電磁繼電器在汽車電器保護電路中的應用

劉蘭強

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，汽車領域所應用的電氣設備的自動化程度越來越高，所用成本也越來越大，如何更好地保護這些電氣設備，穩定汽車的電源電壓，已經成為電子技術在汽車領域應用的一個重要課題。電磁繼電器在汽車控制電路中的巧妙應用，對汽車電源穩定性的提高起到了至關重要的作用，本文將對電磁繼電器在汽車電器保護電路中的應用進行分析。

關鍵詞：電磁繼電器 汽車電源 電器保護電路 應用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（a）-0073-02

對于汽車電器設備來說，汽車電源是非常重要的部分。在汽車電路當中，電源穩定性直接決定了電器設備在工作中的具體狀態，從相關研究中可以看出，將控制電路融入到汽車電器的供電電路當中，利用電磁繼電器的通斷進行適時有效控制，能夠實現對汽車設備的有效保護，是提升汽車行駛安全性的重要因素，也是提升整車質量的一個關鍵環節。

1 電磁繼電器在實際工作中的原理和結構分析

1.1 電磁繼電器在實際工作中的原理

電磁繼電器的作用原理就是利用低電壓和弱電流對高電壓和強電流電路進行控制，它是利用電磁鐵線圈的通斷電從而控制銜鐵動作，實現動靜觸點的吸合來控制工作電路通斷電的。電磁鐵通電的過程中，將銜鐵吸下來，讓動觸點與靜觸點之間相互接通，閉合工作電路。電磁鐵線圈斷電，銜鐵失去磁性，利用彈簧拉起銜鐵，從而切斷工作電路。

1.2 電磁繼電器在實際工作中的結構和具體過程

對于電磁繼電器來說，能夠實現遠距離的操縱與自動化生產，對于生產與生活來說非常重要。所以，電磁繼電器到底是由哪些部分構成的？又是如何達到自動控制的？可以從電磁繼電器結構看出，主要是由電磁鐵A和銜鐵B與彈簧C以及動觸點D，還有靜觸點E這5個部分構成的。可以將電磁繼電器的工作電路劃分成控制電路與工作電路。控制電路主要是由電磁鐵A和銜鐵B與低壓電源以及開關共同組成的；工作電路主要是由類似于開關靜觸點和動觸點構成的。在電源電壓較低的情況下，D與E之間的常閉觸點是連通的，此時，常開觸點是斷開的，電路處于正常工作狀態。當電源電壓升高時，控制電路工作，D和E間動觸點與常閉觸點斷開，動觸點與常開觸點接觸而將工作電路接通，對電路動作進行保護。繼電器動作開始的時候，銜鐵會被電磁直接吸入，動觸點和常開靜觸點之間相互接觸，讓D和E之間相互聯系，此時彈簧就會被拉長。當開關S進行斷開，電磁鐵喪失磁性，銜鐵沒有任何吸引力，銜鐵在彈簧拉力的作用下回到之前的位置，動觸點和靜觸點徹底斷開，工作電路被切斷。

2 淺析汽車電源的工作原理

對于汽車來說，主要運用的是交流和直流雙電源進行供電。汽車運用的主要供電電源是指鉛蓄電池，其額定電壓在12V直流電，如果是柴油車的話，就是24V，交流發電機屬于備用的電源，其主要作用在于為蓄電池進行充電，所形成的三相交流電通過整流和濾波之后輸出額定電壓14.5V的直流電。汽車的電器設備所制定的額定電壓為12V，當有超載問題出現時，交流發電機的電源就會在電器設備中進行接入，此時，電壓就會超出20%的額定電壓，可能對用電設備造成燒毀，為了讓汽車更加安全、可靠地運行，避免汽車電器在發電機超載之后發生燒壞，工作人員對汽車電器的保護電路進行了設計。

3 電器保護電路的實際工作原理

汽車電路的前端主要是由集成放大器構成的電壓比較器。如果電源電壓在12V以內，電壓比較放大器就會輸出低電平，此時，繼電器的電磁鐵線圈中沒有電流流過，繼電器不出現動作，電源電壓是從繼電器的常閉觸點，為用電設備進行供電。如果電源電壓大于12.7V，電壓比較放大器就會輸出高電平，電磁鐵線圈通電，繼電器動作，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，電源電壓從繼電器的常開觸點再到可調穩壓的電路，經過穩壓后，為用電設備進行供電。這樣就確保了電源電壓小于12.7V時，穩壓電路未投入使用，當電源電壓大于12.7V時，穩壓電路才開始工作，讓輸出電壓一直在12V左右的，避免因為電壓升高導致用電設備嚴重受損，實現對用電設備進行保護的目的。

4 電磁繼電器的合理選用

4.1 選用電磁繼電器的工作溫度

因為溫度變化對于電磁繼電器的技術性能會產生比較嚴重的影響，一是過高的溫度會使得電磁繼電器內部塑料和絕緣材料與金屬零件嚴重老化，與此同時，加劇觸點的表面膜電阻產生會使得觸點的氧化腐蝕和熄弧困難，同時，觸點的切換能力逐漸下降，吸合電壓有所升高。二是如果溫度比較低的話，就會導致電磁繼電器的觸點冷粘效果加劇，此時，觸點表面會出現結霜起露的現象，銜鐵表面會出現異常現象，會對觸點的導通效果產生影響，如果是錫封電磁繼電器，會因為過低的溫度導致錫脆裂并對密封性產生影響。一般情況，電磁繼電器加電工作的時候，小功率的電磁繼電器溫度是30℃，普通功率的電磁繼電器溫度是40℃，功率比較大的電磁繼電器的溫度為50℃。同時在印制線路板的設計過程中，不能讓電磁繼電器和發熱元器件之間的距離太近。所以，要求對電磁繼電器進行選擇的過程中，必須充分考慮工作溫度的適用范圍，并且在印制線路板的設計過程中，確保不能讓電磁繼電器和發熱元器件之間的距離過近，在上機之前必須嚴格地按照詳細規范展開高溫和低溫的篩選試驗，如果是重要的一些軍用產品，以“七專”以上等級的電磁繼電器為宜。

4.2 正確連接電磁繼電器

4.2.1 連接線圈

電磁繼電器當中的詳細規范主要對線圈電壓提供工作電壓，并且對電壓進行吸合，釋放電壓。電磁繼電器在具體的工作過程中線圈必須對額定的工作電壓進行設定，不應該是動作電壓。因為線圈的儲能作用比較強，當電磁繼電器的線圈出現斷電的情況，其產生的感應電動勢會出現高達數千伏浪涌電壓，該浪涌電壓在繼電器的供電系統當中作用時，會直接影響其他器件，因此，需要在繼電器線圈的兩頭加入“瞬態抑制的電路”，將其電壓的峰值限制在具體范圍中，瞬態抑制的電路為在線圈兩端并聯阻容電路。

4.2.2 連接電磁繼電器的觸點

從理論上來講，電磁繼電器的觸點是能夠并聯的，同時，還能夠串聯。對于前者來說能促進電路接通可靠性的提高，在電路斷開可靠性是相反的；觸點串聯能夠促進電路斷開可靠性的提高，電路接通可靠性則是相反的。主要原因在于因為電磁繼電器的所有觸點之間并不能同時地動作，因此，并不選擇兩組或是多組觸點并聯。現階段，多數選擇的都是將兩個或者是大于兩個的同類型進行串聯，提高可靠性，可以用公式對并聯的可靠度進行表示如下。

Rt=1-（1-R）n （1）

在公式（1）當中，Rt是指并聯后可靠度，對于R來說，則代表的是每個繼電器本身的可靠度。觸點串聯可以促進其負載電壓的提高。在使用的過程中，所加電壓不能比超過線圈的最大允許電壓，也不能低于其額定工作電壓，否則會對就會線圈壽命和使用可靠性造成嚴重的影響。

4.2.3 電磁兼容性

電磁干擾是導致產品發生故障或者是性能出現降級的重要因素，電磁繼電器感應機構主要由電磁鐵組成的，所以，出現了嚴重的漏磁場與磁分路問題，應用電路的過程中，必須防止其干擾其他元器件電磁。尤其是在小信號的電路當中，例如，各型魚雷的產品引信系統必須選擇電磁屏蔽比較好的功率比較小的繼電器。與此同時，在電路中，電磁繼電器必須和磁性敏感的元件和磁性物質之間保持較大的距離，確保工作的可靠性。例如，某個魚雷操雷儀表中運用的是電磁繼電器，使用單機的時候必須與單機技術性能的要求相符，在調試段的過程中，該繼電器是不能進行準確的轉換。主要原因在于殼體中出現磁感應強度較強的磁鐵，受到磁場的影響，單機中運用的繼電器磁感應部分因為被磁化不能正常地工作，之后，經過對該電磁繼電器的屏蔽，才可以確保調試工作順利地開展。已經在GJB65B當中進行了明確地規定，即相鄰同類的繼電器在安裝過程總的網格間距和安裝間距要沿磁軸線的趨勢確定排列間距，一般為1.27mm整倍數。現階段網格之間的間距最小是2.54mm，就層間間距而言，一般都是3.18mm的倍數。因此，要求產品的設計者們必須加強新知識和新標準地學習，進一步掌握電磁繼電器本身的技術性能，對產品進行設計的過程中，必須充分認識電磁繼電器所具有的磁特性，保障其能夠在產品當中正常地被轉換。

5 引出端的整形和焊接

一是如果是硬引出端電磁繼電器，就不能彎折引出端，避免玻璃絕緣子出現破裂導致電磁繼電器發生漏氣現象；如果是軟引出端電磁繼電器，同樣不允許出現直接彎折，必須在距電磁繼電器的地板跟部的3～5mm位置，選擇鑷子先行夾持之后在端部施力，然后緩慢彎曲到所需位置，防止出現反復彎折，確保引出端的跟部不被受力。二是如果電磁繼電器被直接地安裝在印制線路板中，印制線路板孔距與繼電器的引出端尺寸要求相符合，同時，孔距切不可太小，必須確保繼電器的引出端可以順利地插下，印制的線路與繼電器底部要空留間隙，避免貼得過緊或者是拉得太緊，使得繼電器的跟部不受引力影響；三是在焊接的過程中，需要按照電磁繼電器的功率對焊接溫度與焊接時間進行確定，由于焊接溫度比較高，同時，時間比較長，會導致電磁繼電器的引出端不受熱作用影響，引出端出現脫焊和虛焊的現象，此時，彈簧片的觸點性能逐漸下降。

6 結語

綜上所述，本研究主要對汽車電路穩壓的控制電路進行分析，主要是通過控制電路達到對電磁繼電器通斷的有效控制，并且對穩壓電路實施合理調控，保障電源輸出端電壓在12V左右，防止其過高或過低，從而保護汽車的電器設備，延長電器使用壽命，防止發生電器設備燒毀，讓汽車可以更加穩定的工作。

參考文獻

[1] 曹熠.電控汽油發動機故障模擬系統的研究與實驗分析[D].華南理工大學，2017.

[2] 王暑明.純電動汽車永磁同步電機伺服驅動系統研究[D].江蘇理工學院，2017.

[3] 陳昊.繼電器觸簧系統高精度測量與調整技術研究[D].哈爾濱工業大學，2017.