工业自动化设备的可靠性正随着电 子模块越来越多的广泛使用而变得更加 重要。 现代化的电磁式继电器或固态继电 器接口模块扮演着重要的角色。无论是 用于生产上的电气安装，还是能源分配、 楼宇自动化以及物流系统中的控制系 统，继电器的主要用途是保证外围设备 和高层控制系统之间信号的交换。这种 信号交换必须保证操作可靠、隔离和电 气清晰。满足现代系统要求的安全的电 气接口模块必须具备以下特性： – 可实现不同信号的电平匹配 – 输入和输出间安全的电气隔离 – 抗干扰能力强。 在实际应用中，继电器接口适用于 具有接口组态灵活、开关容量大、接点型 号多等特点的场合。 继电器接口还具有 其他一些重要特性： – 常开触点间的电气隔离 – 开关操作各类独立的电流回路 – 在出现短路或者电压峰值时，提供短 时间过载保护 – 抗电磁干扰 – 操作简单。 当外围设备和内层电子设备间的接 口符合下列要求时，可以使用固态继电 器： – 低控制功率 – 可高频开关 – 开关无磨损和无撞击 – 防振和抗冲击 – 使用寿命长对纯直流输入，要添加的重要的回 路保护元件是续流二极管。它将线圈断 开时产生的感性断路电压限制在约0.7 V 内，这个值对回路中的所有控制器件都 是安全的。 由于只有当输入电压的接入极性正确 时，续流二极管才能发挥功能，所以输 入电路中还要加入一个防错接保护二极 管。 对于工作电压为直流或交流的继电 器，应在输入回路加入一个桥式整流 器。这些二极管同时具有整流、阻尼和 防极性错接功能。线圈短路电压被限制 在1.4 V左右 为了实现对输入端电路的过电压保 护，可根据不同型号，在桥接整流器前 加一个压敏电阻。 交流输入继电器的基本结构 直流输入继电器的基本结构 可接交流/直流输入的继电器的基本结构 概述 电磁式继电器主要用作过程控制的外 围设备和控制、信号以及调节装置之间 的接口模块，来实现电平和功率的匹 配。 电磁式继电器基本可分成两大类：单 稳态继电器和双稳态继电器。 单稳态直流或交流继电器在激励消除 后，其触点自动返回静止状态。 双稳态继电器时在励磁电流消除后， 其触点仍保持在当前的状态。 继电器数据记录符合IEC 61810的测 试条件和设计标准。在DIN导轨基座或 PCB上安装继电器时，数据可能会有所 不同或受限。例如： – 工作时间 – 负载电流 – 输入电压 – 安装密度 – 环境中的散热以及PCB应用的布局终确定了整体布排的数据。 菲尼克斯电气的电源系统产品提供多 种预安装的继电器组合与基座组合，包 括另配插拔式输入模块的组合。这些产 品都通过恶劣环境下的测试。因此，我 们提供的数据适用于上述组合。 线圈侧 输入侧电路和电压型号 输入侧电路因使用的继电器和控制电 压的不同而不同。 当使用纯交流继电器（AC输入）时， 输入侧电路通常仅驱动显示开关状态的 灯光。 除非有特别说明，控制电压频率均为 50/60 Hz。 具有双线圈绕组的双稳态闭锁继电器 只能在直流电压下工作。 这些继电器在线圈侧带3个线圈接头。 除了一根公共接线外，有一根接线用于“ 吸合”，另一根接线用于“复位”，仅需短 脉冲即可触发这些接线。因此，继电器 基本不会发热。两根控制接线不允许被 同时触发。 按照续流二极管和防错接二极管电路 中的接法，可分为负开关型（M）和正 开关型（P）。 双稳态继电器的基本结构，负开关型 双稳态继电器的基本结构，正开关型 I：在100%持续工作时间（OT）和保 持线圈极限温度的条件下的大允许 电压 II：小工作电压 继电器工作电压的特性曲线 线圈侧的干扰电压和干扰电流 因耦合进继电器线圈侧长输入回路中 的感性或容性干扰电压，继电器的工作 可靠性会受到影响。 如果这一耦合电压大于IEC 61810-1“ 继电器标准”中规定的释放电压，则在一 些极端的情况下继电器可能无法断开。 如果直流继电器的释放电压0.05 x UN， 则纯交流继电器的释放电压0.15 x UN。 工作电压范围 继电器工作地点的环境温度对继电器 的某些参数具有重要影响。 随着环境温度升高，线圈绕组发热， 导致吸合和释放电压升高。同时，线圈 大允许电压下降，因此继电器的有效 工作范围被缩小。 下图显示了继电器的工作电压和环境 温度的基本关系。 环境温度°C 工作电压 272 PHOENIX CONTACT 继

当输入功率较小的继电器由一个带RC 回路交流电压输出的电子模块驱动时， 也会产生相同的干扰。RC回路典型的漏 电流约为数mA，这足以使已吸合的继电 器无法释放，甚至能启动继电器。 通过在继电器线圈侧并联一个RC滤波 回路，可降低现有干扰电压的电平。通 过这一措施施加容性负载，从而抵消干 扰电压。该方法亦适用于可能导致崩溃 的容性负载干扰电压。

触点侧，触点材料 由于继电器应用于不同的工业领域 中，因此必须选择合适的材料来满足各 种应用的需求。 电压、电流与功率值在决定触点材料 的适用性时起着重要作用。其他因数包 括： – 接触电阻 – 耐烧损 – 材料蠕变 – 粘连倾向 – 化学影响 这些标准有助于将不同的触点材料 （通常是贵金属合金）按应用范围进行 分类。 侧表列出了重要的一些材料。 触点保护回路 每个电气用电器都是阻性、容性和感 性负载的混合体。 接通和断开这些负载时，触点负荷会 变化。通过使用合适的触点保护回路， 可减小这种负荷。 由于在实际应用中，大多数用电器都 带有很大的感性元件，如接触器、电 阀、马达等，我们将就这类情况做进一 步的讨论。 由于线圈中存储着能量，回路断开时 会产生几千伏的尖峰电压。 这些高压会在开关触点处产生电弧， 使触点材料蒸发和蠕变，从而导致触点 损坏。电气寿命因此大大缩短。某些情况中，当继电器触点在直流电压下 工作时，才刚启动，产生的电弧就烧毁 了继电器。 为了抑制电弧的产生，必须采用保护 回路。在对参数进行了优化后，可实现 和纯阻性负载几乎相同的次。

从原则上来说，保护措施应直接加在 干扰源处。 因而用电器保护一般优于触点保护。 用电器保护电路有以下优点（图表在 右侧）： 1. 这种电路在断开时仅需承受感应电 压。而触点保护电路却要承受工作电 压和感应电压之和。 2. 触点断开时，负载与工作电压电气隔 离。 3. 不会因为无法预料的工作电流（如 来自RC回路的工作电流）而引起负 载被加电或“粘滞”。 4. 负载的断路峰值不会耦合到平行敷设 的控制线路中。 现在，电磁阀通常采用阀门连接器进 行接线，其内部也安装有LED和限制感 应电压的元件。阀门连接器带有RC回 路、压敏电阻或齐纳二极管，经常不是 为了消除电弧，而是仅为了符合EMC标 准。只有内置1N4007续流二极管的阀 门连接器才能快速可靠地消除电弧，从 而将继电器的使用寿命提高5至10倍。 这种阀门连接器带LED、内置1N4007 和一端自由出线，可在我公司的SAC产 品系列中找到。

小功率负载的开关 小功率负载的传输通常发生在要把信 号送入控制系统（如PLC）的情况下。 由于这些负载功率小，触点侧不会产 生火花（电弧）。 大功率通断产生的放电火花除了（由 于触点摩擦）能产生清洁效应外，还可 起到将触点表面形成的不导电异物层击 穿的作用。