）。

3.2.2 释放时间

从断开输入信号起，到触点完成动作为止的时间（不含释放回跳时间）。

3.3 机械参数

3.3.1 触点间隙

当触点电路断开时，动触点与静触点之间的间隙。

3.3.2 触点压力

处于闭合位置的两个触点之间的相互作用力。

3.3.3 衔铁超行程

继电器吸合时，衔铁向铁心极面运动过程中，当动合触点接触瞬间，衔铁与铁芯极面的间隙。

3.4 触点型式

电磁式继电器常见触点型式有：

（1）常开/常闭触点形式

（2）转换触点形式

（3）U型触点形式

（4）桥式（H型）触点形式

4 选用原则

为了正确使用继电器，除需要了解选定的继电器的特性，确认与继电器的使用条件、环境条件是否一致，下表列举了继电器选型时常见的项目及参考因素：

表1 继电器选型常见项目及参考因素

5 继电器使用注意事项

5.1 额定电压

额定电压是继电器工作可靠性的保证，线圈电压低于额定电压时虽然可以工作，但在强冲击下会误动作。线圈电压超过最大工作电压会引起线圈绝缘下降、匝间短路、烧蚀。

5.2 工作电压

向线圈端施加的电压应在图纸要求的工作电压范围内，吸合电压≠工作电压。

5.3 线圈电阻

线圈温度每变化1℃引起线圈电阻相应变化0.4%，线圈温度升高，吸合/释放电压同比升高，反之亦然。

表2 吸合电压/环境温度应用曲线

5.4 继电器串联

当不同的继电器串联使用时，继电器会因线圈电阻的差异而得到的电压不一样，可能会导致继电器不工作或者欠压工作。

5.5 线圈抑制元件

通常在线圈端并联电阻或者二极管从而抑制线圈在通断时产生的反向电压，将反向电压抑制在合理的范围内，降低对其他电路元件造成冲击。

线圈并联二极管会使触点迟缓而加剧触点电腐蚀，无特殊要求，优先使用电阻作为线圈抑制元件。

5.6 触点使用要点

5.6.1 触点串并联

当触点需承受较高电压时，可采用触点串联的方式进行分压，但触点失效的几率同比上升。

触点并联，理论上可以分担高电流，但实际上由于触点之间的时间差，通断电流不能完全分担，不推荐采用此方式分担高电流，在重要回路中可作为双重安全保护使用。

5.6.2 常开/常闭触点

因继电器本身结构的关系，常闭触点的电流负载能力通常弱于常开触点，推荐优先使用常开触点，常闭触点建议用于较小负载或信号电流的传递。

5.7 继电器使用环境

继电器在使用时，请参照以下情况进行相应选型：

（1）环境温度不要超过继电器产品所规定限值。

（2）工作环境中有尘埃、硫化气体（SO2、H2S）和有机气体时，须使用塑封继电器。

（3）在继电器周围不能使用含硅系胶质（硅橡胶、硅油、硅系涂料剂、硅填充剂等），否则会产生有机硅气体，导致硅附着于触点而使触点接触不良。

（4）空气湿度，在湿度较高的环境中易产生电弧，电弧作用下，空气中的N2和O2与水分作用将生成硝酸。

（5）振动，继电器安装不牢靠和刚性不足会放大继电器的振动加速度。

（6）外磁场，继电器不可安装于有强磁场的设备附近，受强磁场的影响，会影响继电器的动作。

（7）安装方向，使冲击方向垂直于触点和衔铁的运动方向，可有效改善继电器的耐振动和耐冲击性能。

6 结束语

在汽车电路设计中，根据使用需求对电磁式继电器进行合理化的选型，可有效的降低相关电路故障，提高使用寿命和电气安全性。