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继电器根本学问

继电器

  继电器基础知识_物理_自然科学_专业资料。继电器/Relay 2010.6 制御机器 1 什么是继电器 ■继电器的定义和概念 所谓继电器就是通过对输入端加电,由输出端来控制另外的电路的开关闭合的机 械。 开关是用手来操作或者机械操作,

  继电器/Relay 2010.6 制御机器 1 什么是继电器 ■继电器的定义和概念 所谓继电器就是通过对输入端加电,由输出端来控制另外的电路的开关闭合的机 械。 开关是用手来操作或者机械操作,来控制电流的通与断, 继电器则是把这种操作利用电磁石通过电流控制。 图中随着开关S的闭合,继电器的输入端R就会导入电流并驱动继电器,从而使接 点C开闭控制被控线路。 S 继电器 负载端 R C ~ 2 继电器内部结构 ■ 代表性的构造以及零件名称 衔铁 可动触点 铁芯 线圈架 线圈线 衔铁 固定触点 动作簧片 NC触点 可动簧片 回复弹簧 轭 铁芯 外壳 固定端 NO触点 电磁石部分 线圈管脚 轭 插件板 机身 触点部分 触点管脚 3 继电器用语 ■线圈 ?线圈额定电压: 继电器能正常动作,所需要施加的一定的电压值。直流通常为3的倍数电压。 (但是也有1.5V,4.5V类型) 考虑到电源种类、电压变动、线圈温升等因素,对于驱动设置额定电压是必要的。 ?线圈额定电流: 即在线圈施加额定电压时线圈上通过的电流值。由于环境温度的也会造成影响,所 以在规格书上明确注明了标准温度值(20℃或者25℃)。 线圈的阻值离散性的影响,规格书上也相应标示了离散性(一般为10%) ?额定消耗功率: 即在线圈施加定额电压时线圈上所消耗的功率(用mW以及W表示) (额定消耗功率=线圈额定电压×线圈额定电流) 通常消耗功率在额定电压变化时也保持定值。(小型继电器中也有线圈定额电压变大时 同时额定功耗增大的情况。例:TQ继电器) ?线圈阻抗: 即线圈的阻值。因为会随着环境温度变化而变化,所以在规格书上明确标出了标准温度 (20 ℃或25℃)以及线圈阻值的离散性(通常±10%)。 4 继电器用语 ■线圈 ?感应电压: 施加在线圈上使继电器动作的临界电压值。在规格书中也注明了能使继电器动作的电压必 须值。(以定额电压的百分比○%V表示)因为会随着温度变化而变化,所以在规格书上 明确标出了标准温度(20 ℃或25℃)。考虑到周边环境、开闭情况的影响也同时作为初始 状态的保障值。 ?置位电压: 自保持类型继电器在复位状态转为置位状态动作时所需电压。 ?释放电压: 线圈电压在达到定额定电压之后,电压稳定下调,恢复继电器初始状态的临界电压值。 (从NO触点切向NC触点时所需的电压)在规格书上也注明了继电器恢复时所需的最大的 电压指数。(以额定电压的○% V 来表示) ?复位电压: 自保持类型继电器在置位状态转为复位状态动作时所需电压。 ?连续最大施加电压:为了不让继电器性能恶化,所能对驱动线圈施加的电压许容范围的最大值。 (以额定电压的○% V 来表示)但这不是连续许容值。 这个电压值也会受到环境温度的影 响所以在规格书上也标明了标准温度。 感应电压位图 40 35 30 25 度 20 数 15 感应电压 保证值 线 连续最大施加电压 圈 施 额定电压 加 感应电压 电 压 10 5 释放电压 0 35 40感40应45电4压55对0 5于05额5 5定5 6电0 压60的65百65分70比70%7V575 80 80 5 时间 继电器用语 ■触点 ?触点构成:触点回路的结构以及触点数。以1a,1b,2a,2b,1a1b,1c,2c等表示。 ?a触点:线圈上没有施加电压时保持常开状态的触点类型。 称为:NO触点(Nomal Open)、常开触点、MAKE触点。 ?b触点:线圈上没有施加电压时保持常闭状态的触点类型。 称为:NC触点(Nomal Close)、常闭触点、BREAK触点。 ?c触点:同时具备a触点b触点的特征,能在自由切换两种回路的触点类型。也称为转换触点类型。 ?1a1b触点:同时含有a触点和b触点,可以独立地自由切换。 a触点 b触点 c触点 1a1b触点 构造 规格书 表示 6 继电器用语 ■触点 ?MBB触点: 在开启b触点之前先关闭a触点的结构。是MAKE?BEFORE?BREAK的略语。 在继电器动作时,a触点和b触点有一个瞬时连通的状态。通常继电器都是采用BBM ( BREAK ?BEFORE? MAKE )触点的形式,即b先开,a再闭的形式。 ?触点材料: 触点的材料在规格书上明确标出。通常采用Ag(银)合金。 ?双触点: 簧片采用两个触端带两组触点来进行开闭动作,由此确保接触性能良好。 2A以下的信号继电器采用双触点,而功率继电器只采用了单触点。 触点形状 ■MBB触点动作说明 初期状态 信号触点 双触点 动作过程 动作完成状态 恢复过程 初期状态 MBB触点 NC COM NO NC COM NO NC COM NO NC COM NO NC COM NO 标准触点 NC COM NO NC COM NO NC COM NO NC COM NO NC COM NO 7 继电器用语 ■动作机能 ?无极性RELAY:由电磁石和触点构成,线圈管脚没有极性(+、-)。 ?有极性RELAY :在继电器内部采用永久性磁石,电磁石和永久性磁石互相作用,提高了磁石的工作效 率。在线圈的管脚标示+、-两极,一般叫做有极性RELAY。具有高效率,比无极 RELAY体积小,并节省功耗的优点。 ?自保持RELAY:是一种能保持动作状态的继电器。一旦使其动作开始,即使关闭对线圈的电流输入,在 不施加释放电压前始终保持动作状态。有单线圈或者双线圈两种类型。 ?单稳态RELAY:线圈上有电流通过时ON,没有电流通过时变成OFF的继电器。 ?单线圈自保持型:只有一个线圈,如果加载正负两极的信号,将会进行置位和复位的动作。 ?双线圈自保持型:置位线圈和复位线圈两个线圈构成的自保持结构继电器。 ●线圈的记号 单点型RELAY 无极 有极 + - 单线圈自保 持型 - 双线触端 ++- + ●涂黑的部分表示通电状态。自 保持继电器的图示表示为复位状 态,故线圈记号也标记为复位线 圈通电的状态。 + or - + --- + SET RESET 8 继电器用语 ■触点 ?额定控制容量:决定触点的开闭性能的标准触点电压和触点电流的组合表示。 由于带载类型不同的容量差异,一般以阻性负载值标示 一般同时表示DC容许值和AC容许值。 ?触点最大容许电压:触点开闭电压的最大值。 DC容许值和AC容许值同时表示。 如果超过这个值的话,需同设计确认。 ?触点最大容许电流:触点开闭电流的最大值。 如果超过这个值的,需同设计确认。 ?触点最大容许功率:开闭时能负载容量的最大值。DC的情况下用W来表示,AC的情况下VA来表示。 一般情况下额定控制功率表示为电压×电流的形式。 由于带载类型不同的容量差异,一般以阻性负载值标示 ?最小适用负载:小负载情况下的下限值。这个值在开闭频率、环境条件的不同,以及可靠性的要求 会引起内部的性能的变化,所以要在确认实际带载之后才能使用。 ?触点接触电压:触点之间的表面接触阻值以及簧片以及管脚的阻值综合起来的导体阻值统合起来的统称 这个值受开闭频率、环境条件的影响,只作为初始状态的保证值。接触阻值由于测定电流 的不同而变化,所以也标明了测定环境。一般情况下用[DC6V1A电压下降法] 。 9 继电器用语 ■电气的性能 ?绝缘:如果绝缘措施施用不当的话,会使不可通电的地方通电,可能会引起烧毁现象。 ?.绝缘阻值:就如同触点和线圈间,管脚和铁芯间以及铁芯之类的金属部件之间包括触点间的阻值。 ?.耐电压:在绝缘处施加高电压1分钟,绝缘体能承受的电压值最大界限。 检测的漏电流一般为10mA。也有1mA、3mA的特殊情况。 (触点间、触点与线圈间、异极触点间) ?.抗浪涌电压: 打雷或者诱导性负载开闭时所能耐受的瞬时的异常电压界限值。 下图的浪涌波形中的峰值电压、到达峰值电压时的时间、以及到达50%峰值电压的 的时间,都有明确指出。 在日本JEC-212-1981的型号,规定了1.2×50μsec的标准浪涌波形图。 ?绝缘距离:金属和金属的距离中分空间的距离,以及沿面的距离,欧洲的安全标准也对绝缘物质的厚度 作出要求。 100 空间距离 沿面距离 绝缘体厚度 50 Wave peak value Surge Voltage(%) rise time fall time Time 10 继电器用语 ■动作特性 ?动作时间(置位时间):从给继电器的控制线圈加载额定电压开始算起,一直到a触点接触所需要的时间。 不包括触点震荡的时间。如果是自保持继电器,在复位状态下,向置位线圈施加额定电 压之后,一直到a触点接触为止所需要的时间,称为置位时间。 ?恢复时间(复位时间):从给继电器的控制线圈解除额定电压开始算起,一直到b触点接触所需要的时间。 不包括触点震荡的时间。如果是自保持继电器,在置位状态下,向复位线圈施加额定电 压之后,一直到b触点接触时为止所需要的时间,称为复位时间。如果是只有a触点的 继电器(1a、2a),则是到触点打开为止的时间。 ?.触点震荡(时间):继电器动作以及恢复时,可动铁片由于碰撞以及触点相互碰撞而使触点出现来回震荡的现 像,称为震荡现象。一般情况下用ms来表示时间。 a触点型 动作时间震荡时间 线圈电压 --- a触点 --- 恢复时间 线圈电压 a触点 b触点 C触点型 震荡时间 动作时间 释放时间震荡时间 ----- 转换时间 转换时间 ----- 11 继电器用语 ■机械的机能 ? 误动作冲击:在使用过程中,由于冲击而关闭的触点,在规定时间范围内不能开离的该种冲击。 一般情况下开离时间规定在10μs以下。 ? 耐久冲击:在运输以及使用过程中,受到冲击继电器各部分仍保持不变形,动作特性也不受影响的范围 内的冲击(试验是由3轴方向各6次,总计18次来进行的)。 ?误动作振动:在使用过程中,由于振动而关闭的触点,在规定时间内不能开离的该种振动。 开离时间与误动作冲击标准相同。 ? 耐久震动:在信息传输过程中,受到振动各部位仍保持不变形,动作特性也不受影响的范围内的振动。 试验是由3轴方向各2小时,共计6小时进行。 2 3 1 ■寿命 ?开闭寿命:由于经常开闭,势必影响动作特性、电气特性,故规定了开闭寿命值。 ?机械的寿命:在触点处不通电,而在线圈部位加载线圈额定电压之后,在规定的最大频率操作时,所能达 开闭次数。 ?.电气的寿命:触点处加载额定负载并在线圈上加载线圈额定电压之后,能够进行开闭操作的寿命。 (一般为阻性负载的值) ?.最大操作频率:在线圈上加载额定电压然后重复进行动作复位操作,能够满足机械寿命以及电气寿命 的最大开闭频率。 12 开闭容量的最大值和寿命曲线 ■开闭容量最大值 触点的最大容许功率、触点容许最大电压以及触点容许最大电流之间的相 互关系,用触点容量最大值的数据在数据图上表示。从这个图中能够清楚1000V 查找触点电流以及触点电压的值。 100V 比如说在触点电压一定时,能通过同纵轴的电压值以及触点容许功率值电得 交点来判断触点电流最大值。 压 例)在图中触点电压为DC60V时,触点电流的最大值为1A。 ……(※)、表为阻性负载的数值,务必要确认负载类型 10V 1V 10mA ■寿命曲线 不同的产品都有自己的寿命曲线。能够通过触点电压、触点电流的值来判寿 断寿命。 命 比寿如命。DS为继阻电性器负的载触的点数电值压,=A务C必12要5V确、触认点负电载流类=型0.6A那么就有开闭30万次的×1回04 100 10 100mA 1A 10A 電流 DC30V抵抗負荷 AC125V抵抗負荷 1 電流 2 13 继电器的种类 ■保护构造的分类。 名称 防尘外壳 型 防助焊剂 型 构造 特性 外壳与基座扣合的最基本构造,不能防止自动焊接时 的助焊剂以及清洗液的侵入,推荐手工焊接 ???? 管教部分密封并同时成形,外壳与基座的咬合部分高 于印制版,可以防止自动焊接的助焊剂侵入,但是不 能清洗 ( : Yes, X : No ) 自动焊 自动洗净 有毒气 接 体的侵 入 X X X X X 密封型 管脚部分以及外壳,基座全部用密封树脂密封,可以 防止助焊剂以及清洗液的侵害,密封前已作对触点有 害物质的排除处理 金属气密密 封型 ???樹脂 金属外壳 封入惰性气体并将金属外壳与金属底座完全密封的产 品,不仅能够有效防止助焊剂以及清洗液的浅海,同 时还能隔离外界有害气体,具有优异的耐药性。 金属底座 14 继电器触端形状以及使用方法 ■触端形状 分类 板用直插型 板用自锁直 管脚 插型管脚 板用贴片型 插件管脚 插头管脚 螺栓管脚 管脚形状 代表型号 ■使用方法 分类 TQ、DS S、NR、 GQ、GN TQ、TX GQ、GN TQ、TX HC、HP HG 线路板安装 插座安装 端子台安装 JA、JM LE、LF, HE TM型 TMP型 安装方式 代表型号 GQ、TQ DS、S HC、NC HC、HJ HP、HG HC、JR JC LF、LE JC 15 继电器的开发历史 无极性电磁 回路技术 有极性电磁 回路技术 小型?廉价 通用功率 HP,HG… 小型化 通信市场 长寿命 温度控制 电源用途 J&L功率 车电装化 车载继电 器 有极功率 DSP,ST… 信号继电器 DS(第1世代) 高信赖性 TQ/TX(第2世代) 检测市场 无接点 SSR 高频 信号化 GN/GQ(第3世代) 无接点 PhotoMOS 高频 元器件 CB,CP…. 继电器的分类 机械继电器 (有触点) 触点进行机械性开闭 输出 半导体继电器 (无触点) 触点(输出部)为半导体 不进行机械性开闭 输入 信号 功率 PhotoMOS SSR T&G series 有极 RF Automotive 通用 H系列 电源用 J&L 系列 机械继电器与半导体继电器的构造 机 械 继 电 线 圈 器 P 控制电路 h t PDA + oM 半 O S LED 继 光 输出 MOSFET 导 体 电 器 - 继 控制电路 电 器 可控硅光耦 + SSR LED 光 主 可 控 硅 缓 冲 电 路 - 18 机械继电器、半导体继电器特点比较 输出元件 触点构成 动作音 触点寿命 接触可靠性 微小负载电流 动作速度 接触电阻 (导通电阻) 机械继电器 机械的触点 ◎丰富 ×发生 ×有限 (数十~数千万次) △接触电阻发生变化 △一般不适用于微小负载 (也有适用产品) △低速(1ms~数十ms) ◎小(100mΩ以下) 半导体继电器 SSR PhtoMOS 继电器 可控硅 功率MOSFET △仅限1a ○丰富 ◎不发生 ◎不发生 ◎寿命长 ◎寿命长 ◎高 ◎高 △在实际使用中根据漏 电流决定负载大小 ◎基本上没什么问题 ○速度较快 (1ms~数十ms) ×大(数百Ω) ◎速度最快 (0.1ms~数ms) ○比较小 (数十mΩ~数十Ω) 19 机械继电器的种类 按用途分类 信号继电器 (3A以下) 家电用功率继电器 (3A以上) 通用功率继电器 (3A以上) ?T&G系列 ?J&L系列 ?HC继电器、HJ继电器、HN继电器 机 械 继 电 高性能有极功率继电器 器 (3A以上) ?DS功率、S、ST继电器 高频设备 ?RK继电器、RD同轴开关 車載用リレー ?CP继电器、CB继电器 20 机械继电器的动作原理(无极) 衔铁 铁芯 可動接点 固定触点 衔铁 线圈架 线圈线 外壳 动作簧 片 可动簧片 NC触点 固定端子 (弹簧) 返回弹簧 衔铁 鉄芯 电磁块 静触点 NO接点 线圈端子 衔铁 衔接处 机体 触点端子 21 机械继电器的动作原理(无极) 吸引力与簧片负载 ★吸引力=线圈电流×线圈绕组数 ★欧姆定律 V=I(电流)×R(电阻) ③确保NO触点压力的工艺 额定值吸引力 吸 引 力 吸合吸引力 ③ 簧片负载 ② 释放吸引力 (NO侧) 衔铁动程 ②动作簧片移动到NO侧的工艺 ①继电器OFF状态。 动作开始 ① (NC侧) 22 机械继电器的动作原理(有极) 有极继电器的构成 由于线圈的激励作用使磁轭变成电 磁铁部分的排斥力开始起作用 小型、高容量及多极的S、SP继电器、 T&G系列继电器、DS继电器 动作 S S 排斥 触点 N N S S 永久磁铁 N 吸引 衔铁通过磁铁变成S 极 触点 触点 23 有极功率继电器的优点 总结 有极功率继电器???? 1.有自保持型。 2. 高灵敏度。 3. 耐振动性优越。 4. NC(b触点)开闭能力优越。 24

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