小电流回路继电器的选型探讨

小电流回路继电器的选型探讨
摘要：本文初步分析了继电器的可靠性影响因素。

主要针对小电流回路的特点进行了分析，探讨了小电流回路继电器在选择时需要注意的一些影响因素。

并找出了一个适合运用在小电流回路中的继电器，并对其参数进行了分析。

关键词:小电流回路；继电器；可靠性；
1 引言
继电器在控制电路中有着广泛的应用，它主要通过触点的打开或者闭合来控制主电路的工作状态。

继电器在控制电路中有着至关重要的作用，我们一般都要求电路能够可靠安全的工作，继电器的可靠性是电路的可靠性的重要部分，因此选用一个可靠的继电器是继电器选型的重要的指标。

小电流回路是控制回路中常见的情况，小电流回路顾名思义是指回路中通过的电流比较小，因此其继电器的选型有着特殊的要求，本文就是要根据小电流电路的特点找出在小电流回路中运行可靠的继电器。

2 继电器的可靠性的影响因素
继电器的可靠性影响因素有很多，我们可以大致的将其归纳为以下几个方面：
1）工作环境对继电器的影响。

在恶劣的工作环境中继电器的可靠性大大的降低，例如昆明线的大气压力（海拔高度）的影响、深圳和广州线沿海大气（盐雾腐蚀）的影响等。

2）质量等级的影响。

A1等级的继电器的使用寿命要远远高于B2（普军级）的使用寿命。

3）实际电路的影响。

继电器的设计和结构必须符合所有规定的规章和设计规范，应该从实际电路的电压、负载情况选用合适的继电器。

4）温度的影响。

继电器是怕热元件，高温可加速继电器内部塑料及绝缘材料的老化、触点氧化腐蚀、熄弧困难、电参数变坏，使可靠性降低。

5）电流比的影响。

电流比是继电器的工作负载电流与额定负载电流之比，当电流比大于0.1时，平均故障间隔时间迅速缩小，而当电流比小于0.1时，平均故障时间基本不变，因此应选用额定电流较大的负载。

6）动作速率的影响。

随着继电器动作速率的提高，平均无故障时间的间隔呈下降趋势，因此，动作速率越高继电器可靠性越低。

7）电磁干扰的影响。

在继电器的选型中，应该充分考虑周围的元器件对继电器的电磁干扰，应选用电磁兼容性良好的，具有较好的抗干扰能力的继电器。

3 小电流回路继电器选型的准则
城轨车辆中，LED灯和信号线路都属于小电流电路，在这些线路的继电器的选型中，我们除了要遵循继电器选型的一般原则以外，针对电路中通过的电流很小这个特点，要从以下几个方面去考虑。

1）继电器的密封性。

非密封性继电器安装维护方便，价格便宜，但是它工作的可靠性对使用的环境（气候应力、机械应力）变化的敏感性强；长期耐受气候条件性能随时间增长而易受环境条件污染、损伤；电接触稳定性、可靠性差；线圈易受潮气、杂质污染产生电腐蚀、霉变等而失效。

密封性继电器抗恶劣环境性能优良；触点电接触性能稳定可靠，线圈抗腐蚀、霉变，长期可靠性能优良。

但是它失效分析困难，本身无法维修重复使用，成本、价格高。

因此在小电流回路气密性选择上，我们考虑下面几个方面：
a小电流回路的电流过小，容易受到外界环境的影响，比如：在低气压条件下，继电器散热条件变坏，线圈温度升高，使继电器给定的吸合、释放参数发生变化，影响继电器的正常工作；低气压还可使继电器绝缘电阻降低、触点熄弧困难，容易使触点烧熔，影响继电器的可靠性。

如果触点受到轻微的腐蚀，触点上有灰尘干扰很容易降低继电器的可靠性。

b小电流回路通过的电流都比较小，当触点电流使用到100毫安时，触点的电弧作用明显减弱，触点在高温条件下析出的含碳物质不能被电弧烧掉而沉积在触点表面，使触点接触电阻增大，影响接触可靠性。

综上所述，从长期耐气候应力性能、抗恶劣环境性能与电接触稳定可靠性考虑，密封继电器明显优于非密封继电器。

对于重要场合的生产过程自动化控制系统，要求长期稳定可靠工作的特殊性，理应以选用密封继电器产品为主。

2 ）在触点的结构类型的选择
触点的结构类型一般分为动合触点和动断触点。

小电流继电器应尽量多用动合触点、少用动断触点，其原因是动合触点比动断触点在动作时的触点回跳次数少。

众所周知，触点抖动对电路产生不良影响，尤其是小电流继电器，从而缩短了触点的寿命。

3 ）小电流回路继电器由于电流较小，当触点负荷使用在10毫安以下或50毫伏以下时，接触可靠性明显降低，因为这时电压无法击穿触点表面的膜电阻，将出现低电平失效。

尤其在高温条件下，加速了触点的氧化，低电平失效表现得更为严重，所以把10毫安以下，50毫伏以下的负载称为低电平负载。

这个时候，我们只能在产品上去要求触点的膜电阻尽量小，采用灵敏材料，并且选用密封惰性气体，使得触点不被氧化腐蚀，尽量降低触点的膜电阻。

下面给出触点材质的比较表：
4 ）开闭浪涌电流。

触点负荷的正确使用，在一般情况下，负荷应力应设计在100毫安以上、技术指标给定的额定负荷值的百分之八十以下比较可靠。

值得注意的是，继电器触点的额定负荷值是在阻性负载条件下给定的，当使用的负载是感性、容性及灯载时，可产生10倍的浪涌电流，所以如果不是阻性负载，使用时一般应按下表所示进行换算。

负载换算
5 ）机械应力。

机械应力在继电器中主要指震动、冲击、碰撞等应力作用要素。

尤其是在小电流回路中，簧片在吸合或者断开时候，可能会引起簧片的谐振，从而使触点产生瞬间断开再连或者触点的抖动，从而使继电器产生误动作，影响继电器的可靠性。

因此，在小电流回路的继电器的选型时，要选取那些触点能防谐振的结构，从而增加电路的可靠性。

4 自选密封R14型继电器参数及分析
在小电流回路的继电器的选型中，通过对以上条件的分析，综合考虑下认为R14型继电器能够较好的符合小电流回路的要求。

R14型继电器首先是密封的，里面充入了惰性气体，从而不容易受到外部环境条件的干扰，有利于保护触点不被腐蚀，由于充入的是惰性气体，触点也不容易被氧化，从而不容易生成氧化层，排除了触点膜电阻的干扰，使得继电器的可靠性得到了保证。

R14型继电器采用了双接点以及扫接结构，从而具有超强的接触可靠性。

λ60=9.2×10-10（5V 1mA）。

R14型继电器的磁性衔铁部分和触点部分是各自独立的，分别采用了最适合的材料组成了双重构造开关，这样能够有效的排除簧片的机械应力的干扰，有效的缓解冲击力，并且对震动也能那个起到减震的效果。

它的具体的结构如下图所示：
以DC110V回路为例，下面我给出R14型继电器在不同负载电流下的使用寿命如图所示
纵坐标是电气寿命（万次），从图中我们能清楚的看到继电器随着负载电流的减小，
它的电气寿命是增长的，能保证在小电流回路中的可靠性。

R14型继电器在微小负载中的可靠性非常高，我们给出它在小电流中的统计故障率如下表所示：
从上表我们可以看出R14型继电器在小电流回路中有着优良的可靠性，能够应用在高精度，可靠性要求较高的小电流回路中。

5 结论
在对继电器的选择时，首先必须对继电器所控制的对象一一被控回路的性质、特点以及对继电器的要求等都要有周密地考察和透彻地了解。

其次，对继电器本身的各种特性一一原理、使用条件、技术参数、结构工艺特点以及规格型号等，做到全面的掌握与认真分析。

再次是按“价值工程”原则，从先进性、合理性、可用性、经济性全面考虑，作到正确地选用和使用继电器。

小电流继电器在城轨交通设备中应用广泛，城轨车辆中LED灯和信号线路的负载很小，功率只有几瓦，是典型的小电流回路。

通过上边的分析，R14型继电器适合运用在小电流回路中，能够有效地保证电路的可靠性。

继电器的选择将影响列车运行的安全性，因此在城轨小电流回路中使用R14型继电器将有效的提高城轨车辆运行的可靠性，能够从一定程度上降低车辆的故障率，从而提高车辆的安全性。

但是，我们还需要不断探索和总结，提高选型的准确性，从而提高产品的可靠性。

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