电磁继电器选用和指南

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(陕西群力电工有限责任公司，陕西宝鸡，721300)

1　引言

在当今世界，航天、航空、武器装备两个大国，一是美国，技术水平最先进，二是俄罗斯，其技术水平先进、工作可靠及结实耐用等特点著称于世，技术和性能水平也属国际一流。所以俄罗斯电磁继电器国家标准是一部项目完整、要求非常严格和全面的标准，对电磁继电器的研发、生产、试验、检测、使用、维修、贮存等多方面，提供了完善的技术基础保障。另外俄罗斯还出版和发行一些与标准配套使用的相关手册和资料，国内在1999年原中国航空工业总公司的领导下，由中国航空机载设备北京中兴高技术公司组织有关专家编写了《俄中西电子元器件对照手册》，书中包括二极管、三极管、半导体集成电路、继电器、接插件电容器等五个专业门类，该书主要列出了俄罗斯电子元器件的名称、型号、主要技术参数、简要说明、外形图、接口尺寸及国内替代产品型号和生产厂家等，其中继电器主要有25个电磁继电器和1个干簧继电器。依据这些工具图书可以很快的确定设计方案采用什么类型继电器并选择最合适的继电器，做到了事半功倍的原则。

2　电磁继电器主要使用参数

为了确定电磁继电器正常工作能力和评定电磁继电器的适应性及应用范围，必须了解其主要参数。电磁继电器的基本使用参数按下述规定。

2.1　电气特性

灵敏度、工作电流(电压)、吸合电流(电压)、释放电流(电压)、线圈电阻、触点电路电阻(接触电阻)、切换能力、电气绝缘、负载类型、转换(循环)次数、耐久性(寿命)。

2.2　时间参数

吸合时间、释放时间、触点回跳时间。

2.3　高频继电器

触点间分布电容、波阻、行波或驻波系数(电压驻波比)、转换功率、承载功率、转换信号次数。

2.4　参数的定义和说明

灵敏度：当电磁继电器线圈输入一定的功率值时，电磁继电器的吸合能力。通常灵敏度定义为吸合磁动势(МДС)。在与其不同型号继电器相比较时，而这些不同型号的电磁继电器又被同样选用在设备仪器上时，那些吸合磁动势值最小的电磁继电器应认为是最灵敏的。为使电磁继电器衔铁可靠的驱动所有触点组接通(断开)，具体型号电磁继电器的磁动势(МДС)值应永久恒定和足够的。灵敏度特性是给电磁继电器线圈输入足够使衔铁运动并驱动触点转换的最小功率Pcp。吸合功率-非恒定值，它取决于电磁继电器线圈的绕组数据和外界因素的影响。

极化电磁继电器与中性电磁继电器相比较具有较高灵敏度，较大的放大系数，较小的吸合时间。极化电磁继电器具有较高灵敏度是由于辅助能量(永久磁钢)的引入，增加了磁动势和衔铁相对低的运动速度，以及较小的触点压力。

灵敏度作为技术文件中的参数，在周围环境温度确定条件下，不能按吸合电流和线圈电阻计算和确定：

(1)

RΟδΜ-线圈电阻，Ω。

吸合电流(电压)是制造和应用过程的各种不同类型测试中以检查和调整电磁继电器并不是工作参数。

线圈工作电流(电压)在气候和机械因素影响下并在保证电磁继电器工作能力范围的条件下，以额定值正负公差的形式在技术文件中规定。工作电流(电压)的上限值不能超过其流经绕组所产生的固有温升值。工作电流(电压)的下限值取决于最小安全系数，并能保证必需的吸合时间，以及当电源电压下降和由于绕组通电发热而电阻增加时，能确保电磁继电器可靠地工作。

对密封电磁继电器而言，工作电流(电压)上限值通常应限制在密封后容许升高的温度。

吸合电流(电压)当供给线圈最小电流(电压)时，确定电磁继电器的灵敏度和表示其特征值。在这样电流(电压)条件下，电磁继电器应能正常的吸合，也就是能转换所有触点。为了保持电磁继电器的这种状态，必须输入工作电流(电压)到线圈上。

在机械和气候因素的持续影响下，对每一型号的电磁继电器输入正常条件下的吸合电流(电压)值，在贮存过程中可能损失电磁继电器灵敏度，所以吸合电流(电压)可以稍高于额定值。

吸合电流(电压)乃是电磁继电器检验控制参数，用以表明电磁继电器调整的稳定性和结构零件的稳定性。

释放电流(电压)无论是正常条件下，还是各种不稳定因素影响的条件下适用的释放电流(电压)值同吸合电流(电压)一样都应在技术文件中规定。

当线圈上电流(电压)下降到衔铁复位时的数值时，电磁继电器释放(触点恢复到原始状态)。电磁继电器敏感度的最佳指示以最大电流来表示，在此电流下，衔铁恢复到原始状态。

释放电流ΙΟΤΠ与吸合电流ΙCP比值称为返回系ΚΒΟЗ，各种不同结构的ΚΒΟЗ值在0.1到0.98很宽的范围内变动。产生磁通的电磁力特性曲线和反作用弹簧的反力特性曲线接近，运动系统转轴上的摩擦系数减小乃是返回系数增加的主要条件。

由于运动系统行程的减小，同样也可改善返回系数ΚΒΟЗ，电磁力和反作用弹簧力的特性曲线应在选择最好的重合条件下达到相接近。

线圈电阻在周围环境温度θ=20℃条件下，电磁继电器线圈带公差的有效直流电阻值是电磁继电器自身特性，在任何其他温度下的线圈电阻RΟδΜ(Ω)按下列公式确定

RΟδΜ=RΟ[1+α(θ-θ0)]

(1-2)

这里，RΟ-在初始温度θ0条件下的线圈电阻，Ω；α=1/(235+θ)-铜电阻温度系数，1/℃；在θ0=20℃时，α值=0.00392 1/℃；θ-周围环境工作温度，℃。

触点电路电阻(含接触电阻)由表面接触电阻和触点电路件(簧片或弹簧、导线)电阻组成。实际上测量电磁继电器的表面接触电阻非常困难，所以接触电阻值应根据触点所有电路电阻来确定。

对于表面非常洁净触点接触电阻其也会受到很多因素的影响，无论是供货期间，还是在使用过程中可能在很大的范围内发生变化。

触点表面的污染是由于触点与触点之间本身压力的下降和触点温度升高的结果所引起。在技术文件中一般指明交货期间触点电路电阻的额定值，根据这些评定电磁继电器触点质量。

触点电路电阻采用伏安法进行测量或者采用其他方法即在断开触点间电压为(6±1)V，误差为±15%的直流或频率达10kHz的交流电进行测量。在这种情况下，对于负载电流等于和大于100mA的电磁继电器来说，流过闭合触点的电流是(100±10)mA。电磁继电器转换负载的电压不超过200 mV时，其触点电路电阻的检查在电压(30±5)mV下进行，在此情况下，流过闭合触点的电流应不大于10mA。

切换能力，电磁继电器触点的切换能力是以切换功率值来表征的。在此情况下，触点完成规定的转换次数。

应注意，切换功率值主要取决于触点的电气腐蚀。腐蚀基本上是在电流大于100mA的条件下出现。当电流小于这个值时，电气腐蚀一般不会发生，而此时对电磁继电器工作能力的主要影响则表现为触点和运动系统的机械磨损。

3　扰动因素对继电器工作力的影响

可靠性是评定电磁继电器在设备上工作能力的主要标准。电磁继电器可靠性取决于在技术文件规定条件下，电磁继电器在规定的运行时间的区间内无故障工作能力。

影响电磁继电器可靠性的因素分为内因和外因。触点电负载、线圈电源情况、触点瞬变阻抗、电磁继电器绝缘电阻等属于内因；机械和气候影响、周围环境大气压力、霉菌和海雾、特殊因素等属于外因。

4　供应方保证

制造厂供应的电磁继电器应有明显的标记，指明制造年、日，批号和验收印记。电磁继电器应按文件要求的专用包装材料包装，电磁继电器制造厂的包装箱允许使用任何类型的运输工具，对任何距离进行运输时，在这种情况下，建议对装有电磁继电器的包装箱进行保护，使其免遭机械和大气压下降的影响。电磁继电器的包装不允许其在包装箱内移动，以免导致结构损坏。

5　使用说明

俄罗斯国内电磁继电器资料或手册叙述顺序一般为：电磁继电器用途、可靠性要求、结构数据、包括自身外形图和安装固定装置标记、技术特性、自身特性、耐磨性(寿命)等等。

在其附件中还列出停用的电磁继电器品种和建议替换的电磁继电器清单。

列在电磁继电器自身特性内的线圈电阻用误差为±2.5%的仪器测量。接触电阻值按ГОСТ16121-86《电磁继电器通用技术条件》规定，在直流条件下用伏安法测量，其误差±15%。

对多线圈极化电磁继电器来说，工作电流是指第一线圈，其它线圈的工作电流由下列关系式确定：

Iрабх=Iраб1W1/ Wх

(1-3)

这里Iрабх-被测线圈的工作电流；Iраб1-第一线圈工作电流；W1-第一线圈的圈数；Wх-被测线圈的圈数。

电磁继电器资料或手册中的术语的说明，物理量单位列在СΤ СЭВ1052-78对应关系中，大气压为Рa，Рa等于1N力的压力，其力垂直均匀分布于面积为1m2的表面上。为了换算大气压，可应用这样规则：1mmHg=133.3Рa。

6　国内电磁继电器选用

6.1　基本内容和要求

国内目前电磁继电器的选用的基本内容主要采用国家军用标准(等同采用美国军用标准MIL)、国家标准(等同采用国际电工委员会IEC)、相关出版社出版的图书及各产生厂家的产品样本，它们所涉及的内容各自都侧重不同，比如电磁继电器的基本要求、检验要求、鉴定检验、质量一致性检验、合格资格的保持、检查和试验方法、交货准备、说明事项等，均在国家军用标准、国家标准和产品标准中都有具体规定。

6.2　名词和术语

电磁继电器的名词和术语及参数的定义按国家标准GB/T2900.63-2003 《电工术语 基础继电器》(等同采用IEC60050-444：2002.标准)执行，另外国家军用标准中也有一些名词和术语的定义。从主要名词和术语上来看，我们定义和俄罗斯有较大的差异，因为我们名词和术语是采用国际电工委员会(IEC)标准或美国军用标准的定义。在分类形式与俄罗斯的分类形式有差异，这也充分体现美欧标准体系与俄罗斯标准体系的巨大差异。

6.3　选用要求

6.3.1一般要求

国家军用标准GJB/Z128-2000《宇航用电子元器件选用指南 继电器》，标准规定了宇航用电磁继电器、固体继电器、延时继电器、恒温继电器选择和应用的原则及要求。标准主要引用国家标准、国家军用标准、电子行业标准、航天行业标准及美国军用标准MI-STD-1346C。标准中涉及了宇航使用内容包括电磁继电器的一般要求、电磁继电器分类、电磁继电器军用零件号、电子系统和航天系统的型号命名方法及标志方法、选择的一般要求、环境性能、降额和冗余及电磁继电器热设计、可靠性、电磁兼容、特殊环境适应性等。

6.3.2选择和应用

标准给出了电磁继电器的基本功能、应用类型、触点组合形式及代号、失效率等级及代号、质量等级符号及质量系数πQ值、选用原则和要求及步骤、输入参数选择、输出参数选择、环境参数选择、触点类型和参数选择、工作状态选择、外形尺寸和重量选择、安装位置和安装方式选择封装形式选择、电磁兼容性和辐射选择、可靠性筛选和降额及失效模式分布等。

6.3.3包装和贮存

2000年以后航天用户提出宇航级产品的进一步相关要求，但是不同的用户提出的要求存在一定的差异，目前未见到统一的规范要求。包括电磁继电器的包装和运输及贮存，俄罗斯规定的非常详细，而国内的国军标、国标、行业军标及产品标准都没有如此详细，特别是对贮存期和贮存寿命没有规定。只有航天用户有明确的规定，但是没有规定详细的实施要求。

6.3.4其它

另外一个选用指南主要来源是采用1985年由原电子工业部继电器专业情报网编译和出版的《工程师继电器手册》，该书是在全美继电器制造商协会主编的“工程师继电器手册”基础上编译，手册主要收入了美国统一制订的继电器名词术语和测试程序，摘编了美国继电器军用标准和国际电工委员会(IEC)标准，介绍了各类继电器及其在军事和工业自动化领域的应用，以及使用中应注意的事项。该书新版本为2006年出版，新版本延续了前几版的传统和精髓，同时增加了很多内容如触点材料、触点失效分析、触点寿命与材料、MEMS继电器、继电器失效机理分析、高压继电器、继电器选用指南等。该书中一些新的理论和新的观点及新的方法对国内继电器研发、生产、试验、检测、应用及失效分析等，有很好的指导意义。

7　结束语

本文简要介绍了俄罗斯有关电磁继电器的选择和使用，俄罗斯人提出的产品使用中注意事项和相关问题，对我们是有很多的启发和帮助，同时介绍了一些国内的相关情况及新版《工程师继电器手册》的基本内容，它们对国内电磁继电器产品的研发、生产、检测及使用有重大的借鉴和指导意义。