繼電器 是一種電子控制器件，通常應用于自動(dòng)控制電路中。實(shí)際上它是用較小的電流去控制較大電流的一種“ 自動(dòng)開(kāi)關(guān) ”。

 

因此，在電路中起著(zhù)自動(dòng)調節、安全保護、轉換電路等作用。電磁繼電器主要由線(xiàn)圈、鐵片、復位彈簧、可動(dòng)觸點(diǎn)及固定觸點(diǎn)等組成。常見(jiàn)電磁繼電器結構見(jiàn)下圖。

 

電磁繼電器基本結構

 

電磁繼電器利用電磁感應原理進(jìn)行工作：

 

當線(xiàn)圈通電后，線(xiàn)圈中心的鐵芯被磁化產(chǎn)生磁力與如圖所示鐵片吸合，鐵片通過(guò)杠桿作用推動(dòng)連接的可動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，此時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)吸合，常閉觸點(diǎn)打開(kāi)；

當切斷線(xiàn)圈電流后，鐵芯立刻失去磁性，被壓縮的彈簧復位產(chǎn)生作用力使得鐵片回復到原來(lái)的位置，此時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)打開(kāi)，常閉觸點(diǎn)吸合。

繼電器失效模式分析及對策

 

在一些特殊應用場(chǎng)合，本應該正常工作的繼電器由于種種特殊原因工作異常，造成的損失往往不可估量。所以在使用繼電器時(shí)我們應該明晰的知道導致繼電器失效的具體原因，進(jìn)而采取相應的解決措施最大程度地避免繼電器的失效，這可能會(huì )對保護人身、財產(chǎn)安全有著(zhù)重大意義。

 

而對于繼電器來(lái)說(shuō)，導致其工作異常的失效原因有多達二十種之多，由于具體使用環(huán)境及工作場(chǎng)合的不同繼電器的失效原因也不盡相同。本文僅列舉下述幾種常見(jiàn)的繼電器失效原因及解決對策以供大家參考。

 

1-1 觸點(diǎn)動(dòng)作異常

a. 觸點(diǎn)焊接：觸點(diǎn)表面通過(guò)大負載浪涌電流，加之高頻繁切換產(chǎn)生電弧熱。

 

對應解決措施：

1. 不要使得電源電壓下降或線(xiàn)圈電壓下降引起觸點(diǎn)顫動(dòng)；

2. 注意開(kāi)閉浪涌電流超過(guò)額定電流的負載；

3. 注意繼電器的高頻率切換使用。

 

產(chǎn)生觸點(diǎn)焊接的故障觸點(diǎn)-01

 

產(chǎn)生觸點(diǎn)焊接的故障觸點(diǎn)-02

 

b. 觸點(diǎn)材質(zhì)轉移：觸點(diǎn)（Ag沸點(diǎn)約為200°）在進(jìn)行直流負載切換時(shí)產(chǎn)生電弧熱（600°），導致觸點(diǎn)材質(zhì)熔化產(chǎn)生蒸發(fā)轉移。

 

對應解決措施：

1. 通過(guò)串聯(lián)限流電阻降低負載浪涌電流；

2. 觸點(diǎn)部分并聯(lián)二極管吸收反電動(dòng)勢。

 

產(chǎn)生觸點(diǎn)黏連材質(zhì)轉移的故障觸點(diǎn)-01

 

產(chǎn)生觸點(diǎn)黏連材質(zhì)轉移的故障觸點(diǎn)-02

 

c. 碳化物導致觸點(diǎn)故障：容易在觸點(diǎn)連接電磁負載（電磁閥、接觸器和閥門(mén)）時(shí)產(chǎn)生，在繼電器觸點(diǎn)長(cháng)期開(kāi)閉后，觸點(diǎn)開(kāi)閉的浪涌引起周?chē)袡C氣體的分解和灰塵的碳化，并附著(zhù)在觸點(diǎn)上，繼而導致觸點(diǎn)接觸不良。

 

對應解決措施：

1. 感性負載的反電動(dòng)勢大于電阻性負載，因此更易產(chǎn)生碳化。

2. 觸點(diǎn)部分并聯(lián)RC或二極管等浪涌吸收元件來(lái)吸收反電動(dòng)勢。

 

產(chǎn)生碳化物的故障觸點(diǎn)-01

 

產(chǎn)生碳化物的故障觸點(diǎn)-02

 

上述的三種觸點(diǎn)故障應該說(shuō)是我們在使用繼電器過(guò)程中常見(jiàn)的幾種失效模式，從接觸可靠性及使用壽命、防止噪音方面考慮，建議安裝使用浪涌吸收元器件的觸點(diǎn)保護電路。而且，此時(shí)，負載的釋放時(shí)間會(huì )有若干延遲，使用之前請使用實(shí)際負載進(jìn)行確認。此外，請注意，不正確使用會(huì )導致相反的效果。

 

以下為觸點(diǎn)保護電路的典型示例。

1-2 觸點(diǎn)保護電路

a. CR方式

 

 

① 在A(yíng)C電源電路中，負載阻抗小于RC阻抗時(shí)可使用。

C：0.1~1Uf；

R：與負載相等的電阻值。

 

 

② 在A(yíng)C、DC電源電路中均可使用。

C：0.1~1Uf；

R：與負載相等的電阻值。

 

b. 二極管方式

DC電源專(zhuān)用。請使用下列額定值的二極管。逆向耐受電壓：負載電路的電源電壓*10，正向電流：大于負載電流。

 

 

c. 壓敏電阻方式

AC、DC電源電路中均可使用。為得到最佳效果，在使用24V~48V電源電壓時(shí)，在負載端連接壓敏電阻；在100V~200V的電源電壓時(shí)，在觸點(diǎn)間連接壓敏電阻。

 

注：請勿使用以下觸點(diǎn)保護電路。

 

該保護電路在斷開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)消弧非常有效。但由于觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)電容器（C）會(huì )蓄電，在接通觸點(diǎn)時(shí)，電容器流出短路電流，因此，觸點(diǎn)容易出現熔接。

 

 

該保護電路在斷開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)對消弧非常有效。但觸點(diǎn)閉合時(shí)，蓄積的電流流向電容器時(shí)觸點(diǎn)容易出現熔接。

 

 

在實(shí)際的應用中，幾乎所有的繼電器失效均是由于繼電器的頻繁開(kāi)閉導致其達到壽命，或是帶動(dòng)大功率感性負載從而發(fā)生觸點(diǎn)焊接或碳化。即使有些已經(jīng)加裝了如二極管等的浪涌保護裝置，但仍然不能完全杜絕失效的發(fā)生。

 

因此，對于那些需要觸點(diǎn)能夠確確實(shí)實(shí)進(jìn)行開(kāi)閉的控制要求，如：急停開(kāi)關(guān)的信號通過(guò)中繼來(lái)切斷動(dòng)力源，等等，則需要采用帶有冗余+自檢功能的安全繼電器來(lái)進(jìn)行實(shí)現。那么對于帶冗余+自檢功能的安全繼電器究竟是怎么回事呢？接下來(lái)就安全繼電器的相關(guān)知識做以下介紹供大家參考。

 

安全繼電器的定義及特點(diǎn)

2-1 什么是安全繼電器？

安全繼電器是由多個(gè)繼電器與邏輯電路組合而成的一種模塊，是一種電路組成單元，其目的是要互補彼此在故障狀態(tài)下的缺陷，從而達到正確且低誤動(dòng)作的功能，降低其失誤和失效值，提高安全因素。完整點(diǎn)說(shuō)，應該叫成安全繼電器模塊。

 

由于不同的機械設備、不同的工藝環(huán)節有不同的安全風(fēng)險，及不同的危險等級。因此在產(chǎn)品設計時(shí)，設計了多種安全繼電器以保護不同等級機械設備，主要目的在于保護暴露在不同等級之危險性的機械操作人員。

 

2-2 安全繼電器的特點(diǎn)

a.安全繼電器是一種電路模塊而不是一種電子元件；

b.安全繼電器有專(zhuān)門(mén)的顏色，一般為黃色或紅色；

c.安全繼電器由對于繼電器的要求不同以及其它邏輯電路的輔助設計，診斷覆蓋率很高，甚至有些可以達到99.9%，因此可以用在一些要求更高的場(chǎng)合，也有規定必須使用經(jīng)過(guò)認證的安全繼電器才能滿(mǎn)足安全要求!

d.安全繼電器具有強制導向觸點(diǎn)結構（或者其他的保護方式），萬(wàn)一發(fā)生觸點(diǎn)融焊現象時(shí)也能確保安全，所以說(shuō)“安全繼電器”并不是“沒(méi)有故障的繼電器”，而是發(fā)生故障時(shí)做出有規則的動(dòng)作。

 

強制導向繼電器

在內部強制導向桿的作用下，即使觸點(diǎn)發(fā)生熔結，也不會(huì )使得兩對觸點(diǎn)（NO/NC）同時(shí)出現ON現象。強制導向結構是一種檢測觸點(diǎn)熔接故障的簡(jiǎn)單有效方式。根據EN 50205的要求，在NO觸點(diǎn)和NC觸點(diǎn)的獨立組合中，當NO觸點(diǎn)熔接時(shí)，即使斷開(kāi)繼電器線(xiàn)圈的電源（無(wú)勵磁），NC觸點(diǎn)也不閉合，確保0.5mm以上的觸點(diǎn)間隙。此外，當NC觸點(diǎn)熔接時(shí)，即使啟動(dòng)繼電器線(xiàn)圈的電源（勵磁），NO觸點(diǎn)也不閉合，確保0.5mm以上的觸點(diǎn)間隙。

 

強制導向繼電器的NO觸點(diǎn)熔解-01

 

強制導向繼電器的NO觸點(diǎn)熔解-02

 

強制導向繼電器的NC觸點(diǎn)熔解-01

 

強制導向繼電器的NC觸點(diǎn)熔解-02

 

普通繼電器

觸點(diǎn)若發(fā)生熔結，會(huì )使得兩對觸點(diǎn)（NO/NC）可能同時(shí)出現ON現象。簡(jiǎn)單說(shuō)：安全繼電器更安全可靠，適用于工業(yè)安全場(chǎng)合。

 

安全繼電器的應用場(chǎng)合

a. 適用緊急停止按鈕，緊急情況下，停止機器運轉；

b. 適用安全光幕，防止工作人員進(jìn)入危險工作范圍；

c. 適用安全門(mén)限開(kāi)關(guān)，檢測門(mén)的位置，開(kāi)或者關(guān)的應用；

d. 適用電磁門(mén)鎖開(kāi)關(guān)的應用，確保作業(yè)區的安全；

e. 適用鑰匙配合安全門(mén)開(kāi)關(guān)，作為檢測門(mén)開(kāi)閉之用；

f. 適用安全墊開(kāi)關(guān)，確認工作人員可以安全進(jìn)入危險工作區域。