电磁继电器基础知识

电磁继电器基础知识
2011年7月
提纲：
1、继电器概念；
2、继电器零部件用材；
3、继电器的分类及应用；
4、电磁继电器常用的技术参数；
5、继电器标识；
6、继电器装配问题点分析。

一、继电器概念
什么是继电器：输入:X
输出:Y
Ya
Xa Xb 继电器的定义：当它的控制系统中输入的某信号(输入量)，如电、磁、光、热等物理量，达到某一规定值时，能使输出回路的被控制量(输出量)跳跃式的由零变化到一定值(或由一定位突跳到零)。

我们把这种能自动使被控制量发生跳跃变化的控制元件称为继电器。

继电器， 英语写作Relay ，有接力的意思。

通俗地说，继电器就是一种
接力自动开关。

通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。

红外线接收红外信号AC 220V
空调机
空调机工作
按下遥控器
继电器吸合
便捷、安全性提高
继电器基本结构 磁路系统
由线圈与闭合磁路（铁芯、轭铁、衔铁）等构成的实现电磁能转换的组件。

该系统是一种工作气隙和衔铁将电磁能转变为机械能的转换组件。

附属部件：起固定、传递、保护作用的零件。

零件包括：外壳、推动卡、安装架等。

接触系统：输出电路的执行机构。

磁路系统 接触系统 附属部件 继电器
继电器动作原理
复原弹簧
衔铁动簧片动触点
灯
负载电源线圈电源开关S 外部电路
内部电路铁心轭铁线圈静触点
继电器的工作原理：
当继电器线圈通电后，在轭铁、铁心、衔铁及工作气隙所组成的磁路内就产生磁通，由此产生电磁吸力，吸引衔铁向铁心的极靴面靠近。

当线圈中的电流达到一定值（吸合值），吸力足以克服复原弹簧和接触簧片产生的反力时，衔铁被吸引到极靴面贴紧处的位置。

装在衔铁绝缘座的动簧上的动触点与静触点闭合，使被控电路接通。

线圈断电后，电磁吸力消失，衔铁在复原弹簧作用下返回初始位置，触点也跟着恢复原来状态，完成继电器的一次工作过程。

二、继电器零部件用材
触点
理想的触点材料应具有如下特征：导电性好、导热性好、耐热性好、高熔点、防止材料转移、高蒸发温度防止飞溅和减少电弧重燃，良好塑性，柔软减少触点回跳、抗氧化和腐蚀。

银氧化镉（AgCdO12，“12”代表“CdO”的含量）
银氧化镉是目前最重要的触头材料、氧化镉的存在明显提高接通大电流时触头的抗熔焊性或者抗粘合性能；氧化镉的升华使触头表面冷却，降低电弧能量和熄弧。

因此氧化镉满足低压电器对触头的主要要求，如高接通时的抗电弧烧损，各种负载下低的稳定的接触电阻及良好的来弧性能。

银氧化锡、银氧化锡氧化铟（AgSnO2、AgSnO2In2O3）
银氧化锡和银氧化锡铟是目前理想替代银氧化镉环性材料，由于锡比氧化镉有更好的热稳定性和更高的硬度因此银氧化锡和银氧化锡铟具有更好的抗熔焊性和耐烧损性，但接触电阻高，加工难度大。

银镍（AgNi10,“10”代表“Ni”的含量）
含高熔点金属镍10至40%的银镍触头材料，具有高导电性低接触电阻和烧损小，通断时材料转移少，特别适用于在狭小的外壳中通断。

金工件
铁芯、轭铁、衔铁
1、材料：电工纯铁，牌号：DT4E,是一种软磁性材料；
2、磁性材料：软磁材料和硬磁材料。

铁磁材料的磁畴
在铁磁材料内部有许多很小的天然磁化区,称为磁畴,在磁畴内部,各分子电流排列整齐,显示出磁性.但在没有外磁场作用时,各个磁畴的磁轴方向杂乱,磁场互相抵消,因此对外显示不出来磁性来.
如果给铁磁材料增加一个外磁场,磁畴就沿外磁场方向转向,显示出磁性.随着外磁场的增强,磁畴的磁轴逐渐转到与外磁场的方向上,因而使得铁磁物质内的磁感应强度大大增加,即铁磁材料被强烈的磁化了.
H
B Br Hc Hm B
H
软磁材料—磁化曲线
硬磁材料—磁化曲线
磁滞现象：在外磁场增大到使铁磁材料饱和后，若逐渐小外磁场，材料中的磁感强度B 也随之减小，但在铁磁材料的磁化过程中，磁畴翻转是不可逆过程，所以H 减小时，B 值并不按原来的磁化曲线规律下降，而是沿着高于原来的磁化曲线减小。

Br:剩磁感应强度HC ：矫顽磁力
簧片
1、动簧片：
铍铜:在铜合金中,铍铜的弹性最好,电导率比锡青铜铜高,价格较高;
锡青铜:弹性很好,价格适中,易加工,耐磨损,但电导率低,易腐蚀。

2、静簧片：锡青铜、紫铜
紫铜:导电性好、加工性能好，易复合、可焊性好，但其缺点是软而无弹性，易腐蚀被氧化、而磨性差。

三、继电器的分类及应用
按外形尺寸分类
名 称代
号
定 义
微型继电
器
W最长边尺寸不大于10mm的继电器
超小型继电器C最长边尺寸大于10mm，但不大于25mm的继电器
小型继电器X最长边尺寸大于25mm，但不大于50mm的继电器
2、按防护特征分类
泄漏率小于规定值
密封型
Sealed或Hermetically
短时间防水塑封型
Wash tight
可防未触及底座的液体
防焊剂型
Flux proofed 防尘、不防水
防尘罩型
Dust protected 不防水和尘敞开型
Unenclosed 保护类别结构简图
封装方式
3、按触点负载分类
名称代号定义微功率继电器W小于0.2A的继电器弱功率继电器R0.2～2A的继电器中功率继电器Z2～10A的继电器
大功率继电器Q10A以上继电器
4、按用途分类
5、按安装方式分类
四、电磁继电器常用的技术参数
机械参数
触点间隙
簧片压力
超行程
1、触点间隙：当触点断开时，动触点与静触点之间的间隙。

作用：
触点间可靠绝缘，达到一定的耐压值；
带电切换时形成的电弧可靠熄灭。

2、簧片压力：在给定条件下，处于闭合位置的两个触点相互作用的力。

作用：
触点在静态下接触可靠，保证在环境应力作用下或动态下触点能准确无误地断开或闭合被控电路；
接触电阻控制在一定的范围内；
2.1动合触点压力：继电器在动作状态下，动触点对常开静触点的压力。

2.2、动断（静合）触点压力：继电器在释放状态下，动触点对常闭静触点的压力。

2.3 触点分断力：动触点离开释放初始位置至与常开触点接触的力。

3、超行程：继电器动作时，动触点与常开静触点接触后，衔铁继续闭合运动的距离。

五大电气参数
1、动作电压：使继电器动作的线圈电压值。

指处于释放状态的继电器，
逐步升高线圈上的电压，当常开触点闭合时的线圈电压，以 “V”表示。

动作电压一般约为额定电压的70～80%。

2、释放电压：继电器释放时的线圈电压值。

指处于动作状态的继电器，
线圈上的电压从额定电压逐步降低，当常闭触点闭合时的线圈电压，以 “V”表示。

释放电压一般约为额定电压的5～10%。

3、动作时间：指处于释放状态的继电器，从给线圈施加阶跃额定电压的
瞬间起，到继电器的常开触点闭合瞬间为止的时间（不含动作回跳时间），以“ms”表示。

4、释放时间：指处于动作状态的继电器，从断开线圈上施加的额定电压
的瞬间起，到继电器的常闭触点闭合瞬间为止的时间（不含释放回跳时间），一般以“ms”表示。

5、回跳时间：一般指从触点闭合瞬间到稳定闭合为止的时间，一般以
“ms”表示。

回跳对继电器的电寿命影响较大，一般对于同一款继电器，回跳时间长的产品早期失效的概率大于回跳时间短的产品，因为回跳过程中触点断开的距离很小，触点间的电弧对触点损伤较为剧烈。

6、线圈电阻：从线圈引出脚两端测得的直流电阻值。

一般以“Ω”表示。

（说明书给出标称值是指环境温度为23℃的值）由于铜线的温度系数为α=4.3×10-3/℃，因此，不同的温度下线圈的电阻值是不同的。

7、接触电阻:一般指接触的触点间电阻和与触点相连簧片及引出脚的导
体电阻的总电阻。

接触电阻小可以减少负载损失、及触点发热。

8、绝缘电阻：指在互不相连的导电部分之间施加规定电压时，所呈现的
阻抗，以“MΩ”表示。

上述规定电压一般是500Vd.c.(或250 Vd.c.)。

9、介质耐压：指互不相连导电部分间的绝缘部分承受规定电压而无击穿
和规定漏电流的能力。

（一般情况下要测量常开触点间、触点组间、触点与线圈间的介质耐压），施加电压一般是交流电压有效值，漏电流一般规定为1mA。

自动机台检测1
自动机台检测2
继电器性能电气参数
1、触点额定负载：指在一定的规定条件下触点能可靠切换的负载，以电压和电流的组合表示。

如 10A/250VAC。

2、机械耐久性(机械寿命)：指触点上不施加负载或施加不会导致继电器机械耐久性失效的监测电流和电压，线圈上施加额定电压、规定频率继电器可以正常切换的次数。

一般以“次数”表示。

3、电耐久性（电寿命）：一般指继电器置于一定的规定环境条件下，在触点上施加规定的负载，线圈上施加额定电压时，继电器可以正常切换的次数，一般以“次数”表示。

4、额定线圈功率：指在线圈上施加额定电压时，线圈所消耗的功率，一般直流继电器以 “W”和“mW”表示，交流继电器以“VA”表示。

5、额定电压：指为了使继电器正常工作需要在线圈上施加的电压，以 “V”表示。

一般为3V，5V，6V，9V，12V，24V，48V，60V，110V，220V等。

线圈电阻的测量可用电压-电流法和电桥法。

用电压-电流法测量时，应尽量避免或减小电压表、电流表内阻的影响，测试过程要尽量短，以避免线圈温升。

测试数值Ra应换算成基准温度（一般为23℃）下的值，换算公式为：
R
a =R
[1+α(T
a
-23)]
式中：Ta为环境温度（℃）
α为电阻温度系数（铜导线的温度系数是0.004/℃）
线圈电阻换算
五、继电器标识
1、规格、型号标识
例：HF32FA-G/012-HSL1（555）
180℃
以上
180℃155℃130℃120℃105℃90℃70℃耐温等级C H F B E A Y O
绝缘材料
2、负载标识
“红色线框”：通过“和”UL UL“
“认证的负载是电流3A ，电压
250VAC ；
”蓝色线框“：通过VDE 认证的负
载是电流5A ，电压250VAC 。

“NC”：触点常闭端负载； ”NO“：触点常开端负载。

3、安全认证标识
VDE
位于德国Offenbach(奥芬巴赫)的VDE测试/认证机构，是隶属于德国电气工程师协会(VDE Verband Deutscher Elektrotechnikere.v.简称VDE)，成立
于1920年。

作为一个中立、独立的机构，VDE的实验室依据申请，按照德国VDE国家标准或欧洲EN标准，或IEC国际电工委员会标准对电工产品进行检验和认证，是欧洲最有经验的在世界上享有很高声誉的认证机构之一。

其中包含VDE测试与认证系统。

VDE标志于电气设备领域为一非常知名的验证标志，尤其于电气组件(如断路器、电磁开关、电线/缆、插头…等)，更是许多制造商普遍申请用来代表品质的象征。

目前VDE验证标志于国内亦是许多制造商意欲申请的验证标志。

它每年为近2200家德国企业和2700家其它国家的客户完成总数为18000个认证项目。

乞今为止，全球已有近50个国家的20万种电气产品获得VDE标志。

在许多国家，VDE认证标志甚至比本国的认证标志更加出名，尤其被进出口商认可和看重。

在我国，电气产品出口方向的多元化，使得欧洲、澳洲、东南亚等地区的进口商纷纷提出诸如GS（德）、BEAB（英）、IMQ（意）等安全认证及CE标志的求。

而大多数整机厂在认证过程中又把这些要求化整为零，要求各自的电气安全零部件供货厂家确保拿到一个高水平的安全认证标志，这也是越来越多的零部件生产企业希望获得VDE标志的外促原因。

UL认证
六、装配常见问题点分析
１、线圈方丝插装时产生的毛屑
２、沾锡时产生的锡珠 锡珠也是一种异物，在线圈沾锡的过程中，
它是不可避免的，但可以控制并维持到一个可接
受的水平。

产生锡珠的主要原因有以下两点。

1）助焊剂中的水份太多，沾到引脚上后不易蒸
发，浸入锡液后水份急剧蒸发爆炸产生锡珠，飞
溅粘结在线圈上。

2）沾锡速度太快，引脚还未预热就伸入锡液。

冷热冲突产生锡珠飞溅。

处理方法是尽量加长引
脚在锡面上方的预热时间。

锡珠对产品质量的影响：
（1）移动到继电器衔铁与铁芯间，可能导致产品额定电压不工作或不导通。

（图示）
（2）将漆包线熔断，造成线圈匝间短路或线圈不通。

（３）客户电路板短路．
３、触点-簧片间缝隙
1）触点下型腔太深，以经验，触点要比型腔高0.03mm左右。

2）上模的弹压力小或弹压圈小。

４、触点开裂
５、簧片上翘
1）上模的弹压力过大或过
衔铁小
2）支撑下模太短也会造成
簧片上翘。

工装
６、凸苞上鼓或塌陷，绝大多数零件凸苞背面都有一个沉孔，压铆时此沉孔中要有一个支撑块，否则零件的变形量大，且铆装不牢固。

1）铆装后零件的铆苞上鼓，其原因是下模支撑块太长（图5A）
2）铆装后零件的铆苞塌陷，其原因是下模支撑块太短（图5B）
７、零件插装时塑料件开裂
1）零件配合过盈量大，这主要是零件生产过程失控造成的，必要对插入件进行打扁整形，或扩大被插入件的孔，这要根据实现情部确定，当然有时不得已只能报废。

2）零件插装时歪斜，零件与塑料件孔不对正（图9），A插入件与被插入件垂直，正常插入不会造成被插入件开裂；B 插入件与被插入件不垂直，插入将会造成被插入件开裂，或插入件歪曲变形。

８、铆磁路时轭铁与线架间隙过大，对于拍合式继电器，轭铁与线架间隙过大会造成触点不能对中，甚至会影响到落差的一致性，主要由以下两个因素造成。

1）轭铁与线架的相对位置不固定（图10A ）。

2）铆装时轭铁与线架的定位间隙大，也会造成此缺陷（图10B ）。

要克服此缺陷，就要采用图10C 的方式，固定好线圈与轭铁的相对位置再铆装，这样铆装前后的间隙变化量不大。

磁路下模上模
磁路
下模
磁路下模上模上模间隙增加间隙增加间隙不变
A B
C 图10磁路定位状况对线架轭铁间隙的影响。