淺析汽車用電磁式繼電器及選用原則

朱偉嶺

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

電磁式繼電器作為汽車電路中的重要組成部分，其功能失效時，會引起相關電器的不工作、常時工作、信號異常等問題，在某些特定工況下亦會出現繼電器本身燒蝕的風險，上述相關電氣故障均在不同程度上影響電氣安全性。

1 電磁式繼電器

1.1 工作原理

在線圈兩端輸入電流或電壓信號，線圈的勵磁電流產生令銜鐵動作的電磁吸力，如果信號強度達到動作值，銜鐵開始轉動，動觸點向下運動，使常開觸點吸合，常閉觸點斷開。

當輸入信號減小到一定值時，銜鐵開始釋放，動觸點向上運動，常開觸點斷開。

圖1 電磁式繼電器

1.2 電磁式繼電器在汽車電路中的作用

作為自動控制元件，主要作用如下：

（1）擴大控制范圍

多觸點繼電器控制信號達到某一定值時，可以按觸點組的不同形式，同時換接、開斷、接通多路電路。

（2）放大

用一個相對較小的控制量，可以控制很大功率的電路。

（3）綜合信號

當多個控制信號按規定的形式輸入多繞組繼電器時，經過比較綜合，達到預定的控制效果。

（4）自動、遙控、監測

自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實現自動化運行。

2 電磁式繼電器結構

2.1 電磁繼電器結構

電磁繼電器一般由磁路系統、接觸系統和返回機構等幾個部分組成，其結構示意如下圖所示：

2.2 磁路系統結構

磁路系統由鐵心、軛鐵、銜鐵、線圈等零件組成。

2.3 接觸系統結構

接觸系統由靜簧片、動簧片、觸點底座等零件組成。

2.4 返回機構結構

返回機構由復原簧片或拉簧組成。

圖3 常見繼電器三維模型

3 主要技術參數

3.1 電氣參數

3.1.1 動作（吸合）電壓、釋放電壓

動作電壓：繼電器的所有觸點從釋放狀態到達工作狀態時所需線圈電壓的最大值。

釋放電壓：繼電器的所有觸點從吸合狀態恢復至釋放狀態時線圈電壓的最小值。

3.1.2 接觸壓降

在標稱電壓下通以額定電流時測量得到一對閉合觸點間的電壓值（一般為毫伏級）。

3.1.3 線圈電阻

從線圈引出腳兩端測得的直流電阻值（一般是指環境溫度為23℃時測得的值）。

圖4 吸合/釋放電壓示意

3.1.4 絕緣電阻

內部各不相連導電部分間的絕緣部分在外加一定直流電壓時所呈現的電阻值。

3.2 時間參數

3.2.1 動作（吸合）時間

從獲得輸入信號起，到觸點完成動作為止的時間（不含吸合回跳時間）。

3.2.2 釋放時間

從斷開輸入信號起，到觸點完成動作為止的時間（不含釋放回跳時間）。

3.3 機械參數

3.3.1 觸點間隙

當觸點電路斷開時，動觸點與靜觸點之間的間隙。

3.3.2 觸點壓力

處于閉合位置的兩個觸點之間的相互作用力。

3.3.3 銜鐵超行程

繼電器吸合時，銜鐵向鐵心極面運動過程中，當動合觸點接觸瞬間，銜鐵與鐵芯極面的間隙。

3.4 觸點型式

電磁式繼電器常見觸點型式有：

（1）常開/常閉觸點形式

（2）轉換觸點形式

（3）U型觸點形式

（4）橋式（H型）觸點形式

4 選用原則

為了正確使用繼電器，除需要了解選定的繼電器的特性，確認與繼電器的使用條件、環境條件是否一致，下表列舉了繼電器選型時常見的項目及參考因素：

表1 繼電器選型常見項目及參考因素

5 繼電器使用注意事項

5.1 額定電壓

額定電壓是繼電器工作可靠性的保證，線圈電壓低于額定電壓時雖然可以工作，但在強沖擊下會誤動作。線圈電壓超過最大工作電壓會引起線圈絕緣下降、匝間短路、燒蝕。

5.2 工作電壓

向線圈端施加的電壓應在圖紙要求的工作電壓范圍內，吸合電壓≠工作電壓。

5.3 線圈電阻

線圈溫度每變化1℃引起線圈電阻相應變化0.4%，線圈溫度升高，吸合/釋放電壓同比升高，反之亦然。

表2 吸合電壓/環境溫度應用曲線

5.4 繼電器串聯

當不同的繼電器串聯使用時，繼電器會因線圈電阻的差異而得到的電壓不一樣，可能會導致繼電器不工作或者欠壓工作。

5.5 線圈抑制元件

通常在線圈端并聯電阻或者二極管從而抑制線圈在通斷時產生的反向電壓，將反向電壓抑制在合理的范圍內，降低對其他電路元件造成沖擊。

線圈并聯二極管會使觸點遲緩而加劇觸點電腐蝕，無特殊要求，優先使用電阻作為線圈抑制元件。

5.6 觸點使用要點

5.6.1 觸點串并聯

當觸點需承受較高電壓時，可采用觸點串聯的方式進行分壓，但觸點失效的幾率同比上升。

觸點并聯，理論上可以分擔高電流，但實際上由于觸點之間的時間差，通斷電流不能完全分擔，不推薦采用此方式分擔高電流，在重要回路中可作為雙重安全保護使用。

5.6.2 常開/常閉觸點

因繼電器本身結構的關系，常閉觸點的電流負載能力通常弱于常開觸點，推薦優先使用常開觸點，常閉觸點建議用于較小負載或信號電流的傳遞。

5.7 繼電器使用環境

繼電器在使用時，請參照以下情況進行相應選型：

（1）環境溫度不要超過繼電器產品所規定限值。

（2）工作環境中有塵埃、硫化氣體（SO2、H2S）和有機氣體時，須使用塑封繼電器。

（3）在繼電器周圍不能使用含硅系膠質（硅橡膠、硅油、硅系涂料劑、硅填充劑等），否則會產生有機硅氣體，導致硅附著于觸點而使觸點接觸不良。

（4）空氣濕度，在濕度較高的環境中易產生電弧，電弧作用下，空氣中的N2和O2與水分作用將生成硝酸。

（5）振動，繼電器安裝不牢靠和剛性不足會放大繼電器的振動加速度。

（6）外磁場，繼電器不可安裝于有強磁場的設備附近，受強磁場的影響，會影響繼電器的動作。

（7）安裝方向，使沖擊方向垂直于觸點和銜鐵的運動方向，可有效改善繼電器的耐振動和耐沖擊性能。

6 結束語

在汽車電路設計中，根據使用需求對電磁式繼電器進行合理化的選型，可有效的降低相關電路故障，提高使用壽命和電氣安全性。