保护器件分类及应用

1、 分类及其电路拓扑结构1.保护器件在UPS上的Topology结构及使用位置我们公司主要生产的UPS有两大类，分别是Online （在线式）Offline（离线式） UPS 。基本线路结构如下：1.1 Off line Topology结构1.2 On line Topology结构第二章 保护器件的基本分类1.保护器件的分类：在UPS线路中使用的保护器件一般有：Fuse、Breaker、Switch、NTC、PTC、TVS、MOV、Relay。1.1保护器件名词解释：1 Fuse：具有因过流、过温熔断功能来却断系统、设备电源的电子零，一次性使用组件。2.2 Breaker：其功能同Fuse类

2、似，过流过温时跳闸保护系统、设备，但可恢复性组件。2.3 NTC：负温度系数电阻（Negative Temperature Coefficient），随着温度的升高阻值而减小的电阻器。 通常是在氧化锰、氧化铁上渗入半导体硅构成的金属氧化合金材料，用途-Power Thermistor，做瞬间大电流抑制，我司用在UPS INVERTER输出端，负载接通前（常温）NTC呈现大阻值，电流通过NTC后，NTC发热，阻值下降到最低值，使消耗在NTC上的能量最低。另一种是Thermistor Sensor，温度变化阻值变化，一般用在温度侦测电路上。2.4 PTC：正温度系数电阻（Positive Temp

3、erature Coefficient PTC），随着温度升高阻值增大的电阻器。通常是用氧化锌渗入锰、锞、铜、镍，构成成合金材料，通过研磨成本体，两面镀上银层焊上PIN，再涂装上不燃性保护层（Silicon）而成。2.5 TVS：其功能如同MOV，具有双向（单向）稳压二极体特性。用来吸收瞬间的突波电压。内部芯片主要使用是硅晶片。2.6 MOV：金属氧化变阻体（Metal Oxide Varistor），随着电压的升高阻值激烈下降。其结构和NTC相同，其外表涂层一般采用环氧树脂（Epoxy resin），通常做暂态电压抑制器，当暂态电压加在MOV两端时，压敏电阻的阻值就会快速（能达到50ns）下

4、降到最低值，将电压定位到安全值范围，在此暂态电压的能量是消耗在压敏电阻上。所以又称为“突波吸收器”，通常用在电子设备的交流电输入端，吸收高压波尖（如附近感应交换和雷电所引起的高压波尖）。2.7 Switch：开关，通俗地讲，开关器件就是能够实现电路开与关的控制元器件，最常见的开关件是家庭中电灯的电源开关，它控制电灯的亮与熄灭，属于强电类的开关件。我们目前主要讨论的是电子电路中的开关器件。2.8 Relay：继电器，通过通电使其吸合、断电释放来联通切断回路的器件。第三章 保护器件之开关 1.开关的分类开关在电子电路中应用时,工作电压通常比较低，电流较小，在不间断电源UPS领域中,除了转换开关、电

5、子开关外，一般均是处于小信号工作状态下的开关。在电子电路应用中，开关件主要分为两大类：1.1电子开关：电路电子开关，主要是一些半导体器件，比如MOSFET、IGBT、Diode等等，这类开关器件构成的电路俗称电子开关电路，是UPS重要的组成部分，不过不是本文介绍内容；1.2机械开关：利用机械结构来实现开关控制的开关器件，在UPS应用中，通常是手动开关和温控（温度、电流控制）开关。机械开关可以根据各种分类方式分类，目前我们主要针对UPS应用中的开关，做以下一些简单分类介绍。1.2.1小信号开关小信号开关在UPS应用非常广泛，顾名思义，其就是应用在小信号场合的开关器件，如图1.1就是一些小信号开关

6、的实例。图1.1开关实物图根据开关的操作方式，我们可以简单的把UPS中常见的小信号开关分为以下几大类：1）拨动开关拨动开关是通过拨动开关柄来带动滑块或滑片的滑动，从而控制开关触点的接通或断开。拨动开关分为单极双位和双极双位两种结构形式，主要用于电源电路的控制及工作状态电路的切换，有时也应用于通信模式切换场合。2）旋转开关旋转开关是靠旋转开关手柄来控制开关触点的接通与断开。它分为单极单位和多极多位两种结构形式。单极单位旋转开关通常与转轴式电位器制作为一体，合成带开关式音量控制电位器；多极多位旋转开关主要用于工作状态电路的切换。3）按键开关按键开关一般由手柄、滑板、活动触片、固定端子、压簧、外壳等

7、构成，它是通过按动开关手柄来控制活动触点与固定端子触点的接通与关断。按键开关有单键式和多键组合式两种类型：单键式按键开关一般用于电视机中作电源开关，它又分为自锁自复位式（这种开关按一下即接通自锁，再按一下则断开复位）和无锁式（不能锁定，按动时接通，松手后复位）两种结构；多键组合式按键开关分为自锁、互锁和无锁等结构类型。八键式或十二键开关早期用于电视机中作节目预选开关，四键式按键开关早期于波轮式洗衣机中作洗涤状态选择开关。4）按钮开关按钮开关是旧标准用术语，新标准（GB290018）中简称为按钮。按钮有单极双位开关或双极双位开关，它按动能与用途又分为起动按钮、复位按钮、检查按钮、控制按钮、限位按

8、钮等多种。此外，开关还可以根据其结构分类分为单刀开关、多刀开关、多刀数掷、单刀数掷。1.2.2转换开关、隔离开关、互换开关 当UPS出现如下情况时，需要使用到转换开关（可以同步或异步操作）：1） UPS出现故障，需要切换到市电下时；2） UPS需要维修时，为了保证机器的正常运行，同时又确保维修人员安全；3） 当UPS负载电流发生突变（主要针对冲击电流或故障电流）时；4） UPS出现尖峰负载时；转换开关根据控制方式可以分为自动和手动两种；按照工作方式又可分为以下三种：机械式、电子式、混合式；它们的转换时间、过电流额定值以及输入、输出特性也各不相同。此外，在UPS应用中，根据不同的使用需求，大信号

9、通断的开关还应用到隔离开关、互换开关以及负载开关等。1.2.3温控开关 温控开关是当被控制对象的温度发生变化时使温控器感温部内的工质产生相应的热胀冷缩的物理现象（工质体积变化），与感温部连通一起的膜盒产生膨胀或收缩。通过杠杆原理，带动开关通断动作，达到恒温目的。常用的温控器件有热敏电阻、双金属片和温敏磁控开关。温敏磁控开关动作精度可达1，滞后温度可 A - B - C - E - F - G的Cycle反复动作。从B-C的温度变化是断开动作温度(Open Temp), 从F - G的温度变化是恢复温度(Close Temp)，断开温度与恢复温度之间的差值称为depressor。利用上述的反弹特

10、性，做成的双金属片式温度开关称为Thermostat 。2.3.2温敏磁控开关结构以及工作原理温敏磁控开关将软磁材料居里点设计在所需的受控温度点附近，于在居里点附近，材料的磁导率急剧变化，导致干簧管两簧片触点附近的气隙磁场急剧变化从而可控制两簧片的闭合和断开。2.3.3热敏电阻结构以及工作原理热敏电阻属于过流保护片，是一种具有正温度系数特性的导电高分子材料高分子PTC热敏电阻是由填充炭黑颗粒的聚合物材料制成。这种材料具有一定导电能力，因而能够通过额定的电流。如果通过热敏电阻的电流过高，它的发热功率大于散热功率，此时热敏电阻的温度将开始不断升高，同时热敏电阻中的聚合物基体开始膨胀，这使炭黑颗粒分

11、离，并导致电阻上升，从而非常有效地降低了电路中的电流。这时电路中仍有很小的电流通过，这个电流使热敏电阻维持足够温度从而保持在高电阻状态。当故障排除之后，高分子PTC热敏电阻很快冷却并将回复到原来的低电阻状态，这样又象一只新的热敏电阻一样可以重新工作了。3开关基本电气参数3.1手动开关电气特性开关件的主要特性就是通断控制特性（即两触点间接通或断开时呈现的特性），机械式开关件对直流电、交流电的控制特性相同，对不同频率交流电通断控制特性一样。开关件的主要参数有：额定工作电压、额定工作电流、绝缘电阻、接触电阻以及电气寿命。额定工作电压：即开关断开时加在开关两端的最大安全电压，如果加在开关两端的工作电压

12、大于这一值时，由于电压过高引起开关两个触点之间打火击穿，使开关失去正常开关特性，这一参数往往只对工作电压较高的场合下开关有要求。额定工作电流：开关接通时所允许通过的最大工作电流，当实际工作电流超过这一值时，开关的触点会因工作电流过大而烧毁。绝缘电阻：开关断开状态下两触点之间的电阻值。通常情况下，绝缘电阻越大，额定工作电压越大。接触电阻：开关接通时，两触点之间的电阻值，该电阻愈小愈好。一般情况下，接触电阻越小，额定工作电流越大。电气寿命：在规定条件下，开关器件能够正常的通断次数。针对安规认证，对开关的寿命又有不同的定义，下面简单介绍一些认证标准，仅供参考：A）UL、CSA标准50次过载负荷试验，

13、1000次额定负荷试验后，温升不大于30，耐电压1000V/1分钟（端子与端子间），要求无耐压击穿；B）VDE、SEMKO、NEMKO、DEMKO、FIMKO、CCEE标准10000次额定负荷试验后，温升不大于55，耐电压1500Vac/1分钟（端子与端子间），要求无耐压击穿；3.2温控开关电气特性温控开关其参数特性主要在于其对温度的敏感度以及相应的开关特性。其主要参数有：释放温度、回复温度、接触电阻、额定工作电压、额定工作电流。释放温度：受热膨胀引起两片金属片断开时的温度；回复温度：金属片由于冷却而收缩，双金属片从断开到吸合时的温度；接触电阻：双金属片吸合时两金属片之间的电阻值；额定工作电压

14、：即金属片断开时加在两片之间的最大安全电压，如果加在金属片两端的工作电压大于这一值时，由于电压过高引起开关两片金属片之间打火击穿，使开关失去正常开关特性，这一参数往往只对工作电压较高的场合下开关有要求；额定工作电流：金属片接通时所允许通过的最大工作电流，当实际工作电流超过这一值时，金属片会因工作电流过大而升温，从而引起金属片异常断开；4开关在UPS上的基本使用位置通常用在市电输入端、电池输入端、ON/OFF开关等，其除就有开关功能外还有过流保护功能，线路结构如下：5开关之UPS应用手动开关在UPS应用中,小信号开关多数以波段开关、微型贴片开关、按键开关为主，而较大功率的手动开关则主要以转换开关

15、为主。不同的开关在UPS的应用位置是不尽相同的，根据不同的应用场合以及开关特性，选择不同的开关，下面简单的介绍一下在UPS上的开关应用：5.1小信号开关应用场合及注意事项在UPS应用中，小信号开关通常应用如下图所示场合，Power control开关以按键开关为主（轻触开关也占很大一部分），主要用来关机和开机启动UPS，而通信端的开关切换则以波段开关为主，主要对UPS进行模式切换，通信方式转换等。小信号开关UPS应用常见场合由于小信号开关主要用于通断微小的电压信号（电流），对零件特性的要求往往容易被使用者忽略，下面简单的介绍一下小信号开关的一些应用知识，供大家参考：为了便于操作，须注意开关的安

16、装位置，尽可能将开关安置在使用者方便操作的地方，同时要远离非安全低压，保证应用过程中方便、安全；UPS上的手动开关尽管大部分都是小信号开关，不会对开关本身产生很大损害，但是为了保证零件的可靠性，要确保开关的分断电流和工作电流不要超过开关的额定值，以免影响开关寿命；小信号开关其零件特性往往由其材料本身决定了，了解了开关材质的特性，就能很好的了解开关本身的性能，从而能够更准确的选用;耐温性问题：小信号开关通常要搜查过锡炉波峰焊，所以选用要注意材料必须耐高温：155度以上，否则锡炉后其Case会有融化、变形的问题。气密性问题：我司过锡炉的上助焊剂有：泡沫型、后喷雾型，但无论哪种过锡炉后助焊剂的液体后

17、盐雾都不能进入内部影响到接触性问题。手工焊锡问题：有些开关基于形状问题，必须手工焊锡，这时就要注意焊锡温度和焊锡时间，温度高时间长会使开关塑胶变形，烟雾渗透至开关内部会影响接触性能。焊锡温度时间通常为：400/3sec目前市场上的开关插座，有多种外壳材料。其中最好的是PC料，其次如尼龙66、电玉粉、ABS等。PC料即聚碳酸酯，又称防弹胶，具有耐热性、阻燃性、抗冲击性高的特点，且对紫外线有非常好的抵抗能力，长期使用也不会变色。 一般中高档品牌产品都会选择PC料作为正面面板材料，而真正的国际品牌和一部分国内品牌高端产品后部功能件底座外壳也是PC料的，以全面提高产品的安全性。同样选择PC料也有高下之

18、分。目前PC料全球只有GE通用电气、拜尔、帝人三家国外公司供应，而所谓国产PC料一般都为回收PC料再加工生产的，在各方面性能上远不及全进口PC料。 尼龙66，阻燃性较好，但抗冲击性、耐热性能不如PC料。中低档产品以尼龙66作为开关插座后部功能件底座外壳材料，以此降低原料成本。 电玉粉和ABS在上世纪90年代前都是中国开关插座的主要材料，目前仍为一些乡镇企业产品所采用，在各方面指标上远不及PC料。采用电玉粉的产品表面粗糙，颜色略显灰白。ABS材料阻燃性能较差，产品长期使用，表面泛黄色。5.2转换开关UPS应用场合上面已经知道机械式、电子式、混合式转换，它们的转换时间、过电流额定值以及输入、输出特

19、性也各不相同，下面结合UPS应用简单介绍各自特性： A）机械式转换开关机械式转换开关，考虑到操作者的人身安全，所以其设计具有优良的隔离性能，下图是一个机械式开关实例，UPS正常工作时，MPS1闭合，MPS2分断；当出现异常情况时，切断MPS1，闭合MPS2，从而关断UPS负载，改由市电工作。B） 电子式转换开关电子式转换开关，由于是自动切换，不需要人工进行切换，所以其具有更短的转换时间，但是没有很好的隔离性能，下图是一个电子式开关应用实例，当UPS正常工作时，EPS1导通，EPS2不导通；当出现异常情况时，开关自动转换，EPS2导通，EPS1不导通，从而关断UPS负载，改由市电工作。C） 混合

20、式转换开关转换开关例子中，UPS通常是输出侧带有机械开关的电源。当正在运行的UPS发生故障时，旁路的电子开关在机械开关自动断开之前接通。 注：在图C.4a和C.4b中，处于断态的转换开关EPS不提供负载与旁路输入的隔离。图C.4b中的转换开关的工作几乎与图C.4a一样，只是多了一个机械式开关MPS2,并在电子开关合闸之后接通。因此电子开关只是短时承受负载电流。混合开关的优势在于兼有电子式和机械式开关两者的优点。D）其他类转换开关负载转换开关将负载从一个电源转换到另一个电源所用的开关称为负载转换开关。图C.5示出了机械式负载转换开关的例子，图C.6示出了电子式负载转换开关的例子。由此可见，使用者

21、应该根据自己的应用需求，选择相应特性的转换开关，使得转换开关工作安全、准确，确保机器和人身的双重保险。5.3 其他开关应用5.3.1隔离开关我们知道电子式转换开关，在切断时，电子开关与电源端并不隔离，这就给维修人员的安全造成隐患，为此有时就引入隔离开关，以便在维修过程中将电子开关与电源端隔离，图C.7a和图C.7b给出了带电子开关的UPS隔离开关应用例子，有时UPS隔离开关也可以当作UPS断路器使用，如图C.8所示。5.3.2互换开关UPS互连开关可用来连接两个或多个UPS单元或负载，藉以提供运行的灵活性，尤其在冗余或局部冗余设备中。图C.10a 和图C.10b为互连开关例子5.3.3闸刀开关

22、尽管刀开关在UPS应用不多，这里还是简单的给大家介绍一下：刀开关是手动电器中结构最简单的一种，主要用作电源隔离开关，也可用来非频繁地接通和分断容量较小的低压配电线路。接线时应将电源线接在上端，负载接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离，可防止意外事故发生。刀开关的主要类型有：大电流刀开关、负荷开关、熔断器式刀开关。刀开关选择时应考虑以下两个方面：1）刀开关结构形式的选择 应根据刀开关的作用和装置的安装形式来选择如是否带灭弧装置，若分断负载电流时，应选择带灭弧装置的刀开关。根据装置的安装形式来选择，是否是正面、背面或侧面操作形式，是直接操作还是杠杆传动，是板前接线还是板后接线的结构形式。2）刀开关的

23、额定电流的选择 一般应等于或大于所分断电路中各个负载额定电流的总和。对于电动机负载，应考虑其启动电流，所以应选用额定电流大一级的刀开关。若再考虑电路出现的短路电流，还应选用额定电流更大一级的刀开关。3）刀开关的额定电压的选择 必须大于分断电路中开关两触点间的电压，否则开关在切换时产生飞弧，烧毁开关，还可能对使用者产生生命危险。5.4温控开关在UPS中的应用5.4.1电流控制型温控开关应用低频变压器内部埋藏，与线路回路串联或独立，串联的-机器异常出现时变压器温度持续升高，到开关弹开温度时，开关断开，切断回落，达到保护的目的。独立的-通过切断给CPU的信号，CPU发出指令 ，警报或安规Relay弹

24、开达到保护的目的。应用线路如下图： 5.4.2温度控制型温控开关应用限制过热：贴在散热片上，机器异常时散热片温度过高，开关跳闸，切断CPU信号回路，CPU发出指令 ，警报或安规Relay弹开达到保护的目的。应用线路如下图：5.4.3温控开关之UPS应用注意事项1）温控开关的选用，根据实际应用需求的释放温度以及回复温度、额定工作电流（电压）来选择的。根据使用者的使用要求，来选择合适释放（回复）温度精度，同时要保证切换电压（电流）在额定范围内；2）温控开关的通断是靠温度来控制实现的，所以需要确保温控开关的周围介质温度与被保护器件的周围介质温度保持一致，以免破坏温控开关已调整好的配合情况，从而影响开

25、关动作性能；3）针对电流发热型温控开关的连接线除导电外，还起导热作用。如果连接线太细，则连接线产生的热量会传到双金属片，加上发热元件沿导线向外散热少，从而引起温控开关的误关断；反之，如果采用的连接线过粗，则会相应提高开关的散热能力，从而影响开关的关断和导通速度，所以连接导线截面不可太细或太粗，应尽量采用说明书规定的或相近的截面积，以保证温控开关动作性能正常。4）此外，手动复位温控开关在安装时尽量方便使用者操纵并远离危险信号；第四章 Relay（继电器）部分继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。继电器是根据输

26、入信号来改变被控制线路通、断状态的电动执行元件。它由感测机构和执行机构两部分组成。感测机构在输入信号达到规定值时发出信号，使执行机构动作，从而实现被控制线路的通、断的换接。感测机构由铁芯线圈或双金属片、光敏元件、热敏元件、气敏元件等元件之一组成。执行机构由触点机构（有触点式继电器）和晶体管放大电路（无触点式继电器）组成。在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。1.继电器的基本功能1.1把基本电路或者启动电路和负载电路分开；1.2.单输入/多输出能力；1.3.多刀继电器的不同负载电路的分离；1.4.交流和直流电路的分离；1.

27、5.电子和电气电路之间的接口；1.6. 多重转换功能, 比如, 延迟, 信号调节；1.7. 放大功能；2.继电器的外形 图1-1电磁继电器 图1-2断电延时时间继电器 图1-3汽车继电器 图1-4通用电磁继电器 图1-5液位继电器 图1-6时间继电器3.继电器的分类3.1按继电器的作用原理或结构特征分类3.1.1电磁继电器：电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会

28、在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。（a） （b）图2-1电磁继电器结构3.1.2直流电磁继电器：控制电流为直流的电磁继电器。这类继电器应用很广，分几种情况加以讨论。选择直流继电器，突出问题是灵敏度L（线圈额定功耗）问题，L与输出功率大小、外形尺寸、环境条件（环境温度、振动、冲击等）有关，确定继电器灵敏度应十分谨慎，不可片面强调灵敏度，而牺牲其他性能。当对灵敏度要

29、求不高时，可采用一般灵敏度的直流继电器；当灵敏度要求较高，输出功率为强电，环境条件苛刻，可用固态继电器、中等灵敏度的继电器； 当要求高灵敏度（如0.2W以下），可采用混合继电器、极化继电器。3.1.3交流电磁继电器：控制电流为交流的电磁继电器。 当输入参量为交流电压（电流）时，应选用交流继电器。选用这一类型的继电器，应注意以下几个问题： 交流频率-交流继电器输入电压（电流）的频率一般为50HZ，或60HZ。由于二者线圈的感抗不同，吸合电压有明显差异。合同中应予注明。 环境温度-交流继电器由于存在涡流损耗、磁滞损耗，继电器的温升较高，一般为70到80。工作环境温度不宜过高，最好为40到65，确定

30、环境温度的计算公式：t1t2-t3-150； 注：t1：继电器最高环境温度； t2：漆包线、绝缘材料最高允许长期工作温度（B级为130；F级为155） t3：继电器平均温升。 由此可见，当提高环境温度，要求漆包线及绝缘材料的耐温等级相应提高，继电器成本将大幅度上升。 交流噪声-继电器工作时，会发出交流噪声。初始要求小于45dB（分贝），实际使用中，由于磁极间出现沙尘等污物、机械参数的变化，交流噪声会有所增大。 吸合电压-交流继电器的吸合电压一般小于80%VH(额定工作电压以下同)；允许最高吸合电压90%VH。用供电电压直接激励的继电器，当供电电压波动幅度大于10%，将导致继电器的失效，电压过低

31、，吸合不可靠，会出现似吸非吸而失效；电压过高，温升上升，继电器绝缘受损而失效。当供电电压大于10%时（如农村电网电压波动大）。合同中应提出，将吸合电压酌情降低；选择较高耐温等级的漆包线、绝缘材料。3.1.4磁保持继电器：利用永久磁铁或具有很高剩磁特性的零件，使电磁继电器的衔铁在其线圈断电后仍能保持在线圈通电时的位置上的继电器。右图为磁保持继电器的实物图，当在输入端通以一直流电压时，当断开输入端电压时，继电器的衔铁仍能保持通电时的状态，只有在继电器的输入端输入一个反向的电压，使之能产生一个与之想抵消的磁场，才能使继电器的衔铁恢复到最初的状态。图2-2 磁保持继电器3.1.5热继电器：热敏干簧继电

32、器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。热元件3串接流过热元件的电流。当正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片2弯曲，但还不足以使继电器动作。当电流过载时，热元件产生的热量增大，使双金属片弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片弯曲到推动导板4并通过补偿双金属片5与推杆14将触点9和6分开，触点9和6为热继电器串于接触器线圈回路的常闭触点，断开后使接触器线圈失电，接触器的主触点断开电动机的电源

33、以保护电动机。图2-3 热继电器的结构原理图3.1.6温度继电器：当外界温度达到规定要求时而动作的继电器。 继电器线圈电阻随温度的变化而变化，对继电器吸动、释放电压的影响是明显的。温度上升到极限高温时，释放电压趋于最大值，吸合电压相应升高；温度降到极限低温时，释放电压趋于最小值，吸动电压会有所降低。极限高温下的不吸动或吸合不可靠；极低温度下不释放或释放迟缓，将导致继电器的失效。 对电流型继电器，因吸合安匝，释放安匝不受线圈电阻变化的影响，故不随继电器温度的变化而变化。必须指出，有些用户选用电流型继电器，而不是用恒流源作为继电器的激励源，实际上用的是电压源。在这种情况，必须考虑温度对线圈电阻的影

34、响。3.1.6电热式继电器：利用控制电路内的电能转变成热能，当达到规定要求时而动作的继电器。3.1.7固态继电器：固态继电器是一种能够像电磁继电器那样执行开、闭线路的功能，且其输入和输出的绝缘程度与电磁继电器相当的全固态器件。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。3.1.8混合式继电器：由电子元件和电磁继电器组合而成的继电器。一般，输入部分由电子线路组成，起放大、整流等作用，输出部分则采用电磁继电器。3.1.9高频继电器：用于切换频率大于10kHz的交流线路的继电器。3.1.10同轴继

35、电器：配用同轴电缆，用来切换高频、射频线路而具有最小损耗的继电器。3.1.11真空继电器：触点部分被密封在高真空的容器中，用来快速开、闭或转换高压、高频、射频线路用的继电器。3.1.12光电继电器：利用光电效应而动作的继电器。3.1.13极化继电器：由极化磁场与控制电流通过控制线圈，所产生的磁场综合作用而动作的继电器。继电器的动作方向取决于控制线圈中的电流方向。（1）二位置极化继电器：继电器线圈通电时，衔铁按线圈电流方向被吸向左边或右边的位置，线圈断电后，衔铁不返回。 （2）二位置偏倚计划继电器：继电器线圈断电时，衔铁恒靠在一边；线圈通电时，衔铁被吸向另一边。 （3）三位置极化继电器：继电器线

36、圈通电时，衔铁按线圈电流方向被吸向左边或右边的位置；线圈断电后，总是返回到中间位置。当要求继电器快速动作时，极化继电器切换速度可达100次/秒，工作可靠，但价格高，体积较大。对称的磁路中间放置一永久磁铁，永久磁铁上面装置一个可动的衔铁，衔铁的上端为动触点，衔铁可左右转动，图中所示衔铁处于左侧位置，动触点与左侧静触点接通。串联的两个线圈分别绕在两侧铁心上,线圈通电后,磁路内不仅有线圈电流产生的磁通0,而且还有永久磁铁产生的磁通m。当输入信号为零时，磁路内只存在磁通m，它分两路经过两个气隙 (分别为m1和m2)对衔铁产生向左和向右的吸力Fm1和Fm2。当衔铁处于对称的中间位置时,由于两侧的气隙相等

37、,即1=2，故两侧流过的磁通相等,m1=m2；吸力相等Fm1=Fm2。但这种平衡的位置是不稳定的，在某种偶然因素的作用下，衔铁就会偏向某一侧。当工作线圈输入一定极性的信号后，磁路内即产生一定方向的磁通0,它串联穿过气隙1和2。假设衔铁最初倒向左侧，线圈通电后磁路中产生的磁通方向如图所示, 气隙1中的合成磁通1=m1-0,气隙2中的合成磁通2=m2+0，它们将分别对衔铁产生两个方向相反的吸力F1与F2。当输入信号电流I较小时,因m1比m2大得多，故仍有12和F1F2，衔铁仍将停留在左侧位置。但当输入信号电流I增加到一定值后，就会使12，以及F1F2,于是衔铁开始向右偏转。衔铁一经动作，就使1增大

38、而2减小，从而使m2增加而m1减少。随着衔铁偏移,这种差值越来越大,从而使衔铁迅速地倒向右侧。此时即使输入信号切除，衔铁也将稳定地保持在这个位置。若要再使衔铁倒向左侧，就必须将输入信号电流反向。极化继电器除可反应输入信号的极性外，还具有高灵敏度、高稳定性和非常小的动作时间特点。图2-3极化继电器的结构3.1.12时间继电器：当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。（1）电磁时间继电器：当线圈加上信号后，通过减缓电磁铁的磁场变化而延时的时间继电器。（2）电子时间继电器：由分立元件组成的电子延时线路所构成的时间继电器，或由固体延时线路构成的时间继电器

39、。 （3）混合式时间继电器：由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器。3.1.13舌簧继电器：利用密封在管内，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。（1）干簧继电器：舌簧管内的介质的介质为真空、空气或某种惰性气体，即具有干式触点的舌簧继电器。（2）湿簧继电器：舌簧片和触电均密封在管内，并通过管底水银槽中水银的毛细作用，而使水银膜湿润触点的舌簧继电器。（3）剩簧继电器：由剩簧管或有干簧关于一个或多个剩磁零件组成的自保持干簧继电器。当输入参量频率达10Hz及以上，要求继电器快速动作时，应选用舌簧继电器、极化继电器或固态继电器。舌簧继电器动作频率可达50次

40、/秒，价格低廉，但触点负载能力低，一般只能达50mA、28VDC；3.2按继电器触点负载分类：3.2.1微功率继电器：当触点开路电压为直流27伏时，触点额定负载电流（阻性）为0.1A、0.2A的继电器。3.2.2弱功率继电器：当触点开路电压为直流27伏时，触点额定负载电流（阻性）为0.5A、1A的继电器。3.2.3中功率继电器：当触点开路电压为直流27伏时，触点额定负载电流（阻性）为2A、5A的继电器。3.2.4大功率继电器：当触点开路电压为直流27伏时，触点额定负载电流（阻性）为10A、15A、20A、25A、40A的继电器。3.3按继电器的外形尺寸分类3.3.1微型继电器：最长边尺寸不大于

41、10毫米的继电器。3.3.2超小型继电器：最长边尺寸大于10毫米，但不大于25毫米的继电器。3.3.3小型继电器：最长边尺寸大于25毫米，但不大于50毫米的继电器。注：对于密封或封闭式继电器，外形尺寸为继电器本体三个相互垂直方向的最大尺寸，不包括安装件、引出端、压筋、压边、翻边和密封焊点的尺寸。3.4按继电器的防护特性分类3.4.1密封继电器：采用焊接或其它方法，将触点和线圈等都密封在罩壳内，与周围介质相隔离，泄漏率较低的继电器。3.4.2封闭式继电器：将触点和线圈等都封闭（非密封）在罩壳内加以防护的继电器。3.4.3敞开式继电器：不用防护罩来保护触点和线圈等的继电器。3.5按继电器的用途分类

42、3.5.1通讯继电器（包括高频继电器）：该类继电器触点负载范围从低电平到中等电流，环境使用条件要求不高。 3.5.2机床继电器：机床中使用的继电器，触点负载功率大，寿命长。 3.5.3家用继电器：家用电器中使用的继电器，要求安全性能好。 3.5.4汽车继电器：汽车中使用的继电器，该类继电器切换负载功率大，抗冲、抗振性高。4.继电器的基本电性、工作原理及参数继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。4.1继电器的继电特性

43、继电器输出入量和输出量之间在整个变化过程中的相互关系成为继电器的继电特征或控制特征。用x表示输入回路量,y表示输出回路的输出量 ,如图3-1所示：当输出量x连续变化到一定量Xa时 ,输出量y发生跃变,有0增加到ya值,则是输入量继续增加,是输出保持不变。相反,当减少到Xb是,y又突然由ya减少到0。Xa被称为继电器的动作值,Xb被称为继电器的释放值,ya即是继电器的负载。图3-1继电器的继电特性4.2继电器的原理4.2.1.电磁继电器的工作原理和特性：电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力

44、吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。4.2.2.热敏干簧继电器的工作原理和特性：热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线

45、圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。4.2.3.固态继电器（SSR）的工作原理和特性：固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。4.3继电器主要技术参数及测试4.3.1继电器的主要技术参数1)机械物理参数：保证产品的使用安装尺寸、重量、密封性、引线脚的强度和可焊性等。包括有：触点压力、触点间隙、触点跟踪、复原簧片压力、衔铁动

46、程、止钉高度等机械参数。2)电气参数：保证继电器在规定使用条件下，可靠正常地工作，准确地反应和传速信号。包括有：绕组电阻、触点接触电阻、吸合电流（电压）、额定工作电流（电压）、释放电流（电压）、额定触点负荷、绝缘电阻、抗电强度等项电气参数。-3)额定工作电压()：是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压-4)直流电阻R：是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。5)吸合电流：是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.

47、5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。6)释放电流：是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 7）触点切换电压和电流：是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。8）吸合时间：在控制线路中往往提出继电器吸合和释放时间的要求，还有衔铁转换、触点抖动、脉冲失真等时间参数要求。9）环境适应性：根据继电器的使用环境，为了保证可靠地工作，环境适应性项目有：温度（极限高低温、温度循环、温度冲击、低温贮存等）、耐潮湿（常温高湿、高温高湿）

48、、 耐 低气压、振动稳定性及振动强度、冲击稳定性及冲击强度、恒加速度。在特殊环境下，还 有抗盐雾、抗霉菌、耐辐射、运输、贮存等项目。10）寿命及失效率指标继电器在规定的试验环境条件和触点负载下，在规定的动作次数内，失误次数应不超过产品规定的要求。这里所指的失误，是指继电器在动作过程中，触点断开时的粘结现象，以致触点闭合时触点压降超过规定的水平。有可靠性指标要求的继电器都规定有失效率指标等级要求。11）安全规格：为防止触电和火灾，产品必须要符合有关国家的安全规定，如中国长城、美国UL、加拿大CSA、德国VDE、TUV等。以上几项要求，并非所有继电器都要达到，根据不同使用条件，继电器的技术要求也不

49、同4.4.3.2继电器相关参数的测试：4.3.2.1吸合值、释放值：继电器的不吸动值、吸合值、保持值、释放值测试按图3-2所示的测试程序图进行。该测试程序为生产单位和使用单位共同遵守的统一方法，其最大优点是测试的参数重复性好，它并不表示实际使用中继电器要先磁化，后工作。图3-2测试程序图按一般要求，交流继电器的吸合电压不大于其额定电压的85%，直流继电器的吸合电压不大于其额定电压的75%（有的为80%）。保持电压，直流继电器通常为30%-40%额定电压，交流继电器保持电压要大些。直流继电器的释放电压通常不小于10%额定电压，极限低温下不小于5%额定电压。交流继电器的释放电压通常为30%左右额定

50、电压极限低温下不小于10%的额定电压。4.3.2.2线圈电阻：线圈电阻的测量可用电压、电流法和电桥法。用电压、电流法测量时，应尽量避免或减小电压表、电流表内阻的影响，测试过程要尽量短，以避免线圈温升。线圈电阻对测量时的环境温度比较敏感，所以测试前1-2小时内产品要置于要测试的环境下并（最好）不对线圈施加激励。测试数值Ra应换算成基准温度（一般为20）下的值，换算公式为： .Ra=R01+a(Ta-20) 式中：Ta为环境温度（）；a为电阻温度系数（铜导线的温度系数是0.004/）4.3.2.3接触电阻：测量动断触点接触电阻时继电器处于不激励状态；测量动合触点接触电阻时继电器处于额定激励状态。接

51、触电阻的测量采用电压电流表法。测量时，加到触点上的负载（阻性）应符合表7规定。测试部位在引出端离其根部4mm之内。负载应在触点达稳定闭合之后施加，触点断开之前切除。继电器国标规定测量接触电阻（或压降）的负载大小 应用类别 测试负载（阻性） CA030mV ， 10mA10mA 30mVCA130mV60V，0.010.1A10mA 100mVCA25250V ， 0.11.0A100mA 24VCA35600V ， 0.1100A1A 24V注：含多种应用类别时，应以最低的应用类别的要求为准。4.3.2.4绝缘性能：继电器绝缘电阻的测试一般都使用兆欧表，被测继电器应置于优质绝缘板上，测试电压应符合各产品技术要求规定，一般加电压2s之后的最小值即为被测值。介质耐压测试时在最高电压（110%额定电压）下保持15s，有争议时应以额定电压保持1min为准。4.3.2.5时间参数：时间参数的测量电路如图3-3示所示，也可以用其他合适的电子仪器、仪表代替，但触点负载应为阻性，测动作、释放及回跳时间用10mA 6v(阻性负载)，测稳定时间负载为50A 50mV（阻 性负载）。仪器的分辩率为1S。测量动作时间应以额定工作电压的下限激励，测量释放时间应从额定工作电压的上限切除。图3-3测量动作