淺析汽車用電磁式繼電器及選用原則

朱偉嶺

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

電磁式繼電器作為汽車電路中的重要組成部分，其功能失效時，會引起相關(guān)電器的不工作、常時工作、信號異常等問題，在某些特定工況下亦會出現(xiàn)繼電器本身燒蝕的風(fēng)險，上述相關(guān)電氣故障均在不同程度上影響電氣安全性。

1 電磁式繼電器

1.1 工作原理

在線圈兩端輸入電流或電壓信號，線圈的勵磁電流產(chǎn)生令銜鐵動作的電磁吸力，如果信號強度達到動作值，銜鐵開始轉(zhuǎn)動，動觸點向下運動，使常開觸點吸合，常閉觸點斷開。

當輸入信號減小到一定值時，銜鐵開始釋放，動觸點向上運動，常開觸點斷開。

圖1 電磁式繼電器

1.2 電磁式繼電器在汽車電路中的作用

作為自動控制元件，主要作用如下：

（1）擴大控制范圍

多觸點繼電器控制信號達到某一定值時，可以按觸點組的不同形式，同時換接、開斷、接通多路電路。

（2）放大

用一個相對較小的控制量，可以控制很大功率的電路。

（3）綜合信號

當多個控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時，經(jīng)過比較綜合，達到預(yù)定的控制效果。

（4）自動、遙控、監(jiān)測

自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實現(xiàn)自動化運行。

2 電磁式繼電器結(jié)構(gòu)

2.1 電磁繼電器結(jié)構(gòu)

電磁繼電器一般由磁路系統(tǒng)、接觸系統(tǒng)和返回機構(gòu)等幾個部分組成，其結(jié)構(gòu)示意如下圖所示：

2.2 磁路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

磁路系統(tǒng)由鐵心、軛鐵、銜鐵、線圈等零件組成。

2.3 接觸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

接觸系統(tǒng)由靜簧片、動簧片、觸點底座等零件組成。

2.4 返回機構(gòu)結(jié)構(gòu)

返回機構(gòu)由復(fù)原簧片或拉簧組成。

圖3 常見繼電器三維模型

3 主要技術(shù)參數(shù)

3.1 電氣參數(shù)

3.1.1 動作（吸合）電壓、釋放電壓

動作電壓：繼電器的所有觸點從釋放狀態(tài)到達工作狀態(tài)時所需線圈電壓的最大值。

釋放電壓：繼電器的所有觸點從吸合狀態(tài)恢復(fù)至釋放狀態(tài)時線圈電壓的最小值。

3.1.2 接觸壓降

在標稱電壓下通以額定電流時測量得到一對閉合觸點間的電壓值（一般為毫伏級）。

3.1.3 線圈電阻

從線圈引出腳兩端測得的直流電阻值（一般是指環(huán)境溫度為23℃時測得的值）。

圖4 吸合/釋放電壓示意

3.1.4 絕緣電阻

內(nèi)部各不相連導(dǎo)電部分間的絕緣部分在外加一定直流電壓時所呈現(xiàn)的電阻值。

3.2 時間參數(shù)

3.2.1 動作（吸合）時間

從獲得輸入信號起，到觸點完成動作為止的時間（不含吸合回跳時間）。

3.2.2 釋放時間

從斷開輸入信號起，到觸點完成動作為止的時間（不含釋放回跳時間）。

3.3 機械參數(shù)

3.3.1 觸點間隙

當觸點電路斷開時，動觸點與靜觸點之間的間隙。

3.3.2 觸點壓力

處于閉合位置的兩個觸點之間的相互作用力。

3.3.3 銜鐵超行程

繼電器吸合時，銜鐵向鐵心極面運動過程中，當動合觸點接觸瞬間，銜鐵與鐵芯極面的間隙。

3.4 觸點型式

電磁式繼電器常見觸點型式有：

（1）常開/常閉觸點形式

（2）轉(zhuǎn)換觸點形式

（3）U型觸點形式

（4）橋式（H型）觸點形式

4 選用原則

為了正確使用繼電器，除需要了解選定的繼電器的特性，確認與繼電器的使用條件、環(huán)境條件是否一致，下表列舉了繼電器選型時常見的項目及參考因素：

表1 繼電器選型常見項目及參考因素

5 繼電器使用注意事項

5.1 額定電壓

額定電壓是繼電器工作可靠性的保證，線圈電壓低于額定電壓時雖然可以工作，但在強沖擊下會誤動作。線圈電壓超過最大工作電壓會引起線圈絕緣下降、匝間短路、燒蝕。

5.2 工作電壓

向線圈端施加的電壓應(yīng)在圖紙要求的工作電壓范圍內(nèi)，吸合電壓≠工作電壓。

5.3 線圈電阻

線圈溫度每變化1℃引起線圈電阻相應(yīng)變化0.4%，線圈溫度升高，吸合/釋放電壓同比升高，反之亦然。

表2 吸合電壓/環(huán)境溫度應(yīng)用曲線

5.4 繼電器串聯(lián)

當不同的繼電器串聯(lián)使用時，繼電器會因線圈電阻的差異而得到的電壓不一樣，可能會導(dǎo)致繼電器不工作或者欠壓工作。

5.5 線圈抑制元件

通常在線圈端并聯(lián)電阻或者二極管從而抑制線圈在通斷時產(chǎn)生的反向電壓，將反向電壓抑制在合理的范圍內(nèi)，降低對其他電路元件造成沖擊。

線圈并聯(lián)二極管會使觸點遲緩而加劇觸點電腐蝕，無特殊要求，優(yōu)先使用電阻作為線圈抑制元件。

5.6 觸點使用要點

5.6.1 觸點串并聯(lián)

當觸點需承受較高電壓時，可采用觸點串聯(lián)的方式進行分壓，但觸點失效的幾率同比上升。

觸點并聯(lián)，理論上可以分擔高電流，但實際上由于觸點之間的時間差，通斷電流不能完全分擔，不推薦采用此方式分擔高電流，在重要回路中可作為雙重安全保護使用。

5.6.2 常開/常閉觸點

因繼電器本身結(jié)構(gòu)的關(guān)系，常閉觸點的電流負載能力通常弱于常開觸點，推薦優(yōu)先使用常開觸點，常閉觸點建議用于較小負載或信號電流的傳遞。

5.7 繼電器使用環(huán)境

繼電器在使用時，請參照以下情況進行相應(yīng)選型：

（1）環(huán)境溫度不要超過繼電器產(chǎn)品所規(guī)定限值。

（2）工作環(huán)境中有塵埃、硫化氣體（SO2、H2S）和有機氣體時，須使用塑封繼電器。

（3）在繼電器周圍不能使用含硅系膠質(zhì)（硅橡膠、硅油、硅系涂料劑、硅填充劑等），否則會產(chǎn)生有機硅氣體，導(dǎo)致硅附著于觸點而使觸點接觸不良。

（4）空氣濕度，在濕度較高的環(huán)境中易產(chǎn)生電弧，電弧作用下，空氣中的N2和O2與水分作用將生成硝酸。

（5）振動，繼電器安裝不牢靠和剛性不足會放大繼電器的振動加速度。

（6）外磁場，繼電器不可安裝于有強磁場的設(shè)備附近，受強磁場的影響，會影響繼電器的動作。

（7）安裝方向，使沖擊方向垂直于觸點和銜鐵的運動方向，可有效改善繼電器的耐振動和耐沖擊性能。

6 結(jié)束語

在汽車電路設(shè)計中，根據(jù)使用需求對電磁式繼電器進行合理化的選型，可有效的降低相關(guān)電路故障，提高使用壽命和電氣安全性。