磁保持继电器基础知识

e g
A j
-200
a
-500
d
-F(g)
h
F(g)
触点保持不住的受力曲线
横坐标（A）代表衔铁组件的开距。
纵坐标（F）代表衔铁组件换向过程中 所受到的力。 f
触 点 闭 合 过 程
c
７00 500
红色虚线代表排斥力线。
蓝色虚线代表排斥力、簧片反力与电磁、永磁力叠加 后的合力。
红色实线代表永磁力线，蓝色直线代表反力特性曲线。 ｉ -A b -200 a 200
※接触电阻是继电器最重要的参数
3．动作、释放电压
电压（％）
额定电压 动作电压 不动作电压 释放电压 保持电压
不动作、保持电压
C B A ON
D E
• 吸合电压：使继电器触点闭合需要 的最小电压叫做吸合电压。左图中 的动作电压指吸合电压的上限，不 动作电压指吸合电压下限。 • 释放电压：使继电器触点断开需要 的最小电压叫做释放电压。左图中 的释放电压指释放电压的上限，保 持电压指释放电压下限。 提问：左图曲线上的哪一段代表 触点断开状态，哪一段代表触点 闭合状态？
提问：左图坐标中触点压力在哪个位置？大概是多少？ 提问：左图坐标中触点保持力的断开和闭合力怎么计 算？大概是多少？
提问：左图坐标中反力特性曲线的斜率代表什么？
F(g)
触点不释放的受力曲线
横坐标（A）代表衔铁组件的开距。
纵坐标（F）代表衔铁组件换向过程中 所受到的力。
触 点 释 放 过 程
700 d 500
空 载 换 向 过 程
700 d 500
g f e
c -A b a
200
0 -200
A
-500 -F(g)
F(g)
触点释放过程的吸力与反力特性曲线
横坐标（A）代表衔铁组件的开距。 纵坐标（F）代表衔铁组件换向过程中 所受到的力。 黑色实线代表排斥力线，红色虚线代表电磁力线。 黄色实线代表排斥力、簧片反力与电磁、永磁力叠加 后的合力。
• d D 线圈电阻计算公式： R=k*{ρ*[(D-d)/2]^2*2*π*L}/[(πr)^4] • ρ为电阻率，铜的电阻率为： ρ= 0.0175 Ω· mm^2/m 线圈功率：P=U^2/R
※线圈电阻的大小决定继电器的功率
2．接触电阻
• 接触电阻(CR) ：一个导体分成二段 后形成的电接触、具有比原导体大 得多的电阻，此电阻称为接触电阻。 继电器的接触电阻指触点间电阻。 • 接触电阻CR是收缩电阻Re和表面 膜电阻Rf的总和：Rk=Re+Rf
红色实线代表永磁力线，蓝色直线代表反力特性曲线。 h c -A b a 200
0 -200
-500 -F(g)
F(g)
触点闭合过程的吸力与反力特性曲线
横坐标（A）代表衔铁组件的开距。
纵坐标（F）代表衔铁组件换向过程中 所受到的力。
触 点 闭 合 过 程
c -A b
500
f
黑色实线代表排斥力线，红色虚线代表电磁力线。
• 触点压力： 指产品磁路 完全闭合后 ，动静触点 间产生的相 互作用力。 触点压力等 于簧片头部 超行程所产 生的反力 • 簧片头部超 行程越大， 产生的反力 越大，触点 压力也越大 • 那是不是超 行程越大越 好呢？为什 么？
永磁静态吸力特性曲线
F(g)
500
横坐标（A）代表衔铁组件的开距。 纵坐标（F）代表衔铁组件换向过程中 永磁产生的吸力。 红色曲线代表衔铁组件处在不同位置时 所受力的数值连成的一条线。
红色线为爬电距离 黑色线为电气间隙
• 介质耐压：又称抗电强度， 是指两导电部分之间能承受 的不击穿的最大电压值 • 介质耐压与导电部分之间的 爬电距离、电气间隙和污染 等级有关
5．换向保持力
闭合力 断开力
闭合力
断开力
• 换向保持力：在衔铁组件手 柄上施加的能使触点断开或 闭合的最小的力。 • 换向保持力分为空载保持力 和触点保持力，空载保持力 和触点保持力都有断开力和 闭合力之分 提问：空载保持力与触点保持 力的大小分别与什么有关系？
1、通过电流的导线周围会产生磁场，磁场的大小B与电流的大小I成正 大，与离导线的距离ε的平方成反比，这就是电磁感应现象。
2、右手螺旋定则 a：直导线的磁场方向判断，右手大拇指指向电流方向，其他手 指握拳所向的方向就是磁场方向。
b：螺旋线的磁场方向判断，右手握拳，四根小手指指向电流方向，大 拇指伸直指向的方向就是磁场N极。
一、磁保持继电器的定义 二、磁保持继电器的工作原理 三、磁保持继电器的主要参数 四、磁保持继电器的应用及注意事项
磁保持继电器是一种依靠自身永磁力保持触点断开或闭合状态的 双稳态继电器。
永磁力：衔铁组件中的磁铁产生的力。所有的磁保持继电器中都 有永磁，一般的电磁继电器则没有。
双稳态：这里所说的双稳态是指触点的状态，即断开状态和闭合 状态不需要外部因素即可保持稳态。磁保持继电器都是 双稳态继电器，电磁继电器都是单稳态继电器。
e A g
触点保持不住其实就是衔铁组件没有完全闭合到位， 是因为簧片头部超行程过大或者簧片过于刚性，簧片 头部产生的反力大于永磁与电磁吸力之和。 即c>a+b 提问：左图坐标中衔铁组件到哪个位置时无法闭合， 改变坐标中的什么可以使衔铁组件完全闭合呢？
-500
d -F(g)
h
一、IC卡预付费智能电表
• 形成表面膜电阻Rf因素: 1.空气中的灰尘. 2.空气中的有害气.H2S,SO2等. 3.空气中的有机物蒸汽.塑料,胶水,松香. 4.生产过程中触点表面沾染的油污,汗渍.
形成收缩电阻Re因素: 触点压力的大小决定收缩电阻的大小. 两者成反比关系,触点压力越大,收缩电 阻越小.
收缩电阻
表面膜电阻
•
衔铁组件过中点时，两 端受到的力达到平衡， 但由于惯性的作用，衔 铁组件将继续运动。
衔铁组件过中点后，排 斥力消失，永磁力方向 改变与电磁力相同，叠 加后衔铁组件加速运动。
衔铁组件在排斥力、电 磁力、永磁力的共同作 用下，完成换向。
1．线圈电阻
L
• 线圈(COIL) ：线圈是继电器的动力部分， 漆包线绕制在骨架上，然后将漆包线两 端锡焊在引脚上，形成一个线圈。 • 线圈电阻(R)：用直径为Φ的漆包线绕T 圈产生的电阻。 R=£*（ T / Φ ） • 温度对线圈电阻的影响：温度越高电阻 越大，越低电阻越小。通常说的线圈电 阻指的是20 ℃时的线圈电阻。当温度高 于或低于20 ℃时，有一个换算公式： Rt=R20[1+（Tº C-20º C）X0.004]
A 0
-A
提问：左图中什么位置是空载保持力， 空载保持力大概是多少？
-500 -F(g)
F(g)
电磁与永磁动态吸力特性曲线
横坐标（A）代表衔铁组件的开距。 纵坐标（F）代表衔铁组件换向过程中 所受到的力。 黑色实线代表排斥力线。 红色实线代表永磁力线，红色虚线代表电 磁力线。 蓝色虚线代表排斥力与电磁、永磁力叠加 后的合力。 坐标系中 D-(a+b)=c, e+f=g 若c>0,则衔 铁组件换向， 若c<0，则不 换向
f g
黑色实线代表排斥力线，红色虚线代表电磁力线。
黄色实线代表排斥力、簧片反力与电磁、永磁力叠加 后的合力。 触点不释放是因为使触点断开的力小于保持触点闭合 状态的力。即c+d<a+b. 提问：改变坐标中的什么可以使触点释放呢？
红色实线代表永磁力线，蓝色直线代表反力特性曲线。 200 e
-A c h b
漆包线：表面上包了一层绝缘漆的铜线。通 常说的Φ1.5mm的漆包线是指内芯铜的直径， 不含漆层。所以一般来说漆包线测量外径要 大一点， Φ =铜径+漆层厚度。 漆包线等级：按耐温等级分为B级(135 ℃)、 F级(155 ℃)、H级(180 ℃)；按漆层厚度分为 UEW、2UEW、3UEW，其中3UEW的漆层 最薄。
黄色实线代表排斥力、簧片反力与电磁、永磁力叠加 后的合力。 触点吸合是因为使触点闭合的力大于保持触点断开状 态的力。即h+g>e+f.
红色实线代表永磁力线，蓝色直线代表反力特性曲线。 200
e A g
-200
a
-500
d -F(g)
h
F(g)
触点不吸合的受力曲线
横坐标（A）代表衔铁组件的开距。
纵坐标（F）代表衔铁组件换向过程中 所受到的力。
触 点 释 放 过 程
700 d 500 g f e A j
红色实线代表永磁力线，蓝色直线代表反力特性曲线。 h c -A b a 200
0 -200
触点释放是因为使触点断开的力大于保持触点闭合状 态的力。即c+d>a+b.
提问：左图坐标哪个位置代表簧片头部的超行程？哪 一段代表触点运动的空行程？
-500 -F(g)
IC卡预付费电表是远程抄表系统的终端。磁保持继电器在智能电表中是最重要的 电子元件之一。由于其高可靠性及很强的过大电流能力，在电表中充当智能开关 的角色。在用户IC卡中余额不足时，自动切断电源；在充值后自动接通电源。
6．触点超行程(FOLLOW)
• 触点超行程 (FOLLOW) ：指触点刚 闭合时衔铁 与轭铁之间 的距离，也 可以说是簧 片头部继续 运动的距离 ，即簧片头 部的超行程 • 电磁继电器 是通过在衔 铁与铁芯间 用塞片探测 的方法来控 制触点超行 程，磁保持 继电器是通 过什么方法 来控制的？
百度文库
7．触点压力
F
时间［ｍｓ］
触点状态
OFF
OFF
4．吸合、释放时间
电压（％）
额定电压 动作电压 额定电压
回跳时间
• 吸合、释放时间：自线圈 通电开始到触点闭合、断 开所需的时间 回跳时间：触点吸合第一 次接触到稳定接触需要的 时间
C B
时间［ｍｓ］
D
E
释放电压 保持电压
•
U1
不动作电压
U2
A
t1
t2
F
ON
触点状态
提问：为什么衔铁与轭 铁间出现异物或间隙时， 保持力会很小？ 公式：F= μ*B*S/ε^2 提问：请绘制第三幅图 的衔铁组件产生的磁力 线？衔铁组件过中点时 的磁力线？
线圈通电后，由于同极 相斥的原理，产生强大 的排斥力，，当排斥力 大于吸力时，衔铁组件 开始换向运动。
线圈通电后，由于同极 相斥的原理，产生强大 的排斥力，，当排斥力 大于吸力时，衔铁组件 开始换向运动。
触 点 闭 合 过 程
c -A b
500
f
黑色实线代表排斥力线，红色虚线代表电磁力线。
黄色实线代表排斥力、簧片反力与电磁、永磁力叠加 后的合力。 触点不吸合是因为使触点吸合的力小于保持触点断开 状态的力。即h+j<e+f. 提问：改变坐标中的什么可以使触点吸合呢？
红色实线代表永磁力线，蓝色直线代表反力特性曲线。 200
0 -200
A j
a
-500 -F(g)
F(g)
触点抖动的受力曲线
横坐标（A）代表衔铁组件的开距。
g f e A j 纵坐标（F）代表衔铁组件换向过程中 所受到的力。
触 点 释 放 过 程
700 d 500
黑色实线代表排斥力线，红色虚线代表电磁力线。
黄色实线代表排斥力、簧片反力与电磁、永磁力叠加 后的合力。 触点抖动是因为在释放过程中，衔铁组件过零点之前 或者刚过零点时，受到了簧片比较大的阻力，这个阻 力已经大于电磁力、永磁力、排斥力叠加的力，当测 试仪的脉冲电压使衔铁组件产生的惯性不足以克服这 个阻力，脉冲电压持续爬升的时候，每爬升一个点， 衔铁组件带动推片对簧片撞击一次。我们听到的抖动 声音其实就是这个持续的撞击声。当脉冲电压爬升到 足以克服簧片反力的时候，触点断开。 提问：改变坐标中的什么可以使触点不抖动呢？
OFF
时间［ｍｓ］
OFF
t1 t3 t2
提问：左图哪一段代表产品 吸合时间，哪一段代表产品 释放时间，哪一段代表触点 回跳时间？
4．绝缘电阻
≥100MΩ
介质耐压
• 绝缘电阻：在相互绝缘的导 电部分之间用规定的直流电 压（一般为500VDC）测量 时所呈现的电阻值 • 绝缘电阻与导电部分间的绝 缘材料的电阻率大小有关
通过前面的实验我们知道，磁场是有方向的，那么磁保持继电器是如何 实现动作的呢？ 磁场的特性：同极相斥，异极相吸。 通过以下几幅图了解同极相斥，异极相吸在磁保持继电器中的应用。 给线圈施加不同方向的电流从而改变衔铁组件的状态，衔铁组件状态 的变化使触点实现了断开和闭合的功能。
下面的两幅图，左边一幅是通电的线圈的磁力线；中间一幅图是铆好铁芯和轭铁的 线圈组件通电后的磁力线。可以看出什么不同？ 磁力线的特点：永远流向磁阻最小的路径,总是由N极流向S极，是闭环的曲线。 铁是一种最好的导磁材料，它的磁阻很小，而空气的磁阻很大。所以右图的磁力线 全部集中在铁芯和轭铁中，磁力线越密集的地方磁场也越大，磁力就越大。