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1、三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)作業(yè)作業(yè)形式: 畢業(yè)設(shè)計(jì) 作業(yè)題目: 通訊152繼電器故障分析 姓 名: 徐偉文 學(xué) 號(hào): 100204118 所 在 系: 機(jī)械電子系 專 業(yè): 機(jī)械制造與自動(dòng)化(1) 年(班)級(jí): 2010級(jí) 學(xué) 制: 三年制 指導(dǎo)教師: 邱曄明老師 完成日期: 2013 年 5 月 6 日目錄第一章、緒論-31.1 課題的提出-31.2 研究的意義-3第二章、繼電器的作用及工作原理-42.1繼電器的作用-42.2繼電器工作原理-4第三章通訊繼電器簡(jiǎn)介-53.1通訊繼電器的標(biāo)準(zhǔn)-53.2元件符號(hào)-53.3電符號(hào)和觸點(diǎn)形式-63.4通訊繼電器的發(fā)展趨勢(shì)-6第四章、關(guān)于繼電器特性和繼電器觸
2、點(diǎn)保護(hù)-74.1常有的繼電器觸點(diǎn)保護(hù)電路-74.2繼電器驅(qū)動(dòng)電路中二極管保護(hù)電路-74.3繼電器觸點(diǎn)的常識(shí)-94.4繼電器觸點(diǎn)保護(hù)和觸點(diǎn)的事項(xiàng)-12第五章、通訊繼電器常見(jiàn)問(wèn)題及使用說(shuō)明-155.1通訊繼電器常見(jiàn)問(wèn)題-155.2通訊繼電器使用說(shuō)明-16第六章、通訊繼電器觸點(diǎn)失效分析-176.1、關(guān)于觸點(diǎn)的基本注意事項(xiàng)-176.2、一般觸點(diǎn)材料的特征-186.3、關(guān)于觸點(diǎn)保護(hù)-19結(jié)束語(yǔ)-20第一章緒論1.1 課題的提出繼電器是一種電子控制器件,它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路),通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中,它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起
3、著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 對(duì)于工業(yè)控制來(lái)說(shuō),精準(zhǔn)的時(shí)間是很重要的,而電子計(jì)時(shí)繼電器正好可以完成此功能。例如,在建筑隊(duì)當(dāng)中,攪拌機(jī)是最常用的工具。加料先后順序的不同的,中間所間隔的時(shí)間也是不同的?;诖宋覀?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)間繼電器,來(lái)控制時(shí)間。這樣也不用人多操心,一切實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。此外,它也可用于點(diǎn)燈機(jī)控制燈點(diǎn)亮的緩沖時(shí)間,防止瞬時(shí)加以高壓使燈燒毀,也可以控制燈點(diǎn)亮的時(shí)間等。我們自行設(shè)定一個(gè)加1鍵和一個(gè)減1鍵,可以靈活的進(jìn)行加分和減分。 1.2 研究的意義繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開(kāi)關(guān)元件,廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中,是最重要的控制元件之一。 繼電器一
4、般都有能反映一定輸入變量(如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等)的感應(yīng)機(jī)構(gòu)(輸入部分);有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(輸出部分);在繼電器的輸入部分和輸出部分之間,還有對(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離,功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)部分)。 作為控制元件,概括起來(lái),繼電器有如下幾種作用: 1) 擴(kuò)大控制范圍。例如,多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí),可以按觸點(diǎn)組的不同形式,同時(shí)換接、開(kāi)斷、接通多路電路。 2) 放大。例如,靈敏型繼電器、中間繼電器等,用一個(gè)很微小的控制量,可以控制很大功率的電路。 3) 綜合信號(hào)。例如,當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼
5、電器時(shí),經(jīng)過(guò)比較綜合,達(dá)到預(yù)定的控制效果。 4) 自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)。例如,自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起,可以組成程序控制線路,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。 繼電器是一種基本的電氣設(shè)備,它用來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉一定數(shù)量互相獨(dú)立的電路。這種操作是利用由電壓控制的線圈繞組所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)輸入量(電、磁、聲、光、熱)達(dá)到一定值時(shí),輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。目前,繼電器主要有以下幾種類型:電磁繼電器、熱繼電器、固態(tài)繼電器、通訊繼電器等。第二章、繼電器的作用及工作原理2.1繼電器的作用繼電器(英文名稱:relay)是一種電控制器件,是當(dāng)輸入量(激勵(lì)量)的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí),在電氣輸出電路中使被控
6、量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中,它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。2.2繼電器工作原理 電磁式繼電器(通訊繼電器)一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流,從而產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開(kāi)觸點(diǎn))吸合。當(dāng)線圈斷電后,電磁的吸力也隨之消失,銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置,使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜
7、觸點(diǎn)(常閉觸點(diǎn))吸合。這樣吸合、釋放,從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn),可以這樣來(lái)區(qū)分:繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn),稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”;處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。第三章通訊繼電器簡(jiǎn)介通訊繼電器是應(yīng)用在通訊系統(tǒng)的控制繼電器的統(tǒng)稱,經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,國(guó)內(nèi)通訊繼電器的設(shè)計(jì)制造已經(jīng)從原來(lái)的一、二、三代開(kāi)始向第四代靠攏,信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展對(duì)通信繼電器提出了越來(lái)越高的技術(shù)要求,小型化、低功耗、高可靠性要求業(yè)已成為通信繼電器未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。· (圖1)3.1通訊繼電器的標(biāo)準(zhǔn)· 由于通訊繼電器的特殊性,使得由于所裝整機(jī)(交換機(jī))的
8、不同,繼電器標(biāo)準(zhǔn)也不同。近年IEC對(duì)用于交換機(jī)的通訊繼電器有新的規(guī)定,其標(biāo)準(zhǔn)體系也是源于IEC255-7等四個(gè)繼電器基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)交換機(jī)制造商由于所生產(chǎn)的交換機(jī)形式不一,對(duì)繼電器要求也不一樣。出自應(yīng)用的考慮,原郵電部領(lǐng)導(dǎo)編訂過(guò)一份統(tǒng)一用于程控交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn),但由于實(shí)施的困難,郵電標(biāo)準(zhǔn)至今未頒布。目前各整機(jī)廠均要求通信繼電器供應(yīng)單位要按自己的企標(biāo)供貨,如04機(jī)的元件采購(gòu)規(guī)范、C&C08的元件認(rèn)購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)等。3.2元件符號(hào)因?yàn)槔^電器是由線圈和觸點(diǎn)組兩部分組成的,所以繼電器在電路圖中的圖形符號(hào)也包括兩部分: 通訊繼電器(圖2)一個(gè)長(zhǎng)方框表示線圈;一組觸點(diǎn)符號(hào)表示觸點(diǎn)組合。當(dāng)
9、觸點(diǎn)不多電路比較簡(jiǎn)單時(shí),往往把觸點(diǎn)組直接畫在線圈框的一側(cè),這種畫法叫集中表示法。3.3電符號(hào)和觸點(diǎn)形式:繼電器線圈在電路中用一個(gè)長(zhǎng)方框符號(hào)表示,如果繼電器有兩個(gè)線圈,就畫兩個(gè)并列的長(zhǎng)方框。同時(shí)在長(zhǎng)方框內(nèi)或長(zhǎng)方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號(hào)“J”。繼電器的觸點(diǎn)有兩種表示方法:一種是把它們直接畫在長(zhǎng)方框一側(cè),這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要,把各個(gè)觸點(diǎn)分別畫到各自的控制電路中,通常在同一繼電器的觸點(diǎn)與線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號(hào),并將觸點(diǎn)組編上號(hào)碼,以示區(qū)別。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式:1、動(dòng)合型(常開(kāi))(H型)線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開(kāi)的,通電后,兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。以合字的拼音字頭“H”表
10、示。2、動(dòng)斷型(常閉)(D型)線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的,通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開(kāi)。用斷字的拼音字頭“D”表示。3、轉(zhuǎn)換型(Z型)這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn),即中間是動(dòng)觸點(diǎn),上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)。線圈不通電時(shí),動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開(kāi)和另一個(gè)閉合,線圈通電后,動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng),使原來(lái)斷開(kāi)的成閉合,原來(lái)閉合的成斷開(kāi)狀態(tài),達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“z”表示。·3.4通訊繼電器的發(fā)展趨勢(shì)1、小型化隨著通信設(shè)備的快速發(fā)展,安裝板空間不斷縮小,在不損害性能的前提下,小型化成為每個(gè)廠商面臨的必然趨勢(shì)。通訊繼電器從第一代到第四代尺寸已從20.0×10
11、.0×10.0mm降至10.0×6.5×5.0mm,體積縮小了6倍多。2、低功耗從第二代到第四代,通訊繼電器功耗由200mW降至100mW,減小了50%;并且具有節(jié)能和記憶功能,有效地減少了整機(jī)電源的投入。3、更高的可靠性及安全要求目前針對(duì)第四代通訊繼電器制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)-IEC61811-55對(duì)浪涌耐壓、絕緣耐壓及防護(hù)浪涌的絕緣間距以及輸入與輸出之間的隔離均提出了更加苛刻的要求;良好的繼電參數(shù)一致性、高可靠性使整機(jī)運(yùn)行無(wú)誤。4、磁系統(tǒng)效率將進(jìn)一步優(yōu)化永磁體材料將快速發(fā)展,通過(guò)攙加成分來(lái)改善磁材料性能。硬磁和軟磁將組合應(yīng)用以產(chǎn)生高持久性和高矯頑力的材料;有些高端通訊
12、繼電器的設(shè)計(jì)為降低繼電器的體積已經(jīng)不用永磁體,出現(xiàn)了扁平線圈系統(tǒng),還有的采用靜電驅(qū)動(dòng)方式。5、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步優(yōu)化第三、四代通訊繼電器結(jié)構(gòu)形式與第一、二代截然不同,采用含高能永磁體的雙線圈對(duì)稱平衡翹板式磁路結(jié)構(gòu),觸點(diǎn)點(diǎn)焊在帶料上后整體注塑,精度要求更高、極靈敏、用料要求也較高。第四章、關(guān)于繼電器特性和繼電器觸點(diǎn)保護(hù)4.1常有的繼電器觸點(diǎn)保護(hù)電路l 在繼電器驅(qū)動(dòng)端并接反向二極管,用于吸收繼電器線圈火花,保護(hù)繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管;l 在繼電器負(fù)載端并接RC吸收電路;用于吸收負(fù)載火花;l 繼電器負(fù)載端并接壓敏電阻,用于吸收負(fù)載接通時(shí)的尖波;一般用于繼電器接電機(jī)之類的感性負(fù)載,尤其是繼電器驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載時(shí)
13、常用;l 對(duì)容性負(fù)載,一般在負(fù)載端串接電阻或RL電路;l 但是要注意,增加這些保護(hù)電路后,會(huì)改變繼電器的吸合時(shí)間和吸合特性;有時(shí)可能因?yàn)槁╇娏鞫鴮?dǎo)致繼電器的誤操作。4.2繼電器驅(qū)動(dòng)電路中二極管保護(hù)電路 繼電器內(nèi)部具有線圈的結(jié)構(gòu),所以它在斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓很大的反向電動(dòng)勢(shì),會(huì)擊穿繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管,為此要在繼電器驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置二極管保護(hù)電路,以保護(hù)繼電器驅(qū)動(dòng)管。 如圖3所示是繼電器驅(qū)動(dòng)電路中的二極管保護(hù)電路,電路中的J1是繼電器,V
14、D1是驅(qū)動(dòng)管VT1的保護(hù)二極管,R1和C1構(gòu)成繼電器內(nèi)部開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的消火花電路。圖3 二極管保護(hù)電路圖4 等效電路電路工作原理分析 繼電器內(nèi)部有一組線圈,如圖4所示是等效電路,在繼電器斷電前,流過(guò)繼電器線圈L1的電流方向?yàn)閺纳隙?,在斷電后線圈產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)阻礙這一電流 變化,即產(chǎn)生一個(gè)從上而下流過(guò)的電流,見(jiàn)圖中虛線所示。根據(jù)前面介紹的線圈兩端反向電動(dòng)勢(shì)判別方法可知,反向電動(dòng)勢(shì)在線圈L1上的極性為下正上負(fù),見(jiàn)圖中 所示。如表1所示是這一電路中保護(hù)二極管工作原理說(shuō)明。表1 保護(hù)二極管工作原理說(shuō)明名稱說(shuō)明正常通電情況
15、下直流電壓+V加到VD1負(fù)極,VD1處于截止?fàn)顟B(tài),VD1內(nèi)阻相當(dāng)大,所以二極管在電路中不起任何作用,也不影響其他電路工作。電路斷電瞬間繼 電器J1兩端產(chǎn)生下正上負(fù)、幅度很大的反向電動(dòng)勢(shì),這一反向電動(dòng)勢(shì)正極加在二極管正極上,負(fù)極加在二極管負(fù)極上,使二極管處于正向?qū)顟B(tài),反向電動(dòng)勢(shì)產(chǎn) 生的電流通過(guò)內(nèi)阻很小的二極管VD1構(gòu)成回路。二極管導(dǎo)通后的管壓降很小,這樣繼電器J1兩端的反向電動(dòng)勢(shì)幅度被大大減小,達(dá)到保護(hù)驅(qū)動(dòng)管VT1的目的。4.3繼電器觸點(diǎn)的常識(shí)1、觸點(diǎn)保護(hù) 在切斷電機(jī)、變壓器、離合器和螺線管等電感性負(fù)荷時(shí),觸點(diǎn)兩端常常會(huì)出現(xiàn)數(shù)百乃至
16、數(shù)千伏電壓,這會(huì)使觸點(diǎn)壽命顯著變短。 另外,電感負(fù)荷產(chǎn)生的1A以下的電流,可導(dǎo)致火花放電,這個(gè)放電會(huì)使空氣中有機(jī)物發(fā)生分解,觸點(diǎn)碳化(氧化或碳化)發(fā)黑,這也將導(dǎo)致觸點(diǎn)接觸不良。 這里反電壓產(chǎn)生的主要原因是當(dāng)切斷感性負(fù)載時(shí)貯存在線圈中的電感里的能量1/2 Li 2通過(guò)觸點(diǎn)放電的形式表現(xiàn)出來(lái),這時(shí)反電壓t=-L.Di/Dt。一般常溫濕條件下空氣的臨界擊穿電壓為200300V,即反電壓高于此值時(shí)將導(dǎo)致空氣 場(chǎng)擊穿。但如將反電壓吸收部分使之小于200V時(shí)則不會(huì)發(fā)生場(chǎng)擊穿。斷點(diǎn)續(xù)傳,
17、設(shè)計(jì)些像圖57示的保護(hù)電路在實(shí)用中是很有意義的。 方法是阻容回路法、二極管法、可變電阻器并聯(lián)等使用中注意事項(xiàng),使用觸點(diǎn)保護(hù)回路時(shí),釋放時(shí)間將變長(zhǎng),這一點(diǎn)提醒使用時(shí)須加注意,另外保護(hù)電路的元件使用不是一個(gè)組合時(shí),負(fù)載應(yīng)安裝在靠近觸點(diǎn)側(cè)。 2、負(fù)載種類和浪涌電流 負(fù)載的類別和浪涌電流特性與開(kāi)關(guān)頻率有關(guān),這也是觸點(diǎn)容易發(fā)生熔連的原因之一。尤其是浪涌影響甚大,這一點(diǎn)必須在選擇繼電器時(shí)充份考慮其接點(diǎn)所能承載的裕度。圖58給出的是不同負(fù)載下的電流波形以及與時(shí)間變量的關(guān)系,有一定參考價(jià)值。
18、3、觸點(diǎn)轉(zhuǎn)移 所謂觸點(diǎn)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象是指在開(kāi)關(guān)直流負(fù)載電路時(shí)一組觸點(diǎn)一側(cè)的觸點(diǎn)熔蝕后揮發(fā)(飛濺)到另一觸點(diǎn)上面,從而產(chǎn)生對(duì)接觸點(diǎn)的一側(cè)觸點(diǎn)表面為凹狀,而另一側(cè)觸點(diǎn)表面為凸?fàn)?,這個(gè)現(xiàn)個(gè)象我們叫它觸點(diǎn)轉(zhuǎn)移。 轉(zhuǎn)移程度隨著觸點(diǎn)開(kāi)閉頻次的增加而加劇,尤其在開(kāi)斷直流感性負(fù)載時(shí),由于產(chǎn)生過(guò)電壓,這時(shí),可產(chǎn)生2A數(shù)10的浪涌電流,從而使觸點(diǎn)處產(chǎn)生弧光放電或火花。 針對(duì)這一情形,在此回路中可采用必要的觸點(diǎn)保護(hù)電路,同時(shí)采用AgW、AgCu
19、等不太適合轉(zhuǎn)移的觸點(diǎn)材料以減少這一轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的程度。 在開(kāi)閉直流電路時(shí),觸點(diǎn)材料轉(zhuǎn)移一般 - 極一側(cè)呈凸?fàn)睿?+ 極一側(cè)則呈凹狀。 因此在開(kāi)閉直流大容量負(fù)載時(shí)如數(shù)A數(shù)10A,確定實(shí)用的觸點(diǎn)保護(hù)線路是必要的。4、高頻次的開(kāi)閉直流負(fù)載會(huì)引起觸點(diǎn)異常電腐蝕 在高頻次的開(kāi)斷直流電子管和離合器的場(chǎng)合,觸點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生青綠色的光。觸點(diǎn)開(kāi)閉時(shí)的這一火花和空氣中的 N 2 和 H 2 O(水氣)結(jié)合產(chǎn)生化學(xué)作用,使觸點(diǎn)保護(hù)回路失去消火花能
20、力,從而在很大程度上加劇觸點(diǎn)的損傷,因此對(duì)這一情形必須引起使用者的注意。5、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)應(yīng)放在電路的交流一側(cè) 一般說(shuō),對(duì)于同樣負(fù)載來(lái)說(shuō),開(kāi)斷交流較比切斷直流更容易些。或者說(shuō),對(duì)同一開(kāi)關(guān)而言切斷交流負(fù)載較比直流負(fù)載空量可大些。這是因?yàn)榻涣饔羞^(guò)零現(xiàn)象。交流電 流過(guò)零時(shí),實(shí)際上輸入觸點(diǎn)的功率就是零,自然產(chǎn)生電弧的能量也是零。這在相當(dāng)程度上減短了電弧燃燒時(shí)間,自然也就使觸點(diǎn)的腐蝕耗損減小了。因此開(kāi)斷同一負(fù) 載時(shí),交流較直流容易。6、負(fù)載上開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的接線方式 負(fù)載與繼電器的觸點(diǎn)同電源的接線
21、方法,即觸點(diǎn)的一側(cè)全部接在同一電位上,防止觸點(diǎn)之間有高的電壓發(fā)生,那樣連接則比較靠近的兩個(gè)觸點(diǎn)將產(chǎn)生短路從而使電源有放電的危險(xiǎn)。7、其他不宜選用的電路接法 a.觸點(diǎn)間短路電路 b.電機(jī)正反運(yùn)轉(zhuǎn)電路 c.不同電源電壓的交替切損 d.負(fù)載分開(kāi)的方法8、漏泄電阻 在極其
22、微小的電流回路中(通常稱之為干電流電路),觸點(diǎn)電壓極低,這會(huì)引起觸點(diǎn)接通時(shí)接觸不良。為此常在負(fù)載旁并聯(lián)一個(gè)漏泄電阻,這個(gè)方法可以使接觸的可 靠性改善一些,在0.1V、0.1mA以下的回路中常選用有雙子觸點(diǎn)的繼電器,同時(shí)要注意這時(shí)使用繼電器的觸點(diǎn)所用材料。4.4繼電器觸點(diǎn)保護(hù)和觸點(diǎn)抑制我們一般有以下的集中方法來(lái)抑制:(表2) 標(biāo)準(zhǔn)二極管能顯著地延長(zhǎng)回動(dòng)時(shí)間,將常規(guī)的二極管與齊納二極管串聯(lián)并不會(huì)過(guò)多地影響回動(dòng)時(shí)間。如果是電感性負(fù)載,當(dāng)觸點(diǎn)分開(kāi)時(shí),較長(zhǎng)的回動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)電弧產(chǎn) 生的時(shí)間,并會(huì)縮短觸點(diǎn)壽命。例如,一個(gè)線圈上
23、連接了二極管的繼電器需要9.8ms的時(shí)間才能釋放觸點(diǎn)。將齊納二極管與小信號(hào)二極管結(jié)合在一起,可將時(shí)間 縮短到1.9ms。線圈上沒(méi)連接二極管的繼電器的回動(dòng)時(shí)間為1.5ms。感性負(fù)載雖然比阻性負(fù)載難處理,但是使用好的保護(hù)將會(huì)使性能變得更好。有兩種方法是非常糟糕的,千萬(wàn)不能使用的。(圖5)直流負(fù)載下較高頻率下開(kāi)關(guān)會(huì)造成異常的高腐蝕 (電火花的產(chǎn)生) 當(dāng)較高頻率下控制直流電磁閥或離合器,觸點(diǎn)可能會(huì)發(fā)生blue-green腐蝕。出現(xiàn)這種情況的原因是,當(dāng)電火花(電弧放電)產(chǎn)生的時(shí)候,氮?dú)夂脱鯕庠诳諝庵械姆磻?yīng)生成的。材料轉(zhuǎn)移現(xiàn)象材料接觸時(shí),在觸點(diǎn)一部分熔化或者損壞時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。隨著轉(zhuǎn)移的推移,甚至?xí)?/p>
24、現(xiàn)下圖的現(xiàn)象。過(guò)了一段時(shí)間后,不平衡的觸點(diǎn)會(huì)粘和在一起了。(圖6)通常發(fā)生在大電流的負(fù)載(容性和感性)的inrush電流時(shí),電弧產(chǎn)生會(huì)造成粘和的現(xiàn)象。對(duì)于粘和只有兩種策略:觸點(diǎn)保護(hù)電路和抗材料轉(zhuǎn)移的物質(zhì)如銀,氧化錫,銀鎢或AgCu在觸點(diǎn)的使用。一般來(lái)說(shuō)凹形出現(xiàn)在陰極,凸形出現(xiàn)在陽(yáng)極。1線圈保護(hù) . 只要條件允許,應(yīng)使繼電器線圈和鐵心無(wú)論在線圈導(dǎo)通或斷開(kāi)時(shí)都處于等電位,以避免電化學(xué)腐蝕。 2觸點(diǎn)保護(hù) . 繼電器觸點(diǎn)保護(hù)線路很多,對(duì)電感性負(fù)載通常采用負(fù)載并聯(lián)二極管消火花,與觸點(diǎn)并聯(lián)RC吸收網(wǎng)絡(luò)或壓敏電阻來(lái)保護(hù)觸點(diǎn)。對(duì)容性負(fù)載、燈負(fù)載通常采用在負(fù)載回路串聯(lián)小阻值功率電阻或串聯(lián)RL抑制網(wǎng)絡(luò)來(lái)抑制浪涌電
25、流的沖擊。第五章、通訊繼電器常見(jiàn)問(wèn)題及使用說(shuō)明5.1通訊繼電器常見(jiàn)問(wèn)題1、繼電器不斷開(kāi)1)負(fù)載電流大于SSR的額定切換電流,這樣會(huì)使繼電器永久短路,此時(shí)應(yīng)使用額定電流較大的SSR。2)在繼電器所處的環(huán)境溫度下,對(duì)于所承受的電流來(lái)說(shuō)如散熱不良,會(huì)損壞輸出半導(dǎo)體器件,此時(shí)應(yīng)使用較大的或更有效的散熱片。3)線電壓瞬變引起SSR輸出部分穿通,此時(shí)應(yīng)使用額定電壓較高的SSR或提供額外的瞬態(tài)保護(hù)電路。4)使用的線電壓高于SSR的額定電壓。2、切斷輸入后SSR才斷開(kāi)在SSR應(yīng)該斷開(kāi)的時(shí)候,測(cè)量輸入電壓,如果測(cè)得的電壓低于必須釋放電壓,表明斷電器的釋放電壓太低,應(yīng)更換繼電器如果測(cè)得的電壓高于SSR的必須釋放電
26、壓,則是SSR輸入端前面的線路有問(wèn)題,必須改正。3、繼電器不導(dǎo)通1)在繼電器應(yīng)該導(dǎo)通時(shí),測(cè)量輸入電壓,如果該電壓低于必須動(dòng)作電壓,表明SSR輸入端前面的線路有問(wèn)題;如果輸入電壓高于必須動(dòng)作電壓,查對(duì)電源極性并在必要時(shí)加以更正。2)測(cè)量SSR的輸入電流,如無(wú)電流,則系SSR開(kāi)路,該繼電器有故障;如果有電流,但低于繼電器的動(dòng)作值,是SSR前面的線路有問(wèn)題,必須改正。3)檢查SSR的輸入部分,測(cè)量SSR輸出兩端的電壓,如果電壓低于1V,表明繼電器以外的線路或負(fù)載開(kāi)路并應(yīng)進(jìn)行修理;如果存在線電壓,則可能是負(fù)載短路,使電流過(guò)大引起繼電器失效。4、繼電器工作不規(guī)則1)檢查所有接線是否正確、連接不牢或不正確
27、產(chǎn)生的故障。2)檢查輸入和輸出的引線是否在一起。3)對(duì)于非常靈敏的SSR,噪聲也能耦合到輸入端而引起不規(guī)則導(dǎo)通。5、交流電動(dòng)機(jī)或螺線管負(fù)載造成顫動(dòng)由于交變的dv/dt問(wèn)題,SSR可以有半周波動(dòng),此時(shí),采用緩沖器是有幫助的。5.2通訊繼電器使用說(shuō)明額定工作電壓:是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓, (圖7)也就是控制電路的控制電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同,可以是交流電壓,也可以是直流電壓。直流電阻:是指繼電器中線圈的直流電阻,可以通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量。吸合電流:是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí),給定的電流必須略大于吸合電流,這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓,一般不要
28、超過(guò)額定工作電壓的1.5倍,否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。釋放電流:是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí),繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。觸點(diǎn)切換電壓和電流:是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小,使用時(shí)不能超過(guò)此值,否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。第六章、通訊繼電器觸點(diǎn)失效分析6.1、關(guān)于觸點(diǎn)的基本注意事項(xiàng)1.電壓觸點(diǎn)電路的電壓,在電路含有感應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)生非常高的反向電壓,電壓越高能量越大,由于觸點(diǎn)的消耗量、移動(dòng)量增大,所以需要注意繼電器的控制容量。另外直流電壓時(shí)控制容量會(huì)極度降低需要注意。這是DC的
29、情況,如果象AC電流那樣沒(méi)有零點(diǎn)(電流為零的點(diǎn)),則一旦發(fā)生電弧后很難消去,電弧時(shí)間變長(zhǎng)是主因。尤其是因?yàn)殡娏鞣较蛞欢?,在下面有所記述,所以?huì)引起觸點(diǎn)的移動(dòng)現(xiàn)象,與觸點(diǎn)消耗相關(guān)。一般在手冊(cè)中記載了大概的控制容量,但只有這些是不夠的,應(yīng)該在特殊的觸點(diǎn)電路里進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。另外,在手冊(cè)等里面雖然記載了電阻負(fù)載的情況和限定的控制容量,但這主要是表示了繼電器的級(jí)別,一般以AC的125V電路的電流容量來(lái)考慮是比較妥當(dāng)?shù)?。手?cè)中記載的最小適用負(fù)載并非繼電器可以通斷的下限標(biāo)準(zhǔn)值、保證值。這個(gè)值由于通斷頻率、環(huán)境條件、被要求的接觸電阻的變化、絕對(duì)值的不同,可靠程度是不同的。要求模擬微小負(fù)載控制或者接觸電阻為10
30、0m以下的情況(測(cè)量、無(wú)線等)請(qǐng)使用AgPd觸點(diǎn)的繼電器。 2.電流觸點(diǎn)閉合及開(kāi)路時(shí)的電流對(duì)觸點(diǎn)影響很重要。例如負(fù)載為電動(dòng)機(jī)或者指示燈的時(shí)候,閉合時(shí)的沖擊電流越大,觸點(diǎn)的消耗量、移動(dòng)量就越增加,由于觸點(diǎn)的粘連、移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生觸點(diǎn)不能斷開(kāi)的故障,請(qǐng)?jiān)趯?shí)際使用時(shí)認(rèn)真確認(rèn)。6.2、一般觸點(diǎn)材料的特征下表為觸點(diǎn)材料的特征。請(qǐng)?jiān)谶x擇繼電器時(shí)進(jìn)行參考。(表3)觸點(diǎn)材料Ag(銀)導(dǎo)電率·導(dǎo)熱率在金屬中是最大的。由于低接觸電阻、低價(jià)位而被廣泛使用。缺點(diǎn)是在硫化物的環(huán)境容易生成硫化膜。在低電壓·微電流水平要注意。AgCdO(銀酸化鎘)顯示了Ag具有的導(dǎo)電性和低接觸電阻,有良好的耐粘連性。 與Ag
31、一樣在硫化物環(huán)境里容易生成硫化膜。AgSnO2(銀酸化錫)具有比AgCdO還要優(yōu)良的耐粘連性。 與Ag一樣在硫化物環(huán) 境容易生成硫化膜。AgW(銀鎢)硬度·融點(diǎn)高,耐電弧性好,不易被移動(dòng)·粘連,要求觸點(diǎn)壓力高。另外,接觸電阻也比較高,耐環(huán)境性差。加工、向接觸彈簧安裝也有限制。AgNi(銀鎳)電傳導(dǎo)度可與Ag匹敵,耐電弧性好。AgPd(銀鈀)在常溫下耐蝕性較好,耐硫化性雖然也不錯(cuò),但在微小功率電路里容易吸著有機(jī)氣體而生成聚合物,需要貼層金屬來(lái)防止生成聚合物。價(jià)格貴。表面處理Rh鍍金(銠)兼具良好的耐腐蝕性和高硬度。作為鍍金觸點(diǎn)在小負(fù)載情況下使用。在有機(jī)氣體環(huán)境中易生成聚合物,請(qǐng)注意。所以作為密閉型(干簧繼電器等)使用。價(jià)格較貴。Au金屬包層(貼金屬膜)將耐腐蝕性最好的Au壓接在母材上,厚度均一和無(wú)小孔是其最大的特征。使用環(huán)境條件比較惡劣的情況下,特別對(duì) 于微小負(fù)載效果大。已有標(biāo)準(zhǔn)品的金屬包層會(huì)有設(shè)計(jì)上、設(shè)備上的困難。Au鍍金(金鍍金)與Au包層效果
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