繼電器的應用選型
??一、概述
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??? 繼電器是一種用途廣泛的產(chǎn)品,廣泛應用于家電產(chǎn)品,如空調器、彩電、冰箱、洗衣機等;也應用于工業(yè)自動(dòng)化控制和儀表。在電子元器件中,繼電器一般被認為是一種最不可靠的電子元件,在整機可靠性設計中,把繼電器、電位器、可調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,加上繼電器標準化程度高、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用。隨著(zhù)科技的飛速發(fā)展,繼電器在程控通信設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(mǎn)足整機系統的可靠性,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,主要靠元器件制造商從設計、制造等方面進(jìn)行有效的控制,以保證制造出來(lái)的元器件達到要求的可靠性等級。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(mǎn)足整機系統的可靠性要求。沒(méi)有高可靠質(zhì)量等級的元件,不可能制造出高可靠的電子設備,所以元器件的固有可靠性是整機可靠性的基礎。但是,有了高可靠質(zhì)量等級的元件也并不一定能制造出高可靠的整機,這里面就有一個(gè)使用可靠性的問(wèn)題。所謂使用可靠性,就是根據各種元器件的特點(diǎn)利用可靠性設計技術(shù),即元器件的合理選用、降額設計、容差與漂移設計、抗振設計、熱設計、三防設計、抗幅射設計、電磁兼容設計、人機工程設計及維修設計等,最大限度的發(fā)揮元器件固有可靠性的作用,以達到整機系統的可靠性要求。
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??? 根據有關(guān)部門(mén)對整機失效原因的分析統計,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(zhù)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(zhù)整機系統功能愈來(lái)愈全,所用元器件愈來(lái)愈多,對可靠性要求也愈來(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(mén)新的學(xué)科—人為工程。
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??? 由于繼電器是一種機電一體化的元件,是由電磁及機械傳動(dòng)部分組成的,與其它電子元件相比,要復雜得多,加之在制造過(guò)程中有些裝配調整是手工操作,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,仍能達到較滿(mǎn)意的效果。在對失效繼電器進(jìn)行失效分析中發(fā)現,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,使用不當也是一個(gè)主要原因?,F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(lèi)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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??? 面對紛繁復雜的繼電器產(chǎn)品,如何合理選擇、正確使用,是系統開(kāi)發(fā)、設計人員密切關(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的實(shí)際使用條件與實(shí)際技術(shù)參數要求,按照“價(jià)值工程原則”,恰如其分地提出所選用繼電器產(chǎn)品必須達到的技術(shù)性能要求。在整機的可靠性設計中,要求合理選用元器件。元器件的選擇和控制是需要多學(xué)科知識才能完成的一項任務(wù),一般應由元件工程師、可靠性設計師、總體及電路設計師、失效分析人員共同完成。首先要根據整機系統的重要程度、可靠性要求、所使用的環(huán)境條件及成本等項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,確認所要求的等級以及量值范圍。選擇時(shí)必須重視以下幾個(gè)方面的要求。
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??? 二、繼電器應用環(huán)境條件
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??? 氣候應力作用要素,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]到系統在全國各地各行業(yè)及自然環(huán)境的普遍適用性,兼顧必須長(cháng)年累月可靠運行的特殊性,系統關(guān)鍵部位必須選用具有高絕緣、強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。因為只有全密封繼電器才具有優(yōu)良的長(cháng)期耐受惡劣環(huán)境性能、良好的電接觸穩定、可靠性和穩定的切換負載能力(不受外部氣候環(huán)境影響)。
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??? ?。ㄒ唬囟葘^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、電參數變壞,使可靠性降低,所以,要求設計時(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)不能正常轉換,尤其是小功率繼電器更為嚴重。試驗證明,對于有些按部標生產(chǎn)的國產(chǎn)小功率繼電器,雖然使用條件規定低溫為-55℃,但實(shí)際上在此條件下繼電器根本無(wú)法進(jìn)行正常轉換,建議在選擇時(shí)要留有充分的余量,對于重要的軍用電子整機,建議選用國軍標產(chǎn)品。 請登陸:輸配電設備網(wǎng) 瀏覽更多信息
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??? ?。ǘ┑蜌鈮簩^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(xiàn)圈溫度升高,使繼電器給定的吸合、釋放參數發(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。對于使用環(huán)境較惡劣的條件,建議采用整機密封的辦法。
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??? ?。ㄈC械應力對繼電器的影響
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??? 主要指振動(dòng)、沖擊、碰撞等應力作用要素。對控制系統主要考慮的是抗地震應力作用、抗機械應力作用能力,宜選用采用平衡銜鐵機構的小型中間繼電器。電磁繼電器的簧片均為懸梁結構,固有頻率低,振動(dòng)和沖擊可引起諧振,導致繼電器觸點(diǎn)壓力下降,容易產(chǎn)生瞬間斷開(kāi)或觸點(diǎn)出現抖動(dòng),嚴重時(shí)可造成結構損壞,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。建議在設計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(cháng)期受塵埃、水氣污染,導致其絕緣強度下降,在切換感性負載時(shí)的過(guò)電壓作用下,引起絕緣擊穿失效。針對繼電器絕緣固有特性,在選型時(shí)必須依據繼電器的以下技術(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.足夠的絕緣強度:無(wú)電氣聯(lián)系的導體之間>AC2000V(工作AC220V),同組觸點(diǎn)之間>AC1000V;
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??? 3.足夠的負載能力:DC220V感性;5 ms~40ms,>50W;
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??? 4.長(cháng)期耐受氣候應力的能力:線(xiàn)圈防霉斷、絕緣抗電水平長(cháng)期穩定可靠。