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如何为工业应用选择高安全性功率继电器
日期:2022-12-07

      在继电器选择过程中,工程师需要认真审查两个技术方面。首先,本文将重点介绍浪涌电流峰值如何会严重损坏继电器触点,使其无法再正常工作。这种故障突出表明需要遵守电梯、工业切割机和铁路信号等设备的安全标准。第二个主题则涉及空间受限的环境,例如工业控制柜,需要匹配足够的可用空间来安装所需数量的继电器。

  为电气要求苛刻的环境选择继电器

  在过去十年中,工业制造格局经历了快速转型。以提高整体运营效率为重点,工业 4.0 和工业物联网 (IIoT) 等产业趋势推动了对工业自动化设备和系统的需求增长。

  工业系统需要一种有效的方法从低压接口来控制到设备的高功率轨,电磁继电器提供了一种实现此类动作的有效方法,并且通常可用一个信号打开或关闭多组触点。虽然这种不起眼的继电器可以提供简单且低成本的解决方案,但在某些情况下,受控设备可能需要满足严格的功能安全要求。例如,液压机操作员必须 100% 确定仅在得到指示时才进行操作。IEC 61508 及其工业设备衍生标准等功能安全标准规定了保护设备用户和防止设备损坏所需的安全完整性等级 (SIL)。另一项安全标准 IEC 61810-3(以前称为 EN 50205)明确适用于针对安全和自我监控控制应用的继电器。

  应对浪涌电流

  浪涌电流可能会对任何电气开关设备造成损坏,例如开关、接触器(contactors)和继电器等。当施加到负载的电源电压过高导致出现过大电流时,就会出现浪涌电流。电机和变压器等感性负载以及储能设备等容性负载特别容易出现高浪涌电流,其幅度可能高出平均稳态电流的四十倍。在继电器中,突然的浪涌电流可能会在继电器触点之间产生瞬时电弧,从而导致它们被焊接在一起。继电器可能表明上看起来仍按预期的那样运行,但其关断负载电源的能力已经受到损害。

  有几种方法可以减少浪涌电流。其中包括缓慢增大施加到负载的电压或使用零交叉开关 (ZCS),例如固态继电器 (SSR)。 ZCS 通过检测交流电源电压在正负峰值(零交叉点)何时变为零,此时电流也为零。一旦发生过零(zero-crossing),继电器可以打开或关闭负载。

  不幸的是,高电感性负载的本质是大电流点可能大大滞后于电压峰值,会使零电压和零电流出现的时间产生错位。因此,过零开关和固态继电器(ZCS/SSR)方法可能会导致开关大电流。此外,众所周知,ZCS/SSR 是目前所用开关方法中造成破坏性和有害电磁干扰 (EMI) 的潜在来源,要实现 ZCS/SSR 功能安全的合规性,需要对半导体电路进行复杂的监控。

  力引导继电器

  可靠和安全地开关电路的可行和简单方法是使用力引导继电器 (FGR),这些继电器需要遵从之前强调的 IEC 61810-3 标准。力引导继电器使用的构造方法能够确保常开(make/NO)触点不能呈现与常闭(break/NC)触点相同的状态。如果继电器内发生触点焊接或其他潜在故障,触点的强制移动会与故障触点保持 0.5mm 的指定小距离。

  标签:家电工业继电器