電力繼電器簡介

如我們在這個(gè)主題上的其他技術(shù)博客中所指出的，繼電器基本上是控制其他開關(guān)的開關(guān)。它們利用低功率信號(hào)來控制更高功率的電路。發(fā)出低功率信號(hào)會(huì)激活電磁鐵，移動(dòng)鐵芯并導(dǎo)致電觸點(diǎn)閉合，將電力發(fā)送到受控電路。

這種設(shè)計(jì)有效地將低功率信號(hào)與高功率電路隔離開來，保護(hù)操作員免受傷害，同時(shí)保護(hù)設(shè)備免受損壞。它還允許從遠(yuǎn)處控制設(shè)備或系統(tǒng)。電磁繼電器自1835年以來就存在了，盡管多年來它們的組件和種類變得更加復(fù)雜和精細(xì)，但它們的基本功能仍然保持不變。

什么是電力繼電器？

所有電氣繼電器都控制電力，但并非所有繼電器都被正確地稱為“電力繼電器”。更準(zhǔn)確地說，電力繼電器是專門設(shè)計(jì)用于處理高電流開關(guān)的產(chǎn)品，從幾安到更高的電流。電力繼電器觸點(diǎn)的內(nèi)置容量能夠處理較大的電流，加上它們更大的尺寸和更強(qiáng)大的線圈，使得電力繼電器成為在開關(guān)通常超過10安的電流時(shí)的良好選擇。一些使用示例包括汽車系統(tǒng)、電梯、閥門執(zhí)行器，或者具有高初始電流浪涌的設(shè)備，如電機(jī)、電磁閥、電源或電子鎮(zhèn)流器。

接觸弧和電力繼電器的好處

與大多數(shù)其他電氣元件一樣，所有繼電器在安全處理的電力方面都存在一些限制。每個(gè)型號(hào)對可以安全控制的電力都有最大功率額定值，使它們可以有效地與低功率負(fù)載（如燈泡）匹配，到高功率負(fù)載（如大型電動(dòng)機(jī)）。然而，如果繼電器的功率額定值超過了，則很可能會(huì)對繼電器造成永久性損壞。

如果觸點(diǎn)沒有完全對齊，這也可能導(dǎo)致繼電器中的接觸弧，即在繼電器的觸點(diǎn)打開但彼此靠近時(shí)電流流過空氣間隙的現(xiàn)象?；鸹ê蜔崃繋淼奈ｋU(xiǎn)并不是弧的唯一負(fù)面影響?；∵€會(huì)通過侵蝕觸點(diǎn)損壞繼電器，并通過產(chǎn)生不必要的電氣干擾損壞附近的設(shè)備。

電機(jī)繼電器中的弧問題

通過使用電力繼電器來解決這個(gè)問題，電力繼電器通常用于處理高電流設(shè)備的電氣負(fù)載，如加熱器、電動(dòng)機(jī)、照明陣列和其他工業(yè)設(shè)備。電力繼電器具有更高的電流和電壓額定值，主要通過使用與常規(guī)繼電器顯著不同的開關(guān)觸點(diǎn)材料來實(shí)現(xiàn)。

關(guān)于繼電器觸點(diǎn)材料的一點(diǎn)說明

電流通過繼電器的觸點(diǎn)時(shí)會(huì)遇到電阻，這取決于觸點(diǎn)的大小和材料。增加電阻會(huì)增加繼電器本身的功耗和產(chǎn)生的熱量。降低觸點(diǎn)電阻的一種方式是通過選擇它們所制成的材料。

常規(guī)繼電器通常使用銀鎳觸點(diǎn)。自從繼電器問世以來，這種金屬一直被用于繼電器，并且通常用于開關(guān)電阻性負(fù)載（電流和電壓彼此同相）。

用于更高負(fù)載的繼電器（電力繼電器）使用由氧化銀鎘、氧化銀錫或金合金制成的觸點(diǎn)，并且適用于開關(guān)感性負(fù)載（電流和電壓不同步，有時(shí)會(huì)引起電流或電壓的大幅度峰值）。這些觸點(diǎn)材料都提供較低的電阻和減少由于高涌入電流而引起的接觸焊接。使用氧化銀錫可以避免使用含有鎘的合金所帶來的環(huán)境擔(dān)憂，因?yàn)橐恍﹪覍︽k進(jìn)行了監(jiān)管。

電力繼電器與信號(hào)繼電器

電力繼電器和信號(hào)繼電器是一般繼電器的兩種最流行的變體，它們可以從更直接的角度進(jìn)行比較。重要的是，電力繼電器期望的壽命周期較少，但更關(guān)心更高的電壓和電流。信號(hào)繼電器期望更高的壽命周期，但處理較低的電壓和最小量的電流。這些使用上的差異需要在其構(gòu)造上采取顯著不同的方法。由于構(gòu)造上的差異，雖然電力繼電器非常適合開關(guān)高功率設(shè)備，但它們不適合與低功率設(shè)備一起使用。用于電力繼電器的接觸材料的特性對于低功率開關(guān)來說并不理想。這是因?yàn)楸婚_關(guān)的電壓越低，觸點(diǎn)之間的物理連接就越關(guān)鍵，這由觸點(diǎn)的接觸壓力和清潔度控制，而不是由材料控制。更明顯的是，用于電力應(yīng)用的信號(hào)繼電器很可能由于過壓或過流而發(fā)生嚴(yán)重故障。即使它幸存下來，它也將缺乏重要的功能，如弧的預(yù)防和接觸自清潔。在選擇兩種類型之間時(shí)，最重要的指導(dǎo)原則是始終將所開關(guān)的功率級(jí)別與繼電器的功率額定值匹配。

電力繼電器的類型

與常規(guī)繼電器一樣，電力繼電器分為兩種基本類型，電磁式和固態(tài)式。電磁式電力繼電器使用電線圈、磁場、彈簧、可移動(dòng)鐵芯和觸點(diǎn)來控制設(shè)備的電力。

用于高功率應(yīng)用的固態(tài)繼電器可以使用無運(yùn)動(dòng)部件來切換交流或直流電流。它們?nèi)《褂冒雽?dǎo)體，例如可控硅（SCR）、交流三極管（TRIAC）或開關(guān)晶體管來切換電流。雖然固態(tài)繼電器用于切換高功率負(fù)載，但由于適當(dāng)?shù)墓β拾雽?dǎo)體成本的增加和額外的熱管理組件的必要性，成本/效益計(jì)算會(huì)隨著功率需求的增加而受到侵蝕。

帶有鋁散熱片的固態(tài)繼電器

電力繼電器的配置和額定值

與常規(guī)繼電器一樣，電力繼電器通過觸點(diǎn)配置或描述進(jìn)行分類，指定它們可以同時(shí)控制的設(shè)備數(shù)量。最常見的分類是：

SPST - 單極，單刀

DPDT - 雙極，雙刀

3PDT - 三極，雙刀

SP3T - 單極，三刀

繼電器觸點(diǎn)根據(jù)在繼電器上沒有施加電力時(shí)所處的狀態(tài)，通常列為常閉（NC）或常開（NO）。

繼電器額定值指的是繼電器可以安全有效地切換的功率量。此額定值通常以交流或直流電流或兩者兼用，并以安培為單位給出。繼電器的額定級(jí)別必須與所開關(guān)設(shè)備的額定級(jí)別相同，并包含一個(gè)安全系數(shù)。

與非電力繼電器一樣，電力繼電器可以使用“形式”來描述。像“1 Form A”或“2 Form C”這樣的短語告訴您關(guān)于繼電器的兩件事。在“Form”之前的數(shù)字告訴您繼電器中描述的觸點(diǎn)有多少個(gè)，因?yàn)橐粋€(gè)單元中可以有多個(gè)繼電器開關(guān)。形式A意味著繼電器通常是打開的，形式B意味著繼電器通常是閉合的。形式C僅適用于SPDT繼電器，表示哪個(gè)位置被認(rèn)為是常閉位置，同時(shí)繼電器是斷路前進(jìn)行的。形式D與形式C相同，但是是進(jìn)行斷路前進(jìn)行的。還有許多其他形式，但這四個(gè)是最常用的。換句話說：

形式A - 通常開

形式B - 通常閉

形式C - 斷開前進(jìn)行的SPDT開關(guān)

形式D - 斷開前進(jìn)行的SPDT開關(guān)

選擇電力繼電器

選擇正確的電力繼電器以匹配您的應(yīng)用程序的過程非常簡單，包括以下步驟：

1.確定必要的負(fù)載電壓額定值和類型

2.確定必要的負(fù)載電流額定值

3.確定必要的電路/開關(guān)布置

4.確定必要的控制電壓和類型

5.確定所需的安裝類型

對于固態(tài)繼電器，步驟是相同的，但您還必須確定負(fù)載類型（感性或阻性），并確定是否需要標(biāo)準(zhǔn)或特殊應(yīng)用的SSR。您還需要確定設(shè)備散熱的量以及管理它的解決方案。

其他設(shè)計(jì)考慮因素

電力繼電器的工作方式與常規(guī)繼電器相似，這意味著在設(shè)備規(guī)格階段會(huì)面臨類似的考慮因素。其中一些考慮因素值得注意，包括：

輸入功率浪涌：某些設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生顯著的功率浪涌，這應(yīng)該在繼電器規(guī)格之前確定，以避免損壞設(shè)備。

線圈抑制：在繼電器循環(huán)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生高電壓暫態(tài)。線圈抑制在電路中使用附加組件來保護(hù)設(shè)備免受這些暫態(tài)的影響，但這可能會(huì)縮短繼電器的壽命周期。您應(yīng)確定是否需要特定的線圈抑制策略。

鎖定：鎖定繼電器將保持其最后的接觸位置，即使已移除激活電源。這可能是您的應(yīng)用程序需要的一個(gè)特性。

噪音：繼電器可能會(huì)產(chǎn)生EMI或RFI噪聲，這種噪聲在高功率設(shè)備中可能更加明顯。您需要預(yù)先確定您的設(shè)備或系統(tǒng)對此噪聲的敏感性。

接觸彈跳：當(dāng)繼電器循環(huán)時(shí)，觸點(diǎn)可能會(huì)經(jīng)歷多次非常短暫的開/關(guān)周期，稱為接觸彈跳，這會(huì)產(chǎn)生電脈沖。根據(jù)應(yīng)用的靈敏度，這可能會(huì)產(chǎn)生不希望的效果。必須在規(guī)格之前確定接觸彈跳是否重要。

接觸彈跳及由此產(chǎn)生的迅速變化的電壓

總結(jié)

繼電器是經(jīng)過驗(yàn)證的、高效的、有效的設(shè)備，可以安全地從遠(yuǎn)處對設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行電氣控制，同時(shí)也將控制器與操作電流隔離開來。電力繼電器是電磁式或固態(tài)繼電器，已經(jīng)設(shè)計(jì)具有額外的強(qiáng)大功能來處理更高的電壓和電流。在確定產(chǎn)品的繼電器電力開關(guān)要求時(shí)，CUI Devices愿意為您提供各種電力繼電器和信號(hào)繼電器，滿足您的低電平或高電平電流開關(guān)需求。