繼電器的應(yīng)用選型
??一、概述
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??? 繼電器是一種用途廣泛的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品，如空調(diào)器、彩電、冰箱、洗衣機(jī)等；也應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制和儀表。在電子元器件中，繼電器一般被認(rèn)為是一種最不可靠的電子元件，在整機(jī)可靠性設(shè)計(jì)中，把繼電器、電位器、可調(diào)電感器及可變電容器列為建議不用或少用的元件。
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??? 但是，由于繼電器在控制電路中有獨(dú)特的電氣、物理特性，其斷態(tài)的高絕緣電阻和通態(tài)的低導(dǎo)通電阻，使得其它任何電子元器件無(wú)法與其相比，加上繼電器標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性好、可簡(jiǎn)化電路等優(yōu)點(diǎn)，所以繼電器仍得以廣泛應(yīng)用。隨著科技的飛速發(fā)展，繼電器在程控通信設(shè)備中的使用量還在進(jìn)一步增加，所以，如何保證繼電器的可靠性，滿足整機(jī)系統(tǒng)的可靠性，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
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??? 電子元器件的可靠性應(yīng)由兩部分組成，一是元器件的固有可靠性；二是元件的使用可靠性。固有可靠性是元器件可靠的基礎(chǔ)，主要靠元器件制造商從設(shè)計(jì)、制造等方面進(jìn)行有效的控制，以保證制造出來(lái)的元器件達(dá)到要求的可靠性等級(jí)。使用可靠性則是從使用入手，如何保證和提高元器件的可靠性，使其能滿足整機(jī)系統(tǒng)的可靠性要求。沒有高可靠質(zhì)量等級(jí)的元件，不可能制造出高可靠的電子設(shè)備，所以元器件的固有可靠性是整機(jī)可靠性的基礎(chǔ)。但是，有了高可靠質(zhì)量等級(jí)的元件也并不一定能制造出高可靠的整機(jī)，這里面就有一個(gè)使用可靠性的問(wèn)題。所謂使用可靠性，就是根據(jù)各種元器件的特點(diǎn)利用可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，即元器件的合理選用、降額設(shè)計(jì)、容差與漂移設(shè)計(jì)、抗振設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、三防設(shè)計(jì)、抗幅射設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、人機(jī)工程設(shè)計(jì)及維修設(shè)計(jì)等，最大限度的發(fā)揮元器件固有可靠性的作用，以達(dá)到整機(jī)系統(tǒng)的可靠性要求。
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??? 根據(jù)有關(guān)部門對(duì)整機(jī)失效原因的分析統(tǒng)計(jì)，其中有百分之四十以上的故障是由于元器件選用不合理造成的。隨著元件制造技術(shù)的不斷提高，在元器件的固有可靠性已經(jīng)有了較大提高的情況下，使用可靠性就顯得特別重要，而且，隨著整機(jī)系統(tǒng)功能愈來(lái)愈全，所用元器件愈來(lái)愈多，對(duì)可靠性要求也愈來(lái)愈高，所以使用可靠性也愈來(lái)愈受到科技界的重視，并且發(fā)展成一門新的學(xué)科—人為工程。
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??? 由于繼電器是一種機(jī)電一體化的元件，是由電磁及機(jī)械傳動(dòng)部分組成的，與其它電子元件相比，要復(fù)雜得多，加之在制造過(guò)程中有些裝配調(diào)整是手工操作，所以產(chǎn)品的一致性和可靠性要差一些。但是，如果在使用中采取一些防范措施，仍能達(dá)到較滿意的效果。在對(duì)失效繼電器進(jìn)行失效分析中發(fā)現(xiàn)，由于使用原因造成的失效約占百分之三十以上。由以上分析可知，繼電器可靠性不高，除自身質(zhì)量原因外，使用不當(dāng)也是一個(gè)主要原因?，F(xiàn)在，我們重點(diǎn)研究如何在使用中提高繼電器可靠性的措施。繼電器的種類較多，這里重點(diǎn)研究目前使用較多的電磁繼電器的使用可靠性。
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??? 面對(duì)紛繁復(fù)雜的繼電器產(chǎn)品，如何合理選擇、正確使用，是系統(tǒng)開發(fā)、設(shè)計(jì)人員密切關(guān)注并且必須優(yōu)先解決的實(shí)際問(wèn)題。要做到合理選擇，正確使用，就必須充分研究分析系統(tǒng)的實(shí)際使用條件與實(shí)際技術(shù)參數(shù)要求，按照“價(jià)值工程原則”，恰如其分地提出所選用繼電器產(chǎn)品必須達(dá)到的技術(shù)性能要求。在整機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)中，要求合理選用元器件。元器件的選擇和控制是需要多學(xué)科知識(shí)才能完成的一項(xiàng)任務(wù)，一般應(yīng)由元件工程師、可靠性設(shè)計(jì)師、總體及電路設(shè)計(jì)師、失效分析人員共同完成。首先要根據(jù)整機(jī)系統(tǒng)的重要程度、可靠性要求、所使用的環(huán)境條件及成本等項(xiàng)要求綜合考慮和選擇。具體說(shuō)來(lái)，大致可按下列要素逐條分析研究，確認(rèn)所要求的等級(jí)以及量值范圍。選擇時(shí)必須重視以下幾個(gè)方面的要求。
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??? 二、繼電器應(yīng)用環(huán)境條件
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??? 氣候應(yīng)力作用要素，主要指溫度、濕度、大氣壓力（海拔高度）、沿海大氣（鹽霧腐蝕）、砂塵污染、化學(xué)氣體和電磁干擾等要素?？紤]到系統(tǒng)在全國(guó)各地各行業(yè)及自然環(huán)境的普遍適用性，兼顧必須長(zhǎng)年累月可靠運(yùn)行的特殊性，系統(tǒng)關(guān)鍵部位必須選用具有高絕緣、強(qiáng)抗電性能的全密封型（金屬罩密封或塑封型，金屬罩密封產(chǎn)品優(yōu)于塑封產(chǎn)品）繼電器產(chǎn)品。因?yàn)橹挥腥芊饫^電器才具有優(yōu)良的長(zhǎng)期耐受惡劣環(huán)境性能、良好的電接觸穩(wěn)定、可靠性和穩(wěn)定的切換負(fù)載能力（不受外部氣候環(huán)境影響）。
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??? ?。ㄒ唬囟葘?duì)繼電器的影響
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??? 繼電器是怕熱元件，高溫可加速繼電器內(nèi)部塑料及絕緣材料的老化、觸點(diǎn)氧化腐蝕、熄弧困難、電參數(shù)變壞，使可靠性降低，所以，要求設(shè)計(jì)時(shí)使繼電器不要靠近發(fā)熱元件，并有良好的通風(fēng)散熱條件。繼電器雖然是怕熱元件，但對(duì)過(guò)低溫度（如軍用航空條件-55℃）也不能忽視。低溫可使觸點(diǎn)冷粘作用加劇，觸點(diǎn)表面起露，銜鐵表面產(chǎn)生冰膜，使觸點(diǎn)不能正常轉(zhuǎn)換，尤其是小功率繼電器更為嚴(yán)重。試驗(yàn)證明，對(duì)于有些按部標(biāo)生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)小功率繼電器，雖然使用條件規(guī)定低溫為-55℃，但實(shí)際上在此條件下繼電器根本無(wú)法進(jìn)行正常轉(zhuǎn)換，建議在選擇時(shí)要留有充分的余量，對(duì)于重要的軍用電子整機(jī)，建議選用國(guó)軍標(biāo)產(chǎn)品。 請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息
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??? （二）低氣壓對(duì)繼電器的影響
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??? 在低氣壓條件下，繼電器散熱條件變壞，線圈溫度升高，使繼電器給定的吸合、釋放參數(shù)發(fā)生變化，影響繼電器的正常工作；低氣壓還可使繼電器絕緣電阻降低、觸點(diǎn)熄弧困難，容易使觸點(diǎn)燒熔，影響繼電器的可靠性。對(duì)于使用環(huán)境較惡劣的條件，建議采用整機(jī)密封的辦法。
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??? ?。ㄈC(jī)械應(yīng)力對(duì)繼電器的影響
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??? 主要指振動(dòng)、沖擊、碰撞等應(yīng)力作用要素。對(duì)控制系統(tǒng)主要考慮的是抗地震應(yīng)力作用、抗機(jī)械應(yīng)力作用能力，宜選用采用平衡銜鐵機(jī)構(gòu)的小型中間繼電器。電磁繼電器的簧片均為懸梁結(jié)構(gòu)，固有頻率低，振動(dòng)和沖擊可引起諧振，導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)壓力下降，容易產(chǎn)生瞬間斷開或觸點(diǎn)出現(xiàn)抖動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可造成結(jié)構(gòu)損壞，可動(dòng)的銜鐵部分可產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響繼電器的可靠性。建議在設(shè)計(jì)中盡量采取防振措施以防產(chǎn)生諧振。
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??? ?。ㄋ模┙^緣耐壓
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??? 非密封或密封繼電器的引出端外露絕緣子長(zhǎng)期受塵埃、水氣污染，導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度下降，在切換感性負(fù)載時(shí)的過(guò)電壓作用下，引起絕緣擊穿失效。針對(duì)繼電器絕緣固有特性，在選型時(shí)必須依據(jù)繼電器的以下技術(shù)特性：
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??? 1．足夠的爬電距離:一般要求>3mm（工作AC220V）；
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??? 2．足夠的絕緣強(qiáng)度:無(wú)電氣聯(lián)系的導(dǎo)體之間>AC2000V（工作AC220V），同組觸點(diǎn)之間>AC1000V；
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??? 3．足夠的負(fù)載能力：DC220V感性；5 ms～40ms，>50W；
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??? 4．長(zhǎng)期耐受氣候應(yīng)力的能力:線圈防霉斷、絕緣抗電水平長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠。