使用中間繼電器的關鍵問題

1、1使用出口中間繼電器時的關鍵問題靜態(tài)繼電保護裝置運行中失效的某型號繼電器5只，介質耐壓試驗全部<AC 100 V。經無水乙醇清洗外部玻璃絕緣子，吹干，即有4只達到標準要求，另一只絕緣子燒損擊穿，耐壓仍<100 V。分析原因，是引出端外露絕緣子長期受塵埃、水氣污染，導致抗電水平下降，在換接AC 220 V感性負載時的反峰電壓作用下，絕緣擊穿失效。另外，產品絕緣抗電水平僅為AC 500 V，絕緣子外露尺寸(爬電距離)約1.2 mm，根據相關標準，屬于超標選用。由此可見，必須重視的關鍵問題為：(1) 足夠的爬電距離：一般要求3 mm；(2) 足夠的絕緣抗電水平：無電氣聯(lián)系的導體之間AC

2、2000 V，同組觸點之間AC 1000 V；(3) 足夠的負載能力：DC 220 V感性，540 ms，50 W；(4) 長期耐受氣候應力的能力：線圈防霉斷、絕緣抗電水平長期穩(wěn)定可靠。 2關于密封繼電器與非密封繼電器部分工程技術人員認為非密封產品動作狀態(tài)直觀、失效分析方便，而全密封產品動作過程看不見摸不透，主觀認定非密封產品比全密封產品更可靠，這種憑直覺認定的觀念無疑是十分錯誤的。非密封繼電器的優(yōu)點是多采用拍合式銜鐵，結構簡單、制造工藝簡便、安裝維修方便、工作狀態(tài)直觀、便于失效分析、價格便宜。主要缺點是工作可靠性對使用環(huán)境(氣候應力、機械應力)變化的敏感性強；長期耐受氣候條件性能隨時間增長而

3、易受環(huán)境條件污染、損傷；電接觸穩(wěn)定性、可靠性差；線圈易受潮氣、雜質污染產生電腐蝕、霉變等而失效。全密封繼電器優(yōu)點是多采用平衡旋轉式銜鐵，全密封結構隔離外部氣候應力作用，抗惡劣環(huán)境性能優(yōu)良；觸點電接觸性能穩(wěn)定可靠，線圈抗腐蝕、霉變，長期可靠性能優(yōu)良。缺點是結構復雜，制造工藝特殊，失效分析困難，本身無法維修重復使用，成本、價格高。因此，從長期耐氣候應力性能、抗惡劣環(huán)境性能與電接觸穩(wěn)定可靠性考慮，全密封繼電器明顯優(yōu)于非密封繼電器。有嚴格可靠性要求的航天、航空、軍用系列整機，主要選用金屬罩全密封繼電器產品。鑒于電力系統(tǒng)自動化裝置，要求長期穩(wěn)定可靠工作的特殊性，理應以選用全密封繼電器產品為主。 3關于觸

4、點的負載部分工程技術人員選用價格低的通用功率繼電器的觸點去換接弱電信號負載電路，從而導致電接觸不可靠。觸點故障是繼電器失效的核心所在，當觸點實際切換的負載電壓小于起弧電壓，電流小于1 A時，特別是在中等電流(試驗標準為DC 28 V，0.1 A)、低電平(1030mV，1050 mA)或干電路(指繼電器觸點先閉合，后接通毫伏微安級負載)條件下，觸點實際工作時的失效機理、失效方式與實際切換額定功率負載全然不同。正是為了滿足不同負載的不同要求，不同產品在設計、制造工藝、檢測、試驗要求也各不相同。因此，用戶在實際選用繼電器產品時，一定不能錯誤地認為：繼電器的觸點開關適用于從零到規(guī)定額定值的所有負載。

5、更不能認為通過觸點的實際負載比產品標準所規(guī)定的額定負載越小越可靠。更直接地說，能可靠切換220 V，10 A負載的觸點，并不一定能可靠地切換10 mA的實際負載。更不可用它去換接低電平或干電路負載! 因此，對中等電流、低電平，干電路負載建議選用接觸可靠性優(yōu)良的金屬罩全密封產品。 4關于電容負載某用戶按圖1方式實際使用某產品的觸點K1-1作為自保持觸點時，K1-1觸點有時會出現(xiàn)粘結不放故障。 圖1電容負載原因分析：開關Q閉合時，DC 220 V電源通過電容器C，在A，B端形成DC 24 V激勵電源，繼電器K1吸合，K1-1閉合。在實現(xiàn)DC 220 V供電電源自保的同時，電容器通過K1-1短路放電

6、。這一充放電過程，類似于電容儲能點焊過程。進一步分析摸底試驗表明：給22 F電容器充足DC 220 V電壓后，再激勵K1，用K1-1觸點直接短路放電，10次之內，純銀觸點即可產生焊接不放現(xiàn)象。從理論上考慮，電容器的放電電流i=-(U/R)e-t/其中，U為電容器兩端電壓；R為放電回路電阻，為時間常數；t為放電時間。由于R約等于觸點的接觸電阻，趨近于零，在開始放電瞬間i-U/R-，也就是說：電容器所儲存的全部能量，在很短時間內全部通過觸點泄放，從而直接導致點焊焊接失效。因此，長的傳輸線、消除電磁干擾的濾波器、電源等都是強容性的。用于此類負載的自動開關，不可疏于考慮，草率對待。如將圖1更改為圖2接

7、線方式，即可克服電容儲能“點焊”失效現(xiàn)象。圖2限流電容負載5關于串聯(lián)供電激勵方式 不少用戶采用串聯(lián)分壓供電方式給繼電器線圈施加激勵量，驅動繼電器動作。如圖3所示，這種激勵方式一般是不可取的。圖3串聯(lián)供電激勵原因分析：繼電器的吸合時間主要取決于回路的時間常數，且=L/R。當串聯(lián)電阻R1給繼電器線圈供電時，R=R1R2，則有L/R2>L/(R1R2)顯然，串聯(lián)R1后使減小，繼電器的吸合時間加速。特別是當R1R2，電壓很高時，吸合時間將大大減少。運動部件的過快動作，將加大運動部件接合時的沖擊、碰撞、反彈，從而增大觸點回跳，加速機械磨損，降低觸點的負載能力與機械壽命。因此，串聯(lián)供電激勵方式改變了

8、繼電器原設計所規(guī)定的正常工作狀態(tài)，一般是不可取的。當觸點回跳、機械磨損對實際使用不構成利害關系，且特別需要加快動作速度時，才可以采用提高激勵電壓或串聯(lián)電阻供電激勵方式。 6關于繼電器線圈串聯(lián)的使用不少電力系統(tǒng)用戶采用多個繼電器線圈串聯(lián)后，再用DC 220 V電源去激勵(如圖4所示)，這種激勵方式必須謹慎采用。圖4線圈串聯(lián)(1) 對相同類型、相同規(guī)格繼電器產品而言，由于各線圈的阻抗(含直流電阻與瞬時感抗)大體相同，差值較小，故采用串聯(lián)分壓激勵方式使用問題不大。實踐證明也是可行的。(2) 對不同類型或不同規(guī)格的繼電器產品言之，由于不同繼電器線圈的阻抗不一致，且差值隨瞬時感抗的不同而相差很大，故串聯(lián)

9、激勵瞬間，各繼電器線圈上所分得的激勵電壓(由瞬時分壓比決定)差值必然很大，勢必出現(xiàn)有的繼電器處于過壓激勵狀態(tài)，有的則處于欠壓激勵狀態(tài)，各繼電器觸點的開關時序與速度將會發(fā)生本質性變化，必然會出現(xiàn)動作先、后，快、慢顛倒，開關不可靠等情況。因此，不同類型、不同規(guī)格的繼電器線圈不宜采用串聯(lián)分壓激勵方式。 7關于繼電器線圈并聯(lián)使用在復雜的控制回路中，采用圖5所示方法將2只(或多只)不同類型的繼電器(如接觸器K1、小型靈敏繼電器K2)線圈并聯(lián)使用的情況時有發(fā)生，在這種情況下，有可能產生K1延遲釋放、觸點斷弧能力下降，K2被反向重復激勵、觸點誤動作等實際問題。圖5線圈并聯(lián)原因分析：在直流控制回路中，K1，K

10、2線圈所貯存的磁能可能相差很大。當開關Q斷開后，K1(磁能大)的貯能將通過K2(磁能小)的線圈泄放，產生反向電流。從而導致K1釋放時間延長，觸點斷弧速度遲緩，觸點間燃弧時間延長；K2的釋放時間短，隨后被反向泄放電流所激勵，甚至釋放后瞬間重復吸合，產生誤動作故障。建議改用圖6所示的控制回路，避免上述因疏于研究而導致的不可靠現(xiàn)象。圖6線圈串聯(lián)激勵開關后再并聯(lián)中間繼電器可靠性與應用中的問題分析(1) 2002-8-19 17:39 關鍵詞繼電器 應用 中華商務網訊:     摘要  闡述了中間繼電器的選型是切實提高控制系統(tǒng)運行可靠性的關鍵，

11、結合控制系統(tǒng)的工作特性和工作環(huán)境及繼電器的產品特性，論述了中間繼電器的選型原則，并對中間繼電器應用中的問題作了分析。    關鍵詞  中間繼電器   可靠性   問題分析    1  概述    隨著我國工業(yè)生產中過程自動化水平的不斷提高，生產工藝對自動化控制系統(tǒng)的工作可靠性提出了更高的要求。其工作的可靠性不僅直接影響生產效率和產品質量，而且直接關系到生產設備和操作人員的安全。

12、在自動化控制系統(tǒng)中采用大量的中間繼電器，它對控制系統(tǒng)工作的可靠性至關重要。如何恰當選擇、合理使用中間繼電器，是控制系統(tǒng)可靠工作的基礎，也是控制系統(tǒng)設計中的一個重要環(huán)節(jié)。切實提高小型中間繼電器的可靠性，強化小型中間繼電器的設計、制造、篩選工作，根據控制系統(tǒng)的可靠性要求，力求盡可能模擬各類控制系統(tǒng)的實際運行情況來研制和開發(fā)新一代中間繼電器產品，是繼電器制造廠商面臨的緊迫課題。    2  中間繼電器選型    面對紛繁復雜的繼電器產品，要做到合理選擇、正確使用，就必須充分研究、分析控制系統(tǒng)的實際工作

13、條件與技術參數要求，按照“價值工程原則”恰如其分地提出技術性能要求。具體來說，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。    （1）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、化學氣氛和電磁干擾等要素?？紤]到控制系統(tǒng)在全國各地各行業(yè)及自然環(huán)境的普遍適用性，兼顧必須長年累月可靠運行的特殊性，控制系統(tǒng)關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，金屬罩密封產品優(yōu)于塑封產品）中間繼電器。因為只有全密封型繼電器才具有優(yōu)良的環(huán)境耐受性能、良好的電接觸性能

14、和穩(wěn)定的負載切換能力（不受外部環(huán)境影響）。    （2）機械應力作用要素  主要指振動、沖擊、碰撞等應力作用。對控制系統(tǒng)主要考慮的是抗地震應力作用、抗機械應力作用的能力，宜選用采用平衡銜鐵機構的小型中間繼電器。    （3）激勵線圈輸入參量要素  主要是指過激勵、欠激勵、低壓激勵與高壓（220v）輸出隔離、溫度變化影響、遠距離有線激勵、電磁干擾等要素，這些都是確?？刂葡到y(tǒng)可靠運行必須認真考慮的因素。按中間繼電器所規(guī)定的激勵量激勵是確保系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠工作的必要條件。 

15、   （4）觸點輸出（換接電路）參量要素  主要是指觸點負載性質，如燈負載、容性負載、電機負載、電感器、接觸器（繼電器）線圈、扼流圈負載、阻性負載等；觸點負載量值（開路電壓量值、閉路電流量值），如低電平負載、干電路負載、小電流負載、大電流負載等。    根據被驅動設備的負載性質、負載容量選用合適的繼電器，是繼電器可靠工作的基本條件。繼電器工作的可靠與否，主要指觸點能否完成所規(guī)定的電路切換功能。如切換的實際負載容量大于所選用繼電器規(guī)定的切換負載容量，繼電器是不能可靠工作的。   

16、; 3  中間繼電器應用中的問題分析    3.1  絕緣耐壓    非密封或密封繼電器的引出端外露絕緣子長期受塵埃、水氣污染，導致其絕緣強度下降，在切換感性負載時的過電壓作用下，可引起絕緣擊穿失效。針對繼電器絕緣固有特性，必須依據繼電器的技術特性選型。    （1）足夠的爬電距離：一般要求大于3mm。    （2）足夠的絕緣強度：無電氣聯(lián)系的導體之間大于交流2000v（工作電壓為交流2

17、20v），同組觸點之間大于交流1000v。    （3）足夠的帶負載能力；直流220v感性，540ms，大于50w。    （4）長期耐受氣候應力的能力：線圈防霉變、絕緣抗電水平長期穩(wěn)定可靠。    3.2  密封繼電器與非密封繼電器    部分工程技術人員認為非密封產品動作狀態(tài)直觀、失效分析方便，而密封產品動作過程看不見摸不透，兩者的優(yōu)缺點如下所述：    非密封繼電器的優(yōu)點是多采用折合式銜鐵，結構簡單、制造工藝簡便、安裝維修方便、工作狀態(tài)直觀、便于失效分析且價格便宜。主要缺點是工作可靠性對使用環(huán)境（氣候應力、機械應力）變化的敏感性強；長期耐受氣候條件的性能隨時間增長而降低；電接觸穩(wěn)定性、可靠性差；線圈易受潮氣、雜質污染產生電腐蝕、霉變等而失效。