汽車繼電器

汽車繼電器

繼電器是一種當輸入量(電、磁、聲、光、熱)達到一定值時,輸出量將發生跳躍式變化的自動控制器件。而汽車繼電器是汽車中使用的繼電器,該類繼電器切換負載功率大,抗沖、抗振性高。汽車中的電源多用12V,線圈電壓大都設計為12V。由於是蓄電池供電、電壓不穩定; 環境條件惡劣,吸動電壓V≤60%VH(定額工作電壓);線圈過電壓允許達1.5VH。線圈功耗較大,一般為1.6~2W,溫升較高。環境要求相當苛刻:在發動機艙,環境溫度範圍要求為-40℃~125℃,其他位置環境溫度範圍為-40℃~85℃;在發動機艙里使用的繼電器要能經受砂塵、水、鹽、油的侵害;振動、衝擊相當苛刻。

基本信息

組成部分

汽車繼電器由磁路系統、接觸系統和復原機構組成。 磁路系統由鐵心、軛鐵、銜鐵、線圈等零件組成。 接觸系統由靜簧片、動簧片、觸點底座等零件組成。 復原機構由復原簧片或拉簧組成。繼電器是一種當輸入量(電、磁、聲、光、熱)達到一定值時,輸出量將發生跳躍式變化的自動控制器件。而汽車繼電器是汽車中使用的繼電器,該類繼電器切換負載功率大,抗沖、抗振性高。汽車中的電源多用12V,線圈電壓大都設計為12V。由於是蓄電池供電、電壓不穩定;環境條件惡劣,吸動電壓V≤60%VH(定額工作電壓);線圈過電壓允許達1.5VH。線圈功耗較大,一般為1.6~2W,溫升較高。環境要求相當苛刻:在發動機艙,環境溫度範圍要求為-40℃~125℃,其他位置環境溫度範圍為-40℃~85℃;在發動機艙里使用的繼電器要能經受砂塵、水、鹽、油的侵害;振動、衝擊相當苛刻。

相關分類

7.大尺寸敞開型繼電器

它的尺寸為35.5*25.5*21,密封型式為敞開,故稱之為大尺寸敞開型繼電器。此外,它不同之處在於,它的上端面兩端升出兩個觸角。它的可靠性強、適應高低溫,用於前照燈、鼓風機、除霧器較合適。如A9系列的參數如下:

General@ContactData

Electrical Life @ rated load 100K cycles, typical
Mechanical Life 10M cycles, typical
Insulation Resistance 100M Ω min. @ 500VDC
Dielectric Strength, Coil to Contact Contact to Contact 750V rms min. @ sea level500V rms min. @ sea level
Shock Resistance 100m/s2 for 11 ms
Vibration Resistance 1.27mm double amplitude 10~40Hz
Terminal (Copper Alloy) Strength 8N
Operating Temperature -40oC to +85oC
Storage Temperature -40oC to +155oC
Solderability 260oC for 5 s
Weight 32g
Contact Rating 40A@14VDC N.O.
Contact Resistance < 50 milliohms initial
Switching Power MAX 560W
Switching Voltage MAX 75VDC
Switching Current MAX 40A
Coil Power 1.8W

8.小功率塑封型繼電器

它的觸點最大切換功率僅為150W,且採用塑封形式,屬於小功率塑封型繼電器。固然它的最大切換電壓及電流也比較小。它的特點是抗侵蝕性強、低消耗,在啟動系統電路模組中套用廣泛。如A15系列的參數如下:

A151AS12VDC

General@ContactData

Electrical Life @ rated load 100K cycles, typical
Mechanical Life 10M cycles, typical
Insulation Resistance 100M Ω min. @ 500VDC
Dielectric Strength, Coil to Contact Contact to Contact 500V rms min. @ sea level500V rms min. @ sea level
Shock Resistance 100m/s2 for 11 ms
Vibration Resistance 1.27mm double amplitude 10~40Hz
Terminal (Copper Alloy) Strength 10N (quick connect), 4N (PCB pins)
Operating Temperature -40oC to +85oC
Storage Temperature -40oC to +155oC
Solderability 260oC for 5 s
Weight 5.5g, 11g
Contact Rating 10A@14VDC
Contact Resistance < 50 milliohms initial
Switching Power MAX 150W
Switching Voltage MAX 20VDC
Switching Current MAX 30A
Coil Power 0.7W

選型指南

汽車繼電器選型時可以按下述要點逐項開展分析和研究:外形及安裝方式; 輸入參數; 輸出參數; 環境條件;電磁兼容; 安裝使用要求。

參量選擇

汽車繼電器的輸入參量有:12VDC輸入參量、24VDC輸入參量、12VDC脈衝輸入參量、24VDC脈 沖輸入參量。在選用時考慮以下參數: 線圈額定電壓線圈功耗 動作電壓、釋放電壓 最大連續通電電流 線圈電阻 線圈溫升 脈衝輸入參量的脈寬(磁保持繼電器)。

輸入參量選擇關註:

1、環境溫度:使用環境的溫度和線圈的溫升對動作電壓的影響,一般分引擎艙(最高溫度要 求為125℃)和駕駛艙(最高溫度要求為85℃);繼電器線圈電阻隨溫度的變化而變化,這對繼電器動作、釋放電壓的影響是明顯的。溫度每上升1℃,線圈電阻會上升4‰。當繼電器線圈通電一段時間後,線圈發熱。這時進行繼電器觸點切換動作,其動作電壓高於冷 態動作電壓。

2、動作電壓:用電晶體和積體電路驅動繼電器時,注意電晶體和積體電路電壓的壓降和繼電 器線圈反電勢對電晶體和積體電路的破壞作用。

3、線圈額定電壓:在繼電器常開觸點閉合後,一般要求線圈上應施加最低動作電壓以上的電壓,汽車繼電器不推薦使用低保持電壓,因為會減弱產品抗振性,在汽車劇烈顛簸時可能 會發生誤動作。

4、線圈最大工作電壓:汽車繼電器為滿足低動作電壓的要求(60%額定電壓),一般設計功 耗較高,長期施加線上圈上的電壓值,一般應小於120%額定電壓,若需達到130%額定電壓 及以上值時,需與繼電器生產廠家聯繫,取得技術支持。特別在高溫下使用,會造成線圈溫度過高,老化加速---最終線圈絕緣層損壞,匝間短路而失效。

5、釋放電壓:汽車繼電器釋放電壓一般為10%額定電壓,當線路上剩餘電壓過大,會造成繼 電器不釋放。

輸出參量

繼電器輸出參量選用時應考慮以下參數: 觸點組數 觸點形式 觸點負載 觸點材料 電氣壽命、機械壽命 1、負載類型國內大多數繼電器負載能力,只標最大純阻性負載,這給用戶在選擇繼電器負載時,產 生二種誤解,導致選型失誤。誤解之一是:用戶實用的往往不是純阻負載,而是感性的、燈的、電機的或容性的負載,負載大小等同或接近於阻性負載;誤解之二是:負載可以從低電 平到額定負載,均能適應。應該指出,能可靠轉換10A阻性負載的繼電器,不可轉換10A的感 性負載,不一定能可靠轉換10mA的負載。因為不同性質負載條件下的電接觸失效機理是截然 不同的。 汽車系統電源採用的是直流,直流電壓沒有過零點,觸點開斷瞬間,即產生電弧,且由於外加電壓持續保持,只有電弧被拉長,不能自持而熄滅。電弧熱能會使觸點嚴重燒損,直 流電流總是朝一個方向流動,會引起觸點材料轉移加劇。 大多數汽車繼電器負載能力,只標稱阻性負載,但汽車繼電器實際使用的往往不是阻性負載,而是感性負載、燈負載、電機負載,因存在較高的衝擊電流,觸點穩態負載大小應根 據衝擊電流的大小降額使用。 應該強調,觸點故障是繼電器失效的主要原因。觸點在不同負載類型、不同負載大小條件的電接觸特性、失效現象及失效機理是有差別的。

2、觸點材料 觸點材料是繼電器使用的最關鍵的材料,其性能高低決定繼電器的質量水平。

時間參量

繼電器的時間參量選擇時應考慮以下參數: 吸動時間 釋放時間 吸動回跳時間 釋放回跳時間 繼電器時間參數定義如下:

時間測試時,示波器上的典型波形圖 ①常開觸點 ② 常閉觸點③ 先斷後合觸點 O b s 選用時注意事項: 動作時間 回跳時間 橋接時間

④ 先合後斷觸點 r t c 釋放時間 轉換時間達穩定閉合時間

1)在汽車繼電器使用時一般對於時間參數不關注。

2)關注組合汽車繼電器的時間,如閃光頻率。

環境選擇

繼電器選用時應考慮以下環境參數:

1、溫度

1)高溫條件下,絕緣材料軟化、熔化;低溫條件下,材料龜裂,絕緣抗電性能下降,以致失效。但選擇性能優良的工程塑膠,均可以滿足要求。

2)高、低溫交替作用下,造成結構鬆動,活動部件位置發生變化,導致吸合、釋放失控,觸點接觸不良或不接觸。

3)低溫下,繼電器內部水汽凝露、結冰,導致絕緣性能下降。

4)高溫條件下,線圈電阻增大,吸動電壓相應增大,造成不吸動或似吸非吸,導致繼電器失效。

5)高溫條件下,觸點切換功率負載時,斷弧能力降低,觸點腐蝕、金屬轉移加劇,失效 可能性增加,壽命縮短。

2、濕熱

濕熱對繼電器性能構成威脅,具體表現如下:

1)長期濕熱將直接導致絕緣抗電水平的下降,以致完全失效。特別是長期裸露貯存或使用過程中繼電器絕緣受砂塵等污染後再受濕熱作用,將造成絕緣失效。

2)非密封繼電器在濕熱條件下,線圈因電化學腐蝕或霉變而斷線,觸點電化學腐蝕、氧化加劇;金屬零件腐蝕速度顯著上升,繼電器性能變壞,工作可靠性變差,以致完全 失效。

3)在濕熱條件下,觸點帶電切換負載時,拉弧現象加劇,導致電壽命縮短。在熱帶、亞 熱帶使用的電子產品,產品設計、材料選用時必須充分考慮濕熱問題。

3、砂塵

砂塵污染導致繼電器的失效,還未引起用戶的足夠重視。在自然環境條件下或一般工 業車間環境條件下,尤其汽車上使用的電子裝置,砂塵往往會通過散熱孔、裂紋部位滲入繼電器內部,經日積月累,開機察看,均可發現污塵堆積,導致活動部件轉動(滑動)不靈,卡死;觸點電接觸失效;在潮濕作用下,金屬件腐蝕加劇,絕緣件絕緣性能下降,以 致失效。某些電力保護用繼電器、汽車用繼電器出廠前檢驗合格,經一、二年運行後,繼電器不斷出現故障。設計和使用時必須充分考慮砂塵污染的危害。用戶根據實用需要,提 出特定要求。

4、化學氣氛污染

環境氣氛中的有機蒸氣、氧氣、二氧化硫、鹽霧等,對繼電器觸點、金屬零件、線圈、 絕緣零件有侵蝕性影響,導致觸點電接觸不良,以致失效;導致線圈引線鏽蝕斷線、絕緣水平下降。 化學有害氣體在自然界是普遍存在,只是在不同場合,有害氣體(蒸汽)的種類不同。 採取工藝措施,可以減輕、免除其侵蝕,但成本將大幅度上升。如軍用密封繼電器,通過長時間高溫真空焙烘、在繼電器內腔充以高純N2,採用電子束(或雷射)進行密封焊,其泄漏率可達10-8pa.c m3/s; ;觸點鍍1~3u的金。民用繼電器受價格的限制,一般只是加塑封外殼緩解大氣中有害氣體(蒸氣)的侵蝕, 使用時,根據繼電器負載大小,環境的優劣,可酌情將工藝孔打開,以提高散熱能力,減 少內部有機蒸氣、二氧化硫對觸點表面的污染。

5、機械振動

繼電器在強動力設備周圍、在運輸途中都會遇到一定頻率範圍、加速度值的振動;隨 機振動可代表飛彈、高推力噴氣機和火箭發動機產生的現場振動應力作用。 振動對繼電器的影響表現在:

a.振動可能致使機械結構件鬆動、疲勞、斷裂失效;

b.閉合觸點因振動產生大於標準規定時間的瞬間斷開而失效;

c.斷開觸點因振動產生大於標準規定時間的瞬間閉合而失效;

d.導致活動零件之間的相對運動,產生噪聲、磨損和其他物理失效。

6、衝擊

繼電器在運輸、搬運、使用中經常會受到機械衝擊的作用。 衝擊對繼電器的影響表現在:

1)由於衝擊,造成結構鬆動、損傷、斷裂而喪失工作能力。

2)由於衝擊,閉合觸點產生大於規定要求的瞬間斷開而失效;斷開觸點產生大於規定要 求的瞬間閉合而失效。 於是,針對(1),要求繼電器應具有抗衝擊強度的性能,在試驗前後進行的規定項目的測量結果,應符合產品標準要求。 針對(2),繼電器應具有抗衝擊穩定性的性能,要對觸點的接觸狀態進行動態監測。

安全選擇

繼電器安全要求選用時考慮以下參數:

1、絕緣材料 產品使用的絕緣材料應具有良好的耐溫性能,長期工作溫度應達到125℃。

2、絕緣耐壓水平 繼電器的耐壓分為觸點間耐壓、絕緣電阻;觸點線圈間耐壓、絕緣電阻。汽車繼電器的典型值是耐壓 500 VAC、絕緣電阻 100 MΩ。

3、電磁兼容 電磁兼容(EMC)是汽車繼電器在電磁環境中工作時不干擾或不受干擾的能力。EMC已經 成為產品質量的一個重要判斷標準。 電磁兼容 (EMC) 分為電磁干擾(EMI) 和電磁抗干擾 (EMS) 。 由於汽車繼電器使用的是統一電源,繼電器線圈斷開時會形成高壓,干擾其他系統和模組,因此,插入式汽車繼電器通常會有並聯電阻或二極體進行瞬態抑制,使線圈反 電勢小於100V。 繼電器觸點開斷時產生電弧,發射出電磁波,會影響IC工作。如果出現這種情況,可在觸點加滅弧電路。也可以適當加大繼電器與IC的距離。

汽車繼電器使用注意事項
1、為防止引出端表面污染,不應直接接觸引出端,否則,可能導致可焊性下降。
2、引出端的位置應
與印刷板的孔位吻合,任何配合不當都可能造成繼電器產生危險的應力,損害其性能和可靠性,請參照樣本中的打孔圖打孔。
3、繼電器插入線路板後,不得扳彎引出腳,以免影響繼電器密封或其他性能。
4、插裝過程中不能對繼電器外殼施加過大壓力,以免外殼破裂或動作特性變化。
5、快速連線腳的插、拔壓力為10公斤力。太大插拔力會造成繼電器損壞、壓力太小會影響接觸可靠性和載流能力。
6、特彆強調的是,在安裝時若不慎繼電器掉落或受到撞擊後,電氣參數雖然合格但其機械參數可能發生較大的變化,存在嚴重隱患,應儘量不使用。
7、不要使用含矽的樹脂和保全劑,會引起觸點故障,即使是塑封繼電器。
8、注意按規定的極性接線圈電源和觸點電源,觸點一般是動簧接正極(+)。
9、避免線圈施加電壓超過最大允許電壓或線圈溫升超過漆包線絕緣等級。
10、額定負載和壽命是在規定標準條件下的,不可能覆蓋汽車繼電器的各種使用要求,
實際套用觸點的負載和壽命由於負載種類、環境條件、動作頻率或者其他各種條件會有很顯著的不同,請進行試驗試驗或聯繫繼電器生產廠家,取得技術支持。[1]

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