继电器是由接收信号转换成机械式动作的电磁铁和开关电气的开关构成。
[动作原理]
我们想象一下用开关S1和继电器来打开灯的情形吧!1)按下S1(ON)2)电流i流进操作线圈,把铁芯磁化。3)由于电磁力的作用,铁片被铁芯吸引。4)铁片被吸引到铁芯之后,可动接点和固定接点接触,灯光亮起。5)如果返回S1(OFF),操作线圈的电流消失,吸附铁片的力消除,由于复位弹簧的作用,恢复到原来状态。6)如果铁片恢复原来状态,接点部将分离,灯光熄灭。
几乎在所有使用电气的机械和装置中都使用继电器。
继电器的分类方法很多,本技术指南按照下列方法分类:
根据电磁铁是否使用了永久磁铁,分类如下:无极继电器
电磁铁部没有使用永久磁铁的继电器。一般情况下线圈没有极性,但是,有的操作线圈有极性,例如动作指示灯内置型、浪涌吸收二极管内置型等。
有极继电器
在电磁铁部使用了永久磁铁磁束的继电器。因此可使操作线圈保持极性。
●单稳继电器的情况下
复位状态
·线圈上不连接电池的状态由于操作线圈上面没有电流通过,因此电磁铁不动作,铁片借助于复位弹簧的力向逆时针方向靠拢,可动接点接触常闭接点(ON),常开接点处于离开(OFF)状态。
动作状态
·线圈接通电池之后的状态电流如果通过操作线圈,电磁铁被磁化,铁片被铁芯吸引。这样,可动接点从常闭(b)接点离开(OFF),接触到常开(a)接点(ON)。
●双稳继电器(也称为作闭锁继电器或保持继电器)的情况下
磁保持型线卷闭锁继电器的情况下
休止状态(复位后的状态)
·线圈上不连接电池的状态
铁芯、磁轭、铁片的材料为半硬质磁性材料,有两个以上操作线圈。除这两点不同外,其余事项与前页的单稳继电器相同。
动作状态(设置)
如果电流从线圈A流过,电磁铁(半硬质材料)被磁化,铁片被铁芯吸引。这样,可动接点从常闭(b)接点离开(OFF),接触到常开(a)接点(ON)。
在这种状态下,即使断开线圈A的电流,由于半硬质磁性材料(该材料的特性与永久磁铁相似)上残留磁束的作用,铁片继续维持被吸附到铁芯的状态。
复位状态(复位)→休止状态
如果电流通过线圈B(与线圈A的缠绕方向相反),半硬质磁性材料的残留磁束将减少,吸引力将减弱,复位弹簧的力量占据上风,铁片复位,进入休止状态。铁芯一旦复位,半硬质磁性材料的残留磁束几乎变为0。注.半硬质磁性材料是指:相对于永久磁铁上使用的硬质磁性材料,半硬质磁性材料可以用较少的能量进行着磁、减磁。
无极继电器
无极继电器的磁路多种多样,这里仅介绍一般的铰链式继电器。切换开关的力量虽然可以从电磁铁获得,但是电磁铁中还会产生以下力量:无极继电器的电磁铁构造也有很多,下图显示其中具有代表性的示例。
有极继电器由于使用永久磁铁,通过永久磁铁和线圈的相互作用,提高吸引力。包含永久磁铁的磁路通过线圈中的磁铁和永久磁铁中的磁束的相互作用获得吸引力。各个符号的含义:Pc:线圈的磁导率Pcm:线圈和永久磁铁的相互磁导率Pm:永久磁铁内部的磁导率φ0:永久磁铁产生的磁束P0:总磁导率有极继电器的吸引力的形状如下图所示:由于有极继电器基本上转化为适用于双稳继电器的吸引力曲线,如果要采用单稳继电器,可以改变吸引力曲线的形状,或者在负载曲线上增加偏磁。有极继电器中带有下图所示的构造。
●品质和可靠性的基础知识
(1)关于品质和可靠性·品质和可靠性为您带来满足感我们在日常生活中要使用各种各样的产品(包括服务和信息等无形产品以及像继电器、电气产品这样的有形产品),使我们的生活更加丰富多彩。如果发生以下情况,这时,我们一定会很生气。这时,我们一定会感到很满足。品质和可靠性如果拿满足感这个尺度来考虑,就很容易理解了。那么,我们按照以下方法来考虑品质和可靠性:
品质....购买时的满足感
可靠性....使用时的满足感
还想再次使用时
如果这样考虑,上述示例中
合适的价格.........品质
价格总是合适.........可靠性
需要时能够买到.........品质
需要时总能买到.........可靠性
颜色、外观、功能及其能力...品质
颜色、外观、功能及其能力持续固定可靠性
可以放心使用.........品质
在使用期内能够放心使用可靠性
·产品(包括有形产品和无形产品)品质、可靠性
·服务品质、可靠性
·企业品质、可靠性
颜色、形状
样本目录
企业理念
作用(功能)、能力(特性)
使用说明书
方针
安全性
规格书
组织、体制
价格
说明会
各种系统
交货期
技术服务
人
可靠性尺度
JIS(Z8115)中的定义
使用产品示例
可靠度(R)
系统、设备、零件等在规定的条件下、在预计期间内完成规定功能的概率
航空、航天系统
故障率(λ)
电子零件机械零件
电子计算机车辆
电子零件
耐用寿命有用寿命
故障率低于规定值的期间长短
家用电器机械器具
维护度
车辆生产设备
电子交换器
工作率(可用性)
生产设备电子计算机
·Bath-tub曲线众所周知,人的死亡率呈下图所示的形状。以鱼为代表,其他动物也都呈现出这样的倾向。在装置中,就不能说死亡率了,而是故障率,即Bath-tub曲线所表示的形状。如下图所示,所有继电器的一生几乎都相同。将继电器的一生划分为三个期间来考虑,其意义就更加容易理解了。
·正规分布在磨损故障期间内,故障在某个时期不是仅发生一次。因此可以认为故障按照926页的分布发生。正规分布的各种函数如下:必须理解寿命取残存个数的百分之多少还是采用平均寿命取值。必须注意的是,继电器中一般考虑95%的残存个数,但是根据生产厂家和机型的不同,有时也用平均寿命来表示。
●欧姆龙追求品质和可靠性
品质即满足要求的程度。如果从这个理念考虑,怎样生产产品和服务,生产产品和服务的系统和管理方法等就显得尤为重要了。在此介绍欧姆龙生产继电器时的一部分流程。
(1)开发步骤
开发继电器的步骤概要如下:
●继电器故障
(1)继电器故障
继电器的主要功能为:「根据规定的输入条件开关或切换输出(接点)」。脱离该功能的状态即为故障。根据继电器的构成要素大致可以把继电器的故障分为以下几类:在这些故障中以下故障的发生比率较高:
(1)接触不良(2)线圈断线(3)交流操作继电器的差拍
●使用继电器时发生的现象
继电器的线圈
DC的情况下
前提条件
允许运行电压最高为额定的90%
计算电缆的长度
符号
Rr:线圈电阻值R:电缆每个单位电阻值L:电缆长度的限度
公式
L=Rr/9R
〈例〉MY4继电器
在MY4DC24V、CVV电缆中L=650/9×0.017=4.248m(答)约需要4.2km以内。
·内置继电器的设备出口后生锈向国外出口设备时,一般使用船运,但是,通过热带地区的班轮,船舱内部为高温高湿的状态。如果把继电器暴露在这样的环境中,金属零件可能会生锈。这种情况下我们向您推荐热带处理继电器。
●维护(1)故障和原因推测使用继电器的装置中会发生各种各样与继电器有关的故障。这时,必须用FTA(FaultTreeAnalysis)方法追究其原因。下表列举与继电器有关的故障模式,并对故障原因进行推测。从继电器外部看到的现象故障
检查内容
原因推测
继电器不运行
①输入电压是否到达继电器
·断路器或熔断器脱落·布线错误、遗漏·螺钉端子的安装不牢固
②继电器规格是否符合输入电压
·在AC100V电压线上使用了AC200V规格的继电器
③输入电压的电压是否下降
·供给电源容量不足·长距离布线
④继电器是否破损
·线圈断线·坠落、冲击导致机械性损坏
⑤输出电路有无异常
·输出侧电源·负载不良·布线失误·接触不良
⑥是否接触不良
·接点异常·使用寿命造成的接点消耗·机械性破损
继电器不复位
①输入电压是否完全断开
·保护电路(浪涌吸收器)的泄漏电流·迂回电路造成的电压施加·残留有残留电压的半导体控制电路
②继电器异常
·接点熔敷·绝缘老化·机械性破损·感应电压(长距离布线)
继电器误动作指示灯异常亮起
①继电器输入端子上是否施加了异常电压
·感应电压(长距离布线)·感应电压造成的迂回电路(闭锁继电器的支架脱落)
②振动、冲击是否过大
·恶劣的使用环境
烧损
①线圈是否烧损
·线圈规格选择有误·输入超过额定值的电压·AC规格造成电磁铁不完全运行(铁片吸附不充分)
②接点部是否烧损
·超过接点额定值的电流·超过允许范围的冲击电流·短路电流·与外部连接不良(与插座等接触不良,导致异常发热)
从继电器内部看到的现象
故障
接点熔敷
①是否有过大电流流入
·灯负载等的突入电流/·负载的短路电流
②接点部有无异常振动
·来自外部的振动、冲击·AC继电器的差拍·电压过低造成不完全电阻,导致接点颤振(开动电机的瞬间,电压可能下降)
③开关是否过于频繁
④继电器的寿命是否到期
接触不良
①接点表面是否附着异常
·附着硅、碳等其他异物
②接点表面是否被腐蚀
·SO2、H2S造成接点的硫化
③是否有机械性接触不良
·端子偏离、接点偏离、接点脱落
④是否消耗接点
·继电器的使用寿命
差拍
①输入电压是否不足
·继电器线圈规格错误·施加电压的脉动·输入电压的缓慢上升
②继电器类型是否有误
·在AC线上使用了DC规格
③电磁铁的动作是否完全
·可动片和铁芯之间有异物混入
接点的异常消耗
①继电器选择是否合适
·电压、电流、冲击电流的额定选择失误
②是否考虑了连接负载
·电机负载、螺线管负载、灯负载等的冲击电流
次数轴系
备注
磨损
接点的磨损
○
—
动作机构部的磨损
老化
线圈及线圈卷线的绝缘老化
接点的接触稳定度;
必须掌握对现场环境、接点材料带来负面影响的恶性燃气的浓度。
金属材料的性能老化
树脂材料的性能老化
●寿命
机械的寿命接点在无负载状态下向线圈施加额定电压(AC操作下为额定频率),观察在额定开关频率下进行动作时的外观及特性变化。电气寿命在接点上连接额定负载,在线圈上施加额定电压(在AC操作下为额定频率),观察在额定开关频率下使继电器动作时外观及特性变化。因使用方法不同,判断是否达到使用寿命的方法也不同。这里列出JIS中的规定值,以供参考。判定寿命的标准(JISC54401980)
判断项目
规定值
外观
各部分没有松动、变形、损伤
绝缘电阻
如无特别规定则为1MΩ以上
耐受电压
初期标准值的75%以上
线圈电阻
从初期标准下限值的95%到标准上限值的105%
动作电压
初期标准值的的1.2倍以下
复位电压
初期标准值的的0.5倍以下
初期标准值的的2倍以下
接触电阻
接点额定电流或开关电流(A)
测定电流(A)
接触电阻试验后(Ω)
0.01以下
0.001
100
0.01以上~0.1以下
0.01
20
0.1以上~1以下
0.1
5
1以上
1;
2
样本样本目录中所使用的各种术语的含义如下所示。
●继电器(relay)
当控制该设备的电气输入电路满足某种条件时,在单个或多个电气输出电路上,急剧发生预定变化的设备。注.将伴随机械性运动的产品分为机电式继电器(electromechanicalrelay),将不伴随机械性运动的分为静止形继电器(staticrelay),从原理上可分类为电磁继电器(electromagneticrelay)、热继电器(thermalrelay)、压电式继电器(piezo-electricrelayelectrostrictiverelay)、及无接点式继电器在IEC中将根据动作领域或实效为零任意的输入量来动作、复位的继电器分为有或无继电器(contactlessrelay)等。(all-or-nothingrelay),将带规定精度的特性量为动作值时进行动作的继电器分为测量继电器(measuringrelay)
●直流继电器通过直流输入进行动作的继电器。●交流继电器通过交流输入进行动作的继电器。●有极继电器根据控制输入电流的极性,而呈现不同状态的直流继电器。注.有单侧稳定形、双侧稳定形及中央稳定形。不受控制输入电流极性影响的称为无极继电器(onopolarizedrelay(neutralrelay)。●密封形继电器继电器整体放在气封容器内的继电器注.一般以金属对金属或金属对玻璃,使用焊接或与其匹配的方法进行密封。另外在闭锁形继电器(enclosedrelay)中,还有一种密闭形继电器,该继电器不使用焊接,而是采用简易方法来密闭。●铰链形继电器按电磁铁的构造分类,电容器板以支点为中心进行旋转运动,根据其动作,直接或者间接进行接点通断的继电器。注.电容器板与铁心的轴方向直角运动的是侧面电容器板形(sidearmaturetype),向轴方向动作的是同向电容器板形(end-onarmaturetype)。●插棒式继电器按电磁铁的构造进行分类,衔铁以线圈为中心部,沿线圈轴进行动作的继电器。
●接点构成
接点构成是指接触机构。例如,有b接点(断路接点)、a接点(接通接点)、c接点(转换接点)等。●接点极数接点极数是指接点电路数。●接点记号各个接触机构的表示如下所示。
注.「继电器术语解说」、「继电器共通注意事项」中,除特别情况外均以JIS的接点记号来表示。●静止形继电器没有机械性动作,根据电子性、电磁性、光学性或者其他要素可得到响应的继电器。注.固态继电器(solidstaterelay(SSR))也是该分类中的。●挠曲(flexure)形接点弹簧驱动形式的一种,由双头螺栓、插件等的压紧力获得接点接触力。●吊装(lifeoff)形接点弹簧驱动形式的一种,接触接点后,插件或者双头螺栓脱离接点弹簧,接点接触力由可动弹簧的预备弯曲等获得。注.有时也使用线圈弹簧的压缩。●交差形接点像相互交差杆一样的接点。
●双接点相对接点弹簧中的至少一方作为双接点,在各自弹簧的前端安装接点,提高接触可靠度。
●可动接点通过驱动机构或者其一部分进行直接驱动的接点,相对于此,不直接驱动的接点称为固定接点(stationarycontact)。●静止接点以持续接触为目的的接点。注.终端、连接器等情况下。相对于可动接点,Stationarycontact有时用来指固定接点。
●接通接点(常时开路接点)继电器或者开关平时为开放状态,动作时为闭合状态的接点组,有时称为NO接点、A接点或者前接点(frontcontact)。
●断路接点(常时闭路接点)继电器或者开关平时为闭合状态,动作时为开放状态的接点组。有时称为NC接点、B接点或者后接点(backcontact)。
●MBM(breakbeforemake)接点(无短路NonShorting接点)在指定接点动作顺序的接点组中,动作时在应该闭合的接点闭合之前,应该断开的接点先断开的接点组。也称为C接点或者转换接点(transfercontact)。
●接触电阻接触电阻指构成可动片、端子、接点等电路的导体固有电阻和各接点之间接触的界面电阻以及集中电阻的合成值。本样本目录中记载的接触电阻值是初始规格值,该数值的大小并不表示实际使用时的情况。接触电阻的测量条件如下图所示,用电压降下法(四端子法)按下表规定的测量电流通电。接触电阻=V/I(Ω)(直流下测量用电源的正反极性进行测量,并取其平均值)。试验电流(JISC5442)
额定接点电流或者开关电流(A)
试验电流(mA)
0.01不到
1
0.01以上0.1不到
10
0.1以上1不到
1,000
线圈打开时,各部的响应和反弹关系如下图所示。
●粘着粘接面不是熔化粘着或者机械性啮合,而是很难断开的现象。注.接点表面硬度低时、接点表面的清洁度较好时易产生。●熔化接触面及其附近熔化粘着,很难断开的现象。
●锁定随着接点的消耗、转移而变形,相对接触面机械性啮合,很难断开的现象。●转移接点接触面及其附近受放电或者焦耳热的影响,一方接点材料的一部分向相对他方接点移动的现象
注.由于接点间放电而转移的原本称为大转移,与放电无关的转移叫小转移。另外也有称为移转的。●阳极电弧使阳极侧接点材料向阴极侧接点面转移的电弧。注.转移方向受接点材质、电路条件热平衡等的影响。●阴极电弧使阴极侧接点材料向阳极接点面转移的电弧。●金属效果接点通过接点保护膜接触时,接点电压超过某值的情况下,其保护膜被电气性破坏,接触电阻急剧减少的现象。●黑色粉末随接点的电气性开关动作产生的碳,附着在接点表面,造成活性化。●褐色粉末吸附在接点表面的有机气体发生反应生成的褐色或者黑褐色粉末状的有机化合物。
注.在存在某种有机气体的环境中,主要由铂接点进行开关动作的情况下,由于接点的滑动动作而产生,是造成接点故障的一个原因。●绝缘破坏由于在夹有绝缘物的2电极之间施加电压,导致急剧失去绝缘性的现象。●复合接点由2相以上材料组成的接点。●粘合接点粘合异种金属而制成的接点。●扩散合金接点通过扩散处理制成的接点。●多层接点通过电镀、粘合等其他方法制成多层构造的接点。
●电镀接点在接触面上进行电镀的接点。●烧结接点通过粉末冶金法制成的接点。注.有金属烧结体、复合烧结体等。●冲击电流闭合接点的瞬间,或过渡性流通大于平常状态下的电流。
●线圈记号
线圈的驱动形态如下表所示。
●额定电压在通常状态下使用继电器时,加到操作线圈上的标准电压(根据JISC4530)●额定电流一般使用继电器时,流经线圈的标准电流(JISC4530)。线圈温度在+23℃时的值。另外,各机型的正文中没有指定时,额定电流公差为+15%、-20%。●线圈电阻线圈电阻指的是线圈温度为+23℃时线圈端子间的电阻。各机型的正文中没有指定时,公差为±15%。(交流规格的线圈电阻值以及线圈电感为参考值)。●额定消耗功率在线圈上外加额定电压时,线圈上所消耗的功率(额定电压X额定电流)。交流规格的额定消耗功率是在频率60Hz的值。●动作电压使继电器动作的最小电压。(JISC5442)线圈的温度为+23℃时的值。●复位电压使电压急剧下降或慢慢减少时,继电器复位的最大电压。(JISC5442)线圈温度为+23℃时的值。(例)MY4DC型动作电压、复位电压的分布如下表所示。如表所示,动作时在额定电压的80%以下动作,复位时在10%以上复位。因此,目录中也同样将「动作电压」记为80%以下,复位电压记为10%以上。
●高频特性的测量方法示例
与测量无关的接点端接50Ω。●高频通过功率的最大值(仅记载印刷基板用高频继电器)可以通过闭合状态的接点端子之间高频信号的功率的最大值。●高频开关功率的最大值(仅记载印刷基板用高频继电器)接点上可以开关的高频信号的功率的最大值。和额定负载相比,电气寿命缩短。●串扰特性(仅记载印刷基板用高频继电器)接点电路相互之间高频信号的泄漏程度。●TV额定值(UL/CSA)所谓TV额定值,是指评价UL以及CSA规格中耐浪涌电流性能的代表性额定值的一种,该继电器可以开关包含浪涌电流的负载的程度。例如,电视机电源用继电器必须是取得TV额定值的继电器。开关试验(耐久性测试)使用钨丝灯作为负载,要求能承受合计25,000次的开关。
TV额定值
浪涌电流
恒定电流
代表机型例
TV-3
51A
3A
G2R-1A
TV-5
78A
5A
G2R-1A-ASI
TV-8
117A
8A
G2R-1A-TV8-ASI
●闪络相对导体间放电,造成短路状态的现象。在中·大电流下使用的接点中易发生。●粘着因熔化、锁定、粘附而使接点难以断开的现象。●接点磨损接点反复进行改变动作时,由于磨损等机械性原因而使接点磨减的现象。●接点损耗接点反复进行开关动作时,因电气性、热、科学性等原因造成损耗的现象。●活性化接点表面污染易发生放电现象。注.例如,在某种有机气体存在的环境下,进行开关动作的贵金属接点发生放电时,因吸附在接点表面的有机气体放电,引起分解,产生黑色粉末(碳等),易引起放电。●接点保护膜指生成或吸附在接点接触面上的金属氧化物、硫化物及其他保护膜,是成为界面电阻的原因。●边缘效果直接相对的磁极面周边部分形状产生磁气特性的效果。●蜂鸣声交流磁极或不平滑的整流波驱动引起机械性振动,从而产生蜂鸣声。●吸收进行动作、复位电压(或者电流)的测量或者试验时,流通操作线圈的饱和电流(saturationcurrent),应除去受磁气预应影响而产生的差。注.流通的电流即为吸收电流(soakcurrent)
●单稳型(标准型)该继电器的接点根据线圈无励磁、励磁进行切换,除此以外动作各要素没有特别的功能。
●2线圈闭锁型该继电器拥有置位线圈和复位线圈,是一种可以保持置位状态或复位状态的闭锁结构的继电器。
●1线圈闭锁型该继电器拥有1个线圈,是一种可以根据外加电压的极性,切换并保持置位状态或复位状态的闭锁结构的继电器。
●步进型(只对一般继电器)该继电器的多个接点根据每输入一个脉冲依次移动为切换接通、断开。●棘轮型(只对一般继电器)该继电器是步进型的一种,根据线圈输入每一个脉冲,接点交替进行接通、断开。
●外形尺寸印刷基板用继电器以小型为优势的继电器,同时记录最大尺寸和带有*标记()值的平均尺寸,作为设计的标准。
一般继电器标明最大尺寸,作为设计的标准。
●标记继电器主机上的标记(显示)除了型号、电压规格等以外,还显示了内部连接图,一部分小型继电器省略了内部连接图。
●方向指示标记主要是在印刷基板用继电器上标上表示线圈方向的标记。便于进行印刷基板的模式的设计和实际安装基板时判断继电器线圈方向。
●端子配置/内部连接①TOPVIEW如下图所示,只限于从上面可以看到端子排列结构的继电器,用TOPVIEW记载内部连接图。
②BOTTOMVIEW如下图所示,只限于从上面不能看到端子排列结构的继电器,用BOTTOMVIEW记载内部连接图。
③BOTTOMVIEW的旋转方向在印刷基板用继电器中,表示线圈在左侧(方向指示标记在左侧),沿箭头方向旋转时的端子排列。
●有关各产品的注意事项,请参阅各产品的「请正确使用」部分。目录
No.
大分类
分类
项目
登载页
使用继电器时
947
关于继电器的选择
①
安装结构保护结构
1234
「关于保护结构」「关于和插座的组合」「在有尘埃的环境中使用时」「向热带地区出口」
948
②
驱动电路
123456
949~950
③
负载
12345
「关于接点额定值」「关于开关容量」「关于微小负载水平下的使用」「关于接点材料」「关于国际规格上的接点认定额定值」
951
3
关于电路设计
负载电路
123456789101112
「关于负载开关」①阻性负载和感性负载②接点电路的电压(接点电压)③接点电路的电流(接点电流)「关于开关耐久性」「关于故障率」「关于电涌抑制器」「关于外部电路电涌抑制对策」「关于多极继电器(2极以上的继电器)的负载连接」「正反转换马达时」「关于用多极继电器(2极以上的继电器)进行电源双刀切断」「关于a、b接点之间的电弧引起的短路」「关于1a1b接点继电器的1c使用」「关于不同容量的负载连接」「关于接点的迁移」
952~954
输入电路
1234567891011121314151617181920212223
954~958
实际安装设计
「关于导线直径」「使用插座时」「关于安装方向」「靠近计算机等时」「关于闭锁继电器的实际安装」
958
4
关于使用环境以及保管环境
12345678
「关于使用、保管、运输环境」「关于使用环境」「关于恶性气体环境中的使用」「关于水、药品、溶剂、油的附着」「关于振动、冲击」「关于外部磁场」「关于外部负荷」「关于磁性粒子的附着」
958~959
关于继电器的实际安装作业
插座用继电器
「关于表面连接插座」「关于继电器的插拔方向」「关于背面连接插座」「关于向搭接端子用插座的配线」「关于端子向的焊接」「关于导线向继电器端子的绕接」「关于导线的长度及线端头处理」「关于夹具」
959~960
印刷基板用继电器
「关于超声波清洗」
共通项目
「关于禁止向接线片端子焊接」「关于外壳拆除、端子切割」「端子变形时」「关于继电器的更换、配线作业」「关于覆膜、包装的实施」
6
关于继电器的使用
12
「关于振动、冲击」「关于测试按钮」
961
7
关于印刷基板用继电器
123456789101112
「印刷基板的选择(1)基板的材质」「印刷基板的选择(2)基板的厚度」「印刷基板的选择(3)端子孔径及焊盘直径」「关于安装间隔」①环境温度②关于相互磁干扰「关于针对噪音的模式设计」①线圈发出的噪音②接点发出的噪音③高频用模式「关于焊盘形状」「关于波形的导体宽度及厚度」「关于波形的导体间隔」「关于印刷基板的固定方法」「线圈闭锁继电器的省电驱动电路举例」「关于印刷基板用继电器的焊接条件」①自动焊接②手动焊接「关于印刷基板用继电器的自动安装」
961~963
8
故障分析
963
1.使用继电器时
·实际使用继电器时,有时会发生预测不到的事故。为此,必须在可能的范围内进行测试。·有关目录中所记载的各额定性能值,如果没有特别说明,所有值都是JISC5442的标准试验状态(温度+15~+35℃、相对湿度25~75%、气压86~106kPa)下的值。进行实际确认时,除了负载条件以外,还必须将使用环境考虑为和实际使用状态相同,进行确认。·目录中记载的参考数据,是将从生产流水线中取样后实际测得的值作成图表后的数据,不是保证值。·目录中记载的各额定值、性能值是单个试验中的值,并不是同时保证各额定值、性能值的复合条件的值。
2.关于继电器的选择
①安装结构、保护结构2.-①-1「关于保护结构」如果没有根据使用环境以及实际安装条件选择有适当的保护结构的继电器,将引起接触不良等问题。请参照下表的保护结构分类,选择适合使用环境的继电器。保护结构的分类项目安装结构保护结构
优点
代表机种举例
使用环境
垃圾·灰尘侵入
恶性气体侵入
印刷基板
耐焊剂型
焊接时,焊剂难以侵入继电器内部的结构
△(无大垃圾、灰尘侵入)
×
塑料密封型
有防止焊接时焊剂侵入以及清洗时清洗液侵入的结构
○(参照4.-3)
插入式继电器
闭锁型(有外壳型)
继电器装入壳体内,防止异物接触,起到保护作用的
为使其免受腐蚀性环境的影响,使用树脂外壳、盖子等密封的结构
密封型
为了防止腐蚀性气体侵入继电器内,外部使用抵御有害性腐蚀的金属、玻璃外壳、底座等密封,并封入惰性气体(N2)的密封结构
螺钉(金属)安装型
开放型
没有防止异物的接触及侵入的保护结构
继电器在壳体内,起到防止异物接触的保护作用
2.-①-2「关于和插座的组合」请将本公司的继电器和本公司指定的插座组合使用。和其他公司插座组合时,由于通电容量的不同、插座配合性的不同会引起配合部分异常发热等问题。2.-①-3「在有尘埃的环境中使用时」在有尘埃的环境中使用继电器时,尘埃会侵入继电器内部,夹入接点之间造成接点不能闭合。而且,当线屑等导体侵入继电器内部时,会引起接触不良、电路短路。在这样的情况下,请采取防尘对策或使用密封继电器。2.-①-4「向热带地区出口」向热带地区出口时,请使用下列继电器。·热带处理型·塑料密封型继电器·密封继电器如果使用其他种类的继电器,有时会由于金属零件生锈等原因引起动作故障。②驱动电路2.-②-1「关于动作形态」继电器根据动作形态分为以下几类。请根据使用目的,选择适当的继电器。
分类项目
单稳型(标准型)
该继电器的接点根据线圈的无励磁、励磁进行切换,除此以外动作要素上没有特别的功能
作为接点构成,有a、b、c、MBB接点
闭锁型
即使是执行置位或复位的脉冲驱动电压,在置位状态或复位状态之后,驱动电压(包括脉冲驱动电压)断开、在输入反转电压之前,仍能保持该状态的功能
作为保持置位、复位状态的机构有①电磁保持型②机械保持型2种。另外作为施加置位、复位的脉冲电压的线圈种类有①1线圈型②2线圈型2种。
棘轮型继电器
该继电器接点根据脉冲的输入进行交互的ON、OFF切换,或按顺序动作
步进继电器
每输入一个脉冲,该继电器的多个接点便依次为ON、OFF,向前推移。
特殊动作继电器的基本动作
基本电路
动作波形
概要
2线圈闭锁型继电器
该继电器由置位线圈的输入脉冲,以电磁式或机械式保持动作状态,由向复位线圈的输入脉冲切换到复位状态。
1线圈闭锁型继电器
该继电器由置位输入脉冲,保持电磁式动作状态,由复位输入脉冲(和置位输入极性相反)切换到复位状态。
·由线圈输入式脉冲,机械地保持接点a、b的动作状态。·接点a、b交替ON、OFF。
由线圈的输入脉冲,使多个接点电气性地依次切换。
2.-②-2「关于线圈规格」请根据设计电路正确选择线圈规格。如果选择的线圈规格不合适,不但会影响本来的性能,还会由于过电压等引起线圈烧坏。2.-②-3「关于交流操作型线圈的规格」请在确认各继电器的适用电源(额定电压、额定频率)后正确选择。不同的继电器,有些额定电压、额定频率不能使用。如果没有适当选择,会引起异常发热或误动作。AC100V例
额定值的名称*
适用电源(额定电压·额定频率)
商品标记上的显示
目录的显示
1额定值
AC100V60Hz
100VAC60Hz
2额定值
AC100V50HzAC100V60Hz
100VAC
AC100V
3额定值
AC100V50HzAC100V60HzAC110V60Hz
100/110VAC60Hz100VAC50Hz或100/(110)VAC
AC100/(110)V
4额定值
AC100V50HzAC100V60HzAC110V50HzAC110V60Hz
100/110VAC
AC100/110V
*此名称不是在JIS等中规定的名称。2.-②-4「全波整流对应型继电器」直流操作型继电器会因纹波率引起动作电压变动、起伏。为此,在全波整流的电源电路中,为减低纹波,在电路中增加了滤波电容器C。全波整流对应型继电器即使在没有上述滤波电容器C的电路中也不会发生起伏等问题。另外,可以向全波整流对应型继电器的DC100V规格的线圈直接输入经全波整流过的AC100V电源。
说明
对象机种举例
显示灯内置
MYLYG2AMKP
机械显示
该方式利用电枢的转动移动显示板
MYKG2A(K)MKPMKKPG7T
注.动作显示灯显示向线圈通电,并非基于接点动作的显示。③负载2.-③-1「关于接点额定值」接点额定值一般以阻性负载为标准表示。同时记载接触方式、接点材质,所以请根据负载以及要求寿命选择最适当的机种。2.-③-2「关于开关容量」请确认各继电器开关容量的最大值及曲线图,根据用途选择继电器。作为选择的目标,请灵活运用开关容量的最大值及耐久性曲线。但是,求出的值是目标值,因此请在实际机器上进行确认。请按照以下方法观察开关容量的最大值及耐久性曲线图。比如,接点电压V1确定时,最大接点电流I1可以在特性数据的交点上求得。反过来,I1确定时,也可以求最大接点电压V1。接下来可以利用求得的I1和耐久性曲线数据求动作次数。比如下面的情况,接点电压=40V,则接点开关电流=2A......*1另外最大接点电流为2A时的动作次数大约为30万次。......*2开关容量的最大值
耐久性曲线
2.-③-3「关于微小负载水平下的使用」在微小负载水平下使用时,请考虑负载种类、接点材质、接触方式后选择适当的机种。在微小负载水平下使用时,接点材质、接触方式不同,可靠性也不同。例如单接点和双接点比较,双接点单纯的并联冗余的期待性更高,因此可靠性较高。
2.-③-4「关于接点材质」下表显示各种接点材质的优点。供选择继电器时参考。各种接点材质的优点
AgPd(银钯)
防腐性好、耐硫化性好。在干式电路中,容易沾附有机气体,产生聚合物,所以外覆一层金属。
Ag(银)
具有最大导电率、热传导率的金属。接触电阻小,缺点是在硫化气体环境中容易生成硫化膜。低电压、低电流水平下容易接触不良。
AgNi(银镍)
电气传导度和Ag差不多,具有良好的耐电弧性
AgCdO(银氧化镉)
具有Ag的导电性和低接触电阻,具有良好的耐焊接性。在硫化气体环境中容易生成硫化膜。
AgSnO2(银氧化锡)
具有比AgCdO优良的耐焊接性。和Ag一样,在硫化物环境中容易生成硫化膜。
AgSnln(银、锡、铟)
具有优良的耐焊接性、耐磨耗性。
AgW(银钨)
硬度、熔点高,具有优良的耐电弧性,耐焊接、迁移,但接触电阻较高,耐环境性差。
2.-③-5「关于国际规格的接点认证额定值」国际规格认证产品中的接点额定值是规格上的认定额定值,个别规定的继电器的额定值数值因机种的不同而不一致。请确认各继电器的额定值和动作次数,使用时必须在本公司额定值范围内使用。
3.关于电路设计
①负载电路3.-①-1「关于负载开关」实际使用继电器时,负载的种类、环境条件及开关条件等不同,开关容量、开关耐久性、适用负载区域会有很大不同,请在实际机器上确认以后使用。各继电器的开关容量的最大值如下。开关容量的最大值
开关部位(接点)
阻性负载
感性负载cosφ=0.4L/R=7ms
额定负载
AC250V、10ADC30V、10A
AC250V、7.5ADC30V、5A
额定通电电流
10A
接点电压的最大值
AC380V、DC125V
接点电流的最大值
①阻性负载和感性负载感性负载的开关能力在储存在感应负载中的电磁能量的影响下低于阻性负载的开关能力。②接点电路的电压(接点电压)直流负载下,如果接点电压变高,开关能力将下降。在上图的例子中,相对于低电压处*1的Wmax.=300W,较高电压处*2的Wmax.=75W较小。这个差别是由于接点电压高使开关能力下降造成的。如果接点之间施加规定以上的电压或电流,1.由于开关负载所产生的碳堆积在接点周围,导致绝缘恶化。2.会引起接点熔接、锁死等接点故障。③接点电路的电流(接点电流)接点接通时及断开时的电流会对接点带来重大的影响。比如,负载为马达或灯时,断开时的浪涌电流越大,接点的消耗量、迁移量会增大,会引起接点的熔接、迁移所导致的接点锁死等故障。(下图表示典型的负载和浪涌电流的关系)。另外,在直流电源的负载、规定以上的高电流下使用时,会由于接点电弧的持续、短路引起无法开关。直流负载的种类和浪涌电流
交流负载的种类和浪涌电流
3.-①-2「关于开关寿命」开关寿命根据线圈的驱动电路、负载的种类、开关频率、开关相位、周围环境等不同而不同,请务必在实际机器上确认后使用。目录中记载的开关寿命的条件如下。
线圈驱动电路
向线圈施加额定电压(按照直投法〈瞬时打开、瞬时关闭〉)
负载的种类
开关频率
依据个别额定值
开关相位(AC负载时)
随机接通、断开
周围环境
依据JISC5442的标准试验状态
电路例
适用
优点、其他
元件的选择标准
AC
DC
CR方式
*△
*AC电压下使用时负载的阻抗必须比C、R的阻抗小很多。当接点开路时,电流通过C、R,流过感应负载。
C、R的目标为C:相对于接点电流1A,为0.5~1(μF)R:相对于接点电压1V,为0.5~1(Ω)但是由于负载的性质、特性的离散等会不同。请考虑C具有抑制接点断开时的放电效果,R具有限制下次接通时的电流的作用,通过试验进行确认。在一般情况下请使用200~300V的C耐压。如果是AC电路,请使用AC用电容器(无极性)。但是,直流高压下,如果接点之间电弧的切断能力出现问题,有时在接点之间连接C、R比在负载之间连接更有效,请在实际机器上进行确认。
二极管方式
请使用反向耐压为电路电压的10倍以上、正向电流在负载电流以上的二极管。如果在电子电路中电路电压并不是很高,也可以使用反向耐压为电源电压2~3倍左右的二极管。
二极管+齐纳二极管方式
齐纳二极管的齐纳电压使用电源电压程度的电压
可变电阻方式
选择可变电阻的限制电压Vc应在下列条件内。交流电压必须为√-2倍。Vc>(电源电压×1.5)但是,如果将Vc设定得过高,将不能限制高压,效果会减弱。
另外,请避免如下使用浪涌抑制器。
对断开时的消弧非常有效,但接点接通时C中储存着能量,所以接点容易熔接。
对断开时的消弧非常有效,但接点接通时对C有很大的充电电流,所以接点容易熔接。
一般情况下直流感性负载比阻性负载难于开关,但使用适当的浪涌抑制器,性能会提高到和阻性负载同等程度。
3.-①-5「针对于外部电路电涌的对策」在可能有雷电等超出继电器耐压值的电涌的地方,请加电涌吸收器等保护电路。一旦外加超出继电器耐压值的电压,会导致线圈接点之间或同极接点之间发生闪络及绝缘恶化。3.-①-6「关于多极继电器(2极以上的继电器)的负载连接」为避免多极继电器的负载连接形成电位差电路,请按照下图a的方法进行连接。如果在电位差电路中使用,接点之间会发生电弧导致的短路,继电器及周围机器会遭到破坏。
3.-①-8「关于多极继电器(2极以上的继电器)的电源双刀切断」如果由多极继电器构成电源双刀切断的电路,请在考虑继电器的结构,不同极之间的沿面、空间距离,有无电弧势垒等后选择机种。选择后请在实际机器上进行确认后再使用。如果选择错误,即使是额定值内的负载,也会由于断开时发生的电弧造成不同极之间的短路,使继电器周围设备烧坏、破损。3.-①-9「关于a、b接点之间电弧引起的短路」在有a、b接点的继电器中,如果a、b接点之间间隔较小,或开关较大电流等情况时,会由于电弧引起接点之间短路。请不要采用因a、b、c接点短路引起过大电流流通,致使烧坏的电路结构。
3.-①-10「关于1a1b接点继电器的1c使用」请不要采用a、b、c接点短路连接时引起过大电流致使烧坏的电路结构。而且,在1a1b继电器中,实施马达的正反转时有时也会流过短路电流。当a接点和b接点的非同时动作性形成接点MBB化而引起短路或a、b接点的间隔较小时,断开大电流等时,会因为电弧引起接点之间的短路。
对象机种
二极管内置型(直流操作专用)
G2R、MYG6B、LY等
3.-②-6「关于通向继电器线圈的漏电流」请不要让漏电流流过继电器线圈。请使用改良例①、②那样的改良电路。
(参考)在MY4AC100/110V中的泄放电阻
杂数电容(μF)
电阻值(KΩ)
瓦特数(W)
0.05以下
不要
——
0.05~0.15
0.15~0.17
2.5
0.17~0.19
0.19~0.23
0.23~0.30
0.30~0.42
0.42以上
15
在MY4AC200/220V中的泄放电阻
0.01~0.12
0.12~0.14
9
0.14~0.15
0.15~0.18
12
0.18以上
注1.CVV电缆:导体公称截面积2mm2(7芯),线间杂散电容为0.15~0.25(μF/km)注2.电阻的瓦特数为参考值。请务必在实际使用电路中进行确认。3.-②-9「构成时序电路时」构成时序电路时,请避免循环造成误动作等引起的异常动作。制作时序电路时的要点,如下图所示。在两根电源线中,请务必将上侧的线作为○+,下侧的线作为○-(交流电路中也采用同样的方法),必须在○+侧连接接点电路(继电器接点等)。并在○-侧连接负载电路(继电器线圈、计时线圈、磁性线圈、螺线管等)。下图是循环电路的例子。接点A、B、C闭合,继电器X1、X2、X3动作后,接点B、C打开,则形成A→X1→X2→X3的串联电路,继电器发出蜂鸣声,导致复位不良。
下图是对上图进行修改后正确的电路例子。另外在直流电路中,可以通过二极管防止循环。
3.-②-10「关于继电器的接地」如果在高温、高湿中使用继电器,请不要接地。采用接地的方法,会产生电蚀,导致线圈断线。另外,请按照以下方法做。3.-②-11「使用直流操作型继电器时(1)关于输入电源的纹波」直流操作型的继电器的操作电源,请使用纹波系数在5%以下的电源加到线圈两端的直流电压的纹波(脉动电流)增加会导致蜂鸣。
请如下图所示使用。
③实际安装设计3.-③-1「关于导线直径」有关连接,导线的直径应根据负载电流的大小决定。请使用下表中表示的横断面积以上的导线作为标准。如果导线较细,会由于导线的异常发热而烧坏。
容许电流(A)
横断面积(mm2)
0.75
1.25
3.5
3.-③-2「使用插座时」请确认继电器和插座的额定值后在较低一侧的额定值范围内使用。有时继电器和插座的额定值不同,一旦在较高一侧的额定值内使用时,将引起连接部位的异常发热、烧坏。3.-③-3「关于安装方向」有些根据机种指定安装方向,因此请通过目录进行确认后在正确的安装方向上使用。3.-③-4「靠近计算机等时」如果在靠近计算机等抵抗外来噪音能力较弱的设备时,请进行考虑了噪音对策的模式设计或电路设计。在使用计算机等驱动继电器,在继电器接点处开关大电流的情况下,电弧产生的噪音会引起计算机的误动作。3.-③-5「关于闭锁继电器的实际安装」请不要让同一面板、基板上的其他设备(继电器等)在动作、复位时产生的振动、冲击超出目录上的规定值。否则会引起闭锁继电器的置位(或复位)状态改变。闭锁继电器在复位状态下购入,但如果施加异常的振动、冲击,有时会变成置位状态。请务必在使用时事先施加复位信号后使用。
4.关于使用环境以及保管环境
处理
外箱·外壳部位
采用使用了密封垫圈等的密封结构。
继电器
使用塑料密封继电器(但不包括硅环境)或密封的继电器。
基板·铜箔部位
采用涂层处理
连接器部位
采用镀金、镀铑处理。
4.-4「关于水、药品、溶剂、油的附着」请不要在附着水、药品、溶剂、油的环境中使用、保管。如果继电器上附着水、药品的话,将引起生锈、腐蚀、树脂劣化以及漏电导致烧坏。稀释剂、汽油等溶剂附着还会导致标记消失或零件劣化。如果透明外壳(聚碳酸酯制)上附着油,则会发生外壳的白浊或外壳上产生裂纹。4.-5「关于振动、冲击」请不要对继电器施加额定值以上的振动、冲击。一旦施加异常的振动、冲击,不但会引起误动作,还会由于继电器内部部件变形、破损等导致动作不良。而且,为了不向继电器施加异常振动,请在不会受到产生振动的机器类(马达等)影响的场所,采用适当的方法进行安装(实际安装)。4.-6「关于外部磁场」请不要在存在800A/m以上外部磁场的场所使用。如果在存在较强外部磁场的场所使用,会引起误动作。另外,开关时接点之间发生的电弧放电会被磁场压弯、发生短路,绝缘不良。
4.-7「关于外部负荷」请不要在从外部向继电器施加负荷的状态下使用或保管。否则将不能维持继电器的初始性能。4.-8「关于磁性粒子的附着」请不要在存在较多磁性粒子的环境中使用继电器。外壳上附着磁性粒子,将不能维持其性能。
5.关于继电器的实际安装作业
①插座用继电器5.-①-1「关于表面连接插座」(1)插座安装螺钉安装表面连接插座时,请在安装孔加工后用螺钉紧固。如果插座安装螺钉有松动,会由于振动·冲击引起插座和继电器脱离以及导线的脱离。还备有35mm宽度DIN规格导轨上能单触式安装的表面连接插座。(2)导线的螺钉紧固连接导线的螺钉紧固连接请以以下转矩用螺钉紧固连接导线。①M3螺钉插座:0.78~1.18N·m②M3.5螺钉插座:0.78~1.18N·m③M4螺钉插座:0.98~1.37N·m在表面连接插座用螺钉紧固连接的场合,一旦螺钉没有紧固,会产生导线松脱,以及由于接触不良导致异常发热或起火。此外如果过紧,也会使螺帽损坏。(3)为了维持继电器和插座的切实连接,请使用固定零件。如果外加异常的振动、冲击,会导致继电器从插座上脱开。5.-①-2「关于继电器的插拔方向」插拔继电器和插座时,请和插座表面成垂直方向进行。
如果倾斜插拔继电器,会发生继电器本体端子的变曲,及插座的接触不良等故障。-①-3「关于背面连接插座」请注意以下几点正确安装。背面连接插座(PY/PT)为单触式安装。(请使用厚度为1~2mm的面板)
(1)请将端子的配线一侧作为背面,插入到加工后的安装孔中。
(2)用螺丝刀等按住安装用配件的带状部位,直到侧面的突起部分高出面板的背面为止。
(3)当4处突起部分全部露出背面时,安装结束,插座被固定。(4)拆除时,将安装配件的突起部分按向插座侧面,同时从背面(配线侧)轻轻按下整个插座,这样就可以从面板上拆下。
如果安装面板的厚度不适当或安装方法有误,插座则不能安装,或发生分离。5.-①-4「关于向搭接端子用插座的配线」请参照右表,正确安装。如果配线方法不正确,会导致导线脱离。
型号
卷绕形式
型号位)
使用导线
导线的覆长度(mm)
有效圈数(次)
标准端子(mm)
拉拔力(kg)
适合套管
AWG
φ
PY□QN
被覆1圈
21-A
26
0.4
43~44
约8
1×1
3~9
1-B
22-A
24
0.5
36~37
约6
4~13
2-B
23-A
22
0.65
41~42
4~15
20-B
PT□QN
普通圈
20-A
0.8
37~38
约4
1.0×1.5
5~15
把导线焊接到继电器端子时,如果卷绕不充分,较小的拉力及振动、冲击就会导致导线脱离。另外,请绝对不要向接线片端子焊接导线。5.-①-7「关于导线的长度以及末端处理」配线中应使导线有适当的余量,不要过分向端子外加力(约20N以上)。同时请对末端进行处理,避免因触须等引起的短路。
种类
可否使用于印刷基板
特征
环氧族
可
绝缘性良好。操作性上稍有难度。
氯基甲酸乙酯族
绝缘性、涂敷操作性良好。溶剂中信那水含量较多,操作时不易附着于继电器。
硅族
绝缘性、涂敷操作性良好。硅气体可能造成继电器的接触不良。
6.关于继电器的使用
6.-1「关于振动、冲击」继电器是精密部件,所以无论在实际安装前后,都不要施加超出规格值的振动、冲击。可以保证的振动、冲击值根据继电器的不同进行个别规定,因此请确认目录中各继电器的项目。如果在继电器上施加了异常的振动、冲击,则不能维持其初始性能。另外,即使在包装状态中,也同样请不要外加超出额定值的振动、冲击。6.-2「关于测试按钮」如果错误地触动测试按钮,接点会打开,请注意。为了确认电路的导通检查等,请使用测试按钮。
7.关于印刷基板用继电器
7.-1「印刷基板的选择(1)基板的材质」基板的材质中大致可以分为环氧族和苯酚族。其各自特征如下。请考虑用途及经济性后选择。作为继电器搭载基板,从解决焊接裂纹问题方面考虑也建议您使用环氧族。
材质
苯酚族
玻璃布基环氧(GE)
纸基环氧(PE)
纸基本酚(PP)
电气特性
·绝缘电阻高。·吸湿造成绝缘电阻的下降小。
GE和PP的中间
初期具有较高绝缘电阻,但容易由于湿气而下降。
机械特性
·温、湿度变化带来的尺寸变化小。·适合通孔基板、多层基板
·温、湿度变化带来的尺寸变化大。·不适于通孔基板。
经济性
价格较高
价格偏高
用性
需要高可靠性的场合等
GE和PP中间的用信途
环境比较好,配线密度小的场合
7.-2「印刷基板的选择(2)基板的厚度」如果因为线路板的大小、实际安装到线路板上部件的重量、线路板的安装方法、使用温度等而发生线路板断裂,会导致继电器内部结构产生变形,使规定的性能变差。因此,请同时在考虑材质的基础上决定板的厚度。线路板的厚度一般为t=0.8、1.2、1.6、2.0mm,但如果考虑继电器端子长度时,则1.6mm最为合适。
7.-3「印刷基板的选择(3)端子孔直径以及焊盘直径」标准请以使用的继电器的印刷基板加工尺寸图为基础的上表为标准,选择孔直径以及焊盘直径。但是,经过通孔镀层处理的焊盘直径可以小于下表中的值。
孔径φ(mm)
最小焊盘直径φ(mm)
名义值
公差
0.6
±0.1
1.5
1.8
1.0
2.0
1.2
1.3
3.0
1.6
7.-4「关于安装间隔」①环境温度对于继电器的安装间隔,请在确认个别的目录后,务必留出超出个别安装间隔的规定值以上的间隔后实际安装。如果安装2个以上继电器,有时由于相互作用会异常发热。另外通过安装插件板导轨等重叠安装数块基板也同样会引起温度的异常上升。在安装继电器中,请留出间隔,使其不要过热,将继电器的环境温度控制在规定的使用温度范围内。②关于相互磁干扰如果安装2个以上继电器,各个继电器产生的磁场会相互干扰,有时继电器的特性会由此发生变化。请务必在实际机器上确认后使用。7.-5「关于针对噪音对策的模式设计」①线圈发出的噪音断开线圈时,线圈两端会产生反电动势,发出脉冲噪音,因此请连接用于吸收电涌的二极管。减少噪音传播的电路举例如下所示。
②接点发出的噪音在接点部位开关马达、晶体管等产生浪涌的负载时,噪音可能会传播到电子电路中,因此请在线路图形设计时考虑以下3点。1.传输信号用图形不能接近接点部的图形。2.缩短成为噪音源的图形的长度。3.设置接地图形等将电子回路屏蔽。③高频用图形如果使用频率变高,图形间的相互干扰也会增大。因此,请设计考虑了噪音对策的高频用图形的形状、焊盘形状。7.-6「关于焊盘形状」(1)为了使焊接轮廓线均一,请将焊盘部分设置在铜箔线型的中心线上。
(2)自动焊接后,通过手动焊接事后安装零件及继电器时,可以在焊盘的部分位置设置缺口部位,确保端子孔。
(3)如果是用于表面实际安装的继电器,请在考虑了安装物的实际安装精度后确定焊盘的尺寸。
焊盘的尺寸请分别参见目录。〔例〕G6H-2F焊盘的尺寸
7.-7关于图形的导体宽度以及厚度铜箔的标准厚度有35μm、70μm,导体宽度由通电电流和容许温升确定。作为简易的标准,请灵活运用以下图表。导体宽度和容许电流(根据IECPub326-3)
7.-8「关于图形的导体间隔」导体间隔由绝缘特性以及向导施加的环境应力的状况等确定。一般情况下,请参考各图。但是,按照安全标准(电气用品安全法、UL、CSA、VDE等)制作时,这些标准优先。另外,作为增大导体间隔的方法,也可以使用多层基板。使用电压和导体间隔(IECPub326-3)
安装状态
对策
机架安装
装入无间隙的导轨
螺钉安装
·用螺钉紧固。安装继电器等重物配置在螺钉紧固部位的周围。·对于音响等不希望有振动噪音的产品,在紧固部位放入橡胶垫圈等缓冲材料。
7.-10「1单绕组闭锁继电器的省功耗驱动电路例」·采用一般的开关输入脉冲作为一般继电器功能的驱动电路例。·置位时,经过D1、C、闭锁继电器、D2,通过C的冲击性充电电置位继电器(使其闭锁)。·复位时,经过TR、C、闭锁继电器,通过C的放电电流进行。
故障解析
下表中记载了继电器动作发生问题时的故障分析表。请根据下表对电路等进行检查。另外,如果电路检查时没有发现异常,估计故障来自于继电器时,请向本公司销售人员咨询(请不要拆开继电器。否则会导致故障原因无法确定)。继电器由线圈部分、接点部分、铁芯部分、其他结构部分组成,但这些部分中最容易出现故障的是接点部位,其次是线圈部位。可是,这些故障大部分是因为使用方法、使用条件等外部原因造成,因此可以在使用之前进行充分研究,作出正确选择后可以防止大部分故障的发生。下表列举了有关继电器的主要故障模式,并列出了可能的原因和对策。故障
原因
(1)动作不良
①线圈额定电压选择错误②配线不良③没有输入信号④电源电压的下降⑤电路电压的下降(特别是附近的大型机器工作时或长距离配线时要注意)⑥使用环境温度上升引起工作电压(感应电压)的上升(特别是直流型)⑦线圈断线
①重新选择额定电压②线圈端子之间的电压确认③线圈端子之间的电压确认④电源电压的确认⑤电路电压的确认⑥继电器的单独动作测试⑦·由烧坏引起时参照(3)项·由电气腐蚀作用引起时,要确认线圈电压的外加极性
(2)复位不良
①输入信号断开不良②迂回线路引起向线圈外加电压③半导体电路等组合电路引起残留电压④线圈和电容器并联引起复位延迟⑤接点的熔接
①线圈端子之间的电压确认②线圈端子之间的电压确认③线圈端子之间的电压确认④线圈端子之间的电压确认⑤有关熔接,请参照(4)项
(3)线圈烧坏
①线圈外加电压不合适②线圈额定电压选择错误③线圈层间短路
①重新选择额定电压②使用环境的再次确认③使用环境的再次确认
(4)接点熔接
①连接负载设备过大(接点容量不足)②开关频率过大③负载电路的短路④蜂鸣导致接点的异常开关⑤达到规定的耐久次数
①负载容量的确认②开关次数的确认③负载电路的确认④参照(7)项的蜂鸣章节⑤接点额定值的确认
(5)接触不良
①接点表面的氧化②接点的磨损、劣化③使用不良导致端子错位及接点错位
①·使用环境的再次确认·重新选择继电器②达到规定的耐久次数③使用时注意·耐振动、冲击·焊接作业
(6)接点的异常消耗
①继电器选择不适合②对负载机器考虑不足(特别是马达负载、螺线管负载、灯负载)③无接点保护电路④邻接接点之间耐压不足
①重新选择②重新选择③追加火花消弧电路等④重新选择继电器
(7)蜂鸣
①线圈外加电压的不足②电源纹波过大(直流型)③线圈额定电压选择错误④输入电压缓慢上升⑤铁芯部位的磨损⑥可动铁片和铁芯之间混入异物
①线圈端子之间的电压确认②纹波系数的确认③重新选择额定电压④电路的添加更改⑤达到规定的耐久次数⑥除去异物
「控制设备的正确使用方法」(NECA发行)控制用继电器篇
●各产品的个别注意事项,请参见各产品的「请正确使用」栏。
配备继电器型号
G6D-4B/-F4B
G6D-1A-ASI
G6DZ-4B/-F4B
G3DZ-2R6PL
G6B-4CB
G6B-2114P-US
G6B-4BNDG6B-4FB1NDG6B-4FPND
G6B-1114P-FD-US
G6B-47BND
G6B-1174P-FD-US
注1.G6B-48BND的继电器不可更换。注2.插座的电压规格和继电器的电压规格必须吻合。注3.不可混入异种电压规格的继电器。
Q4:请教线圈电压AC100/(110)V机型中()的含义。A4:AC100/(110)表示线圈是额定品3。额定品3AC10050HzAC100V60HzAC110V60HzAC100/110V为额定品4,AC110V50Hz也为额定。MY、LY系列等中也有额定品4。Q5:请教如何考虑微小负载领域下的接触可靠性A5:开关微小负载时,有时接点的接触电阻可能会成为问题。即使产生偶发性的高接触电阻值,在下一个动作也会恢复。另外,由于生成接点保护膜等,有时接触电阻值会上升。关于接触电阻值,该值是否为故障,应根据使用电路上是否产生问题来判断。因此,继电器接触电阻的故障标准仅规定初始值,最小适用负载作为一个标准,通过P水准(参考值)等来表现故障率。另外,继电器接点中有的接点适合微小负载开关,有的并不适合。
●线圈
与电源的关系(1)在直流继电器中、线圈电流=外加电压/线圈电阻(2)在交流继电器中,线圈的电感系数产生影响,因此需要考虑线圈阻抗。另外,线圈阻抗根据频率而发生变化,如果以60Hz下的特性为100%,在50Hz下使用同一继电器时,其特性如下表所示。但是,根据继电器不同,该值也会发生变化,因此使用前请确认。额定电流、消耗功率、温度上升
约117%
动作电流
约100%
动作电压、复位电压
约85%
(3)关于线圈应注意以下几点:在DC操作继电器中,带动作表示、带浪涌吸收用二极管继电器及保持继电器的情况下有极性。极性弄错可能会导致元件损坏、动作不良,敬请注意。如果在AC操作继电器上外加DC电压,线圈发热,可能造成烧损。相反如果在DC操作继电器上外加AC电压,可动铁片反复振动,不能正常动作。与温度的关系线圈中所使用的铜线的电阻,对于温度变化,约受0.4%/℃的影响。这种情况直接对继电器的动作特性产生影响。这使电磁铁产生吸引力,使线圈电流发生变化。在交流操作继电器中,由于线圈直流电阻的比率相对于线圈阻抗较小,温度引起的动作特性(动作电压·复位电压)的变化也变少。另外,在直流电压操作的继电器中,线圈电阻的变化对线圈的温度上升产生影响。这是根据线圈电流的变化,引起消费功率的增减,温度上升值仅根据温度所引起的线圈电流变化率而进行变化。代表性示例如下所示。
环境温度的定义继电器自身的发热、其他设备的发热使控制柜内的温度上升。使用环境温度应为盒子内继电器附近的温度。
电气腐蚀
继电器线圈在非工作状态下暴露在高温、高湿的环境中,而且线圈卷线和铁芯等其他金属之间有电位差时,如果它们之间的绝缘不充分,两者间流通的离子化电流,将可能腐蚀线圈上所卷的铜线。与在金属上进行电镀的作用相同,通过酸、碱等,将可促进该作用。在以往的继电器中,往往忽视这种现象,但是最近在卷轴材方面开发出了特性较好的塑料,而且卷线的绝缘材也开发出了聚氨酯类、聚脂、聚酰胺、氟树脂等特性优良的材料,减少了一部分危险性。要防止电气腐蚀,应避免在高温、高湿中保管及使用。在电路构成方面应注意开关的位置,使其不在卷线上施加+电位,需要考虑+接地等。右边列举了良性示例和不良示例。
●使用周围环境
加速条件
银的存在
·外加电压高,绝缘距离短。(电位频率高)·绝缘材料的吸水率高。·氧化还原性气体(SO2、H2S、NH3)等的存在
长期施加直流电压
吸湿性高的绝缘物
在高温、高湿中使用
本公司的一般继电器中,未进行端子银电镀处理,因此不会发生银移动。
晶体管触须线(catwhisker)若长期保存电镀的零件,可以看到在表面长有针状的结晶。由于该结晶像触须或者形状与猫的胡须相似,所以称为触须线。根据该金属结晶的长度,有时会造成电路间的短路故障。发生触须的原因尚不明确,但是在底材为黄铜、锌,电镀为锡、锌等的情况下,特别容易发生。
本公司的一般继电器由于采用了焊接电镀及特殊镀锌,已经对这些触须采取了相应的对策,但是在零件设计、印刷基板、模式设计时,在镀锌镀锡零件和电气电路之间应保持充分的绝缘距离等。
热带处理继电器
内置于产品单件、设备中,船舶通过热带地区时,可能会暴露在高温、多湿下。在此环境下为保护金属材料,本公司备有变更包装规格后的热带处理继电器。
环境引起的接点老化
即使完全不使用继电器,长期保管,接点也会有老化。例如,如下表所示,受大气中所含硫黄、碱等的影响。库存多年的情况下,或使用镀金接点、包金接点等继电器,或在出厂时实施通电检查。
地区
检测元素
接点表面观察结果
化学工场
Ag、S
可以看到全部接点上几乎都有均一致密的腐蚀生成物,分析检测出Ag2S
制铁厂
可看出全面不规则的凹凸,各处散布柱状结晶,分析检测出Ag2S,膜厚约100A°左右
汽车道
Ag、S、CL
细微的球状结晶稀疏散布,各处白部分Ag2S极薄,膜厚为20A°左右
●接点
接点的固有特性
另外,接点如果暴露在空气中,不能避免氧化保护膜、硫化保护膜等的生成,引起这些反应的电阻称为界面电阻(薄膜电阻)。一般在使用接点前的状态下,集中电阻所占的比例较大,在使用中,由于电弧引起消耗、机械性磨损等,相反界面电阻增多。这些根据动作频率而有所不同。在频率大的接触面上比较清洁,界面电阻(薄膜电阻)较小,频率小的上面可能会生成相当高的电阻保护膜。另外,样本目录等上记载有接触电阻值。这些值只不过是用标准性试验方法规定的初始值。实际上,需要使用符合各自装置的接触电阻。一般负载阻抗的容许值,除像传送声音电流时,失真、衰减造成问题的特殊情况外,接触电阻值为可容许负载阻抗的1~5%。
负载条件和接点继电器上发生的故障中,多半是接点接触性问题所引起的,根据负载条件不同,其故障内容也有所不同。负载条件可大致分为微小能源·水平(小功率电路)、中间能源·水平、高能源·水平。微小能源·水平,严格地来讲称为机械性接触电路,是指不会因热、放电等接点的接触状态而发生变化的负载条件。但是在实际情况中,即使施加某种程度的电压,由于接触状态不变化,因此包含其负载条件在内,进行定义。对接触状态不产生影响的界限电压称为接点软化电压(SofteningVoltage),银为0.09V、金为0.08V、铂为0.25V、钨为0.6V。中间能源·水平是指引起轻度放电现象的负载条件,从接点软化电压到电弧开始放电的电压。电弧开始放电的电压,银为12V、金为15V、铂为17.5V、钨为15V,10%的钯银合金为11V。高能源·水平是指电弧开始放电电压以上的电压。
有关接点的特殊问题接点根据使用方法会发生特殊现象。以下表示这些内容。(1)负载开关时的异常腐蚀现象这个现象是负载开关时的电弧和空气中的N、O结合,一般生成HNO3腐蚀金属材料(硝酸腐蚀)。