No.025 继电器常见的故障类型

1.结构描述及特性分析

（1） 结构描述

1） 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、通信、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。

2） 继电器的种类很多，常用的两种类型是机电继电器和固态继电器。

① 机电继电器：利用电信号来 “断开” 和 “闭合” 机械触点，以接通第二个电路。由控制电路产生的磁场施加引起触点机械弯曲并围绕铰链旋转或沿直线移动的力，继电器在控制电路与接触电路之间提供有效的电隔离。常用的机电继电器类型如下所述。

● 闩锁继电器：复位前触点一直锁定在其一特定位置；

● 极化继电器：动作取决于控制线圈电流的极性；

● 步进继电器：当控制线圈有脉冲电流激励时，触点跃变到相应位置；

● 联锁继电器：继电器的状态只能依靠不同继电器的状态来改变；

● 延时继电器：控制信号的加入与继电器状态改变之间的时间可以通过程序控制。

常见的机电继电器的结构外观如图No.025-1所示。

② 固态继电器：固态继电器由背对背的晶闸管或其他半导体器件组成，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与输出的电隔离。常见的固态继电器类型如下所述。

● 按负载电源类型可分为交流型和直流型；

● 按开关形式可分为常开型和常闭型；

● 按隔离形式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。

常见的固态继电器结构外观如图No.025-2所示。

（2） 特性分析

① 继电器是一种当输入量 （电、磁、声、光、热） 达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。继电器实质是一种传递信号的电器，它通过输入信号达到不同的控制目的。

② 只要条件允许，继电器的线圈保护应使继电器线圈和铁芯无论在线圈导通或断开时都处于等电位，以避免电化学腐蚀。

③ 触点保护继电器的触点保护的线路很多，对电感性负载通常采用负载并联二极管消除火花，与触点并联RC吸收网络或压敏电阻器来保护触点；对容性负载和灯负载通常采用在负载回路串联小阻值功率电阻器或串联RL抑制网络来抑制浪涌电流的冲击。

④ 在电磁干扰或射频干扰比较敏感的装置周围，最好不要选用交流电激励的继电器。直流继电器要选用带线圈瞬态抑制电路的产品。在那些用固态器件或电路提供激励以及对尖峰信号比较敏感的地方，也要选择有瞬态抑制电路的产品。

⑤ 国内外长期实践证明，约70%的故障发生在触点上，这足见正确选择和使用继电器触点非常重要。

2.故障形成原因及机理

由上述分析可知，继电器的故障主要是触点系统发生的故障，诸如：

● 触点电路开路；

● 触点衔铁机械损坏，如断裂或弯曲；

● 来自污染物的黏附或过热使衔铁固定在原位不动；

● 触点表面存在有机污染物或无机物并形成薄膜；

● 触点表面被腐蚀；

● 触点电路闭路；

● 触点电流过大，使触点接触部分金属熔化、粘连而不能断开；

● 控制线圈开路；

● 线圈电流过大将线圈导线烧损；

● 线圈导线出现机械断裂；

● 控制线圈与触点短路。

3.解决措施

① 正确选择继电器吸合电流：吸合电流是指使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。

② 对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。

③ 正确选择继电器释放电流：释放电流是指使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。

④ 合理地选择触点切换电压和电流：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，在使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。

⑤ 尽可能采用固态继电器：固态继电器灵敏度高，可防电磁干扰和射频干扰。

⑥ 尽可能选用组合和多功能继电器：组合和多功能继电器能与IC兼容，可内置放大器，灵敏度可提高到微瓦级。

⑦ 在现代高可靠性的微电子设备中，尽可能采用小型化和片状化等新型继电器，如IC封装的军用TO-5 （8.5 mm×8.5 mm×7.0 mm） 继电器，就具有很高的抗震性，可使设备更加可靠。